1.2 种群的数量变化（教学课件）（第1课时）-【上好课】2024-2025学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修2）

1.2 种群数量的变化 第一章 种群及其动态 第1课时 问题探讨 1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。 那怎么能直观反映野兔的数量得到了控制？ 模型构建 3 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 问题1：回忆一下前面所学模型的类型？ 物理模型 数学模型 概念模型 4 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立 数学模型 思考 如何建立数学模型呢？ 5 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 细菌繁殖产生的后代数量 建立数学模型的步骤 研究方法 观察研究对象，提出问题 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 模型准备 6 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 细菌繁殖产生的后代数量 建立数学模型的步骤 研究方法 提出合理的假设 资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 模型假设 7 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 建立数学模型的步骤 研究方法 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型 时间/min 细菌数量/个 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Nn=2n或绘制曲线图 N代表细菌数量，n表示第几代 模型建立 8 一、科学方法*构建种群数量变化的数学模型 建立数学模型的步骤 研究方法 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 模型修正 9 二、种群的“J”形增长 以上的公式和曲线呈现J型，是在理想条件下的预测。 理想条件——食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天地和其他竞争物种等 实例1：澳大利亚野兔 1859年，24只野兔 1926年，全澳洲的野兔数量超过了100亿只 为了歼灭100亿只野兔 澳大利亚用上了轰炸机 10 二、种群的“J”形增长 实例2：20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内， 1937—1942年期间该种群数量的增长如图所示。 11 二、种群的“J”形增长 实例3：“春风吹又生”的加拿大一枝黄花 总结J形曲线出现的情形： 种群刚迁入新的适宜环境中（包括实验室、物种入侵） 12 二、种群的“J”形增长 1．“J”形增长的数学模型 （1）模型假设 ①食物和空间条件充裕 ②气候适宜 ③没有天敌(捕食和寄生天敌) ④没有其他竞争物种等 （2）建立模型(数学公式) 假设：种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0, 的表达式？ N0 ：为起始数量； t：为时间； Nt ：表示t年后该种群的数量； λ ：表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。 种群数量 N0 13 二、种群的“J”形增长 （3）对“λ”的理解： Nt＝N0λt 表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。 项目 种群数量变化 年龄结构 λ>1     λ＝1     λ<1     增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 14 二、种群的“J”形增长 现学现用：据图说出种群数量如何变化 1-4年，种群数量___________________ 4-5年，种群数量________ 5-9年，种群数量_____________ 9-10年，种群数量_______ 10-11年，种群数量_____________ 11-13年，种群数量____________________________ 前9年，种群数量第_______年最高 9-13年，种群数量第______年最低 呈“J”形增长 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 15 二、种群的“J”形增长 增长速率： 种群在单位时间内净增个体数 =新增个体数/增长时间 增长率： 即自然增长率 指种群每年净增的个体数占原个体总数的比率。 =新增个体数/原有个体数 时间 λ-1 16 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 ①培养液配制、分装、灭菌 将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中 ②接种 将酵母菌接入试管中的培养液混合均匀 ③培养 将试管在28℃条件下连续培养 ④计数 每天取样使用血细胞计数板统计酵母菌数量 ⑤分析结果，得出结论 将所得数据用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律 17 血细胞计数板 先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。 待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将血球计数板放到显微镜计数一个小方格酵母菌数量以此估算试管酵母菌总数 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 18 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 计数室 1个计数室的面积为1mm2 ，1个计数 室内有400个小方格。每个小方格的面积1/400mm2 ② 1/400mm2的含义 ① 0.10mm的含义 计数室的深度为0.1mm 19 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 计数室两种规格 25×16型 16×25型 20 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 5 4 3 4 4 将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数，观察到的计数室中细胞分布见图3，则培养液中藻细胞的密度是________个/ mL。 1×109 21 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 每天抽取酵母菌用显微镜计数，估算10ml酵母菌的初始种群数 N0，然后连续观察7天，记录每天的数值 第1天 第4天 第6天 第7天 22 三、实验：探究酵母菌种群数量的变化 绘制曲线 生态学家高斯也曾做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量 23 时间/d 种群数量/个 K=375 反复实验得到如图所示的结果 结论：无论是酵母菌还是草履虫，相对稳定的环境下很多种群有一个相对固定的变化过程——“S”形增长曲线 四、种群“S”形增长 24 四、种群“S”形增长 2.“S”形增长的数学模型 （1）模型假设: ①资源和空间有限 ②种内竞争加剧 ③存在天敌 ④其他竞争的物种 （2）建立模型 环境容纳量：一定 的环境条件所能维持的种群 最大数量，又称K值。 25 四、种群“S”形增长 （3）曲线分析 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢 资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速 种群数量为K/2，种群增长速率达到最大 资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓 出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定 26 四、种群“S”形增长 请结合数据研究种群增长率和增长速率的变化规律。 时间（天） 1 2 3 4 5 6 7 8 酵母菌个数 （106个） 6.56 18.91 46.38 107.3 160 191.2 192.5 192.6 种群增长率 不计 177% 155% 131% 49% 20% 0.6% 0 种群增长速率 不计 11.63 28.19 60.92 52.7 31.2 1.3 0 27 四、种群“S”形增长 同种生物的K值是固定不变的吗？哪些因素会影响动物种群的环境容纳量？ 同种生物的K值不是固定不变的。环境因素、生物自身的遗传特性、食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物种群的环境容纳量。 请据图分析：该种群的K值为_____。 K2 K值并不是种群数量的最大值 28 四、种群“S”形增长 K值和K/2值的运用： 场景1 大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ 种群数量锐减的原因： 主要原因是大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就会变小。 保护措施： 建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。 29 四、种群“S”形增长 鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施? ①降低环境容纳量 增大环境阻力→降低K值→防治老鼠 如断绝或减少它们的食物来源；养殖或释放 它们的天敌，等等。 ②在 捕杀 K/2前 防止老鼠种群数量达到K/2处 场景2 30 四、种群“S”形增长 如何合理确定有益生物资源的采收量？ 采收后种群数量剩余 K/2 左右。此时种群具有最大增长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量，是可再生资源的最佳收获策略。 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 ——“黄金开发点” 场景3 31 课堂小结 种群增长模型 建构种群增长模型的方法 种群的“J”形增长 条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等 特点：种群数量每年以一定倍数增长 种群的“S”形增长 条件：食物和空间有限 特点：种群增长速率先增大后减小，最后为0 K 值：一定环境条件下所能维持的种群最大数量 环境阻力 32 实战演练 1.关于“S”型曲线的叙述,错误的是（ ） A.t0～t1之间，种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快，增长率不断增加 B.t1～t2之间，由于资源和空 间有限，当种群密度增大时， 种内竞争加剧，天敌数量增 加，种群增长速率下降 C.t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0 D.为有效防治蝗灾，应在t1前及时控制其种群密度 √ 33 √ 2.种群在理想环境中呈“J”形增长(如曲线甲), 在有环境阻力条件下, 呈“S”形增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述, 正确的是( ) A. 若曲线乙表示蒙古兔种群增长曲线, E点后种群出生率约等于死亡率 B. 图中C点时, 环境阻力最小, 种群数量增长最快 C. 若曲线乙表示酵母菌种群增长曲线, 通过镜检统计的活菌结果比实际值低, 因为其中有死亡的酵母菌个体 D. K值具有物种特异性, 所以东方田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的 实战演练 $$