1.2 种群数量的变化（第1课时）-【爱上生物课】2024-2025学年高二生物备课通关优质课件（人教版2019选择性必修2）

第2节种群数量的变化 第一章种群及其动态 第一课时 猪七爷素材淘宝店：https://shop149141837.taobao.com 问题探讨 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。 讨论： 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 设细菌n代后数量为Nn，第n代的数量为：Nn=2n。 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ n＝ 60min × 72h／20min＝216（代） N216 = 2n = 2216 问题探讨 这是初代以一个细菌数为起始建立的公式，那以起始数为多个的情况下，该公式仍然成立吗？ 以初始数为5的大肠杆菌为例： 一、建构种群增长模型的方法 在以上的活动中，你已经尝试对细菌种群的数量变化建立数学模型。 数学模型 概念： 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 观察分析 提出问题 作出假设 建立 数学模型 对模型进行检验修正 研究方法 研究实例 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？ 在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 Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代 观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正 一、建构种群增长模型的方法 0 时间/min 细菌数量/个 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Nn=N0×2n 思考：曲线图与数学公式比较，有哪些优缺点？ 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线　 回顾我们高中生物中学习过哪些模型呢？ (1)数学公式 (2)曲线图 ①优点：科学、精确 ②不足：不够直观 ①优点：直观 ②不足：不够精确 一、建构种群增长模型的方法 物理模型 数学模型 概念模型 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。 一、建构种群增长模型的方法 “问题探讨”3.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？ 在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？ 请同学们自主阅读教材P8思考与讨论，小组合作完成以下问题。 1.这两个资料中的种群增长有什么共同点? 2.种群出现这种增长的原因是什么? 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去? 为什么? 4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？ 一、建构种群增长模型的方法 分析自然界种群增长实例 1859年，一位英国人在他澳大利亚的农场中放生了24只野兔。让他没想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量的到控制。 24只 一、建构种群增长模型的方法 分析自然界种群增长实例 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年这个种群数量的增长如右图所示。 一、建构种群增长模型的方法 分析自然界种群增长实例 1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 2.种群出现这种增长的原因是什么？ 食物充足、缺少天敌等。 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 不能，因为资源和空间是有限的。 4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？ 一、建构种群增长模型的方法 分析自然界种群增长实例 4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？ 0 时间/min 细菌数量/个 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Nn=N0×2n 二、种群的“J”形增长 自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。 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。 二、种群的“J”形增长 3.“J”形增长的特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。 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 λ >1 λ <1 λ =1 种群数量 时间 0 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 思考: 当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？ 还有其他种群数量呈“J”形增长的实例吗？ 福寿螺 加拿大一枝黄花 丹麦被生蚝入侵 凤眼莲(水葫芦)原产于南美 外来入侵物种 二、种群的“J”形增长 【现学现用】 ①1-4年，种群数量_____________； ②4-5年，种群数量__________； ③5-9年，种群数量____________； ④9-10年，种群数量_________； ⑤10-11年，种群数量______；⑥11-13年，种群数量_____________________； ⑦前9年，种群数量第___年最高；⑧9-13年，种群数量第______年最低 呈“J”形增长 一直增长 维持相对稳定 逐年下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 二、种群的“J”形增长 ①a段：“λ”＞1且恒定——种群数量 ； ②b段：“λ”尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率—种群数量 ； ③c段：“λ”＝1——种群数量 ； ④d段： “λ”＜1——种群数量 ； ⑤e段：尽管“λ”呈上升趋势，但仍未达到1——种群数量 。⑥种群数量至 点最低 呈“J”形增长 一直增长 维持相对稳定 逐年下降 逐年下降 A 【现学现用】 二、种群的“J”形增长 中国人口数据增长曲线 世界人口数据增长曲线 4.人口数据增长曲线： 人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长 种群会一直呈“J”形增长吗？ 食物有限 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 非生物 因素 生物 因素 环境阻力 会有哪些方面的限制？ 环境阻力。 三、种群的“S”形增长 【实例】生态学家高斯的实验： 在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　 大草履虫的数量 在第二天和第三天增长较快； 第五天以后基本维持在375个左右。 思考：为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。 三、种群的“S”形增长 像草履虫这种类型的种群增长称为“S”形增长。 种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。 1.概念： 2.模型假设: 资源和空间有限 种群密度增大时，种内竞争加剧 出生率降低 死亡率升高 出生率＝死亡率时， 种群稳定在一定的水平 （K值） K值（环境容纳量）： 一定的环境条件所能维持的种群最大数量。 三、种群的“S”形增长 t0 ~ t1 ，种群数量小于K/2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长逐渐加快。 t1 ~ t2，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。 t2时，种群数量达到K值，此时出生率=死亡率，种群增长速率为0。 t1 时，种群数量为K/2。出生率＞死亡率，种群增长速率达到最大值。 三、种群的“S”形增长 S型曲线增长速率曲线 增长速率 时间 t1 t2 ①增长速率先增大后减小，最后为0。 ②种群数量为k/2时，增长速率达到最大。 K/2 K A B C D E 请小组合作以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率曲线。 种群增长率 时间 增长率看阻力 增长速率看斜率 三、种群的“S”形增长 思考: 同一种群的K值是固定不变的吗？ K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值会_____； 当环境条件改善时，K值会_____。 下降 上升 3.K值和K/2值的运用： 保护大熊猫的根本措施是什么？ 建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。 野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小。 K值降低 K值升高 三、种群的“S”形增长 3.K值和K/2值的运用： 怎样做能有效的灭鼠？ 机械捕杀 药物捕杀 施用避孕药 养殖、放养天敌 断绝或减少食物来源 增大 死亡率 降低环境 容纳量 降低 出生率 硬化地面 施用激素 防治有害生物的根本措施。 达到1/2K前 三、种群的“S”形增长 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？ 3.K值和K/2值的运用： 此时种群增长速率最大，再生能力最强，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”。 渔业资源最佳捕捞时期？ 1/2K时 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 —“黄金开发点” 归纳总结：“J”形增长和“S”形增长的比较 “J”形增长 “S”形增长 产生条件 增长特点 曲线 联系 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等理想条件。 资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。 每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。 种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。 “S”形增长是“J”形增长在自然界环境阻力作用下发展的必然结果。 THANK YOU 猪七爷素材淘宝店：https://shop149141837.taobao.com $$