1.2 种群数量的变化-2024-2025学年高二生物同步课件（人教版2019选择性必修2）

第1章 种群和群落 第2节 种群数量的变化 教学目标 目标 01 02 03 通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点;通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。 (科学思维、科学探究) 通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。(生命观念) 运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。(社会责任) 2 视频：显微镜下肺炎链球菌的疯狂增殖 思考：1个细菌繁殖n代之后的数量是多少？ 一、构建种群增长模型的方法 1.提出问题 3.构建模型： 1个细菌繁殖n代之后的数量是多少？ 2.做出假设： 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。 第n代细菌数量的计算公式是什么？初始数量为N0呢？ Nn=1×2n Nn=N0×2n 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。 精确、不够直观 直观、不够精确 Nn=N0×2n 3.构建模型 ①数学模型： 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 ②表现形式： 数学公式 曲线图 ③作用： 能够描述、解释、预测种群数量的变化。 细菌每20min分裂一次 在资源和空间无限多的环境中，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，对自己所建立的模型进行检验或修正 研究实例 研究方法 观察研究对象，提出问题 作出假设 建立模型 模型的检验或修正 4.建立数学模型的步骤 活动：阅读课本8页思考讨论栏目，思考问题。 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.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？ 二、种群的“J”型增长 7 条件： 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（即无环境阻力） 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 数量变化： t年后该种群的数量 Nt=N0λt 起始数量 时间 该种群数量是前一年种群数量的倍数 模型假设 1 建构模型 2 种群数量 理想条件 二、种群的“J”型增长 8 5.“J”形增长的增长率和增长速率 （1）增长率： 指在单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例，无单位。 N0λt＋1－N0λt N0λt =λ－1 新增个体数 原有个体数 增长率 = O 增长率 时间 ①公式 ②曲线 5.“J”形增长的增长率和增长速率 （2）增长速率： 指种群数量在单位时间内的改变数值，有单位（如：个/年等）。 ①公式 新增个体数 单位时间 增长速率 = O 增长速率 ②曲线 时间 10 资料：生态学家高斯曾经在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。 思考：大草履虫的增长为什么不同于“J”形增长呢? 1.概念： 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。 2.“S”形增长形成原因： ①资源和空间有限 ②种群密度增大时种内竞争加剧 出生率下降 死亡率升高 出生率=死亡率 三、种群的“ S ”形增长 思考： 1.K值是不是种群数量的最大值？ 2.同一种群的K值是固定不变的吗？ 不是；K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量. 不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 3.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。 5.“S”形增长增长率和增长速率 思考：1.野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？根据原因，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。 6.K值和K/2值的运用： K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 2.怎样做才能最有效的灭鼠？ ③降低环境容纳量。措施：养殖家猫捕食家鼠、搞好环境卫生、硬化地面、安全储藏食物等。 ①增大死亡率。措施：机械捕杀、药物毒杀等。 ②降低出生率。措施：施用避孕药、降低生殖率的激素等。 3.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？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。 K值 减小环境阻力 → 增大K值 → 保护野生生物资源 增大环境阻力 → 降低K值 → 防治有害生物 草原最大载畜量不超过K值 → 合理确定载畜量 K/2值 渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处 K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 6.K值和K/2值的运用： 四、种群数量的波动 某地区东亚飞蝗种群数量的波动 1.种群数量的相对稳定： 2.种群数量的波动： 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。 3.种群数量的爆发和下降 五.探究·实践：培养液中酵母菌种群数量的变化 酵母菌是典型的真核生物，是兼性厌氧生物，可以用液体培养基（培养液）来培养。 培养液 1.实验材料 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 得出结论，交流讨论 进一步探究 2.探究思路 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 提出问题 时间 呈“J”形增长 开始 延长 呈“S”形增长 最后 数量下降 作出假设 提出问题 作出假设 设计实验 进行实验 得出结论，交流讨论 进一步探究 2.探究思路 配制酵母菌培养液 接种酵母菌到培养液中 培养 计数 统计分析 得出结论 如何计数？ 如何统计？ 设计实验 ①自变量：____________________ ②因变量：____________________ ③无关变量：__________________ 时间 酵母菌数量 培养液的体积等 （1)计数方法 进行逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法： 培养液 （2)计数用具—血细胞计数板 计数室 边长为1mm 深度为0.1mm 1个计数室的体积为0.1mm3，1个计数室有400个小方格。 每个小方格的体积是1/4000mm3。 方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。 ②中方格 ③小方格 ①大方格 （2)计数用具—血细胞计数板 (3)如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 25×16型 A1 A2 A3 A4 A5 1mL样品中酵母菌数 A1、A2、A3 、A4和A5分别为五个中方格中的酵母菌数。 A1+A2+A3+A4+A5 80 ×400÷0.1mm3 ×稀释倍数 = ×400 × 104 ×稀释倍数 A1+A2+A3+A4+A5 80 = 计数一个小方格分的酵母菌数量。 先将盖玻片放在血细胞计数板的计数上 01 02 用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。 03 多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻。 04 待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央。 05 （4)统计步骤 1.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎么计数？ 应取相邻两边及顶角计数。一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。 2.从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？ 思考·讨论 使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性，减少误差。 3.如果小方格内酵母菌数量过多，难以数清，怎么办？ 可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。 稀释 100倍 一般样品稀释后的适宜范围是5~10个菌体/小方格。 1mL培养液 9 mL水 9 mL水 1mL培养液 稀释10倍 稀释100倍 不需要，本实验在时间上已经构成前后对照。 5.需要做重复实验吗？为什么？ 需要重复实验，对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性。 4.本探究需要设置空白对照吗？ 6.计数的酵母菌都是活的吗？ （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：将试管放在28℃的恒温箱中培养7天。 （4）计数：每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。 （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。 进行实验 首先通过显微镜观察，估计出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后，连续观察7天，分别记录下这7天的数值。 第1天 第4天 第6天 第7天 进行实验 分析结果，得出结论 将所得数值用曲线图表示出来。 结论： 酵母菌在开始一段时间呈“J”形增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”形增长，并最终将大量死亡。 营养物质消耗 有害代谢产物积累 PH改变 1.为什么不能先加培养液再盖盖玻片？ ② 直接滴加培养液时，在计数室内会产生气泡，导致计数室相对体积减少而造成误差。 ① 盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内液体增多，导致结果偏高。 一些细节的解释 2.为什么要待酵母细胞全部沉到底部后再计数？ 如果酵母菌未能沉降到计数室底部，通过显微镜观察时就可能出现以下现象： ① 能看清楚酵母菌但看不清方格线； ② 能看清楚方格线但看不清酵母菌。 使菌体分散开来、混合均匀，减少实验误差。若没有摇匀，从底部吸取，计数结果会偏大，从上部吸取，计数结果会偏小。 此外，酵母菌常出现“抱团”现象，因此取样前需要将培养液充分振荡、摇匀，最好用移液器来回吹吸若干次，以确保样品被摇匀。 3.从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？ Lavf58.51.100 $$