1.2种群数量的变化课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第1章 种群及其动态 第2节 种群数量的变化 教学目标 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) 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，尝试建构种群数量增长的数学模型。 (科学思维、科学探究) 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) 情景1：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，大肠杆菌以二分裂的方式每20min就通过分裂繁殖一代。 问题1:第t代大肠杆菌数量的计算公式是什么？ 可用什么方式表示描述大肠杆菌数量随时间的变化呢？ 公式、曲线图等数学形式 数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 【观察研究对象】：1个大肠杆菌每20分钟繁殖一代 【提出问题】：第t代大肠杆菌数量多少？ 【提出合理的假设】：在营养和生存空间没有限制的情况下 情景1：假设在营养和生存空间没有限制的情况下，大肠杆菌以二分裂的方式每20min就通过分裂繁殖一代。 一、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） 【建立模型】 表1：1个大肠杆菌在不同时间产生的后代数量 任务1 【建立模型】 一、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） J 时间/min 细菌种群的增长曲线 写出第t代细菌数量的计算公式：Nt = 精确，但不够直观 能直观地反映变化趋势，但不够精确 1×2t 表1：1个大肠杆菌在不同时间产生的后代数量 4 8 16 32 64 128 256 512 22 23 24 25 26 27 28 29 2t 【修正模型】 一、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） 公式Nt＝ 1×2t， 2代表什么？ 代表大肠杆菌每次分裂产生个数是上一次的2倍，即增长倍数 如果某种群数量每年都以λ 倍增长，如何修正该模型？ Nt＝ 1×λt 如果某种群数量初始数目为N0，t年后种群的数量又如何修正？ Nt＝ N0×λt 建立数学模型，可描述、解释和预测种群数量的变化。 一、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） 研究实例 研究方法 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖t代的数量？ 观察对象 提出问题 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。 Nt＝ 1×λt Nt＝ N0×λt 提出合理的假设 建立数学模型 检验或修正 资料1：1859年，一位英国人带了N0只野兔到澳大利亚的农场。野兔的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍，t年后野兔的数量是多少？Nt = 后来，直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量的到控制。 二、种群的“J”形增长 N0×λt 二、种群的“J”形增长 资料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： 问题2：种群出现这种增长的原因是什么？ 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争的物种等 问题3：自然种群的增长趋势能不能一直持续下去？原因？ 不能，因为资源和空间有限的 情景1：假设在营养和生存空间没有限制的情况下，大肠杆菌以二分裂的方式每20min就通过分裂繁殖一代。 若不更换容器和培养液，种群数量如何增长？ 三、种群的“S ”形增长 情境2：生态学家高斯在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。 【建立模型】阅读课本P9——种群的"S"形增长曲线相关内容 经反复实验，得出种群数量的增长曲线是怎样的？请描述。 S 三、种群的“S ”形增长 资源和空间有限 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。 问题4： ”S“形曲线模型产生的原因是什么？并分析其过程出生率和死亡率的变化。 t1 t2 时间 三、种群的“S ”形增长 种群的增长速率：种群在单位时间内增加的个体数量。 任务2：种群增长速率的变化分析 种群数量 =N0, <K/2, =K/2, >K/2, =K, 增长速率为0 增长速率逐渐 增长速率 增长速率逐渐 增长速率为0 增大 最大 减小 N0 t1 t2 时间 种群增长速率 三、种群的“S ”形增长 种群的增长速率：种群在单位时间内增加的个体数量。 任务2：种群增长速率的变化分析 种群数量 =N0, <K/2, =K/2, >K/2, =K, 增长速率为0 增长速率逐渐 增长速率 增长速率逐渐 增长速率为0 增大 最大 减小 t1 t2 时间 N0 三、种群的“S ”形增长 任务2：种群增长速率的变化分析 “S”形曲线 “J”形曲线？ 四、数学模型的应用 问题情境3： （1）资源合理利用 捕鱼时，为了保护鱼类资源不受破坏，若要持续获得最大的捕捞量，应该怎么捕捞？ A B 使捕获后种群剩余在K/2左右 若要获得日最大捕获量？ 种群数量为K时 问题情境3： （2）有害生物的防治 鼠爱打洞，偷吃粮食导致作物减产，蚊蝇会传播疾病，对家鼠等有害动物控制应当采取什么样的措施？ 四、数学模型的应用 a.从环境容纳量考虑： b.从K/2值考虑： 降低环境容纳量。如养殖家猫捕食家鼠、硬化路面，搞好环境卫生等。 在种群增长刚开始（达到K/2之前）进行防治； 问题情境3： （3）濒危动物保护 东北豹濒临灭绝的关键原因是什么？ 四、数学模型的应用 栖息地遭到破坏，食物和活动范围减小、K值减低 应对措施？ 提高环境容纳量 建立自然保护区 若不更换容器和培养液 情景1：培养大肠杆菌，大肠杆菌以二分裂的方式每20min就通过分裂繁殖一代。 思考：试管中大肠杆菌数量会一直保持平稳吗？ 任务探究三：自然种群的增长达到K值后数量保持不变吗？ 1.大肠杆菌实验： 若不改变条件 大肠杆菌的数量变化？ 若更换容器、增加培养液， 大肠杆菌的数量变化？ 2.水库中投放罗非鱼达到K值后： 若不改变条件 罗非鱼的数量变化？ 若在该水库中放生大型肉食性鱼， 罗非鱼的数量变化？ 五、种群数量的波动 （1）大多数生物的种群数量总是在波动中 种群数量/相对值 处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发，如蝗灾、鼠灾、赤潮等。 （2）当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性或急剧的 （3）当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而 下降 衰退、消亡 课堂小结 “J”形曲线 “S”形曲线 增长模型 产生条件 K值有无 例子 模型比较 环境资源无限（理想条件） 食物和空间条件充裕， 气候适宜，没有天敌等 环境资源有限（现实条件） 无 有 1.实验室条件下 2.外来物种入侵 自然种群 模型比较 假设1：理想环境 假设2：自然环境 种群数量增长模型 生物学含义？ 1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。 （1）将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ） （2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ） （3）由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ） 当堂检测 2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ） A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的 B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的 C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变 D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的 当堂检测 3.如图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是（ ） A.种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还 有稳定、波动和下降等 B.自然状态下种群数量达到K值时，种群的增长速 率接近于0 C.当环境条件发生变化时，种群的K值也会发生相 应的变化 D.针对害虫防治，我们最好选在b对应的时间点进行 当堂检测 $$