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 选择性必修2 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。大肠杆菌以二分裂的方式每20min就通过分裂繁殖一代。 思考： 问题1.可用什么方式表示描述大肠杆菌数量随时间的变化呢？ 数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 曲线图、数学方程式、柱形图等 一、构建种群增长模型的方法 ①观察研究对象，提出 。 ②提出合理的 。 ③根据实验数据，第n代大肠杆菌数量（N）的计算公式是什么？ N0代表起始数量。 ④通过进一步实验或观察，对模型进行检验或修正。 问题 假设 细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 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 研究方法 数学模型 数学模型 N=N0×2t 研究实例 1 已知：资源和生存空间没有限制的条件下（理想条件）第n代细菌数量的计算公式是： 5 问题2.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。 问题3.曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？ 曲线图: 直观，但不够精确。 数学方程式: 精确，但不够直观。 N=N0×2n 一、构建种群增长模型的方法 数学模型 自主学习 阅读课本P8-P10，思考以下问题： 1.将某一动物引入一个资源丰富的岛屿，最初的一段时间种群数量该如何变化，原因是？ 2.请你建立以上种群增长的数学模型。 3.自然状态下动物迁入适宜其生活的新环境后或者外来入侵物种，的种群数量是否会一直增长，如何变化？ 4.在自然界中种群数量是否会一直维持相对稳定？请分情况说明。 1 1.这两个资料中种群增长和理想条件下细菌种群增长有什么共同点? P8 2.种群出现这种增长的原因是什么？ P8 思考▪讨论: 分析自然界种群增长的实例 资料1：1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。 资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图所示。 种群数量增长迅速,且呈无限增长趋势。 食物、空间等资源充足，缺少天敌等 自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，曲线则大致呈“J”形，这种类型称为“J”形增长。 二、种群的“J”形增长 1.产生条件（P8): 理想条件 ①食物和空间条件充裕、 ②气候适宜、 ③没有天敌和其他竞争物种等 2.增长特点: 种群数量每年以一定的倍数增长（λ倍）。 t年后种群的数量为: Nt=N0λt 【思考】①当λ=1时，种群数量 。 ②当λ＞1时，种群数量 。 ③当λ＜1时，种群数量 。 相对稳定 增长 下降 N=N0×2t 8 年，种群数量呈“J”形增长； 4-5年，种群数量_____（下降或增长） 5-9年，种群数量__________； 9-10年，种群数量_______ 10-11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 1-4 增长 相对稳定 下降 下降 5 12 【现学现用】据图说出种群数量如何变化 二、种群的“J”形增长 动物迁入适宜其生活的新环境后、外来入侵物种，的种群数量如何变化？ 思考：细菌，澳大利亚对的野兔，岛屿的环颈雉，这些种群呈“J”形增长的趋势能不能一直维持下去？ P8 三. 种群增长的“S” 形曲线 福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区) 紫茎泽兰(原产于墨西哥) 不会。因为自然状态下空间、营养物质等资源是有限的。 福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，如阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭及乌拉圭等。 广泛分布于北美、亚洲、非洲等十多个国家，已成为世界性的外来入侵生物。 资料1：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24 h统计一次大草履虫的数量。 2-3天增长较快，第五天以后基本维持在375个左右。 种群经过一定时间的增长后，数量________，增长曲线呈_____形，称为“S”形增长 趋于稳定 “S” 一定环境条件所能维持的种群最大数量 环境容纳量（K值)： K K/2 “S”形产生条件: 资源和空间有限、天敌的制约等 （即存在环境阻力） 三. 种群增长的“S” 形曲线 11 A B C 0 K/2 （1）判断一下“S”形各点出生率和死亡率的关系 ① 0-C段(不包括C):出生率 死亡率 ② C点之后:出生率 死亡率 （2）种群增长速率最快的点： B点（K/2斜率最大） 曲线图分析: = > J S 种群的增长速率(斜率)：种群在单位时间内增加的个体数量。 “S”形曲线 “J”形曲线 三. 种群增长的“S” 形曲线 ②大多数种群来数量总是在波动中。在特定条件下可能出现种群爆发。 如蝗灾、赤潮等。 ③当种群长久处于不利条件下，种群数量会持续性的或急剧的下降。 ①在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。野牛、狮子 ④当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。 四. 种群数量的波动 思考：同一种群的K值是不是固定不变的呢？在自然界中种群数量是否会一直维持相对稳定？ 环境容纳量是？ 东亚飞蝗种群数量的波动 2. 在环境不遭受破坏的情况下, 种群数量会在 上下波动。 当种群数量偏离K值的时候,会通过 调节使种群数量回到K值。 1. 同一种生物的K值不是固定不变的: ①K值会随着 的改变而发生变化, ②当环境遭受破坏时，K值变化是_______； ③当环境条件状况改善时,K值会_______。 负反馈 下降 上升 K值附近 K值并是不是种群数量的最大值？ 环境 种群所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短,因为环境已遭到破坏。 四. 种群数量的波动 五. 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 （3）濒危动物保护：东北豹濒临灭绝的关键原因是什么？ 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 五. 数学模型的应用 A B （3）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？ 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； 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？ （1）图中阴影部分表示什么？ （2）环境阻力如何用自然选择学说内容解释？ 环境阻力。 生存斗争中被淘汰的个体数。 种群增长的“J”型曲线与“S”型曲线 (1)增长率: (2)增长速率: 举例: “一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为: 举例: “一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为: [(1100-1000)/1000]×100%=10% (1100-1000)/1年=100个/年 = =出生率-死亡率 现有个体数-原有个体数 原有个体数 = 现有个体数-原有个体数 增长时间 种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线(即斜率) 拓展 种群不同增长类型增长率与增长速率 ① “J”形曲线与其增长速率、增长率的关系 在“J”形曲线中，种群增长速率逐渐增大，增长率基本不变。 时间/t 增长速率 时间/t 增长率 时间/t 种群数量 t年后种群的数量为: Nt=N0λt ②“S”形曲线与其增长速率、增长率的关系 在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小，增长率逐渐减小。 时间/t 增长率 t0 t1 t2 时间 增长速率 K/2值 K值 第2节 种群数量的变化 （第二课时） 第1章 种群及其动态 学习目标： 1.探究培养液中酵母菌种群数量变化。 2.运用“S”形增长模型中K值和K/2值解决生产生活中的实际问题 “J”形增长 “S”形增长 产生条件 增长特点 存在 。 曲线 种群的“J”形和“S”形增长比较 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 增长 K值 每课一测 一定倍数λ K值： 一定的环境条件所能维持的种群最大数量 23 【检测】科研小组对某地甲、乙两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并研究Nt＋1/Nt ,随时间的变化趋势，结果如图所示(图中Nt ,表示第 t 年的种群数量，Nt＋1表示第t＋1年的种群数量)。下列分析正确的是( ) A. 甲种群在0~t3 段的年龄结构为增长型 B. 乙种群在0～t1 段的种群数量呈“J”形增长 C. 乙种群在t2 时数量最少 D. 甲种群在t3 后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善 B 24 【检测】如图所示为种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长。下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是(　　) A. 当种群数量达到e点后，种群数量增长速率为0 B. 种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后 D. 若该图表示海洋中某种鱼的增长曲线，则最佳捕捞时间在e点 A C. 若该图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害防治必须在C点 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 1. 实验材料: 酵母菌 ①兼性厌氧型生物（单细胞真核生物）； ②酵母菌生长周期短，增殖速度快，在实验室条件下，用液体培养基培养酵母菌 提出问题：酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？ 做出假设：在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈____增长； 在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈_____增长。 J形 S形 26 阅读课本P11,思考以下问题： 1、采用什么方法对酵母菌进行计数？ 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？ 3.从试管中吸出培养液进行计数，发现计数室中酵母菌重叠影响计数怎么处理？ 4.对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 5.本实验需要设置对照吗? 6.需要做重复实验吗? 1 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？ 时间 酵母菌数量 培养液体积 ②因变量：__________ ①自变量：________ ③无关变量：_____________ 变量设置 抽样检测法 血细胞计数板 计数方法： 计数用具： 材料用具 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 提出问题：酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？ 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 （1）血细胞计数板： 侧面观 上 面 观 计数区域（方格网） 计数室 1mm 大方格：长和宽各为1mm， 深度为0.1mm， 其容积为0.1mm3； 每块计数板由H形凹槽分为2个同样的计数区。每个计数区分为9个大方格。 其中只有中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用 专门用于计数单细胞微生物的一种仪器 （2）计数室(容积为0.1mm3)的两种规格： 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 16×25型：即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格 25×16型： 即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格 每一大方格都是由16×25 = 25×16 = 400个小方格组成 (16×25) (25×16) 计数室 大方格 （3）抽样检测的方法： ①先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上， 用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。 ②多余的培养液用滤纸吸去。 ③稍待片刻，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； ④计数一个小方格内的酵母菌数量，在以此为根据估算酵母菌数量 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 例1：将酵母菌培养液稀释20倍之后，若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则1mL该培养液中酵母菌总数有________个 （4）计算酵母菌数量 4×108 例1：将酵母菌培养液稀释20倍之后，若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则1mL该培养液中酵母菌总数有________个 （4）计算酵母菌数量 酵母菌密度（个/ml）= 小方格数量A×400×10×1000×稀释倍数 4×108 例2：将酵母菌培养液稀释5倍之后，若用25*16的血细胞计数板多次重复计数后，算得每个中方格中平均有20个酵母菌，则1mL该培养液中酵母菌总数有________个 2.5×107 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 33 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 思考： （1）为什么要先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入？ 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。 （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？ 使培养液中酵母菌分布均匀,以减少误差 （3）从试管中吸出培养液进行计数，发现计数室中酵母菌重叠影响计数怎么处理？ 稀释适当倍数 （4）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则 （5）本实验需要设置对照吗? 不需要对照,实验前后互为对照 （6）需要做重复实验吗? 需要重复实验,以提高实验数据的准确性; 对每个样品可计数三次，再取平均值 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 35 实验结论: 在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长； 种群的增长速率是: 先增加后减少，在K/2时增长速率最大。 影响酵母菌种群数量增长的因素: 受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。 3.分析结果，构建模型，得出结论 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究·实践 练习与应用 一、概念检测 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。（ ） × × × 38 练习与应用 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 B 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 B 课堂小结 种群数量的变化 “S”形增长 “J”形增长 自然种群的数量变动 条件：食物和空间充裕、气候适宜、无天敌和其他竞争物种 特点：种群数量每年以一定倍数增长(λ>1，且为定值) 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 探究培养液中酵母菌种群数量变化（验证种群数量增长模型） 长期处于不利条件→持续性的或急剧的下降，甚至衰退和消亡 规则或不规则波动。（K值是种群数量波动的平均值，波动中的生物，在某些特定条件下可能出现种群爆发） 种群增长模型 建构种群增长模型的方法 方法步骤： 酵母菌的培养 抽样检测 观察计数 构建模型分析 培养液中酵母菌种群数量的变化 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$