1.2 种群数量变化-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

种群数量变化 1.如何构建数学模型？ 2.种群数量变化的“J”型曲线和“S”型曲线的特点 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 分裂次数 数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 1 2 3 4 5 6 7 1.填写下表：计算1个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。 假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。细菌种群增长会如何？ 问题讨论 2.第n代细菌数量的计算公式是什么？ Nn=1×2n 数学模型 3.对于任何生物而言，在（营养和生存空间没有限制）理想条件下，种群数量变化都是Nn＝1×2n吗？ ①如果某种群初始数量为N0，模型如何修正？ ②如果某种群每代都以λ倍增长，模型如何修正？ Nn＝N0×2n Nn＝N0×λn 细菌每20分钟分裂一次， 问题：细菌数量怎样变化的？ 在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 Nn＝1×2n 一、构建种群增长的数学模型 提出问题 提出合理的假设 数学形式 观察研究对象， 。 根据实验数据，用适当的 对事物的性质进行表达 通过进一步实验或观察等，对模型进行 。 检验或修正 研究实例 研究方法 假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。 问题讨论 4.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。(P8) 曲线图：直观，但不够精确 数学公式：精确，但不够直观 数学模型 数学模型： 用来描述一个系统或它的性质的数学形式，可以为公式、坐标图等。 种群增长数学模型的作用 能够描述、解释和预测种群数量的变化 资料1：1859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。 讨论1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 随着时间推移，种群数量不断增大，且呈无限增长趋势。 讨论2. 种群出现这种增长的原因是什么？ 食物和空间充足、缺少天敌等。 分析自然界种群增长的实例 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年间增长如图所示。 粘液瘤病毒是一种高度接触性而且高死亡率的疾病，多在兔子身上出现症状。粘液瘤病毒的致病性主要是因产生细胞免疫功能缺陷以及从多方面阻断细胞因子网络系 统。 在理想条件下，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。 二、种群的“J”形增长 ①产生条件： 理想状态——食物和空间条件充裕， 气候适宜，没有天敌和其他竞争者等。 ②增长特点： 种群数量每年以一定的倍数（λ）连续增长。 ③构建模型：t年后种群的数量为： （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．） Nt= Nt=N0 λt 1-4年，种群数量呈___形增长 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 “J” 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 例题：结合下图说出种群数量如何变化？ 讨论：在一个培养基中，细菌的数量会一直按照“J”型曲线增长吗？ 如何验证这个观点？ 不会。原因是资源和空间是有限的。 　资料1：生态学家高斯曾经做过这样一个实验：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。经过反复实验，得出了如图所示的结果。　　 思考：为什么大草履虫第二、三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？ 初始数量较小，第二、三天资源和空间充足，出生率大于死亡率，随着种群数量增长，资源和空间越来越有限，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，最终出生率与死亡率相当。 种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线 三、种群增长的“S”型曲线 　资料1：生态学家高斯曾经做过这样一个实验：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。经过反复实验，得出了如图所示的结果。　　 思考：为什么大草履虫第二、三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？ 初始数量较小，第二、三天资源和空间充足，出生率大于死亡率，随着种群数量增长，资源和空间越来越有限，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，最终出生率与死亡率相当。 种群增长特点：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定 种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线 环境容纳量（K值）：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。 三、种群增长的“S”型曲线 种群增长特点：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定 由K1→ K2变化的原因是？ 食物增多、生存空间增大、气候变适宜、天敌数量减少、竞争者数量减少等 环境容纳量（K值）：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。 K/2 增长速率最快 增长速率为零 a b c 三、种群增长的“S”型曲线 要点： 1.增长速率最大时，种群数量为 2.增长速率为零时，种群数目为 3.限制数量增长的 因素有 资源与空间有限 K/2 K 时间 增长速率 K K/2 2.增长速率曲线 （1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？ （2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？ 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高K值 。 可以采取措施降低有害动物种群的K值 ，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。 种群数量研究的应用 1.在渔业上，人们总夕阳每年既能捕捞较多的鱼，又不危及来年的鱼产量，也就是希望长期获得较高的捕捞量，那么捕捞后种群数量应剩余在？为什么? K /2, 此时种群增长速率最大，能在较短时间内恢复种群数量 2.渔网网目不能过小，许多幼鱼被捕捞上来，影响鱼种群的 ，从而影响种群 ，造成来年鱼的产量降低。 年龄结构 出生率 种群数量研究的应用 3.草原上的鼠对生态环境破坏极大，最好在图甲中 （填“b”“c”或“d”）时刻前进行防治。 b 种群增长“J”型和“S”型曲线的比较 J型曲线 S型曲线 条件 种群增长率 有无K值 曲线 环境资源无限 环境资源有限 保持稳定 先升后降 无，持续保持增长 有K值 环境阻力 K值：环境容纳量 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候不适 寄生虫、传染病等 阴影就是在生存斗争中被淘汰的个体数量 大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。 四、种群数量的波动和下降 东亚飞蝗种群数量的波动（围绕K值） 1.影响种群数量变化的因素 直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率 间接因素：食物、气候、传染病、天敌 重要因素：人类的活动 2.研究种群数量变化规律的意义 ①为有害动物的防治提供依据 ②有利于野生生物资源的利用与保护 濒危动物种群的拯救和恢复 在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？ 16 练习1.某研究所调查发现：某种鱼迁入某一区域后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示，请分析回答下列问题： (1)在t0～t3时间内，种群数量增长曲线呈“___”形；若 在t3时种群数量为N，则在t1时种群数量为____。t1时该 种群的年龄结构可能为________。 (2)捕获该鱼的最佳时期为___(填“t1”“t2”或“t3”)时，原因是______ _________________________________________________________________________________________________。 (3)在t3时期后，该鱼种群数量变化将呈现_____状态，主要原因是______ _________、_______________。 S 增长型 t2 在t1时 种群增长速率最大，t2时捕获该鱼并使捕捞后维持在t1时的数量，获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生 波动 种内 斗争加剧 捕食者数量增加 1.左图中，AB段的种群年龄组成类型为        ；对该草原鼠害的防治应在      点之前。 2.右图中，该动物在5-10年期间种群密度变化趋势为 ，20年内该动物的种群数量最多的年份大约是第 年。 增长型 B 不断增大 10 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 酵母菌: 增殖方式: 代谢类型: 单细胞真菌 出芽增殖 异养兼性厌氧型 自然条件下，任何生物的种群都与环境中其他生物密切联系。严格地说，探究单个种群数量的变化只有在实验室才有可能实现。   培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 在有限的环境条件下，酵母菌种群的数量随时间呈  S    型增长变化。 统计酵母菌数量的方法： 。 抽样检测法 1.提出问题 2.作出假设 工具：血细胞计数板 培养酵母菌 3.探究思路 4.制定计划 定时抽样检测，计数，计算，记录 绘制曲线图，得出数量变化规律 无菌马铃薯培养液 无菌肉汤培养液 （振荡培养） 每24h检测一次 具体实验步骤 促进溶氧，利于酵母菌有氧呼吸供能，促进培养液中营养成分与酵母菌充分接触 5.实施计划 6.分析结果 7.表达、交流 8.进一步探究 重点：如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 导流凹槽 两个计数室 所在区域 血细胞计数板 盖上盖玻片的示意图 血细胞计数板侧面观 计数室 1mm 计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm， 深度为0.1mm，其体积______mm3， 合_________mL。 计数室分为25中格（双线边） 每一中格又分为16小格 计数室是由______小格组成 400 0.1 1×10-4 如何计数？ A1 A2 A5 A3 A4 计数室中酵母菌数 = ？ [(A1+A2+A3+A4+A5)÷5]×25 5 4 3 4 4 将样液稀释100倍，采用规格为1mm×1mm×0.1mm计数室，则10ml培养液中酵母菌细胞的总数是 。 109个 10mL培养液中酵母菌数量= 计数室中酵母菌数 ×稀释倍数 计数室体积 ×10 10— 4 4×25 ×100 ×10 10— 4 = 109个 1.从试管中吸出培养液进行计数之前，应将试管轻轻振荡几次,这是为什么？ 使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。 3.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应采取怎样的措施？ 摇匀试管取1mL酵母菌培养液稀释一定倍数后重新计数 4.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？ 只计数相邻两边及其顶角的酵母菌数。 2.为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？ 酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。 用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10 个 5.计数的酵母菌都是活的吗？ 计数的包括活菌和死菌 可以用台盼蓝对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。 如果每一个中格（一个计数室共25 个中格）平均有酵母菌40 个，用来计数的培养液稀释了100 倍，请估算每 1 mL原始酵母菌培养液有酵母菌多少个？ 40×25÷0.1×1000×100 = 1×109（个/mL） $$