1.2 种群数量的变化（第2课时）-【堂堂清】2024-2025学年高二生物上学期同步精品课件（2019人教版选择性必修2）

1.2.2 种群数量的变化 本节聚焦： 1.怎样构建种群增长的模型？ 2.种群的数量是怎样变化的？ 旧知识回顾：种群的数量特征 最基本的数量特征 直接 决定 （+） （-） （+） （-） 影响/预测 影响 种群密度 出生率 死亡率 迁入率 迁出率 性别比例 年龄结构 在自然界中，种群的数量变化 情况是怎样的呢？ 思考 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料1】1859年,一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，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得到控制。 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料2】20世纪30年代， 人们将环颈雉引入某地一个小岛。 1937-1942年（5年间），这个种群数量的增长如下图所示。 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【讨论】 1.这两个资料中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? 种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。 食物充足，缺少天敌等。 类似，均呈“J”型。 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 1.含义：在 条件下种群增长的形式， 如果以 为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示， 曲线则大致呈“J”形。 理想 时间 种群数量 理想条件具体指的是？ 思考 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； N0为 ； tt为 ； Nt为 ； λ为 。 模型中各参数的意义 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 2.数学模型（以数学公式表示）： (1)模型假设： 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。 (2)建立模型： t年后种群数量表达式为Nt＝ 。 N0λt 种群的起始数量 t年后该种群的数量 时间 该种群数量是前一年种群数量的倍数 注：λ是定值。 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 3.实例： 【资料】福寿螺，原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。 ①外来入侵物种的种群数量变化（环境适宜、无天敌）； 种群数量的变化·种群的“J”形增长 01 3.实例： 【资料】近代以来，世界人口呈现出“J”形增长，我国人口在20世纪大部分时间呈现出“J”形增长，在1979年之后，则基本稳定在较低的增长率水平。 ②某个时期人口增长数量 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料3】生态学家高斯曾经做过单独培养大草履虫的实验：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，结果如图所示:　　 【讨论1】大草履虫种群增长的曲线与 “J”形曲线有什么不同? 大草履虫种群增长的曲线呈“S”形； 过度：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料3】生态学家高斯曾经做过单独培养大草履虫的实验：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，结果如图所示:　　 【讨论2】为什么高斯的实验结果并不像 “J”形曲线，造成该差异的原因可能有哪些? 条件不同。 随着大草履虫数量的增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致种群出生率降低，死亡率升高。 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料3】生态学家高斯曾经做过单独培养大草履虫的实验：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，结果如图所示:　 【讨论3】观察曲线，我们可以发现曲线的斜率有什么变化?这说明大草履虫的数量增长出现什么变化? 斜率先增大后减小， 说明种群先快速增长，随后增长速度放缓，最终稳定在一定水平。 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 分析自然界种群增长的实例 思考·讨论 【资料3】生态学家高斯曾经做过单独培养大草履虫的实验：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，结果如图所示:　　 【讨论4】在实验第五天后，大草履虫的数量基本维持在375个左右，这个数值意味着什么? 一定的环境条件所能维持的种群最大数量，即环境容纳量，又称K值。 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 1.含义： 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.产生的原因： 是有限的，种群密度 时， 种内竞争加剧，出生率 ，死亡率 ， 当死亡率升高至与出生率 时，种群的 增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。 可见， 对种群数量起调节作用。 资源和空间 A B C K - 2 0 增大 降低 升高 相等 种内竞争 A B C K - 2 0 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 3.数学模型（以曲线图表示）： AB段：出生率 死亡率，种群数量增加。 种群增长速率 。 B点(K/2)：出生率 死亡率，种群数量增加。 种群增长速率 。 BC段：出生率 死亡率，种群数量增加。 种群增长速率 。 C点(K值)：出生率 死亡率，种群数量趋于稳定。 种群增长速率 ，但种群数量达到 。 ＞ 逐渐增大 ＞ 最大 ＞ = 最大 逐渐减小 为0 增长速率＝ (现有个体数－原有个体数) 增长时间 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 种群的最大数量就是环境容纳量吗？请说明理由。 思考 【拓展思考】 请据图分析： 该种群的K值为____。 不是。 ②种群的最大数量有可能超过K值，但这个值存在的时间很短， 因为种群数量超过K值后，环境阻力增大，种群数量会再降下来。 ①环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。 K2 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 同种生物的K值是固定不变的吗？ 思考 提示：不是，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 ；应用： ； 当环境条件改善时，K值会 。应用： ； 下降 上升 防治有害生物 保护濒危动物 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 4.应用： 假如大熊猫的栖息地遭到破坏，其K值会受到什么影响? 怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立 , 给大熊猫更宽广的生存空间， 改善大熊猫的栖息环境， 提高 , 是保护大熊猫的根本措施。 环境容纳量 变小； 场景1 自然保护区 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 4.应用： 为了保护鱼类资源不受破坏，捕鱼的最佳时期是什么时候？为什么？ 最佳时期：种群数量 时， 捕捞后使鱼群的种群数量保持在 左右， 因为 . 。 大于K/2 场景2 【拓展思考】若想一次性获得最大捕捞量，应在种群数量 时捕捞。 K/2 此时种群的增长速率最大，既能获得 持续的捕捞量，又能使种群数量尽快恢复 达到K值 种群数量的变化·种群的“S”形增长 02 4.应用： 鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？ 增大 死亡率 降低环境 容纳量 机械捕杀 施用激素 药物捕杀 施用避孕药 养殖或 释放天敌 将食物储存在安全处 打扫卫生 降低 出生率 是防治有害生物的根本措施 场景3 【拓展思考】灭鼠效果最好的时期在种群数量 。 达到K/2之前 种群数量的变化·种群数量的波动(爆发和下降) 03 在有限环境中，种群数量是否都能在“K”值维持稳定呢? 思考 不是的，由于气候、食物、天敌、传染病等因素的影响。 对大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。 种群数量的变化·种群数量的波动(爆发和下降) 03 【实例1】研究表明，该东亚飞蝗的种群数量在1913年-1961年一直处于不规则的波动状态。 在某些特定条件下可能出现种群爆发。 →易成害 【实例2】多种鲸在遭遇人类过度捕捞后，种群数量急剧下降，有的鲸濒临灭绝。即当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。 →易消亡 随堂小练（书本P12） 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。( ) × × × 随堂小练（书本P12） 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 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ 种群增长率 VS 种群增长速率 单位数量的个体在 单位时间内新增加的个体数 定义 单位时间内新增加的个体数 （即种群数量增长曲线的斜率） 公式 单位 有单位，如个/年 无单位，为一比值 增长率= Nt-Nt-1 Nt-1 x100% 注：Nt为现有个体数；Nt-1为原有个体数；t为时间。 增长速率= Nt-Nt-1 t-（t-1） = △N △t 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ （一）理想条件下，种群数量呈“J”形增长 例1：假设在理想条件下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。则： 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 增长率 0 增长速率 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 4 8 16 32 64 128 种群数量： 增长率： 增长速率（斜率）： Nt=N0λt 增长率= Nt-Nt-1 Nt-1 x100% 增长速率= Nt-Nt-1 t-(t-1) = △N △t 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ （一）理想条件下，种群数量呈“J”形增长 例1：假设在理想条件下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。则： 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 增长率 0 增长速率 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 4 8 16 32 64 128 请尝试绘制 相应的曲线图。 思考 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ λ与增长率的关系是？ 思考 - Nt Nt-1 Nt-1 增长率= 小结：当λ-1＞0，即λ＞1时，种群数量 ； 当λ-1＝0，即λ＝1时，种群数量 ； 当λ-1＜0，即λ＜1时，种群数量 。　　　 增加 保持不变 减少 λ= Nt Nt-1 λ为该种群数量是前一年种群数量的倍数，即 Nt Nt-1 Nt-1 Nt-1 = - = -1 Nt Nt-1 =λ-1 注：只有当 λ＞1， 且为定值时， 曲线才呈J形。 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ （二）现实条件下，种群数量呈“S”形增长 例2：高斯培养大草履虫的实验，则： 种群数量： 增长率： 增长速率（斜率）： Nt=N0λt 增长率= Nt-Nt-1 Nt-1 x100% 增长速率= Nt-Nt-1 t-(t-1) = △N △t 时间(天) 0 1 2 3 4 5 数量(个) 5 30 130 340 375 375 增长率 0 增长速率 0 5 3.3 1.6 0.1 0 25 100 210 35 0 重难点突破：种群增长率和增长速率 ※ （二）现实条件下，种群数量呈“S”形增长 例2：高斯培养大草履虫的实验，则： 时间(天) 0 1 2 3 4 5 数量(个) 5 30 130 340 375 375 增长率 0 增长速率 0 5 3.3 1.6 0.1 0 25 100 210 35 0 请尝试绘制 相应的曲线图。 思考 重难点突破：种群“J”形增长和“S”形增长的比较 ※ 项目 “J”形增长 “S”形增长 前提 条件 理想状态： ① ； ② ； ③ ； 自然状态： ① ； ② . 。 增长 模型 特点 种群数量以恒定倍数连续增长，Nt＝N0λt(λ＞1，且为定值)。 种群数量增长经历：慢→快→慢， 最终达到K值后基本保持稳定。 有无K值 食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌和其他竞争物种 资源和空间有限 种群密度增大时， 种内竞争加剧 无 有 重难点突破：种群的“J”形增长与“S”形增长的联系 ※ ？ 理想状态J形增长 现实状态 S形增长 ①种群“ ”形增长： 表明生物种群具有过度繁殖潜能。 ②种群“ ”形增长： 是生物在自然界环境阻力作用下的必然结果。 ③阴影表示 ， 两条曲线数量差表示： 。 J S 环境阻力 被淘汰的个体数 环境阻力 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候不适 传染病等 种群数量的变化·判断正误P7 (1)“J”形增长是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式(　　) (2)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零， 种群数量不再发生变化(　　) (3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的， 会受到环境的影响(　　) × × √ 自然界中，由于资源和空间是有限的，种群的增长曲线一般呈现“S”形。 一般情况下，种群数量达到K值后将会在K值上下波动。 种群数量的变化·落实思维方法P9 3.下列关于如图种群数量增长曲线的叙述，正确的是(　　) A．ac段种群增长率不断升高、ce段种群增长率不断降低 B．种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后 C．建立自然保护区等措施可使e点上移，以此达到保护濒危野生动物的目的 D．图中c点种群增长速率最大，不同时期种群的增长速率一定不同 C ac间，种群增长率不断降低，×； 种群增长率逐渐下降，环境阻力一直存在，即a点就已存在环境阻力，×； 不同时期种群的增长速率可能相同，D×； 种群数量的变化·落实思维方法P9 4．科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查， 获得如图所示的信息。 第1→5 年，λ 1， 种群数量 ,其年龄结构为 ； 第5→10年，λ 1， 种群数量 ,其年龄结构为 ； 第10→20年，λ 1， 种群数量 ,其年龄结构为 ； 第20→30年，λ 1， 种群数量 ,其年龄结构为 ； ＜ ＞ 衰退型 减少 增加 增长型 ＞ 增加 增长型 = 稳定型 保持不变 →且λ为定值，J形曲线. 种群数量的变化·落实思维方法P9 B 下列叙述错误的是(　　) A．第5年的子午沙鼠种群属于增长型 B．第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同 C．第1～5年，子午沙鼠种群增长模型呈“J”形 D．第15～20年，子午沙鼠种群数量一直减少 第10年＞第20年的种群数量，×； $$