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（2019）选择性必修2

1．下列可以称为种群密度的是 （　 　） A．某湖泊一年中鲫鱼新增加的个体数 B．一个池塘单位体积内的鲤鱼数量 C．一片森林中单位面积内的乔木数量 D．池塘中的鲫鱼和水库里的鲫鱼 2．下列有关生物种群密度调查的方法中，正确的是 （　 　） A．进行种群密度的调查要随机取样，同时保证样本数量足够 B．动物种群密度的调查不能用样方法 C．宜选择蔓生或丛生的单子叶草本植物作为抽样调查的对象 D．调查乔木类的马尾松，小样方最好划分为1 m2左右 B A 3．农业科技人员在对草原鼠害进行调查时，随机选定某区域，第一次放置了100个鼠笼，捕获了60只鼠，标记后放回原地，一段时间后在相同位置放置了100个鼠笼，捕获了72只鼠，其中带标记的鼠有18只，下列有关叙述错误的是 （　 　） A．调查草原鼠害时不宜采用样方法 B．该区域中鼠的种群数量约为240只 C．若在两次捕鼠期间发生草原大火，则统计结果很可能不准确 D．若鼠被捕一次后更难被捕捉，则该区域鼠的实际种群数量 大于调查结果 D 怎样控制害虫数量，以防止虫灾发生？ 渔民捕捞多少鱼，既不会使资源枯竭， 又使资源得到充分利用? 第二节 种群数量的变化 第一章 种群及其动态 4 在营养和生存空间没有限制的情况下，大肠杆菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。 计算一个大肠杆菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 世代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 细菌数量 2 4 8 16 32 64 128 256 512 一.构建种群增长模型的方法 5 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。 曲线图: 直观，但不够精确 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512 指数形式 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Nn=2n 一.构建种群增长模型的方法 一个大肠杆菌经n世代后的数量: 数学方程式: 精确，但不够直观 数学模型: 用来描述一个系统或它的性质 的数学形式。 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 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 Nn=2n或绘制曲线图 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 观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 研究方法 研究实例 建立数学模型四步骤: 一.构建种群增长模型的方法 1.如果用t代表世代数， Nt代表一个大肠杆菌经t世代后的数量 Nt = 2.大肠杆菌实际的种群中，起点数量往往不是1个而是多个，如果用N0 代表种群的起始数量，则： Nt = 2t N0·2t 一.构建种群增长模型的方法 3.其他种群的增长倍数往往不是2，如果用λ代表种群的增长倍数；则： Nt＝ N0λt Nt 为t世代后种群数量; N0 为该种群的起始数量; λ为增长倍数。 t 为世代数； 8 思考与讨论 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。 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.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 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？ 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 不能，因食物和空间有限 讨论: 1.产生条件: 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条件下； 2.增长特点: 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。 t年后种群的数量为: Nt=N0λt 3.计算公式(建立数学模型): (N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。) 二.种群的“J”形曲线 （新物种迁入的开始阶段、实验条件下） ①当λ=1时，种群数量如何变化？ ②当λ＞1时，种群数量如何变化？ ③当λ＜1时，种群数量如何变化？ ④当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 种群数量不变(相对稳定) 种群数量增长 种群数量下降 不一定； 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长； 二.种群的“J”形曲线 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 福寿螺 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 不会 二.种群的“J”形曲线 水葫芦 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。 　　生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）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，得出了如图所示的结果。　　 时间/d 种群数量/个 K=375 三.种群的“S”形曲线 大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快； 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，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形 1.曲线图分析: ab段: bc段: cd段: de段: 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢； 资源和空间丰富，出生率大于死亡率，种群数量增长迅速； 资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧， 出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓； 出生率约等于死亡率，种群增长停止，有时会稳定在一定的水平。 三.种群的“S”形曲线 一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。 2.K值分析: 三.种群的“S”形曲线 ①K 值 （是/不是）种群数量的最大值 不是 请据图分析：该种群的K 值为 。 K2 ②同一种群的K 值是固定不变的吗？ 同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。 生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件 均会影响动物的环境容纳量。 17 3.K值的应用: 三.种群的“S”形曲线 Ⅰ野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ 最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。 ①野生生物的保护 Ⅱ保护大熊猫的根本措施是什么？ 建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。 18 3.K值的应用: 三.种群的“S”形曲线 ②有害生物的防治 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 增大 死亡率 降低环境 容纳量 搞好卫生 降低 出生率 硬化地面 19 1. “J”形和“S”形曲线的增长速率变化: 看曲线的斜率(即过每一点的切线) 规律总结： “J”型曲线 “S”型曲线 “J”型曲线 “S”型曲线 2. “J”形和“S”形曲线增长率的变化: 看(λ-1) 规律总结： 小结： 1. “S”型曲线与其增长速率、增长率的关系 2. “J”型曲线与其增长速率、增长率的关系 K/2值在实践中的应用: ①对野生生物资源的利用: 捕捞后鱼的种群数量维持在 。 因为捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大， 可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”， 符合可持续发展的原则。 K/2 【易错易混】 a.要持续获得最大捕捞量: 种群数量维持在K/2水平 b.要获得最大日捕获量: 应在种群密度最大时捕捞(即K值时) 23 在 捕杀。如灭鼠时及时控制种群数量， 严防达到____值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。 K/2前 K/2 K/2值在实践中的应用: ②对有害生物的防治: （1）某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。 （2）如果此种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是 。 （3）图中两曲线间的阴影部分代表 ，按自然选择学说，就表示在生存斗争中被 的个体数量。 “S”形 “J”形 环境阻力 淘汰 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候、传染病等 环境阻力 综合分析： 25 01 建构种群增长模型的方法 目录 /CONTENTS 26 在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 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 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。 四.种群数量的波动 3.种群数量的爆发 处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。 如蝗灾、鼠灾、赤潮等。 东亚飞蝗的爆发 四.种群数量的波动 4.种群数量的下降 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。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。 种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。 对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。 捕鲸现场 四.种群数量的波动 （1）“J”形曲线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 （ 　　） （4）环境容纳量即为种群数量最大值 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 1．下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．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率 C．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 D．当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化 B 2．种群在理想环境中，呈“J”形增长，如图中甲曲线；在有环境阻力条件下，呈“S”形增长，如图中乙曲线。下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是 （　 　） A．若该图表示草履虫种群增长曲线，当种群数量达到e点后，增长速率接近0 B．种群中出现环境阻力是在d点之后 C．若该图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害的防治必须在c点进行 D．K 值是环境的最大容纳量，不随环境的变化而变化 A 3.如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙是某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。下列分析正确的是 （ ） A．图乙为C点后该经济鱼类年龄组成曲线 B．在B点时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量 C．估算一个种群的出生率和死亡率，即可确定种群密度的大小 D．D点时种群数量达到最大值 D 33 培养液中酵母菌种群数量的变化 1、酵母菌是真核生物还是原核生物？ 2、酵母菌的代谢类型是什么？ 3、酵母菌如何增殖？ 真核生物 兼性厌氧 出芽 培养液中酵母菌种群数量的变化 提出问题 作出假设 实验思路 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 自变量：________________________ 因变量：________________________ 无关变量：_______________________ 时间 酵母菌数量 培养液的体积等 在环境资源有限的条件下,酵母菌的数量变化随时间 呈“S”形增长曲线 培养液中酵母菌种群数量的变化 怎样进行酵母菌计数？ 酵母菌培养液 一定体积的培养液 抽样检测法 血细胞计数板 培养液中酵母菌种群数量的变化 血细胞计数板： 培养液中酵母菌种群数量的变化 血细胞计数板： 计数室 1mm 大方格 每个大方格的容积为: 0.1 mm3 (10-4mL) 25×16 16小格 25小格 400小格 16×25 培养液中酵母菌种群数量的变化 血细胞计数板： 培养液中酵母菌种群数量的变化 血细胞计数板： 操作步骤： 1.取清洁的血细胞计数板，在计数室上面加盖玻片。 2.摇匀培养液，用滴管吸取培养液在盖玻片边缘滴一小滴，使培养液自行渗入，计数室不得有气泡。 3.待酵母菌全部沉降到计数室底部，用显微镜观察并将计数室移至视野中央。 4.计数：取5个（或4个）中格的总菌数，求平均值。 使酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性 培养液中酵母菌种群数量的变化 42 （1）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 （2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施 稀释适当倍数 （3）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 只计相邻两边及其夹角上的酵母菌, 一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则 （4）本实验需要设置对照吗? 不需要对照, 在时间上形成前后自身对照 （5）需要做重复实验吗? 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; （6）怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 死亡细胞多集结成团； 可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色） 酵母菌的计数: 每毫升培养液中的酵母菌细胞数是多少？ 酵母细胞个数/mL= 所数小方格中细胞总数 所数的小方格数 x400 培养液中酵母菌种群数量的变化 1. 16中方格×25小方格(抽样检测：4×25=100个小格) 细胞数/ml=100小格内细胞数/100×400×104×稀释倍数 2. 25中方格×16小方格(抽样检测：5×16=80个小格) 细胞数/ml=80小格内细胞数/80×400×104×稀释倍数 x104 x稀释倍数 【检测】检测员将1 mL培养液体稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升酵母菌的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。 现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有酵母菌n个，则上述水样中约有酵母菌   个／mL。 5n×105  第 1 天 第 4 天 第 6 天 第 7 天 死亡 连续观察7天，分别记录下这7天的数值。 培养液中酵母菌种群数量的变化 重复组 记录结果可设计成下面的记录表： 培养液中酵母菌种群数量的变化 分析结果，得出结论： 培养液中酵母菌种群数量的变化 ③pH改变 时间/天 种群数量 实验结论: 在该条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长； 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。 分析结果，得出结论： 培养液中酵母菌种群数量的变化 酵母菌数量为何会下降？ ①营养物质消耗殆尽 ②有害代谢产物积累 50 【检测】下列对“探究酵母菌种群数量变化规律实验”的叙述，正确的是(　　) A. 用血细胞计数板计数酵母菌个数时，取适量培养液直接滴加到计数室内 B. 对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数 C. 已知血细胞计数板的方格为2 mm×2 mm，若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1 mm，计数时观察值为M，则10 mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个 D. 与一般的生物实验一样，该探究实验也需要单独设置对照组 C 【检测】某学生在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验结果绘制出下图所示的曲线。有关分析错误的是(　　) A. 实验过程中酵母菌种群的年龄组成先是增长型,后是稳定型,最后变为衰退型 B. 种群数量在不同时间的增长速率可能相同 C. 本实验中不存在对照 D. 每次取样前应将培养瓶振荡摇匀 C 【检测】在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中： （1）某一组同学为了探究“温度(5℃、28℃)对酵母菌种群数量变化是如何影响的？”设计了实验方案，进行了为期7天的实验，每天定时取样一次，并在实验前设计了记录实验数据的表格，如下： 根据上述表格，有人认为该同学设计的实验方案不能够准确反映酵母菌种群数量的变化，请指出该方案不足之处： 。   第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 第6天 第7天 5℃               28℃               每天应多次检测，求平均值 【检测】在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中： (2)另一组同学为探究培养液中酵母菌种群数量的变化，设计了3组实验(见下表)。每隔24小时取样并计数，实验结果略。 上述实验目的是：探究__________________对酵母菌种群动态变化的影响。 试管编号 培养液（mL） 无菌水（mL） 酵母菌母液（mL） 温度（℃） A 10 —— 0.1 28 B 10 —— 0.1 5 C —— 10 0.1 28 温度和营养成分 $$