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

第2节 种群数量的变化(第1课时） 课 型：新授课 第1章 种群及其动态 有些备用材料放在两侧，有些问题会在备注里说明 3.欢迎加入QQ群：974106088 ，获取相关论文资料 4.因个人精力和能力有限，课件难免有错误，欢迎批评指正！ 假设你承包了一个鱼塘，你如何解决下面2个问题？ ①放养多少鱼？放养密度过大，鱼竞争加剧，死亡率会增加；放养密度过小，水体的资源和空间不能充分利用。 ②收获季节，为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？ 导（3min） 教学目标 01 02 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；（科学思维） 03 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） 导（3min） 3 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，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。 细菌的增殖（视频） 1.细菌的生殖方式是怎样的？ 二分裂 2.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量（个） 1 Nn=2n 2 4 8 16 32 64 128 256 512 导 3.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ n＝ 60min ×72h／20min＝216 Nn＝1 X ２n ＝2216 4.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？为了验证你的观点，我们可以采用什么学科方法来研究？ 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的 建立数学模型 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，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。 导 能够 、 和 种群数量的变化。 建立数学模型 用来描述一个系统或它的性质的数学形式，可以为数学公式、坐标图等。 描述 解释 预测 概念： 建构种群增长模型的方法 种群增长数学模型的作用： 导（3min） 建立数学模型 1.建立数学模型的步骤 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？ 研究实例 研究方法 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 Nn=2n 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，用适当的形式对事物的性质进行表述，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 导（3min） 建立数学模型 1.建立数学模型的步骤 例如：在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。 时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数量/个 数学公式 2 4 8 16 32 64 128 256 512 21 22 23 24 25 26 27 28 29 以表格中得到的数据， 以时间为横轴， 以数量为纵轴， 画出细菌种群数量增长的曲线。 细菌种群增长曲线 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 细菌数量/个 时间/min 导（3min） 建立数学模型 2.数学模型的表达形式及优缺点 0 100 200 300 400 500 600 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Nn＝2n 细菌数量/个 时间/min 数学公式 曲线图 优点 缺点 精确 不够直观 直观 不够精确 导（3min） 思（16min) 独立完成导学案基础感知部分，同时根据导学案在课本上圈点勾画。 后8分钟 思考导学案深入学习的内容。 前8分钟 1.形成“J”形曲线和“S”形曲线的条件分别是什么？ 2.“J”形曲线的数学模型公式是什么？ 3.什么是环境容纳量（K值）？ 4.利用数学知识尝试画出“J”形曲线和“S”形曲线对应的增长率曲线图。 5.如何利用“S”形曲线中的K/2值和K值指导生产？ 1. 种群“S”形增长曲线分析 A B C AB 段：出生率 死亡率，种群数量增加。 B点：出生率与死亡率差值 ，种群增长速率 。 BC段：出生率仍 死亡率，但差值在减小，种群增长速率 。 C点：出生率 死亡率，种群增长速率为 ，种群数量达到 ， 趋于稳定。 大于 最大 最大 大于 下降 等于 0 最大（K 值） 议（5min) 一定的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。 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。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得到控制。 资料1 分析自然界种群增长实例 12 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左图所示 分析自然界种群增长实例 13 种群数量/只 1937春 1937秋 1938春 1938秋 1939春 1939秋 1940春 1940秋 1941 春 1941秋 1942春 1942秋 8 40 30 100 81 426 282 844 705 1540 1325 1898 年份 种群数量/只 通过以上材料的学习，请小组合作思考以下问题？ 1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 3. 这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 2. 种群出现这种增长的原因是什么？ 食物充足、缺少天敌等。 不能，因为资源和空间是有限的。 4.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？ 类似，均成“J”形。 0 时间/min 细菌数量/个 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 二、种群的“J”形增长 自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”形。 某海岛上环颈雉种群数量的变化 种群数量/只 1937春 1937秋 1938春 1938秋 1939春 1939秋 1940春 1940秋 1941 春 1941秋 1942春 1942秋 8 40 30 100 81 426 282 844 705 1540 1325 1898 年份 种群数量/只 理想状态：①食物充足，②空间不限，③气候适宜，④没有天敌等。 ①实验室条件下； ②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。 二、种群的“J”形增长 1.模型假设： 2.适用对象： 3.“J”形增长的数学模型公式： ①公式：Nt=N0 λt ②曲线式： 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 时间(t) 种群数量Nt 16 t年后种群的数量为: Nt=N0λt 一年后种群的数量为: N1=N0λ1 二年后种群的数量为: N2=N1λ=N0λ2 三年后种群的数量为: N3=N2λ =N0 λ3 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。若起始数量为N0，则： t年后该种群的数量 该种群的起始数量 前一年种群数量的倍数 时间 当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？ 项目 种群数量变化 年龄结构 λ>1     λ＝1     λ<1     增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 λ >1 λ <1 λ =1 种群数量 时间 0 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 ①1-4年，种群数量_____________； ②4-5年，种群数量__________； ③5-9年，种群数量__________ ； ④9-10年，种群数量_______； ⑤10-11年，种群数量______；⑥11-13年，种群数量_____________________； ⑦前9年，种群数量第___年最高；⑧9-13年，种群数量第______年最低 呈“J”形增长 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5-9 12 练一练：据图说出种群数量如何变化 评（6min) 中国人口数据增长曲线 世界人口数据增长曲线 人口数据增长曲线： 人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 【实例】生态学家高斯的实验： 在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　 二、种群的“S”形增长 （1）大草履虫的数量在第几天增长较快？ 第二天和第三天 （2）第几天以后基本维持在375个左右？ 第五天 【实例】生态学家高斯的实验： 在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　 （3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。 （4）这种类型的种群增长称为什么？ 种群的“S”形增长 二、种群的“S”形增长 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资源和空间有限 ②种群密度增大时 出生率降低 死亡率升高 1.“S”形增长的含义： 2.“S”形增长形成原因： ③种内竞争加剧 出生率＝死亡率时， 种群稳定在一定的水平 3.适用对象： 一般自然种群的增长 4.环境容纳量： 一定的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。 23 5.“S”曲线的分析： B C D E A 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。 (1)AB段： (2)BC段： (3)C点： (4)CD段： 资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。 种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。 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； 调整期 加速期 转折期 减速期 (5)DE段： 出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。 饱和期 二、种群的“S”形增长 5.“S”曲线的分析： B C D E A 请小组合作以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率曲线。 S型曲线增长速率曲线 增长速率 时间 t1 t2 ①增长速率先增大后减小，最后为0。 ②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。 K/2 K A B C D E 二、种群的“S”形增长 5.“S”曲线的分析： B C D E A 1.同一种群的K值是固定不变的吗？ 不是，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。 2.K 值是种群数量的最大值吗？ K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。 二、种群的“S”形增长 种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系 环境阻力 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.如果种群生活在一个有限制的环境中，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 评（6min) 指在单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例，是一个百分比，无单位。 种群增长率： 增长率与增长速率区分 种群增长速率： 指种群数量在单位时间内的改变数值，有单位。（如个/年等） 例：某一种群的数量在某一单位时间t（如一年）内，由初数量Nt-1（个）增长到末数量Nt（个），则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为： 增长速率＝ 末数－初数 单位时间 ＝ Nt－Nt-1(个) t(年) ×100％ 增长率＝ 末数－初数 ＝ Nt－Nt-1 初数 Nt-1 ＝出生率－死亡率 ＝ λ-1 评（6min) 比较种群增长两种曲线的联系与区别 “J”形曲线 “S”形曲线 前提条件 增长模型 有无K值 种群增长率 种群增长速率 理想条件 存在环境阻力 无，持续保持增长 有K值 保持稳定 先增加后下降 有最大值 逐渐下降 逐渐增加无上限 1. K 值的应用 ①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 ②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。 预设展 （2）有害生物的防治 机械捕杀、药物捕杀 施用避孕药、施用激素 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 (根本措施) 降低出生率 硬化地面、搞好卫生 ——“黄金开发点” ①对资源开发与利用的措施 种群数量达环境容纳量的一半（K/2）时种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。 渔业资源最佳捕捞时期？ 1/2K-K时 2.K/2 值的应用 A B C ②对有害生物防治的措施 控制种群数量，严防达到K/2值处 何时防治？ 达到1/2K前 A B C 种群数量的波动 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。例如，某地野牛、狮的种群数量往往比较稳定。 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。例如东亚飞蝗。 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。 二、拓展应用 1.种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？ 在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。 结（3min) 34 2.假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査阅有关的书籍或网站。 同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。 在养鱼过程中应该按照群落的垂直结构的特点放养生活在不同水层的鱼，达到充分利用水中资源的目的，在每个水层中控制鱼类的种群密度在K/2左右，因为在此时种群的增长速率最大。 结（3min) 35 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $$