1.2种群数量的变化第1课时课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

课前检测1.种群的数量特征有哪些？ 2.什么种群最基本的数量特征？ 3.什么是种群密度？ 4.种群密度的调查方法？ 5.若要调查蚜虫的种群数量，应该选择什么调查方法？ 6.出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄结构、性别比例与种群密度的关系？ 讨论: 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 3.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗?如何验证你的观点？ 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就通过分裂繁殖一次。 Nn=N0×2n 2216个 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。 用实验验证。 1.2 种群数量的变化 1、数学模型的概念、类型、两种类型的优缺点？ 2、P8思考讨论三个问题 3、种群“J”形增长的定义、条件、增长特点、模型建立、实例？ 4、λ=1、λ＞1、λ＜1时，种群数量如何变化？ 5、“S”形增长的定义、条件？ 6、为什么大草履虫种群的数量呈“S”形增长呢？ 7、“S”形增长曲线中出生率和死亡率的关系？ 8、K值是固定不变的吗？K值是种群数量的最大值吗？ 9、K值与K/2值在实践中的应用 10、种群增长率和种群增长速率的含义？ 11、“J”形曲线、“S”形曲线的种群增长率曲线和种群增长速率曲线？ 思 一、建构种群增长模型的方法 1.数学模型: 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.构建步骤: 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 一、建构种群增长模型的方法 3.类型: 数学公式 Nn=N0×2n 曲线图 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。 【思考】曲线图与数学公式比较，有哪些优缺点？ 曲线图: 直观，但不够精确 数学公式: 精确，但不够直观 以上数学模型的建构是假设在理想条件下（资源和生存空间没有限制）。在自然界中，有没有这种类型的增长呢？ 思考与讨论 分析自然界种群增长的实例 资料1 1859年，一位来到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。 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 1.这两个资料中的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，因为资源和空间有限。 讨论: 二、种群的“J” 形增长 在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。 1.产生条件: 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 2.增长特点: 种群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。 （即在理想条件下） 定值 t年后种群的数量为: Nt=N0λt 3.建立模型 一年后种群的数量为: N1=N0λ 二年后种群的数量为: N2=N1·λ= N0λ2 (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” 形增长 【思考1】 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？ 【思考2】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 种群数量相对稳定 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。 λ 现有个体数 原有个体数 = 二、种群的“J” 形增长 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 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 【现学现用】据图说出种群数量如何变化。 “J” 二、种群的“J” 形增长 ①外来入侵物种的种群数量变化 福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物,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。 4. 实例 二、种群的“J” 形增长 ②动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化。 2000年之前我国人口变化 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 人口/亿 1200 1400 1600 1800 2000 0.5 0.6 0.6 2 4.1 4.7 5.4 10.3 11.6 三、种群的“S”形增长 　　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。　　 为什么大草履虫种群的数量呈“S”形增长呢？ 因为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，导致出生率降低，死亡率升高。当出生率和死亡率相等时，种群增长停止，稳定在一定水平。 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.产生条件： （即存在环境阻力） ①资源和空间有限 ②天敌的制约 2.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，出生率升高，种群数量增长迅速； 出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到最大，且维持相对稳定。 此时种内竞争最剧烈。 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； 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。 三、种群的“S”形增长 AC段(不包括C): 出生率＞死亡率 AB段: B点(K/2): BC段: C点(K值): 出生率＞死亡率，差值在增大，种群增长速率（斜率）上升 出生率＞死亡率，差值最大， 种群增长速率最大 出生率＞死亡率，差值在减小，种群增长速率下降 出生率＝死亡率，种群增长速率为0，种群数量达到最大，趋于稳定。 三、种群的“S”形增长 3.曲线中出生率和死亡率的关系 种群数量达到K值时，种群________ 增长停止 种群数量在K/2值时，种群________ 增长最快 种群数量小于K/2值时,种群______________ 增长逐渐加快 种群数量大于K/2值时,种群____________ 增长逐渐减慢 A 【思考】 三、种群的“S”形增长 (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。 K值会随着环境的改变而发生变化。当环境遭受破坏时，K值_______；当环境条件改善时,K值_______。 负反馈 下降 上升 K值附近 3.环境容纳量（又称K值） (1)同一种群的K值不是固定不变的: (3)K值并不是种群数量的最大值: K值是在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；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。 野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ 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存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。 根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物减少和活动范围缩小，K值变小。 (4)K值与K/2值在实践中的应用: ①对野生生物和濒危物种的保护： 减小环境阻力，提高环境容纳量 ②对有害生物的防治： b.在_______捕杀。 a.增大环境阻力，降低环境容纳量; 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 K/2前 K/2 K/2 ③对野生生物资源的利用： a.渔业捕捞应在__________; b.捕捞后鱼的种群数量维持在_______。 K/2后 K/2 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快速增长”，符合可持续发展的原则。 （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？ （3）“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同 于“J”形曲线？为什么？ 环境阻力。 在生存斗争中被淘汰的个体数。 不等同，已经存在环境阻力。 4.“J”型曲线与“S”型曲线 “J”型曲线无K值, 无种内竞争, 无天敌。 增长速率＝(现有个体数－原有个体数)／时间 种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线(即斜率)。 5.种群增长率与增长速率 (1)增长速率: 举例: “某个种群有1000个个体，一年后增加到1100个”，则该种群的增长速率为: (1100-1000)/1=100个/年 (有单位，如个/年) (2)增长率: 增长率＝(现有个体数－原有个体数)／原有个体数×100％ 举例: “某个种群有1000个个体，一年后增加到1100个”，则该种群的增长率为: [(1100-1000)/1000]×100%=10% 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 增长速率 增长率 1 1 2 4 8 16 32 64 128 216 增长速率: （N1—N0）/t 增长率: （N1—N0）/N0 1 1 1 1 1 1 1 1 （N1—N0）/N0 =(N1/N0)—1 =λ-1 “J”形曲线 在“J”形曲线中，种群增长速率逐渐增大， 增长率基本不变。 “S”形曲线 A 起始： 第一天: 第二天： 第三天： 第四天： 5 30 130 340 375 （30—5）/5 （130—30）/30 (340—130）/130 (375—340）/340 增长率: （N1—N0）/N0 增长速率: （N1—N0）/t （30—5）/1 （130—30）/1 (340—130）/1 (375—340）/1 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。 [检测] “S”型曲线与其增长速率的关系 K/2 t0 t1 t2 时间 种群数量 K a b c d e ⑴图乙的fg段相当于图甲的 段 ⑵图乙的g点相当于图甲的 点 ⑶图乙的gh段相当于图甲的 段 ⑷图乙的h点相当于图甲的 段 甲 乙 增长速率变化: 0～K/2时逐渐增大 K/2～K时逐渐减小 在 K/2时达到最大 在K时增长速率为0 ac c cd de t0 t1 t2 时间 0 K/2 K 数量 增长速率 f g h 【方法规律】K值的四种表示方法 (1)① 对应的种群增长速率为0，数量最大，为______。 ② 对应的种群增长速率最大，为_______。 (2)B点对应的种群出生率与死亡率相等，种群数量达到最大，为 。 A点 A'点 K值 K值 K/2值 (3)① 对应的种群数量为K值。 ② 对应的种群出生率与死亡率差值最大，为_______。 (4)① 对应的种群个体数最多，为_____。 ② 对应的种群个体数为K/2值。 C点 C'点 D点 D'点 K/2值 K值 (3)①C点对应的种群数量为K值。 ②C'点对应的种群出生率与死亡率差值最大,为K/2值。 2.但大多数生物，种群数量总是在波动中。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。 东亚飞蝗种群数量的波动 3.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。 四.种群数量的波动 1.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。 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。 $