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

该高中生物学课件聚焦种群数量变化规律，涵盖“J”形增长、“S”形增长及波动等核心内容。以细菌繁殖实例导入，通过问题探讨与表格数据引导建构数学模型，结合野兔、环颈雉等自然案例分析，最终关联K值/K/2值的实践应用，形成从具体到抽象再到应用的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过数学模型（公式、曲线）对比分析J形/S形增长的速率与增长率，结合高斯实验、“思考·讨论”等培养建模与分析能力，体现生命观念中的生态观与进化适应观。实例丰富如细菌繁殖模型、灭鼠实践指导，助力学生提升科学思维与应用能力，为教师提供结构化教学流程和多样化教学资源。

第一章 种群及其动态 第二节 种群数量的变化 问题探讨 手越白意味着越脏，越黑意味着越干净 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。 细菌繁殖产生的后代数量 假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就通过二分裂繁殖一代（初始值按照1计算）,72h后细菌的数量是多少？ 细菌通过二分裂的方式繁殖 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 64 128 256 512 指数形式 21 22 23 24 25 26 27 28 29 1.结合上表，总结第n代细菌数量的计算公式是什么？ 设：细菌初始数量为N0 数学公式： Nn= N0×2n 72小时:Nn=2216 2.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。 3.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？为什么？ 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。 前提：无限营养＋生存空间 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 64 128 256 512 指数形式 21 22 23 24 25 26 27 28 29 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。 这里用了什么方法来研究种群细菌种群数量的变化规律? 数学模型 常用数学模型描述、解释和预测种群数量的变化。 【科学方法】P7 建构种群增长模型的方法——建立数学模型 1.概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.表现形式：曲线图、数学公式 3.建构过程： 以“细菌增值”实例 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 观察研究对象，提出问题 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 提出合理的假设 Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代 建立数学模型（根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达） 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 检验或修正模型（通过进一步实验或观察等） 研究实例 研究方法 【思考·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。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图所示。 阅读书本P8中的资料1.2，回答讨论1、2、3。 讨论1：这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 讨论3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 讨论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。 食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等 理想条件 不能，因食物和空间有限 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。 种群数量的“J”形增长 【自主学习】种群数量的“J”形增长 1.模型假设： ①食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等。 理想条件 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。 ②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 Nt=N0λt N1=N0λ1 t年后种群的数量为: 一年后种群的数量为: 二年后种群的数量为: N2=N1·λ Nt=N0λt N0为该种群的起始数量， 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。 时间(t) 种群数量Nt 种群数量曲线 随条件改变起点 思考：种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt 时，种群增长曲线一定是“J”形吗？ 项目 种群数量变化 λ>1   λ＝1   λ<1   增加 减少 相对稳定 不一定！（λ值得大小决定了曲线类型） 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 种群数量 时间 0 λ值的生物学意义图解 λ =1.0 λ =1.1 λ =1.2 λ =0.8 若λ=0，种群中没有个体繁殖，种群在下一代中灭亡。 1-4年，种群数量__________ 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 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 12 1.据图说出种群数量如何变化 巩固提升 10 “λ”的理解： Nt＝N0λt 表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。 增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例。 增长速率：单位时间内增加的个体数量。 增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数 例：“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为: ×100%=10% 1100-1000 1000 =λ-1 N0λt+1-N0λt N0λt 增长速率 =（现有个体数-原有个体数）/增长时间 (实质就是“J”形曲线的斜率) 例：“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为: =100个/年 1100-1000 1年 （λ-1）N0λt-1 种群的“J”形增长 1.理想条件： 2.适用对象： 3.数学模型： Nt=N0 λt 4.特点： 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。 ①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； ②外来入侵物种的种群数量变化； ③实验室条件。 种群数量连续增长； 增长率保持不变（ λ-1 ）；增长速率呈指数函数增长（“J”形曲线的斜率）。 课 堂 小 结 13 A______________ B______________ C______________ D______________ 【例】研究人员连续10年调查生态系统中某动物的种群数量变化，绘制的λ值变化曲线如图所示。 A、B、C、D 四点时的种群数量相比，最多的是 点；最少的是 点。 年龄结构 增长型 稳定型 衰退型 B D 稳定型 巩固提升 如果遇到资源、空间等方面的限制，细菌的数量会一直按照“J”型公式增长吗？ 不会 假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就通过二分裂繁殖一代。细菌的数量呈“J”型增长。 【自主学习】种群数量的“S”形增长 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，然后每隔24 h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（天） 0 1 2 3 4 5 6 种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 365 时间/d 种群数量/个 K=375 结论1：大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快； 结论2：第五天以后基本维持在375个左右。 思考：为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 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。 种群数量的“S”形增长 1.概念： 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.模型假设： 存在环境阻力（自然条件） ①资源和空间有限 ②种群密度增大时，种内竞争加剧 出生率降低 死亡率升高 当出生率＝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 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。 K值分析 知识链接 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。 思考1：K 值 （是/不是）种群数量的最大值 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值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 K值并不是种群数量的最大值，种群所达到的最大值可以超过K值，但这个值存在的时间很短。 K值=K2 思考2:同一种群的K 值是固定不变的吗？ 18 例.某实验小组探究培养液中草履虫的种群数量变化，实验结果统计如下表： 时间（天） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 数量（只/mL) 36 41 57 129 146 153 168 191 232 225 224 则该培养液中草履虫种群的环境容纳量（K值）是 （ ） A.232 B.225 C.224 D.227 D 现学现用 19 AB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； 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，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。 种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；（资源利用的黄金点） BC段： C点： DE段： CD段： K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 4.曲线分析： 潜伏期（开始期） 加速期 转折期 减速期 稳定期 20 明达鼠 (只) 增长速率 (只/年) 增长率 （%） 0年 15 1年 30 2年 55 3年 93 4年 150 5年 202 6年 246 7年 280 8年 300 83% 100% 15 × × 25 38 69% 57 61% 52 35% 44 22% 34 14% 年 ● ● ● ● ● ● ● 1 2 3 4 5 6 7 种群数量 增长速率 增长率 ”S形“增长率和种群增长速率 K=300 K/2=150 “S”形曲线中: 增长速率 ； 增长率 。 先增大，K/2时最大，然后下降 一直下降，到K值时为0 8 20 7% ● ● K 种群数量 时间 0 B C D E A K/2 种群“S”形增长的增长率和增长速率曲线 A： A-C： C(K/2)： C-E： E(K)： 增长速率为0 增长速率逐渐增大 增长速率最大 增长速率逐渐减小 增长速率为0 K/2 K N0 出生速率或死亡速率 时间 t0 t1 t2 出生速率 死亡速率 K/2 K 种群数量： 知识链接 K 种群数量 时间 t0 t1 t2 K/2 K/2 增长速率 时间 t0 t1 t2 K ③种群数量为K/2时，出生速率远大于死亡速率，种群增长速率达到最大值； ④t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率逐渐下降； 种群的“S”形增长曲线解读 知识链接 ①t0 时，种群数量N0，种群增长速率为0； ②t1之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率逐渐增大； 出生速率或死亡速率 时间 t0 t1 t2 出生速率 死亡速率 K/2 K 23 知识链接 个体百分比 时间 t0 出生率 死亡率 随着种群密度的增加，环境阻力越来越大。 当出生率=死亡率时，种群数量达到最大,为K值。 K 种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系 两种增长曲线的主要差异是: 按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量。 环境阻力的不同 0 100 200 300 400 1 2 3 4 5 6 7 时间/天 大草履虫数 K值:环境容纳量 J形曲线 S形曲线 知识链接 环境阻力 食物不足、空间有限、种内斗争 天敌捕食、气候、传染病等 25 种群的“S”形增长 1.自然条件： 2.数学模型： 3.特点： 自然界的资源和空间总是有限的。 当一种生物迁入一个条件适宜的新分布区地时，初始阶段一般会出现较快增长，但是资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，导致出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。 4.种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系： 环境阻力的不同 阴影表示环境阻力，两条曲线数量差表示被淘汰的个体数。 课 堂 小 结 26 例.(2025·辽宁辽阳模拟)如图三种曲线是同一生物种群数量变化的不同指标。以下叙述错误的是(　　) A.图1、2、3中的b、c、f点时生存斗争最激烈 B.图1、2、3都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律 C.图1中b点和图3中f点的增长速率与图2中的d点对应 D.由于存在环境阻力，因此图1、2、3中的死亡率逐渐增大 A K值：b、d、f 巩固提升 图1、2、3中的b、d、f点时对应的种群数量为环境容纳量(K值),此时生存斗争最激烈,A错误;图1、2、3都可表示种群“S”形曲线的增长情况,表示在有限的环境条件下种群数量变化的规律,B正确;题图1中b点和题图3中f点都对应K值,在K值时种群增长速率为0,即对应图2中的d点,C正确;由于食物资源、空间资源等都是有限的,存在环境阻力,因此图1、2、3中的死亡率逐渐增大,D正确。 27 K值与K/2值在实践中的应用 【联系生活】 1.对资源的保护和利用 K 种群数量 时间 0 K/2 ①资源的保护：减小环境阻力，增大K值。 例：保护大熊猫的根本措施是什么？ 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。 ②资源的利用：养殖量不能超过K值，否则会破坏环境，导致K值下降。 例：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？ 保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长速率最大。 在大于K/2值开始捕捞，剩余量维持在K/2左右可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量。在K值时开始捕捞，获得最大日捕获量。 2.有害生物的防治 增大环境阻力，降低K值。 例：怎样做才能最有效的灭鼠？ 降低环境容纳量： ①将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源； ②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所； ③养殖或释放它们的天敌； ④搞好环境卫生。 灭鼠时及时控制种群数量，严防达到K/2值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。 在 捕杀。 K/2前 【自主学习】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。 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 东亚飞蝗种群数量的波动 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。 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。 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。 影响因素: 自然因素和人为因素（人类活动） 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。 ● m 2.当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会持续性或急剧的 。当种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖而 。 下降 衰退、消亡 3.对那些已经 ，需要采取有效的措施进行保护。 低于种群延续所需要的最小种群数量的物种 1.回答下列种群数量变化 mb: ； bc: ； cd: ； de: 。 S形增长 数量波动 数量下降 数量衰退、消亡 研究种群数量变化的意义： 1.有利于野生生物资源的合理利用及保护。 2.对有害动物的防治。 3.有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。 32 （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 习题巩固 例.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 习题巩固 例 .在某草原上爆发了蝗灾后，研究者对蝗虫以及植物的种群数量进行了调查，如图1所示。为控制蝗虫的数量引入了蝗虫的天敌。请回答下列问题。 1.图1中的______填“甲”或“乙”)表示蝗虫的种群数量，分析判断依据。 2.蝗虫爆发式增长的主要原因是_________________________________ 。  乙 气候干旱蝗虫卵的孵化率提高, 容易引起蝗虫种群爆发式增长 习题巩固 3.图2表示随种群数量变化，种群单位时间内的增长量(dN/dt)的变化情况。则虚线表示 形增长，实线表示 形增长，分析其判断依据。  4.蝗虫天敌被引入后的初期种群数量最可能呈现 (填“虚线”或“实线”)所示变化，原因是 。  “J” “S” 　食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌 虚线 （1）根据题意可知,为控制蝗虫的数量引入了蝗虫的天敌,说明蝗虫的实际数量应该大于环境容纳量,导致形成了蝗灾,故图1中乙表示蝗虫的种群数量 。 （3）同样是缺少食物,种群密度越高,种群受食物短缺的影响就越大。 35 $