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的“J”形与“S”形增长，以细菌分裂问题探讨导入，引导学生计算数量、绘制曲线，结合野兔入侵等实例，构建从理想条件到自然条件的知识脉络，以问题驱动和数据建模为学习支架。 特色在于融合科学思维与探究实践，通过推导“J”形增长公式（Nt=N0λ^t）、分析高斯实验数据等培养模型建构能力，结合外来物种案例渗透生态观，帮助学生理解种群与环境关系，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

1.2 种群数量的变 (第1课时） 第1章 种群及其动态 1 教学目标 TEACHING OBJECTIVES 学习目标： 1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动， 尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。 2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等 数量变化情况。 3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。 重难点： 1.建构种群增长模型的方法。 2.种群的“J”形增长和“S”形增长。 种群数量的“S”形增长 2 种群数量的“J”形增长 1 目录 CONTENT 【问题探讨】 我们手上难免沾染细菌。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。 二分裂 1.计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，填入下表。 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 2 4 8 16 32 64 128 256 512 21 22 23 24 25 26 27 28 29 20 2.第n代细菌数量的计算公式是什么？72h后数量是多少？ N216= 1×2216 Nn= 1×2n （60min÷20min×72=216代） 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 2 4 8 16 32 64 128 256 512 3.根据表格，以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出种群的数量增长曲线。 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？ 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。该公式成立是在理想条件下的。 Nn= 1✖2n 一、建构种群增长模型的方法 1. 数学模型的概念： 2.数学模型的表现形式 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 优 局限性 数学公式 曲线图 3.目的/意义：描述、解释和预测种群数量的变化。 精确 不够直观 能直观地反映变化趋势 不够精确 公式：Nn= 1×2n 研究实例 研究方法 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？ 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 4.建构步骤 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年代人们将环颈雉引入某地一个岛屿，1937-1942年，该种群增长如右图： 【思考·讨论】分析自然界中种群增长的实例 讨论：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一直持续下去吗？ 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？ 环颈雉种群数量变化 细菌数量/个 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。 二、种群数量的“J”形增长 1.模型假设的理想条件是什么？ 2.“J”型增长的数学公式如何表示？ ①食物和空间条件充裕；②气候适宜； ③没有敌害；④没有其他竞争物种等。 时间(t) 种群数量 随条件可 改变起点 N0 假设：种群数量每年以一定的倍数（λ）增长， Nt=N0 λt t年后种群的数量 种群的起始数量 每年增长倍数 时间 λ = 当年种群数量 前年种群数量 N1=N0λ1 N2=N1·λ＝N0λ2 3.对λ值的理解： 【思考】种群数量变化符合Nt=N0×λt 时，种群增长曲线一定是“J”形吗？ λ =1.1 λ =1.2 λ =0.8 λ =1.0 种群数量 时间 0 λ表示当年种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。 种群数量变化 年龄结构 λ>1     λ＝1     λ<1     λ＝0 增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 种群无繁殖，下一代将灭亡 【思考】λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 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_______年达到最高 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 据图说出种群数量如何变化 呈“J”形增长 增长 相对稳定 12 4.增长率和增长速率: (1) 增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比值。 现有个数—原有个数 原有个数 增长率 = ＝ ×100％ Nt－Nt-1 Nt-1 ＝ λ-1 “J”形曲线的增长特点：种群的增长率一定，种群数量没有上限。 （增长率>0，且不变） （λ>1，且不变） Nt＝N0λt （2）增长速率：单位时间内增加的个体数量。 （λ>1，且不变） Nt＝N0λt 现有个数—原有个数 单位时间 增长速率 = ＝ Nt－Nt-1 t（年） =（λ-1）N0λt-1 O 增长速率 时间 实质：“J”形曲线的斜率 增长速率呈指数函数增长 练：一个种群有1000个个体，一年后增加到1100，求该种群的增长率和增长速率？ 1.若“”形增长的数学模型（以数学公式表示）为 。甲、乙是两个种群，它们侵入某一个自然生态系统中，某时期自然增长率的值 如图所示，不考虑迁入和迁出。下列叙述正确的是( ) A.甲种群侵入该自然生态系统后， B.该时期甲种群增长的个体数大于乙种群增长的 C.该时期乙种群的出生率和死亡率不相等 D.甲种群的种群数量将一直增加 课堂练习 C “J”形增长的实例（在自然界占少数） 加拿大一枝黄花 福寿螺 (原产中美洲的热带和亚热带地区) 水葫芦 (原产于南美) 总结J形曲线出现的情形： (1)实验室条件下； (2)一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时(外来入侵物种)。 把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次，反复实验，结果如下： 时间（天） 0 1 2 3 4 5 6 种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 365 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。 高斯的实验 第5天后 K=375 先增加后数量趋于稳定。 3.为什么大草履虫种群没有出现 “J”形增长？ 1.大草履虫的数量增长趋势如何？ 2.大草履虫的数量在第几天增长较快？ 第2、3天 三、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.形成原因： ①资源和空间有限 ②种群密度增大时种内竞争加剧 ③存在天敌、物种竞争等 出生率降低，死亡率升高 出生率＝死亡率，种群稳定在一定的水平 K值（环境容纳量）： 一定环境条件所能维持的种群最大数量。 3. K值（环境容纳量）：一定环境条件所能维持的种群最大数量。 ⑴ K 值是不是该种群数量的最大值？ ⑵同一种群的K值是固定不变的吗？ K值不是种群数量的最大值。 在环境不被破坏的前提下，种群数量在K值附近上下波动，种群所达到的最大值可能会超过K值。 同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。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。 同一环境，不同种群的K值不同。 据图分析：该种群的K值为 。 K2 4.“S”形曲线分析 ab段： bc段： c点： de段： cd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； 种群数量为K/2，种群增长速率最大 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。 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“J”形和“S”形增长曲线的主要差异：____________________ 环境阻力的不同 环境阻力 K值:环境容纳量 食物不足 空间有限 种内竟争 天敌捕食 气候、传染病等 不等同，已经存在环境阻力。 (3)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。 (1)某种群生活在一个较理想的环境中，此种群数量增长的曲线是:________ (2)若种群生活在一个有限制的环境中，则种群数量增长曲线可能是_______. “S”形 “J”形 环境阻力 淘汰 (4)“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这段是否等同于“J”形曲线？ 2.种群在理想环境中呈“”形增长（如曲线甲），在有环境阻力条件下呈“ ”形 增长（如曲线乙）。下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是( ) A A.若曲线乙表示种群增长曲线， 点后种群中衰老 个体的数量将基本维持稳定 B.图中C点时，环境阻力最小，种群数量增长最快 C.若曲线甲所示的种群初始数量为，第 年种群数 量为，则种群增长率为 D.紫茎泽兰的种群增长曲线在不同环境下总是相同的 22 3.下列关于环境容纳量的叙述，错误的是( ) D A.当外界环境条件被破坏时，种群的环境容纳量也会发生改变 B.当种群数量达到环境容纳量时，其增长速率极小，接近于0 C.对四季分明地区的大多数植食性动物来说，到了冬季种群的环境容纳量可能会减小 D.环境容纳量会随种群出生率与死亡率的改变而改变 23 5. “S”形曲线的增长率和增长速率 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 例：高斯培养的大草履虫数量变化 K/2 t0 t1 t2 时间 种群数量 K a b c d e 增长率 = 现有数-原有数 原有数量 X 100% “S”形曲线的增长率受种群密度制约， 种群增长率逐渐减小。 5 3.3 1.6 0.1 0 ①t0 时，种群数量N0，种群增长速率为0， 即a点 ② c 点的种群数量为K/2值，此时增长速率 。 ③ e点的种群数量最大，为K值，此时增长速率 。 5. “S”形曲线的增长率和增长速率 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 K/2 t0 t1 t2 时间 种群数量 K a b c d e 5 3.3 1.6 0.1 0 25 100 210 35 0 t0 t1 t2 时间 增长速率 e a 增长速率 = 净增加数 时间/天 （斜率） 最大 为0 c K/2 t0 t1 t2 时间 种群数量 K a b c d e t0 t1 t2 时间 增长速率 d b c e a ④t1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，即 段； ⑤t1～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，即 段。 b d 小结： 种群增长速率先增大后减小。 在 K/2值时，种群增长最快； 种群数量达到K值时，种群增长停止。 t0 t1 t2 增长速率 d b c e a K/2 t0 t1 t2 种群数量 K a b c d e 时间 t0 t1 t2 出生率 死亡率 K K/2 时间 t0 出生率 死亡率 K t1时，出生率远大于死亡率， 种群增长速率达到 ，此时的种群数量为 ，即对应左图的 点。 t2时，出生率等于死亡率， 种群增长速率 ， 此时的种群数量为 ， 即左图的 点。 K/2值 最大值 C 为0 K值 e 两条曲线相交时， 出生率_____死亡率， 种群增长速率 ， 数量达到 。 等于 为0 K值 S形曲线的开始部分并非J形曲线。J形曲线始终都保持指数式增长，其增长率不变而增长速率持续增加。而S形曲线从始至终具有环境阻力，其增长率持续减小，而增长率先增加后减少。 所以，绝不能认为S形曲线的开始部分是J形曲线。 课堂小结 习题巩固 (2021广东卷)如图示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时，其对应的种群数量是(        ) A.a　　B.b C.c　　D.d B 环境容纳量即K值,是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。达到K值时 种群增长速率为0,出生率等于死亡率,B正确。 29 THANKS 感谢观看！ 2019人教版·生物·选择性必修2 30 Lavf58.51.100 $