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

第2节:种群数量的变化 (第1课时) 学习目标 1.通过建立数学模型解释种群的数量变动 2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化的情况 3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用 建构种群增长模型的方法 1 种群的“J”形增长 2 种群的“S”形增长 3 目录 一.建构种群增长模型的方法 1.数学模型的定义 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学方式 2.数学模型的表达形式 图表、曲线图、数学方程式 3.建构数学模型的意义 描述、解释和预测种群数量的变化 建构种群增长模型的方法 优 局限性 数学公式 精确 不够直观 曲线图 能直观地反映变化趋势 不够精确 4.数学模型的建立过程 建构种群增长模型的方法 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 （2）计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表 （3）根据表格，画出细菌种群的增长曲线 建构种群增长模型的方法 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 在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？ 二.种群的“J”形增长 二、种群增长的“J” 形曲线 1.概念: 自然界有类似细菌在理想条件下种群数量的增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线，曲线大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。 二、种群增长的“J” 形曲线 2.模型假设: 食物和空间条件充裕 ②气候适宜 ③没有天敌(捕食和寄生天敌) ④没有其他竞争物种等 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 在此条件下，种群的数量具体是怎么变化的？可以建立公式嘛？ 设：第一年是N0，第二年是多少？ t年后呢？ 一年后种群的数量为: N1=N0λ1 两年后种群的数量为: N2=N1λ=N0λ2 三年后种群的数量为: N3=N2λ =N0 λ3 Nt=N0λt 在理想条件下，种群数量的增长的形式呈“J”形 3.建立模型: λ = 当年种群数量 前一年种群数量 二、种群增长的“J” 形曲线 4.公式: 5.曲线式: 6.适用对象: 时间(t) 种群数量Nt 种群数量曲线 随条件 改变起点 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 。 Nt = N0 λt t 年后该种群的数量 种群的起始数量 每年增长倍数 时间 二、种群增长的“J” 形曲线 思考：种群数量变化符合数学公式Nt=N0λt ，种群增长曲线一定是“J”形？ λ表示种群数量是前一年种群数量的 ，不是增长率。 倍数 种群数量每年以一定的倍数(λ)增长，种群起始数量为N0 数学公式： Nt=N0 λt λ = 当年种群数量 前一年种群数量 Nt Nt-1 = Nt-1 Nt-1 + 增加的 个体数 = Nt-1 Nt-1 + 新出生个体数 - 新死亡个体数 = = 1 + 出生率 - 死亡率 1 + 增长率 = 二、种群增长的“J” 形曲线 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。 二、种群增长的“J” 形曲线 7.对“λ”的理解: ①a段：“λ”＞1且恒定——种群数量 ； ②b段：“λ”尽管下降，但仍大于1，种群数量 ； ③c段：“λ”＝1——种群数量 ； ④d段： “λ”＜1——种群数量 ； ⑤e段：尽管“λ”呈上升趋势，但仍未达到1——种群数量 ; ⑥种群数量达到最多： 。种群数量最少： 。 呈“J”形增长 一直增长 维持相对稳定 逐年下降 逐年下降 A点 第15年 三.种群的“S”形增长 1.什么是“S”形增长曲线？“S”形增长曲线的形成原因是什么？ 阅读课本P9页相关内容，回答以下问题： 3.“S”形增长曲线的适用对象是什么？ 2.“S”形增长曲线的增长有什么特点?尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。 4.什么是环境容纳量（K值）？在生产实践活动中如何运用K值？ 三、种群的“S”形增长 16 三、种群的“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.“S”形增长形成原因： 现实状态 ①资源和空间有限 ②种群密度增大时， 种内竞争加剧 出生率下降 死亡率升高 出生率=死亡率 种群稳定在一定的水平 此时种群达到的最大数量称为什么？ 3.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。 思考1. K值是不是种群数量的最大值？ 不是；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 思考2.同一种群的K值是固定不变的吗？ 不是一成不变的：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。 4.“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 5.“S”曲线的增长特点： S型曲线增长速率曲线 增长速率 时间 t1 t2 ①增长速率先 后 ，最后为 。 ②当种群数量为 时，增长速率达到最大。 K/2 K A B C D E 请以时间为横坐标，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。 增大 减小 0 k/2 增长率与增长速率 增长率 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） 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。 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 拓展延伸 种群增长率 时间 t1 t2 O 种群增长速率 时间 t1 t2 O “J”形曲线增长率 “S”形曲线增长率 “J”形曲线增长速率 “S”形曲线增长速率 请根据“J”形增长曲线和“S”形增长曲线，画出相应的增长率曲线和增长速率曲线 ①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ ②保护大熊猫的根本措施是什么？ 建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。 野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。 6.K值和K/2值的运用： 增大环境阻力→降低K值→防治老鼠 断绝或减少它们的食物来源 养殖或释放它们的天敌 ③鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？ 防止老鼠种群数量达到K/2处 6.K值和K/2值的运用： 24 ④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？为什么？ 应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长速率最大。 6.K值和K/2值的运用： K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 ——“黄金开发点” 6.K值和K/2值的运用： K值 减小环境阻力 → 增大K值 → 保护野生生物资源 增大环境阻力 → 降低K值 → 防治有害生物 草原最大载畜量不超过K值 → 合理确定载畜量 K/2值 渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处 K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 “J”形增长 “S”形增长 条件 模型 增长速率 有无K值 增长倍数 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害（即无环境阻力） 资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力） Nt=N0λt 无 有 λ为大于1的定值 增长倍数大于1，不是定值 种群增长的“J”形增长与“S”形增长的比较 两种增长曲线的主要差异是： 环境阻力不同 生存斗争中被淘汰的个体数 环境阻力 28 课堂小结 种群数量的变化 “S”形增长 建构种群增长模型 “J”形增长 数学模型 建立过程 条件 条件 特点 特点 K值及其应用 随堂小测 1.下列有关种群增长曲线的叙述中，正确的是( ) A.引入到新环境的种群，一定时间内都能呈“J”形增长 B.在种群“J”形增长模型（ ）中，λ表示该种群的增长率 C.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定，因此，都呈“S”形增长 D.在鱼类养殖中，在大于K/2值时进行捕捞有利于该种群的可持续发展 D 随堂小测 2.下列关于环境容纳量（K值）的描述，错误的是( ) A.当外界环境条件被破坏时，种群的环境容纳量会发生改变 B.同一培养液中的大草履虫和双小核草履虫的K值存在差异 C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率升高，出生率不变 D.当种群数量达到环境容纳量的一半时，种群的增长速率最大 C 随堂小测 3.如图表示在有环境阻力的条件下某动物种群增长速率与数量的关系，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。下列叙述错误的是(   ) A.图中种群数量增长过程中，λ≥1 B.在害虫种群达到最大增长速率时进行防治效果最佳 C.随种群数量的增加，种群增长速率先增大后减小 D.K/2后，曲线逐渐下降与食物和空间资源有限有关 B $