第1章第2节种群数量的变化课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

5 3 目 录 建构种群增长模型的方法 种群的”J”形增长 1 2 种群的”S”形增长 种群数量的波动 4 种群的“J”形和“S”形增长比较 第2节 种群数量的变化 万州上海中学 假设：1个细菌在营养和生存空间没有限制的情况下，增殖不受限制，每20分钟繁殖一代。 计算：72小时后细菌的数量为多少？ 如果我们用N表示细菌数量，n表示细菌繁殖的代数，请尝试写出细菌种群增长的公式。  问题探讨： 2216 Nn=1×２n P8： 请你计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量，填入下列表格。 0 时间/min 细菌数量/个 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 类型及优缺点： (1)数学公式 (2)曲线图 ①优点：科学、精确 ②不足：不够直观 ①优点：直观 ②不足：不够精确 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 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。 Nn=N0×２n 一、建构种群增长模型的方法 建立数学模型 观察分析 提出问题 做出假设 建立 数学模型 对模型进行检验修正 研究方法 研究实例 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，对模型进行检验或修正 1.数学模型： 一、建构种群增长模型的方法 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.步骤： 以上数学模型的建构，假设是理想条件（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？ 4 分析自然界种群增长的实例 资料1 1859年，澳大利亚 24只野兔 6亿只野兔 1个世纪 资料2 1937—1942年，某岛屿上环颈雉种群数量增长如右图 讨论： 1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？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。原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。 2.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 不能。因为资源和空间是有限的。 阅读教材P8思考·讨论： 外来物种入侵—水葫芦也是呈J型增长 通过资料1和2可知：自然界中有类似细菌在理想条件下种群增长的形式。 5 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 凤眼莲（俗称水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。 实例1 实例2 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。 实例3 2000年之前我国人口变化 理想状态：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等条件。 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时 。 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 二、种群的“J”形增长 8 4.“J”形增长的特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。 合作探究九：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。 种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt ，种群增长曲线不一定是“J”形。 A___________ B___________ C______________ D______________ 【例1】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 B点以前种群数量为“J”型增长？ λ-1 （λ>1，且不变） ＝ ×100％ 增长率 ＝ 末数－初数 Nt－Nt-1 Nt-1 初数 （增长率>0，且不变） “J”形增长的种群增长率不受种群密度制约，增长率保持不变 。 =（λ-1）×100％ Nt＝N0λt 1、增长率 ：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 时间(t) 种群数量Nt 知识拓展： （λ>1，且不变） 2、增长速率：单位时间内增加的个体数量。 ＝ 增长速率＝ 末数－初数 单位时间 Nt－Nt-1(个) t(年) 实质就是“J”型曲线的斜率 =（λ-1）N0λt -1 Nt＝N0λt 时间(t) 种群数量Nt O 时间 种群增长速率 在自然条件下，种群的增长能又是怎样的呢？ 12 【实例分析】生态学家高斯的实验：把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，不更换到更大容器中，不添加新的培养液，连续观察、记录，第5天后基本维持375个左右，结果如下表： 时间/d 种群数量/个 K=375 时间 0 1 2 3 4 5 6 数量 5 20 137 319 369 375 373 请绘制大草履虫的种群增长曲线 373.3 369.0 20.4 319.0 137.2 375.0 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”型增长吗？ 13 1. “S”形增长含义 资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力），种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“ ”形。 S 2. 适用对象： 一般自然种群的增长 3. 环境容纳量（K值） 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。 二、种群的“S”形增长 ab段： 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢； 调整期 资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；加速期 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； 减速期 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 种群数量为K/2，种群增长速率达到最大； 转折期 4.“S”形增长曲线图分析： bc段： c点： de段： cd段： 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 f g h 5.特点: 6.K值、K/2的四种不同表示方法： K值 0 K/2 K 数量 【问题探究】K 值 （是/不是）种群数量的最大值 请据图分析：该种群的K 值为 。 同一种群的K 值是固定不变的吗？ 同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。 K2 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。 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，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。 6．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）实践应用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 ？ （2）实践应用2——有害生物的防治 机械捕杀 施用激素 药物捕杀 施用避孕药 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 搞好卫生 降低出生率 防治有害生物的根本措施 硬化地面 【问题探究】K/2值的应用 ——“黄金开发点” A B C A B C ①对资源开发与利用的措施 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。 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（否则会导致该有害生物成灾）。 渔业资源最佳捕捞时期？ 1/2K时 何时防治？ 达到1/2K前 【总结】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系 （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）如果此种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是 。 （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 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候、传染病等 环境阻力 21 J型曲线 S型曲线 前提条件 增长模型 有无K值 种群增长率 种群增长速率 食物和空间充裕,气候适宜，无天敌和其他竞争物种等 食物、空间有限，种内斗争天敌捕食，受气候、传染病等影响 三、比较种群增长两种曲线的联系与区别 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 O 时间 种群增长速率 22 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。 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。 四.种群数量的波动 23 3.种群数量的爆发 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。 东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性规律，干旱是大发生的主要原因。在黄河三角洲上的湿生草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大发生的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。 24 4.种群数量的下降 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。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。 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。 对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。 捕鲸现场 25 1．下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是 （　 ） A．种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等 B．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率 C．自然状态下种群数量达到K 值时，种群的增长速率接近于0 D．当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化 实战训练　 2.图1为植食性昆虫迁入该生态系统后的种群数量增长速率变化曲线，图2为λ(λ是当年种群数量与前一年种群数量的比值)随时间的变化曲线。下列有关叙述，正确的是(　　) A.图1中t1～t2与图2中a～b时期种群都是衰退型 B.图2中a、c时期种群的出生率均与死亡率相当 C.图1和图2中K值出现的时间分别是t2和d D.图1和图2可分别表示种群的“S”形和“J”形增长过程 3.如下图中曲线1、2分别表示不同环境下某野生动物种群数量变化情况。下列叙述错误的是(　　 ) A．曲线1表示一种理想状态下的种群数量变化 B．曲线2所代表的种群的环境容纳量是K1 C．图中阴影部分表示由于环境阻力而淘汰的个体 D．AB段之间种群增长速率逐渐下降，但出生率大于死亡率 4.如图表示某种群在理想环境中(图1)和有环境阻力条件下(图2)的数量增长曲线，下列相关叙述错误的是(　　 ) A．图1中a点和b点时的增长率相等 B．图2中d点时的增长速率最快 C．防治蝗灾最好在图2中e点对应的时刻进行 D．水葫芦入侵云南滇池的开始阶段，种群数量的增长情况可用图1表示 网络构建 （2）增长率 增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。 密度制约系数：1—N/K 总资源为1，1—N/K表示种群数量为N时，剩余的资源。 1/K为每个个体所占有的资源，N/K为N个个体所占有的资源。 时间 0 1 2 3 4 5 6 数量 5 20 137 319 369 375 373 (k-N)/K $