1.2 种群数量的变化（第一课时） 课件-2025-2026学年上学期高中生物选择性必修2

第2节 种群数量的变化 课时1 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要经常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。 问题探讨 时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ Nn= 1×2n 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2216个 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。 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？ 不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。 1. 数学模型 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 精确 不够直观 能直观地反映变化趋势 不够精确 一、构建种群增长模型的方法 公式 曲线图 3.建构数学模型的意义 描述、解释和预测种群数量的变化。 建立数学模型 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 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，这个种群增长如图。 分析自然界种群增长实例 1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 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。因为资源和空间是有限的。 二、种群的“J”型增长 自然界有类似细菌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，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。 理想条件是： 食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌 没有其他竞争物种 在这些条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍 二、种群的“J”型增长 一年后种群的数量为: N1=N0λ1 二年后种群的数量为: N2=N1×λ=N0λ2 t年后种群的数量为: Nt=N0λt (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。) …… λ= 当年种群数量 前一年种群数量 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 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 据图说出种群数量如何变化 λ = 当年种群数量 前一年种群数量 思考：当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； 二、种群的“J”型增长 增长率和增长速率 增长率：在单位时间内种群数量增加量占初始数量的比例。 如某种群现有数量为1000，一年后，该种群数为1100，那么该种群在当年的增长率为 （1100-1000）/ 1000=10% 增长速率：是指单位时间内增长的数量。 （1100-1000）/ 1年=100只/年 增长率＝(末数－初数)/初数×100%(无单位) 增长速率＝(末数－初数)/单位时间(有单位，如个/年) 二、种群的“J”型增长 增长率和增长速率 增长率：在单位时间内种群数量增加量占初始数量的比例。 增长速率：是指单位时间内增长的数量。 增长速率=数量变化曲线的斜率 3．在环境适宜的情况下，种群可能会呈“J”形增长，下列叙述正确的是 (　　) A．“J”形增长的种群都有K值 B．“J”形增长的种群生存条件是有限的 C．自然界中绝大多数种群呈“J”形增长 D．“J”形增长的种群个体数一定不断增加 D A．从2021年开始种群A的数量不断上升，在2023年初达到K值 B．2023年种群B的出生率比2022年更高 C．2018—2022年，种群C的数量呈“J”形增长 D．种群C对当地环境有较好适应性，最可能为外来入侵物种 D 4．(2025·衡水高二检测)科研小组对某生态系统中三个动物种群的λ值(第二年的数量是第一年的λ倍)进行了调查，结果如图所示，其中一种动物为外来入侵物种，下列有关叙述正确的是 (　　) 思考：哪些情况下可能出现“J”形增长的条件？ 实验室条件下、迁移入新环境（如物种入侵） 实验室培养草履虫 入侵美国的小龙虾 加拿大一枝黄花 资料3: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0.5 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，得出了如下数据表： 时间（天） 0 1 2 3 4 5 6 种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 365 1.大草履虫的数量在第几天增长较快？ 第二天和第三天 3.为什么大草履虫种群没出现“J”形增长？ 随着大草履虫数量增多，对食物和空间的竞争逐渐激烈，导致出生率下降，死亡率升高。 2.第五天后大草履虫的数量出现什么变化？ 趋于稳定 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，这种类型的种群增长称为“S”形增长 三、种群的“S”型增长 2. 数学模型 ①模型假设 资源和空间有限 种群密度增大时 种内竞争加剧 出生率降低 死亡率升高 ②建立模型 出生率＝死亡率时， 种群稳定在一定的水平 环境影响和天敌的种间竞争 自然条件下 环境阻力 生存斗争中被淘汰的个体数量 一定环境条件所能 的种群最大数量称为 ，又称 。 维持 环境容纳量 K值 K值≠种群数量能达到的最大值 3. 环境容纳量 三、种群的“S”型增长 同一种群的K值是固定不变的吗？ K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值变化是下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 应用：降低有害生物的K值 提高濒危动物的K值 K值的表示方法 K/2 增长速率 时间 t0 t1 t2 K 出生率或死亡率 时间 t0 t1 t2 出生率 死亡率 K/2 K K 种群数量 时间 t0 t1 t2 K/2 个体百分比 时间 t0 K 出生率 死亡率 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。 三、种群的“S”型增长 种群数量在K/2值时，可持续获得利益 有害生物应在数量达到K/2值前进行防治 种群数量在K值时，一次性获得最大利益 4.增长率和增长速率 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 时间/t 增长率 ①增长速率先增大后减小，最后为0。 ②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。 增长率受种群密度制约，种群增长率不断减小。 三、种群的“S”型增长 四、种群数量的波动 1.在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定 2.大多数生物的种群数量总是在波动中 某地区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。 3.持续性的或急剧的下降，甚至衰退、消亡 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。 四、种群数量的波动 资源和空间有限、存在天敌和其他竞争物种 资源和空间充足、气候适宜、无天敌和其他竞争物种 种群数量的变化 建构种群增长模型的方法 “S”形 增长 “J”形 增长 种群数量 时间 增长速率 时间 增长率 时间 模型 条件： 模型 条件： 种群数量的波动和下降 一、概念检测 1. 1.在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。 （1）将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ） （2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ） （3）由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ） 2.对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ） A.对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的 B.对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的 C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变 D.对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的 × × × B 二、拓展应用 1.种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？ 在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。 二、拓展应用 2.假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査阅有关的书籍或网站。 同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。 2． 右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．种群数量的变化除了“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 B 3．在环境适宜的情况下，种群可能会呈“J”形增长，下列叙述正确的是 A．“J”形增长的种群都有K值 B．“J”形增长的种群生存条件是有限的 C．自然界中绝大多数种群呈“J”形增长 D．“J”形增长的种群个体数一定不断增加 C 4．(2025·衡水高二检测)科研小组对某生态系统中三个动物种群的λ值(第二年的数量是第一年的λ倍)进行了调查，结果如图所示，其中一种动物为外来入侵物种，下列有关叙述正确的是 (　　) A．从2021年开始种群A的数量不断上升，在2023年初达到K值 B．2023年种群B的出生率比2022年更高 C．2018—2022年，种群C的数量呈“J”形增长 D．种群C对当地环境有较好适应性，最可能为外来入侵物种 D $