1.2 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

1.2 种群数量的变化（1） 第1章 种群及其动态 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20 min就通过分裂繁殖一代。 问题探讨 1、计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表。 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 0 数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 1 2 3 4 5 6 7 8 9 512 二分裂 21 22 23 24 25 26 27 28 29 20 2、设细菌初始数量为N0，则第n代的数量表示为 。 Nn=N0·2n 2 4、根据表格，以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的数量增长曲线。 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 5、数学公式和曲线图表示的模型各有什么优劣性？ 优 局限性 数学公式 曲线图 精确 不够直观 更直观地反映变化趋势 不够精确 问题探讨 3、72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ Nn=N0·2n （60min÷20min×72=216代） =1×2216个 3 2．数学模型的概念：用来描述一个 或它的 的数学形式。 系统 性质 细菌每20min分裂一次， 细菌数量是怎样变化的？ 资源和生存条件没有限制条件下， 细菌种群增长不受种群密度增加的影响 观察、统计细菌数量， 对自己所建立的模型进行检验或修正 研究实例 N代表细菌数量，n代表第几代 Nn=2n 研究方法 观察研究对象， . 提出 . 通过进一步实验或观察等， 对模型进行 . 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 . 提出问题 合理的假设 建立数学模型 检验或修正 1．建构数学模型的目的： 、 和 种群数量的变化。 3．建构方法和实例： 科学方法：建立数学模型 解释 预测 描述 4 回顾我们高中生物中学习过哪些模型呢？ 物理模型 数学模型 概念模型 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。 5 问题: 在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？ 有类似细菌在理想条件下种群增长的形式吗？ 【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。 （p8） 24只 思考•讨论 6 【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右图所示 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。 1、这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 2、种群出现这种增长的原因是什么？ 思考•讨论 7 不能，因为资源和空间是有限的。 0 时间/min 细菌数量/个 100 200 300 400 500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 某海岛上环颈雉种群数量的变化 3、这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 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？ 思考•讨论 8 种群的“J”型增长 1 概念 在 条件下，以 为横坐标， 为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“ ”形。 理想 时间 种群数量 J 食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌 没有其他竞争物种等 2 理想条件 9 种群的“J”型增长 3 建立模型 ——t年后种群数量表达式 假设：种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0, 求出t年后种群数量Nt的表达式？ 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 10 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 思考: 当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？ 种群的“J”型增长 4 对“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 ，不是增长率。 倍数 只需要满足λ＞1 ，种群数量一定呈“J”形增长？ 11 ①若去年有100只兔子，今年为110只(增长），则λ=110/100=1.1（λ＞1） ②若去年有100只兔子，今年为100只(稳定），则λ=100/100=1（λ=1） ③若去年有100只兔子，今年为90只(减少），则λ=90/100=0.9（λ＜1） 项目 种群数量变化 λ>1   λ＝1   λ<1   增长 相对稳定 减少 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长 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 4 对“λ”的理解 A点 第15年 13 Nt＝N0λt 6 自然界类似“J”形增长的实例 紫茎泽兰 (原产美洲的墨西哥) 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) ——在自然界占少数 (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)。 你还能举出种群数量呈“J”形增长的实例吗？现实条件下种群如何增长？ 15 世界人口数据增长曲线 中国人口数据增长曲线 ——人口数据增长曲线 人口在20世纪大部分时期呈现类似出“J”形增长 6 “J”形增长的模型实例 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 现实条件下种群如何增长？ 16 【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 1.大草履虫的数量增长过程如何？ K=375 S形增长 【实例】生态学家高斯的实验 先增加后数量趋于稳定。 2、为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 由于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。 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？现实条件下种群如何增长？ 17 种群的“S”型增长 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。 “S”形增长形成的原因： ①资源和空间有限 ②种群密度增大时种内竞争加剧 1 概念 适用对象：一般自然种群的增长 18 (3)“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？ (1)图中阴影部分表示什么？ 环境阻力。 环境阻力 食物不足 空间有限 种内竟争 天敌捕食 气候、传染病等 “J”形增长和“S”形增长的比较 (2)如何用自然选择学说内容解释环境阻力？ 生存斗争中被淘汰的个体数。 不等同，已经存在环境阻力。 19 种群的“S”型增长 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。 此时种群所能维持的最大数量称为什么？ 1 概念 环境容纳量（K值） 适用对象：一般自然种群的增长 20 种群的“S”型增长 2 环境容纳量——K值： 1、K 值是不是种群数量的最大值？ 2、请据图分析：该种群的K值为 。 K2 3、同一种群的K值是固定不变的吗？ 不是，K值受环境影响, 当环境遭受破坏时，K值会_____； 当环境条件改善时, K值会_____。 下降 上升 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。 （一片草原山羊的环境容纳量为10000，11000只也能短暂生存） 一定的环境条件所能维持的种群最大数量 K 值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏前提下所能维持的种群的最大值；在环境不遭到破坏的情况下，种群数量也会在K值附近上下波动；种群所达到的最大值可能会超过K值。 21 （1）AB 段：出生率 死亡率，种群数量增加，种群增长速率逐渐_________。 （2）B点（K/2）：出生率与死亡率差值 ，种群增长速率也 。 （3）BC段：出生率仍 死亡率，种群数量还是增加，但差值在减小，种群增长速率 。 （4）C点（K值）：出生率 死亡率，种群增长速率为 ， 种群数量达到 ，趋于稳定。 A B C 大于 最大 最大 大于 下降 等于 0 最大（K 值） 上升 厘清K值和K/2的含义 K值：即环境容纳量，大小受环境影响 K/2：表示种群的最大增长速率 增长率 含义 计算 公式 举例 一个种群有1000个个体，1年后增加到1100，则该种群的增长率为: ×100%=10% 1100-1000 1000 单位时间内净增加的个体数 占原来个体数的比例 现有个体数—原有个体数 原有个体数 增长率 = 区别增长率和增长速率 增长速率 含义 计算 公式 举例 单位时间内增加的个体数量 增长速率 = 现有个体数—原有个体数 时间 某种群有1000个个体, 2年后增加到1100, 则该种群的增长速率为: =50个/年 1100-1000 2年 (是一个百分比，无单位) 24 种群的“S”型增长 3 “S”形增长曲线图分析 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 。 资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，种群增长减缓； (5)de段： 出生率≈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。 最大 25 4 K值和K/2值的运用 实践应用1——野生生物的保护 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K值。 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值降低。 -----应降低环境阻力，提高K值(或环境容纳量)。 26 实践应用2——有害生物的防治 增大环境阻力→降低K值→防治老鼠 如:断绝或减少它们的食物来源； 养殖或释放它们的天敌等。 ①降低环境容纳量 ②在 捕杀 K/2前 防止老鼠种群数量达到最大种群增长速率 1、防治有害生物的根本措施是什么？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 （种群增长速率最大） 27 4 K值和K/2值的运用 实践应用3——对资源开发与利用的措施 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？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 a.渔业捕捞应在 ; 捕捞后鱼的种群数量维持在 。 K/2以后 K/2 应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为K/2水平上种群增长速率最大，可实现“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。 28 防治，严防达到 ， 增大 ，降低 。 ①濒危动物和野生资源的保护 ②渔业或林业资源开发 ③有害生物防治 建立 。 增大 。 开发应在 。 开发后种群数量维持在 。 自然保护区 K值 K/2后 K/2 K/2前 K/2 环境阻力 K值 种群的“S”型增长 4 K值和K/2值的运用 29 Lavf58.51.100 $