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

该高中生物学课件聚焦种群数量变化，涵盖模型建构、J形/S形曲线、环境容纳量及酵母菌实验等核心知识。课堂通过细菌分裂数据、野兔引入等实例导入，引导学生从具体现象到抽象建模，再结合高斯实验等分析曲线特征与环境影响，搭建完整知识支架。 其亮点在于融合科学思维（如J形增长公式Nt=N0λ^t推导）、探究实践（酵母菌计数实验步骤及注意事项）和生命观念（K值与环境关系）。采用问题驱动与实例分析，帮助学生理解种群增长规律，提升实验技能，教师可借助丰富案例和实验指导优化教学。

第1章 种群及其动态 第2节 种群数量的变化 细菌的分裂方式是什么？ 第n代细菌数量的计算公式是什么？ 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 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?如何验证你的观点？ 建构种群增长模型的方法 时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180 繁殖代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 细菌数量/个 2 4 8 16 32 64 128 256 512 Nn=N0×2n（注意初始细菌数量） Nn=2216 不会。培养瓶营养物质和空间是有限。 二分裂 【问题探讨】 物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。 概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。 数学模型：以数学关系或坐标曲线图表示生物学规律。 问题1：回忆一下前面所学模型的类型？ 种群的数量变化是有规律可循的，可通过建构模型来研究。 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。 物理模型 数学模型 概念模型 回顾复习 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 观察研究对象，提出问题 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 提出合理的假设 Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代 建立数学模型（根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达） 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正 检验或修正模型（通过进一步实验或观察等） 一、建构种群增长模型的方法 数学模型 1.概念: 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.步骤: 研究实例 研究方法 一边阅读，一边完成学案上的表格 活动1 建立数学模型 2. 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，请在下面坐标图中画出细菌的数量增长曲线。 精确，但不够直观 曲线图： 直观，但不够精确 数学公式： 时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180 繁殖代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 细菌数量/个 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1. 请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表： 课P.8 Nn=2n 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。 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，这个种群增长如右图所示。 思考·讨论 分析自然界种群增长的实例 讨论1：这两个资料中的种群增长有什么共同点? 讨论2：种群出现这种增长的原因是什么? 【思考 · 讨论】 分析自然界种群增长的实例 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 理想条件：食物和空间条件充裕、没有天敌和其他竞争者，气候适宜等。 形 讨论3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 不能，因资源和空间是有限的 8 二、种群的“J”形增长 2.模型假设: 1.概念: 自然界确有类似的细菌在 条件下种群数量增长的形式，如果以 为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“ ”形。 理想 时间 种群数量 J ①食物和空间条件充裕 ②气候适宜 ③没有天敌 ④没有其他竞争物种等 理想条件 ①实验室条件下； ②种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。 适用对象： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。若起始数量为N0， 3. 建立模型 则t年后种群的数量：Nt= N0为该种群的起始数量， t为时间， Nt表示t年后该种群的数量， λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数 4.特点： 种群的数量每年以一定的倍数增长 N0×λt 二、种群的“J”形增长 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倍数。 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 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ λ= 当年种群数量 前一年种群数量 二、种群的“J”形增长 二、种群的“J”形增长 1-4年，种群数量呈_____形增长； 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。 “J” 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 【实战演练1】据图说出种群数量如何变化 完成小本强化10 2.1 种群的“J”形增长 单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数。 增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数×100％ 时间（t） 种群数量 种群数量曲线 Nt N0 增长率曲线 时间 增长率 Nt=N0 λt ＝ ×100％ Nt－Nt-1 Nt-1 增长率＝ 末数－初数 初数 ＝λ-1 增长特点 种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。 5.增长率 二、种群的“J”形增长 2.1 种群的“J”形增长 6.增长速率 单位时间内新增加的个体数量 增长速率 =（现有个体数-原有个体数）/增长时间 时间（t） 种群数量 种群数量曲线 Nt N0 Nt=N0 λt 实质就是“J”形曲线的斜率 ＝ 增长速率＝ 末数－初数 单位时间 Nt－Nt-1(个) 1(年) 时间（t） 增长速率 增长速率曲线 =（λ-1）N0λt-1 增长速率呈指数函数增长 二、种群的“J”形增长 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长 中国人口数据增长曲线 世界人口数据增长曲线 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 大草履虫的数量第几天增长较快？数量达到最多呢？ 第2天和第3天 第5天后 为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 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。 【资料分析】 K=375 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.模型假设: 自然条件 ①资源和空间有限 ②种群密度增大， 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 三、种群的“S”形增长 K=375 3.环境容纳量: 一定的环境条件所能维持的种群最大数量,又称K值。 K值分析 （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的种群最大数量 （2）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，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 三、种群的“S”形增长 ①K值大小取决于环境条件：当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境状况改善时，K值会上升。 ②K值≠种群数量的最大值：种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境条件已遭到破坏。 ③在环境不遭受破坏的情况下， 种群数量在K值附近上下波动。 注意： K值=K2 三、种群的“S”形增长 4.增长速率： 种群增长速率的变化 种群数量 =N0： ˂K/2： =K/2： ˃K/2： =K： 增长速率为0 增长速率为0 增长速率逐渐减小 增长速率最大 增长速率逐渐增大 三、种群的“S”形增长 t0 t1 t2 时间 增长速率 K/2 K 种群“S”增长率曲线又如何表示？ 请画出种群“S”增长速率曲线 随着种群密度的增加，环境阻力越来越大。 三、种群的“S”形增长 增长速率 时间 t1 t2 （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。 K/2 K 增长速率： S型曲线增长速率曲线 三、种群的“S”形增长 5.“J”形曲线与“S”形增长曲线的联系 (1)图中阴影部分表示什么？ 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。 (2)环境阻力如何用自然选择学说内容解释？ (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？ 三、种群的“S”形增长 6.K值和K/2的应用： (1)对野生生物资源和濒危物种的保护: ①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ 野生大熊猫的栖息地遭到破坏：食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。 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。 K值 J型 环境阻力 时间 种群数量 减小环境阻力，提高K值 三、种群的“S”形增长 ①从环境容纳量考虑： 环境阻力， 环境容纳量； K/2前 K/2 增大 降低 (2)对有害生物防治: 增大环境阻力→降低K值→防治老鼠 ②从K/2考虑： 控制有害生物害虫数量务必要及时，一般在 时就进行防治。严防种群数量达到 。 ①持续获的最大捕鱼量： 应在 时开始捕捞，捕捞后种群的剩余量维持在 左右。此时种群具有最大增长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量。 大于K/2 K/2 ②获得最大日捕获量: 应在 时捕捞，此时种群密度最大。 K值 (3)生物资源的利用: 1.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点?你有哪些证据支持你的观点? 世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长。 随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。 开放性题目 思考·讨论 2.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? 增大死亡率 降低环境容纳量： ①将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源； ②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所； ③养殖或释放它们的天敌； ④搞好环境卫生。 还可以？ 可以采取器械捕杀、药物防治等措施。 减少出生率 四、种群数量的波动 (1)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。 如蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果。 1.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。 2.对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 (2)当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。 (3)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。 捕鲸现场 北极熊栖息地遭到破坏 影响因素: 自然因素和人为因素（人类活动） 五、培养液中酵母菌种群数量的变化 1.实验目的：探究培养液中酵母菌种群数量的变化并总结影响种群数量变化的因素。 2.实验原理：酵母菌是单细胞 生物，生长周期短，增殖速度快，可以用 培养基来培养。 3.提出问题： 4.作出假设： 真核 液体 培养液中的酵母菌数量一开始类似“J”形增长；随着时间的推移， 酵母菌数量呈“ ”形增长。 S 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 5.实验设计 (1)变量分析： 自变量： 时间 因变量： 酵母菌数量 无关变量： 培养液的体积等 (2)怎样对酵母菌进行计数？ ①方法： 抽样检测法 ②用具： 血细胞计数板、试管、滴管、显微镜等 6.实验步骤 1mm 计数室的体积= 1mm×1mm×0.1mm=0.1mm3 方格网有九个大方格，其中只有中间的一大方格为计数室，供微生物计数用 计数室 血细胞计数板 血细胞计数板的规格 规格：25×16 统计5个中方格， 共16×5=80个小方格 规格：16×25 统计4个中方格， 共25×4=100个小方格 1mL培养液中细胞个数： =小方格中细胞数量的平均值×400 ×104×稀释倍数 每个计数室共400个小格， 总容积为0.1mm3。 【实战演练2】某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，利用血细胞计数板(25×16型)对酵母菌进行计数。取1 mL培养液加9 mL无菌水，若观察到所选5个中方格内共有酵母菌80个，则培养液中酵母菌的种群密度为 。 4×107(个/mL) 【实战演练3】某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，利用血细胞计数板(16×25型)对酵母菌进行计数。取1 mL培养液加99 mL无菌水，若观察到所选4个中方格内共有酵母菌400个，则培养液中酵母菌的种群密度为 。 1.6×109(个) 先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。 （1）盖盖玻片和滴加培养液，哪个步骤在前？为什么？ 7.实验注意事项： (2) 从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是？ 使培养液中的酵母菌分布均匀，减小误差。 可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。 (3) 如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？ (4) 对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数? 只计相邻两边及其夹角上的酵母菌, 一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。 (5) 本实验需要设置对照吗?如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。 不需要, 因为本实验在时间上形成自身前后对照 注意：取样时间需一致，且应做到随机取样。 (6) 需要做重复实验吗? 需要 目的是减小误差，提高实验的准确性，需对每个样品多次计数，取其平均值。 (7) 怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色） 如果没有染色，计数出来的数据会比真实值偏大。 培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”型增长，后期数量下降。 (1)开始培养时，营养、空间相对充足，条件适宜，酵母菌大量繁殖种群数量呈“S” 形增长； (2)随酵母菌数量不断增加，营养不断消耗，代谢产物积累、pH变化，空间不足等种群数量下降。 8.分析结果，得出结论: 影响酵母菌种群数量增长的因素: 受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。 课堂小结 种群数量的变化 种群增长模型 建构种群增长模型的方法 种群的“S”形增长 种群的“J”形增长 自然种群的数量变动 特点：种群数量每年以一定倍数增长 一段时间内相对稳定(接近K 值） 条件：食物和空间有限 特点：种群增长速率先增大后减小，最后为0 K 值：一定环境条件下所能维持的种群最大数量 探究培养液中酵母菌种群数量变化（验证种群数量增长模型） 大多数处于波动（某些特定条件下可能爆发,也可能持续性的或急剧的下降，甚至衰退和消亡） 条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等 练习与应用 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.对生活的在冻原的旅鼠来说，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 练习与应用 一、概念检测 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，种群增长到一定数量就会保持稳定。（ ） × × × 练习与应用 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。 练习与应用 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。 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。 $