1.2种群数量的变化课件-2026-2027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“J”形与“S”形增长、环境容纳量、增长率与增长速率及酵母菌种群计数实验。通过细菌繁殖问题导入，引导学生从公式推导到模型建构，再结合实例分析曲线特征与实践应用，搭建完整知识支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过数学模型推导（如Nₜ=N₀λᵗ）和曲线对比分析培养逻辑能力，结合酵母菌计数实验（血细胞计数板操作）落实探究实践。实例丰富（如环颈雉引入、大草履虫培养），帮助学生形成生命观念，教师使用可系统提升教学效率与学生学科素养。

种群数量的变化 第1章 种群及其动态 人教版高中生物选择性必修2 我们手上难免沾染细菌。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20min就通过二分裂繁殖一代。 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 2. 一个细菌分裂，72h后数量是多少？ Nn=N0·2n 2216 问题探讨 2 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 根据表格，画出细菌种群的增长曲线 问题探讨 3. 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？ 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的；该公式成立是在理想条件下的。 3 Nn= 1✖2n 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 描述、解释和预测种群数量的变化。 数学公式： 曲线图： 科学、准确，但不够直观。 直观但不够精准。 建构种群增长模型的方法 1 数学模型 3 表现形式 2 意义 4 4 步骤 研究实例 研究方法 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量 在资源和空间无限的环境中，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、统计细菌的数量，对自己建立的模型进行检验或修正 研究对象，提出问题 推出合理的假设 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达 通过进一步实验或观察等对模型进行检验或修正 模型准备 模型假设 模型建立 模型修正 种群的“J”形增长 1 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。 资料1： 思考·讨论 1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？ 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 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？ 食物充足、缺少天敌等。 不能。因为资源和空间是有限的。 种群的“J”形增长 8 自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”形。 食物和空间条件充裕，气候适宜，没有天敌和其他竞争物种等条件下； （理想条件） 2.增长特点: 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的 λ 倍。 1.模型假设: 种群的“J”形增长 9 Nt=N0 λt t ——时间 Nt——表示t年后该种群的数量 N0——起始数量 λ——每一代种群数量是前一代的倍数 时间(t) 种群数量Nt 种群数量曲线 N0 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 。 3.建立模型: 4.适用对象: λ = 当年种群数量 前一年种群数量 Nt Nt-1 = 10 随堂练习 1、 有2个细菌，每分裂一次变为上一代的两倍，理想情况下求第t 代细菌数量(Nt) ？ Nt=2t+1 2、某生物初始数量为Y，每20分钟繁殖1次后变为原来的X倍，理想情况下，求第t小时后代真菌的数量 Ne=Y. X3t 3、初始数量为10个真菌，每次孢子生殖变为原来的10倍，理想情况下，求第20代真菌的数量 N20=1021 项目 种群数量变化 λ>1 λ＝1 λ<1 λ＝0 增加 相对稳定 减少 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 种群无繁殖，下一代将灭亡 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 λ =1.1 λ =1.2 λ =0.8 λ =1.0 种群数量 时间 0 Nt=N0 λt λ值的生物学意义 λ = 当年种群数量 前一年种群数量 12 ① 1～4年，种群数量_______________ ② 4～5年，种群数量_______________ ③ 5～9年，种群数量_______________ ④ 9～10年，种群数量______________ ⑤ 10～11年，种群数量_____________ ⑥ 11～13年，种群数量_____________ 。 ⑦ 前9年，种群数量第_______年达到最高 ⑧ 9～13年，种群数量第______年最低 呈“J”形增长 增长放缓 相对稳定 加速下降 下降 11～12下降放缓 5 12 1.据图说出种群数量如何变化 12～13增长加快 λ = 当年种群数量 前一年种群数量 种群数量 1. A、B、C、D 四点时的种群数量最多的是 点；最少的是 点。 B D 2. 年龄结构：A:__________ B:__________ C:__________ D:___________ 增长型 稳定型 衰退型 稳定型 针对训练 一个细菌的重量约：7×10-16kg 若一个细菌每20分钟分裂一次，2天分裂144次，分裂144次后的总重量? 思考·讨论 总重量：7×10-16 × 2144=1.56×1028kg 地球的重量：5.56×1024kg 种群的“S”形增长 2 种群的“S”形增长 把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下： 时间（天） 0 1 2 3 4 5 6 种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 365 1.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。 K=375 种群数量 时间 0 大草履虫种群的增长曲线 17 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 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 出生率≈死亡率时， 种群稳定在一定的水平 死亡率升高 一般自然种群的增长 “S”形增长含义 形成原因 适用对象 18 AB段： 适应期. 种群数量少，增长较慢； 快速适应期. 种群增长速率增加； 缓慢增涨期，随种群密度增加，对资源和空间竞争加剧，种群增长速率下降。 饱和期.种群数量达到K值，维持相对稳定。 种群增长速率几乎为0，即出生率≈死亡率， 种群数量达到K/2，种群增长速率最大， (资源利用的黄金点) BC段： C点： DE段： CD段： K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 “S”形增长曲线图分析 19 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 环境容纳量 1.达到K值后数量不是固定不变的，而是围绕K值上下波动维持相对稳定。 2.K值 ≠ 种群数量的最大值， 3.生存环境改变，K值也会相应改变。 如图1的环境容纳量K=_____。 甲地的K值 乙地的K值 K2 甲乙两地那个更适宜该种群生存？ 20 1. 环境容纳量是指种群的最大数量(　　) 2. 不同种生物种群的K值各不相同，同种生物种群的K值固定不变(　　) × × 针对训练 3.某实验小组探究培养液中草履虫种群数量变化，结果统计如下表： 时间（天） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 数量（只/mL) 36 41 57 129 146 153 168 191 232 225 224 则该培养液中草履虫种群的环境容纳量（K值）是 （ ） A.232 B.225 C.224 D.227 D 21 “J”形与“S”形曲线的 增长率 与 增长速率 的分析与比较 3 ①增长率：增长率 =（现有个体数-原有个体数）/ 种群原有个体数。 即： Nt-Nt-1 Nt-1 X 100% ②增长速率：单位时间内增加的个体数量。即： ΔN Δt 举例：“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，(理想情况下) 则该种群的增长率为 而增长速率为 （1100-1000）/1000×100%=10% （1100-1000）/1年=100 个/年 Nt-Nt-1 Nt-1 X 100% = λ Nt-1 -Nt-1 Nt-1 X 100% = λ-1 注:“J”形曲线的特点之一是增长率恒定不变，为 λ-1 增长率 时间 λ-1 一、种群的“J”形增长曲线 的增长率 Nt=N0λt “J”形曲线的增长率 注:增长速率实质就是种群数量-时间图的斜率。 二、种群的“J”形增长曲线的增长速率 时间（t） 种群数量 N0 Nt 时间（t） 种群增长速率 0 ΔN Δt “J”形曲线的增长速率 “J”形曲线图 三、种群的“S”形增长的增长率 种群增长率 时间 t1 t2 O “S”形曲线的增长率 “S”形曲线图 K “S”形曲线图 “S”形曲线的增长速率 四、种群的“S”形增长的增长速率 t0 t1 t2 时间 增长速率 f g e K/2 K . . ΔN Δt 注:“S”形曲线的增长速率实质就是“S”型曲线的斜率。 “J”形曲线的增长速率（即J形曲线的斜率） “J”形曲线增长率为定值：λ-1 ΔN Δt S形曲线的增长率 t0 t1 t2 时间 增长速率 K/2 K . . S形曲线的增长速率为（即S形曲线的斜率） ΔN Δt “S”形曲线的出生率和死亡率 “S”形曲线的出生速率和死亡率速 （单位时间内出生或死亡的人数） 个体百分比 时间 t0 出生率 死亡率 时间 t0 t1 t2 出生速率 死亡速率 K/2 K K 阴影部分表示： 在自然选择学说中表示： “J”形与“S”形曲线的联系 环境阻力 生存斗争中被淘汰的个体数。 （环境容纳量） (1)种群“J”形增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变(　　) (2)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动(　　) (3)为有效防治蝗灾，应在种群数量为K/2时及时控制种群密度(　　) (4)在“S”形增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率 减慢，其对应的年龄结构为衰退型(　　) × × × × 针对训练 31 K值与K/2值在实践中的应用 4 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得较大捕鱼量，应如何确定合适的捕捞量？为什么？ 场景1 K 种群数量 时间 0 t1 t2 K/2 应在K/2后捕捞，捕捞后使鱼种群数量处在在K/2左右，有利于持续获得较大捕鱼量，因为种群在K/2时增长速率最大，可快速恢复。 K/2值在实践中的应用 33 若鱼群目前数量为m，应捕获多少鱼不会影响来年鱼的产量？ 场景2 K m 种群数量 时间 0 t1 t2 K/2 m - K/2 如何一次性地获得最大捕鱼量？ 场景3 当种群达到K值时捕捞，可一次性地获得最大捕鱼量 34 35 机械捕杀 药物捕杀 放养天敌 断绝或减少食物来源 硬化地面 降低环境容纳量 是 防治有害生物的根本措施。 怎样做才能最有效的灭鼠？ 场景4 怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 场景5 保护大熊猫的根本措施： 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。 野生大熊猫种群数量锐减的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。 36 场景6 草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量 禁止过度放牧 放牧不能超过K值 37 K值 1.保护野生生物资源→应减小环境阻力 → 增大K值 2.有害生物的防治→应增大环境阻力 → 降低K值 3.防止过度放牧草原→最大载畜量不超过K值 K/2值 6.防治有害生物应在K/2值前，严防达到K/2 或降低其K值（增大环境阻力如：养殖天敌等） K值与K/2值在实践中的应用 5.持续获得较大捕鱼量，在K/2后捕捞，使捕捞后的种群数量处在K/2左右， 因为种群在K/2时增长速率最大，可快速恢复。 4.一次性地获得最大捕鱼量，应在K值时捕捞 38 种群数量的波动 5 1.种群数量的波动 东亚飞蝗种群数量的波动 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 _______________ 来说，种群数量总是在波动中。 种群数量的变化 大多数生物种群 40 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。 为什么大旱之后易发蝗灾？ 思考·讨论 41 培养液中酵母菌种群数量的变化 6 (1)酵母菌是 异养兼性厌氧菌 酵母菌 ①酵母真菌—真核生物 ②兼性厌氧菌—属于异养生物 ③进行出芽生殖和有性生殖 ④有氧呼吸产生二氧化碳 无氧呼吸产生二氧化碳和酒精 C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量 酶 C6H12O6 酶 2C2H5OH+ 2CO2 +（少量）能量 实验材料 （有氧无氧均能生存，有氧生存更好） 43 培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的? 培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移， 酵母菌数量呈“ S ”形增长；最后数量下降。 ①自变量： ②因变量： ③无关变量： 时间 酵母菌数量 培养液的体积 材料用具: 无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，血细胞计数板等。 1. 提出问题： 2.作出假设： 3. 提出问题： 将试管放在28℃的恒温箱中培养7天 培养 将酵母菌接种到支试管中 接种 每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。 计数 将10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中 准备 4.设计思路 45 怎样进行酵母菌的计数？ 计数工具—— 抽样检测法 4.实验关键 血细胞计数板 常用于单细胞微生物的计数 血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法（抽样检测法），一般用于单细胞微生物数量的测定，由于血球计数板上的计数室盖上盖玻片后的容积是一定的，所以可根据在显微镜下观察到的细胞数目来计算单位体积的细胞的总数目。 46 计数板侧面 1个计数室的面积为1mm2 ，1个计数室内有400个小方格。每个小方格的面积是1/400mm2 ① 1/400mm2的含义 ② 0.10mm的含义 计数室的深度为0.1mm 每个计数室（大方格）共有400小格，总容积为0.1mm3。 血细胞计数板 计数板立体结构 中方格 小方格 方格网上刻有边长为1mm的，9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用。 1mm 大方格 规格一：25×16型 A1 A2 A3 A4 A5 规格二：16×25型 A1 A2 A4 A3 =400 =400 1mm 1个计数室的体积为0.1mm3 中方格平均数 × 25 x 104 × 稀释倍数 A1 A2 A3 A4 A5 规格一：25×16型 规格二：16×25型 A1 A2 A4 A3 1mL培养液中细胞个数： 1mL培养液中细胞个数： 中方格平均数 × 16 x1 04 × 稀释倍数 小方格 小方格中细胞数量的平均值×400 ×104 × 稀释倍数 通常用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有   个。 5×400 × 10× 1000 × 10 = 2×108个 2×108 针对训练 将盖玻片放在计数室上 用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数室内 静置数分钟，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌数量 盖片 加酵母菌培养液 镜检计数 2. 先盖盖玻片再加培养液 3. 待酵母细胞全部沉到底部后再计数 1. 取样前振荡试管，使酵母菌在培养液中均匀分布 5.只统计活细胞，可用台盼蓝将死细胞染成蓝色 4. 若方格内酵母菌数量过多，应增大稀释倍数再计数 实验注意： 培养液中酵母菌种群数量的变化 计数室内的细胞总数： =小方格中细胞数量的平均值× 400 中方格中酵母菌数量的平均值× 25 或 中方格中酵母菌数量的平均值×16 0.1 mm3细胞总数 计数室的长和宽各为 1 mm，深度为 0.1 mm，容积为 _______mm3。共400个小方格 0.1 1.小组同学在一次实验中取样液后，并稀释10倍，用图1所示的血细胞计数板(1 mm×1 mm×0.1 mm,25×16)计数。若每个中方格酵母菌的平均值为24个，则此样液中酵母菌的密度是________________个/mL 6×107个/mL 针对训练 2.若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室4个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为____________。 1×108个/mL 针对训练 3.用血细胞计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有 个。 2×108 针对训练 思考·讨论 1.对压在小方格界线上的酵母菌应该怎么计数？ 2.本探究需要设置对照吗?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。 3.本探究需要做重复实验吗? 记上不记下，记左不记右 不需要，本实验在探究培养液中酵母菌种群数量的变化，只要分组实验，获得平均数值即可。本实验在连续培养并定时计数过程中形成自身对照。 需要。对每个样品取样3次，求平均值。 练习与应用 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 62 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 练习与应用 63 3.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 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。 练习与应用 64 4.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？请查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。可以根据鱼塘大小和欲养殖的鱼的种类，确定环境容纳量 练习与应用 65 THANKS Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $