1.1种群的特征（第3课时）课件-2026-2027学年高二上学期生物苏教版选择性必修2

该高中生物学课件聚焦种群数量变化的数学模型，通过“细菌繁殖”实例导入，从理想条件设问过渡到现实资源限制，引导学生构建数学模型，搭建从种群特征到数量变化规律的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过建模过程（观察问题、提出假设等）和J型、S型曲线对比，结合环颈雉引入实例及K值应用（如大熊猫保护），培养学生建模能力与生态观。随堂练习与高考题衔接，助力学生巩固知识，教师使用可提升教学效率。

种群的特征 第一章 种群 苏教版（2019）选择性必修二 目 录 CONTENTS 种群特征 PART 1 种群数量变化的数学模型 PART 2 学习目标 1.尝试建立数学模型表征种群数量变化的规律 2.通过分类与比较，明确种群的“J”型增长和“S”型增长的条件和特点 课堂导入 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。 【思考】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？为什么？ 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。 知识链接：生物学研究的一种工具——数学模型 利用数学模型描述客观世界是科学研究和技术开发的一种重要方法。这种方法在物理学和化学中早已被运用并获得了巨大的成功。20 世纪以来，数学在生物学中的应用越来越广，数量遗传学和数量生态学等新兴学科的相继诞生，标志着数学已经成为生物学研究的一种重要工具。 建立数学模型主要包括表达与验证两个过程。表达是根据建模的目的和掌握的信息（如数据、现象），将实际问题转换成数学问题，用数学语言准确地表述出来；验证是用现实对象的信息检验得到的解答，以确认结果的正确性。这两个过程循环作用，使得数学模型不断完善。 知识链接：生物学研究的一种工具——数学模型 数学模型的应用能较明确地表达生命活动的动态过程，进而帮助我们深入了解生命活动的本质。 现实对象的信息 抽象的数学模型 表达 验证 知识链接：生物学研究的一种工具——数学模型 数学模型的建立过程 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 种群数量变化的数学模型 PART 2 种群数量变化的数学模型 “J”型增长曲线 1.模型假设（条件） （1）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 （2）种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 2.公式模型（规律） 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 λ 现有个体数 原有个体数 = 种群数量变化的数学模型 3.种群数量增长的“J”型曲线 时间（t） 种群数量Nt 种群数量曲线 【实例】20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个小岛。1937—1942年，5年间这个种群数量的增长如右图所示 种群数量变化的数学模型 4.种群的“J”型增长中λ值变化的相关分析 项目 种群数量的变化 年龄结构 λ>1 λ＝1 0<λ<1 增长 不变 减少 增长型 稳定型 衰退型 种群数量变化的数学模型 5.“J”型曲线的增长率与增长速率 （1）增长率 概念 单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 计算 变化曲线 增长率 = 末数-初数 初数 ×100% 推导 增长率 = λ -1 λ＞1且不变时的“J”型曲线 种群数量变化的数学模型 （2）增长速率 概念 单位时间内增加的个体数量 计算 实质 变化曲线 增长速率 = 末数-初数 单位时间 ×100% λ＞1且不变时的“J”形曲线 ：“J”型曲线的斜率 种群数量变化的数学模型 6.种群的“J”型增长的特点和意义 （1）特点 种群增长率不受种群密度制约，保持不变 种群数量持续增长，没有上限 （2）意义 反映了种群增长的潜力或者趋势 【思考】如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”型增长吗？ 种群数量变化的数学模型 “S”型曲线 1.模型假设（条件） （1）自然界的资源和空间总是有限的 （2）种内竞争加剧以及捕食者增多 2.建立模型 初始阶段一般会较快增长 因资源和空间有限，种群密度增大使种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高 死亡率升高至与出生率相等时，种群增长就会停止 种群数量变化的数学模型 3.种群数量增长的“S”型曲线 K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量 K（环境容纳量） 时间 “S”形增长曲线 种群数量 种群数量变化的数学模型 “S”型曲线相关分析 ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢 bc段：资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速 cd段：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 de段：出生率等于死亡率，种群增长速率为0，故种群达到K值，且维持相对稳定 种群数量变化的数学模型 4.K值（环境容纳量） （1）概念 （2）特点 环境条件改善时——K值增大 环境遭到破坏时——K值减小 （3）影响环境容纳量的因素 食物、空间、天敌及其他生存条件 ：指一定的环境条件所能维持的种群最大数量 ：并非固定不变 种群数量变化的数学模型 注意 在环境条件没有变化的情况下，种群数量到达K值后不是一成不变的，而是动态平衡 K值并不是种群数量的最大值，而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，种群所达到的最大值可能超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏 种群数量变化的数学模型 5.“S”型曲线的增长率与增长速率 （1）增长率 概念 单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 计算 变化曲线 ＝ ×100% 增长率 ＝ 末数－初数 Nt-Nt-1 Nt-1 初数 增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小 种群数量变化的数学模型 （2）增长速率 概念 单位时间内增加的个体数量 计算 实质 变化曲线 ＝ 增长速率＝ 末数－初数 单位时间 Nt-Nt-1 t ×100% ：“S”型曲线的斜率 【说明】理论上，S型增长时，在初始阶段就开始受到资源空间的限制作用。但在实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制 种群数量变化的数学模型 “J”型和“S”型增长曲线之间的关系 1.两种增长曲线的主要差异 环境阻力的不同：环境阻力（按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量） 2.“J”型曲线无 K值，无种内斗争，无天敌 3.种群的“S”型增长形成的条件 ①资源和空间有限 ②种内斗争加剧 ③天敌数量增加 ④出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡（出生率等于死亡率） 种群数量变化的数学模型 K值的应用 （1）保护濒危动植物（如大熊猫） 减少环境阻力——增大K值 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。 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量 种群数量变化的数学模型 （2）对野生资源的开发和利用 持续获得最大捕鱼量 应在大于K/2时开始捕捞，捕捞后种群的剩余量维持在K/2左右。此时种群增长最快，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 获得最大日捕获量 应在K值时捕捞，此时种群密度最大 捕捞的最基本要求：捕捞后，不能使种群的出生率小于死亡率 K/2 种群数量变化的数学模型 （3）有害生物防治 降低环境容纳量（防治有害生物的根本措施） 增大环境阻力→降低K值→防治害虫 在K/2前捕杀 预防虫害要及时控制种群数量，严防达到K/2值，若达到该值，会导致该有害生物成灾 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 课堂小结 种群增长模型 “J”型增长 “S”型增长 条件： 特点： 食物和空间充裕、气候适宜、无天敌和其他竞争物种 种群数量以一定倍数增长 条件： 特点： 食物和空间有限 增长速率先增后减，最后为0 K值： 一定环境条件下所能维持的种群最大数量，称为环境容纳量 随堂练习 1.鼠的种类繁多，危害大，能传播鼠疫、流行性出血热(由汉坦病毒引起)、钩端螺旋体(属于细菌)病等。为了研究制约鼠种群数量的因素，科研人员将某一鼠种群迁入一座荒岛后，获得了如下鼠种群的数量变化曲线，下列说法正确的是( ) A.钩端螺旋体、温度、食物等密度制约因素 影响鼠的种群密度 B.该种群的增长曲线是“S”型，E点时出生率和死亡率 为0 C.若防治鼠害，应在C点之前，严防到达C点 D.通常可用样方法、标记重捕法调查鼠的种群数量 C 随堂练习 解析：一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的，这些因素称为密度制约因素。而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，因此被称为非密度制约因素。温度属于非密度制约因素，A错误。由图可知，该种群的数量增长曲线呈“S”型，E点时种群数量达到K值，出生率和死亡率相等，种群增长速率为0，B错误。种群数量达到K/2时，种群增长速率最快，故若防治鼠害，应在C点之前，严防到达C点，C正确。鼠的活动能力强，活动范围大，不宜用样方法调查种群数量，D错误。 随堂练习 2.海洋渔业生产中，合理使用网眼尺寸较大的网具进行捕捞，有利于资源的可持续利用。下列解释不正确的是( ) A.更多幼小个体逃脱，得到生长和繁殖的机会 B.减少捕捞强度，保持足够的种群基数 C.改变性别比例，提高种群出生率 D.维持良好的年龄结构，有利于种群数量的恢复 解析：A、网眼尺寸较大可以让更多幼小个体逃脱，使其获得继续生长和繁殖的机会，利于种群恢复，A错误；B、减少捕捞强度，保留足够的种群基数，有利于渔业资源的可持续利用，B错误；C、使用大网眼网具不会改变种群的性别比例，也无法直接提高种群出生率，C正确；D、保留幼体可使种群保持增长型年龄结构，有利于种群数量快速恢复，D错误。 C 随堂练习 3.种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长。下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是( ) A.当种群数量达到E点后，种群数量增长速率为0 B.种群数量增长过程中出现环境阻力是在D点之后 C.图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量 D.若该种群在C点时种群数量为100，则该种群的K值为400 解析：A、E点是K值，种群数量达到K值后增长速率为0，A正确；B、环境阻力在S型增长起点就存在，D点前已出现，B错误；C、阴影部分表示环境阻力淘汰的个体数量，C错误；D、C点是K/2，数量为100，K值为200，D错误。 A 衔接高考 衔接高考 【2026年安徽高考真题】气候变化影响生物的生存和生物圈的稳态。为了分析气候变化对种群数量的影响，研究人员调查了某地区鹩莺30年的种群数量变化，结果如图。下列叙述正确的是(    ) A.种群数量总体呈下降趋势，气候变化对雌鸟的影响较大 B.鹩莺种群数量变化是由性别比例变化直接导致的 C.图中曲线可以精准预测未来鹩莺种群数量的变化趋势 D.气候变化可能影响鹩莺种群的迁入率、迁出率、出生率 和死亡率 D 衔接高考 解析：错误项分析 据图可知，种群(雌鸟+雄鸟)数量总体呈下降趋势，其中雌鸟数量波动较小，而雄鸟数量从近200只锐减至100只左右，说明气候变化对雄鸟的影响显著大于雌鸟，A错误。直接决定种群数量变化的是出生率和死亡率、迁入率和迁出率，B错误。图中曲线无法“精准”预测未来鹤莺种群数量的变化趋势，C错误。正确项分析气候变化会影响莺种群数量，会影响莺种群的迁入率、迁出率、出生率和死亡率，D正确。 感谢の观看 $