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

第一章第2节种群数量的变化 演讲人： 时间： 1 建构种群增长模型的方法 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 3 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 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。 4 细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 在资源和生存空间没有限制条件下，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 Nn=N0×2n。Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数 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 。 提出合理的 。 根据实验数据，用适当的 。 形式对事物的 进行 。 通过进一步 ， 对模型进行 。 问题 假设 数学 性质 表达 实验或观察 检验或修正 建立数学模型 5 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。 1 数学模型 2 表现形式 3 意义 6 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 7 分析自然界中种群增长的实例： 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。 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。 1.这两个资料中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？ 3. 这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 8 种群的“J”形增长 9 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: 10 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 = 11 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、 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 13 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 14 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 15 增长率 增长速率 含义 单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 单位时间内增加的个体数量 计算 公式 举例 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: 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 = 50个/年 1100-1000 2年 现有个体数—原有个体数 种群原有个体数 增长率 = 现有个体数—原有个体数 增长时间 增长速率 = 增长率 和 增长速率 16 4 “J”形增长的增长率和增长速率 增长率 = 新增个体数 原有个体数 N0λt＋1－N0λt N0λt = =λ－1 新增个体数 增长时间 增长速率 = 实质就是 “J”形曲线的斜率 二、种群数量的“J”形增长 Nt=N0λt 增长率 时间 O （“J”形增长的 λ 为大于1的定值） 大于0的定值 O 增长速率 时间 17 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”型增长吗？ 如何验证这个观点？ 资源和空间 有限 种内斗争加剧 种群密度增大 捕食者 数量增加 出生率降低 死亡率增高 出生率与死亡率相等 增长停止数量稳定 生态学家高斯的实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如右图所示。 18 思考.讨论 (1)大草履虫的数量在第几天增长较快？ 第2天和第3天 (2)第几天以后基本维持在375个左右？ 第5天 (3)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。 (4)这种类型的种群增长称为什么？ 种群的“S”形增长 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。 19 种群的“S”形增长 20 ①AB段： ②BC段： ③C点： ④CD段： ⑤DE段： A B C D E 种群数量为K/2，出生率与死亡率差值最大， 种群增长速率达到最大; 种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢 资源和空间相对丰富，出生率升高，种群数量增长迅速; 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; 出生率等于死亡率，种群增长速率为0， 种群数量达到K值，且维持相对稳定。 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。 对“S”形增长曲线的分析 21 Q1.K值并不是种群数量的最大值吗? Q2.K值是不变的吗?影响K值的因素？ Q3.同一环境中不同种群的K值相同吗？ 思考•讨论 时间/d 种群数量/个 1 2 3 4 5 6 K1 大草履虫种群的增长曲线 300 200 100 0 K2 K3 对“K值”的理解 三、种群数量的“S”形增长 K值不是一成不变的 K值并不是种群数量能达到的最大值，种群数量在K值上下波动，动态平衡。 （种群数量能达到的最大值可超过K值） K值会随着环境的改变而发生变化： 当环境遭到破坏时，K值会下降甚至灭绝；当环境条件状况改善时，K值会上升。 除了会受到环境因素的影响外，生物自身的遗传特性、天敌及其他生存条件均会影响动物种群的环境容纳量。 一般不同 环境容纳量 22 三、种群数量的“S”形增长 “S”形增长的增长率和增长速率 尝试画出种群“S”形增长的增长率和增长速率曲线。 增长率 = 新增个体数 原有个体数 “S”形曲线增长速率 “S”形曲线增长率 “S”形曲线斜率先增大后减小 → 增长速率先增大后减小 K值 K值 K/2值 23 图中 时间所对应的种群数量为K值； 图中 时间所对应的种群数量为K/2值。 A、B、C、D A'，C'，D' 辨认不同曲线模型中“K值”与“K/2 值” 24 实践应用 ①野生大熊猫、东北豹种群数量锐减的关键原因是其栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，保护大熊猫、东北豹的根本措施是什么？ ②如何从环境容纳量的角度考虑防治家鼠、福寿螺等有害生物？ 建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。 采取相应措施降低有害生物的环境容纳量。 25 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 26 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 27 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 28 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。 29 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 30 K值 减小环境阻力 → 增大K值 → 保护野生生物资源 增大环境阻力 → 降低K值 → 防治有害生物 草原最大载畜量不超过K值 → 合理确定载畜量 K/2值 渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处 K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 归纳总结：K值和K/2值的运用 31 “J”形增长 “S”形增长 产生条件 增长特点 曲线 联系 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理想条件。 资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。 每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。 种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。 “S”形增长是“J”形增长在自然界环境阻力作用下发展的必然结果。 7.“J”形增长和“S”形增长的比较 32 ①.某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。 ②.如果种群生活在一个有限制的环境中，增长的曲线可能是 。 ③.图中两曲线间的阴影部分代表 ，按达尔文自然选择学说，表示在生存斗争中被 的个体数量。 “S”形 “J”形 环境阻力 淘汰 0 K 时间 环境阻力 环境容纳量 S形 J形 种群数量 7.“J”形增长和“S”形增长的比较 33 ① 对应的种群增长速率为0，数量最大，为K值。 ② 对应的种群增长速率最大，为K/2值。 A点 A'点 B点对应的种群出生率与死亡率相等，种群数量达到最大，为 。 K值 拓展：K值的不同表示方法 方法1： 方法2： 34 ① 对应的种群数量为K值。 ② 对应的种群出生率与死亡率差值最大，为K/2值。 C点 C'点 ① 对应的种群个体数最多,即K值。 ② 对应的种群个体数为K/2值。 D点 D'点 方法3： 方法4： 拓展：K值的不同表示方法 35 种群数量的波动 36 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 37 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 38 培养液中酵母菌种群数量的变化 39 （1）酵母菌属 型微生物，有氧呼吸产生CO2和 ，无氧呼吸可产生CO2和 。 （2）在理想环境中，酵母菌种群的增长呈 形曲线；在有限的环境条件下，种群的增长呈 形曲线。在恒定培养液中当酵母菌种群数量达到K值后，还会 。 （3）用液体培养基培养酵母菌，种群增长受培养液的 等因素的影响。 （4）采用 法进行显微镜计数，来测定酵母菌种群的数量。 兼性厌氧 水 酒精 “J” “S” 下降直至全部死亡 成分、 空间、pH、温度和代谢废物 抽样检测 探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化 1.实验原理: 40 2.提出问题 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 3.作出假设 培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”型增长； 随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“S”型增长。 4.材料用具 酵母菌、无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液、试管、血细胞计数板、 滴管、显微镜等。 探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化 41 酵母菌是典型的真核生物，是兼性厌氧生物。酿酒和做面包都需要酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。 培养液 酵母菌出芽生殖 探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化 42 血细胞计数板： 方法： 抽样检测法 计数室 43 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 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 44 计数室通常有两种规格： 25×16型：即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格 16×25型：即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格 不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成 材料用具: 3．血细胞计数板： 45 取五个中方格共80个小方格 两种不同计数室的取样方法不同 25×16型 16×25型 取四个中方格共100个小方格 血细胞计数板： 计数原则：取相邻两边及其夹角 （取上不取下、取左不取右） 46 六. 显微镜计数操作步骤: 1.将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上； 2.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； 3.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 4.计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计试管中酵母菌总数。 滴液处 如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。 47 1mm ①每个大方格的面积为: 1 mm2 ②盖玻片和计数室之间的高度为: ③每个大方格的容积为: 0.1 mm3 (10-4mL) 0.1 mm 3．血细胞计数板： 显微镜计数操作步骤: 48 1 mL培养液中细胞个数＝？ （1）25×16规格 =中方格中酵母菌数量的平均值×25×104 ×稀释倍数 （2）16×25规格 =中方格中酵母菌数量的平均值×16×104 ×稀释倍数 （3）=小方格中酵母菌平均数×400 ×104×稀释倍数 49 1.将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数，观察到的计数室中细胞分布见图3，则培养液中藻细胞的密度是________个/ mL。 1×108 5 4 3 4 4 1 mL培养液中细胞个数＝(20/5)×25×104×100 =1×108 50 例1、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。 2×108 解析 ：根据公式：5×400×104×10＝2×108 例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，发现计数室四个角及中央共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 个/mL。 1×108 解析 ：根据公式：（20÷5)×25×10 000×100＝1×108 或（20÷80)×400×104×100＝1×108 51 5.实验设计: ①将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上 ②用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数室内 ③稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台中央，显微镜观察并计数一个小方格内酵母菌数量。 估算 在吸管吸取培养液之前，要振荡培养液摇匀，使酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性 (4)加样方法 52 （5）注意事项 盖盖玻片和滴加培养液，哪个步骤在前？ 先盖后滴，即先盖盖玻片，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。 为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？ 吸取培养液之前为什么要将培养液摇匀？ 使酵母菌分布均匀，减少实验误差。 酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。 如果先滴后盖，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。 53 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？ 稀释适当倍数。 本实验需要设置对照吗? 对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 只计相邻两边及其顶角上的酵母菌，一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。 不需要对照，在时间上形成前后自身对照。 需要做重复实验吗? 需要重复，对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高数据的准确性。 一个中方格 （5）注意事项 54 能观察到活菌和死菌。可以用亚甲基液(或台盼蓝染液)对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。 如果没有染色，计数出来的数据会比真实值偏大。 （5）注意事项 观察到的酵母菌都是活的吗？ 55 课本P11 第 1 天 第 4 天 第 6 天 第 7 天 死亡 连续观察7天，分布记录下这7天的数值。 6.实验结果: 探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化 56 6.实验结果: 时间/天 1 2 3 4 5 6 7 数量/个 每天计数酵母菌数量的时间要固定，结果用记录表记录，如下：单位（109 个/ mL） 0.12 0.89 3.47 5.23 6.13 6.79 7.02 绘制曲线图 据实验结果绘制的曲线图接近哪种增长模型。 重复实验，取平均值 57 谢谢聆听 演讲人：第一PPT 时间：201X.05 58 $