1.2 种群的数量变化（第1课时）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 种群及其动态 第2节 种群的数量变化（第1课时） 人教版 高二生物 选择性必修2 1 01 02 03 学习目标 通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。 (生命观念) 通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点。(科学思维) 运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。(社会责任) 种群的“J”形增长 种群的“J”形增长 课堂小结与实战训练 02 03 04 建构种群增长模型的方法 01 情景一： 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20min就通过分裂繁殖一次。 讨论: 1. 细菌的分裂方式是什么？ 2. 第n代细菌数量的计算公式是什么？ 3. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ Nn=2n Nn=2216 二分裂 4. 设细菌初始数量为N0，则第n代的数量表示为？ Nn=N0·2n 5.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? 合作探究一：请同学们自主阅读教材P7-8，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.回顾我们高中生物中学习过哪些模型？ 2.什么是数学模型？如何建立？ 3.计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量,完成P8表格,并绘制细菌种群的增长曲线。 4.数学公式和曲线图表示的模型各有什么优劣性？ 01 建构种群增长模型的方法 01 建构种群增长模型的方法 种群的数量变化是有规律可循的，可通过建构模型来研究。 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。 01 建构种群增长模型的方法 数学模型: 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） 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 研究实例 研究方法 01 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 1.一个细菌产生的后代在不同时间的数量： 2. 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： 该公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测。 Nn=2n 01 建构种群增长模型的方法 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。 01 建构种群增长模型的方法 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图所示。 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？ 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？ 种群数量呈无限增长趋势 食物充足，缺少天敌等 讨论: 02 种群的“J”形增长 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。 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 种群数量/只 1937春 1937秋 1938春 1938秋 1939春 1939秋 1940春 1940秋 1941春 1941秋 1942春 1942秋 8 40 30 100 81 426 282 844 705 1540 1325 1898 年份 种群数量/只 合作探究二：请同学们自主阅读教材P8-9，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.“J”形增长曲线模型假设和适用对象是什么？ 2.写出“J”形增长曲线的数学模型(以数学公式表示)，解释各字母的含义。 3.“J”形增长曲线的增长特点？ 4.如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 02 种群的“J”形增长 02 种群的“J”形增长 1.模型假设： 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当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。 2.适用对象： 时间(t) 种群数量Nt 3.建立模型： ①公式：Nt=N0 λt ②曲线式： 什么情况会出现理想状态？ 02 种群的“J”形增长 4.“J”形增长的特点： 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。 种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？ 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 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 02 种群的“J”形增长 5.对“λ”的理解: 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 A点 第15年 02 种群的“J”形增长 “J”形增长的增长率和增长速率 时间 λ-1 增长率＝(现有个体数－原有个体数)/原有个体数×100%(无单位) 增长速率＝(现有个体数－原有个体数)/增长时间(有单位，如个/年) 实战训练 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 1.据图说出种群数量如何变化： 03 种群的“S”形增长 生态学家高斯的实验： 在0.5 mL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，结果如下所示。　 时间（天） 0 1 2 3 4 5 6 种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 365 为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？ 合作探究三：请同学们自主阅读教材P9，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.什么是“S”形增长曲线？ 2.“S”形增长曲线的形成原因是什么？ 3.“S”形增长曲线的适用对象是什么？ 4.“S”形增长曲线的增长特点？ 5.尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。 6.什么是环境容纳量（K值）？在生产实践活动中如何运用K值？ 03 种群的“S”形增长 03 种群的“S”形增长 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: 自然条件下（即存在环境阻力） ①资源和空间有限 ②种群密度增大， 种内竞争加剧 出生率降低 死亡率升高 出生率=死亡率时，种群稳定在一定水平 种群数量达到最大 3.环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量， 又称K值。 03 种群的“S”形增长 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。 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。 K值=K2 03 种群的“S”形增长 4.曲线图分析: ab段: bc段: c点： cd段: de段: 适应期。种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。 快速增长期。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，种群增长速率达到最大。 减速增长期。种群密度增大，资源和空间有限，种内竞争加剧，种群增长减缓； 稳定期。出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值。 种群数量达到最大,且种内竞争最剧烈。 03 种群的“S”形增长 4.曲线图分析: 种群数量达到K值时，种群— 增长速率为0 种群数量在K/2值时，种群— 增长速率达到最大 增长速率 时间 t1 t2 K/2 K a b c d e 在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小。 03 种群的“S”形增长 K值和K/2值的运用 (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。 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 。 03 种群的“S”形增长 K值和K/2值的运用 (2)对有害生物防治: 怎样做才能最有效的灭鼠？ K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 ①降低环境容纳量 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。 K/2前 K/2 03 种群的“S”形增长 K值和K/2值的运用 (3)生物资源的利用: ①持续获得最大捕鱼量： 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 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 (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？ 03 种群的“S”形增长 “J”形与“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。 A．种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长， 还有稳定、波动和下降等 B．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率 小于死亡率 C．自然状态下种群数量达到K 值时，种群的增长速率接近于0 D．当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化 实战训练 1．下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是（　 ） A.图中种群增长速率最大的点为 C点，此时该种 群的年龄结构为增长型 B.如果田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，则统计 的种群密度会比实际值偏小 C.图中 K值反映的是环境容纳量，该值不受气候 因素的影响 D.图示属于模型建构法，该模型的种类与DNA双螺旋结构模型的种类相同 实战训练 2.某生物兴趣小组对一种以优质牧草的根为食的田鼠进行了一段时间的追踪调查，绘制出如图曲线，下列分析正确的是（ ） A.a B.b C.c D.d 实战训练 3.如图所示为某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时，其对应的种群数量是（ ） $