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2节 种群数量的变化 2019人教版.生物.选择性必修2 第1章 种群及其动态 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？ 为什么？ 问题探讨 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. 时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分裂次数 0 数量（个） 1 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 2.72h后数量是多少？ 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Nn= 1✖2n 2216 不会，因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。 2 建构种群增长模型的方法 1 一、种群增长模型的研究方法 1. 建立数学模型： 2.数学模型的表现形式 Nn= 1✖2n 用来描述一个系统或它的性质的 形式。 优点 局限性 数学公式 曲线图 精确 不够直观 能直观地反映变化趋势 不够精确 3.建构数学模型的意义 描述、解释和预测种群数量的变化。 数学 3 二、建立数学模型步骤 研究实例 研究方法 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 4 种群的“J”形增长 2 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。 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。 5 种群的“J”形增长 2 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，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。因资源和空间是有限的。 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 为横坐标,种群 为纵坐标，画出曲线来表示,曲线大致呈 “ ”形. 时间 数量 J 6 和 条件充裕 适宜 没有 (捕食和寄生天敌) 没有其他 物种等 种群的“J”形增长 一 概念 在 条件下，以 为横坐标， 为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“ ”形。 理想 时间 种群数量 J *该曲线的起点不是原点 二 理想条件 “J”形增长的数学模型用数学公式怎样表示？ 2 食物 空间 气候 天敌 竞争 假设：种群数量每年都以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍，种群起始数量为N0, t年后种群数量Nt的表达式: 一年后种群的数量为: N1=N0λ 二年后种群的数量为: N2=N1·λ＝N0λ2 t年后种群的数量为: Nt=N0λt 项目 种群数量变化 年龄结构 λ>1 λ＝1   λ<1     λ＝0 增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 种群无繁殖,灭亡 λ 1 λ 1 时间(t) 种群数量Nt λ<1 只有 且为定值时,种群增长才为“J”形增长. λ＞1 > = 0 习题巩固 1-4年，种群数量__________ 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5年，种群数量第__年最高 9-13年，种群数量第___年最低 呈“J”形增长 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 据图说出种群数量如何变化 8 2.增长率 ＝（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数 时间 种群数量 Nt N0 ＝ ×100％＝ Nt － Nt-1 Nt-1 增长率＝ 现有数－原有数 原有数 时间 增长率 “J”形 增长率=出生率-死亡率=λ-1 1.种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍． Nt=N0λt 3.增长速率＝ 增长速率：种群数量曲线的斜率 三 “J”形增长的增长率和增长速率曲线 λ-1 “J”形曲线的 . 斜率 Nt－Nt-1 t 现有数－原有数 时间 ＝ 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 0 资料3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 3 种群的“S”形增长 一 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“ ”形。 二 形成原因 1. 和 有限（即存在环境阻力） S 2.种群密度增大时 加剧 资源 空间 种内竞争 一定环境条件所能维持的种群 数量，又称 。 三、环境容纳量 最大 K值 K=375 种群数量 时间 0 出生率 死亡率 = K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 种群数量为K/2，增长速率达到 。 增长期：基数较大，资源和空间充足，出生率 ，增长迅速 适应期：初始阶段种群基数小，需适应新环境，增长较 。 种群密度增大，而 和 有限，种内斗争加剧，使出生率 ，死亡率 ，增长减缓 稳定期：出生率 死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。 四、“S”形增长的各阶段分析： 缓慢 升高 最大 资源 空间 降低 升高 ≈ 1.在环境条件不变的情况下，种群数量会在 附近上下波动。 2.同一种群的K值是 固定不变的. K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值会 ；当环境条件状况改善时，K值会 。 3.同一环境，不同种群的K值 。 下降 上升 K值 五、环境容纳量(K值) 该种群的K值为 。 K2 不是 4.生物自身的 和 及其他生存条件均会影响种群的K值. 不同 遗传特性 食物、栖息场所、天敌 增长速率 时间 A B C D E t1 t2 增长率 0 t1 t2 时间 K/2 K 种群数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 六、 “S”形增长率和增长速率及K值表示方法 K值 K 出生率或死亡率 时间 t0 t1 t2 出生率 死亡率 个体百分比 时间 t0 出生率 死亡率 K/2 K K t2 13 1.野生生物的保护 1）野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？ 2）保护大熊猫的根本措施是什么？ 建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。 栖息地遭破坏，由于食物减少、活动范围缩小，K值变小。 ---应 环境阻力， K值(或环境容纳量)。 七、K值与K/2值在实践中的应用 2.对野生生物资源的利用: 渔业捕捞应在 ; 捕捞后鱼的种群数量维持在 。 3.对有害生物防治: 环境阻力， 环境容纳量；捕杀效果最好在 。 K/2以后 K/2 增大 降低 K/2前 K 种群 数量 时间 0 B C D E t1 t2 A K/2 降低 提高 14 思考讨论p10 1.有人说目前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？有哪些证据支持你的观点？ 由于世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等，目前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。 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，因而可以养活更多人口。 15 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候不适 传染病等 0 时间 K J形 S形曲线 八、环境阻力 按自然选择学说，是在 中被淘汰的个体数量。 种群数量 生存斗争 环境阻力 16 1) 相对稳定 2) 波动 大多数生物种群 3) 种群爆发 波动状态的种群，在 下,如蝗灾、鼠灾、赤潮等。 4) 下降 对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。 4 种群数量的波动 在自然界,有的种群能够在 维持数量的相对稳定.如野牛、狮子. 某地区东亚飞蝗种群数量的波动 当种群长久处于 条件下，种群数量 会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。 一段时期内 特定条件 不利 5 培养液中酵母菌种群数量的变化 1.酵母菌培养 一、实验流程 条件，培养液培养 无菌 2.振荡培养液 使培养液中的酵母菌分布 . 均匀 3.观察并计数 对试管内酵母菌全部计数很困难，所以可以采用__________的方法：先将_______放在血细胞计数板的计数室上，用吸管吸取_______，滴于盖玻片_____，让培养液_________。多余培养液用_____吸去。稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室 ，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数. 抽样检测 盖玻片 培养液 边缘 自行渗入 滤纸 底部 4.重复2、3步骤 连续观察 天 7 5.计算绘图分析 计算每天全班各组数据的 ，据此值绘增长曲线 平均值 导流凹槽 两个计数室 所在区域 血细胞计数板 二.结果分析 (1)培养液中酵母菌种群数量先 形增长，后 。 (2)de段下降的原因可能有 , 。 “S” 营养物质因消耗减少，有害代谢产物 积累，培养液的pH发生改变等 培养液中酵母菌种群数量的变化 5 三、思考讨论 1.（2）从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次这是为什么？ 使培养液中酵母菌分布均匀。 （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？ 适当稀释 （4）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数? 只计数相邻两边(计上不计下、计左不计右)及其顶角上的个体。 下降 2.本实验需要设置对照吗? 不需要, 因时间上形成前后自身对照。 3.需要做重复实验吗？为什么？ 需要，以提高实验数据的准确性；每个样品计数三次，取平均值。 4.怎样记录结果？记录表怎样设计？ 连续观察记录7天。记录结果可设计成下面的记录表： 时间次数 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 平均 四、进一步探究： 影响酵母菌种群数量增长的因素 种群的增长受培养液的 、空间、____、温度等因素的影响。(无菌马铃薯培养液) 成分 pH 20 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。 （ ） ❌ ❌ ❌ 21 一、概念检测 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 22 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？ 在食物空间条件充裕、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，福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)，水葫芦(原产于南美)进入我国后； 在资源空间有限的环境中，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。 23 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。 24 课堂小结 25 血细胞计数板及计数方法：(1)血细胞计数板 血细胞计数板是一块比普通载玻片厚的特制玻片。它由四条下凹的槽构成三个平台。中间的平台较宽，它的中间被一个短横槽隔为两半，每个半边上刻有一个方格网。方格网上有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。这个大方格长和宽各为1 mm，深度为0.1 mm，体积为0.1 mm3。 @《创新设计》 读教材自主梳理 研教材互动探究 理教材网络构建 计数室通常有两种规格，一种是大方格分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格；另一种是大方格分为16个中方格，每个中方格又分为25个小方格。这两种规格的计数室，每个大方格都由400个小方格组成。 (2)计数公式 ①以25格×16格的血细胞计数板为例，计数时除了4个角上的中方格，还要加上中央的一个中方格，共计数5个中方格(共80个小方格)内的酵母菌。对正好位于边界线上的酵母菌，在计数时一般只计数上方和左方边界线及其夹角上的酵母菌(或只计数下方和右方边界线及其夹角上的酵母菌)。 根据下列计算公式，计算1 mL悬液中的酵母菌数量： 1 mL悬液中酵母细胞数＝(80小格内酵母细胞个数/80)×400×104×稀释倍数 ②16格×25格：取4个中方格 (共100个小方格) 16格×25格的血细胞计数板计算公式：1 mL悬液中酵母细胞数＝(100小格内酵母细胞个数/100)×400×104×稀释倍数。 @《创新设计》 读教材自主梳理 研教材互动探究 理教材网络构建 $