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

回顾旧知 1.种群的数量特征有哪些？ 世界人口变化 2.种群最基本的数量特征: 3.能够直接决定种群大小的特征是: 4.能够预测种群数量的变化趋势的特征是: 5.间接影响种群数量变化的特征是: 6.年龄结构通过影响 来影响种群数量; 性别比例通过影响 来影响种群数量。 种群密度 出生率和死亡率、迁出率和迁入率 年龄结构 年龄结构、性别比例 出生率和死亡率 出生率 数量特征 变化规律 √ 种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、 性别比例 1-2 种群数量的变化 种群及其动态 人教版选择性必修2 图片中的手越亮意味着越脏， 越暗意味着越干净 问题探讨 3 知识点一：建构种群增长模型的方法——建立数学模型 资料：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就通过分裂繁殖一代。 细菌繁殖产生的后代数量 （1）细菌的主要繁殖方式是什么？ 二分裂 【合作探究1】 课本P7 知识点一、建构种群增长模型的方法——建立数学模型 观察研究对象 提出问题 作出假设 建立数学模型 检验、修正 细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 知识点一、建构种群增长模型的方法——建立数学模型 观察研究对象 提出问题 作出假设 建立数学模型 检验、修正 （2）填写下表：计算一个细菌在不同时间产生后代的数量。 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 细菌数量 2 4 8 16 32 64 128 256 512 （3）以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌数量增长曲线 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 600 500 400 300 200 100 时间/min 细菌数量/个 数学公式：精确，不够直观 曲线图：直观，不够精确 课本P8 数学公式 N=2n （4）第n代细菌数量的计算公式是什么？ 知识点一、建构种群增长模型的方法——建立数学模型 观察研究对象 提出问题 作出假设 建立数学模型 检验、修正 Nt=No Xλt 与假说——演绎法类似 （5）如果细菌初始数量为N0时，细菌种群数量该如何计算？ （6）如果某种群初始数量为N0，每年都以λ倍数增长，t 年后该种群数量应如何计算呢？ Nt=No X 2n 回顾一下前面所学模型的种类： 物理模型 数学模型 概念模型 描述、解释和预测种群数量的变化 任务一、建构种群增长模型的方法——建立数学模型 在自然界中，有没有类似于细菌种群数量增长的实例呢? 【资料1】 1859年，澳大利亚野兔 24只野兔 6亿只野兔 一个 世纪 1937-1942年某地一个岛屿。 【资料2】 环颈雉 知识点二、种群的“J”形增长 课本P8”思考·讨论” 课本P8 1.这2个资料中的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? 4.什么是种群的“J”形增长? 种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等（理想条件） 不能，因为资源和空间是有限的。 讨论： 课本P8”思考·讨论” 知识点二、种群的“J”形增长 理想条件——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。 3.增长特点： 4.建立数学模型： （数学公式） 2.模型假设： 5.例子： 新物种刚迁入适宜环境的初始阶段；实验室条件下 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。 Nt = N0 λt t 年后该种群的数量 种群的起始数量 每年增长倍数 时间 1. 概念：在理想条件下，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出的 种群增长曲线大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。 种群数量Nt N0 时间（t） 当年种群数量 前一年种群数量 = Nt Nt-1 = 知识点二、种群的“J”形增长 知识点二、种群的“J”形增长 【合作探究2】 （1）填写下表，思考问题：种群数量变化符合数学公式Nt=N0λt ，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 只有 且为定值时,种群增长才为“J”形增长. λ＞1 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 对“λ”的理解 A点 第15年 13 N0λt－N0λt-1 N0λt-1 = （2）构建“J”形增长种群的增长率和增长速率曲线模型 增长率 增长速率 含义 计算 公式 曲线 单位时间内净增加的个体数占原有个体数的比例 单位时间内增加的个体数量 现有个体数—原有个体数 增长时间 现有个体数—原有个体数 种群原有个体数 增长率 = 增长速率 = 无单位 有单位，如：个/年 =λ-1 O 增长率 λ - 1 时间 O 增长速率 时间 实质就是“J”形曲线的斜率 （λ>1，且不变） 增长率=出生率-死亡率（不考虑迁入、迁出） 知识点二、种群的“J”形增长 【合作探究2】 环境 阻力 在环境阻力的影响下，种群数量还会呈“J”形增长吗？ 想一想 理想化的情况在自然界中并不存在。 那么，有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？ 食物有限、空间有限、种内竞争、种间竞争、天敌捕食…… 知识点三、种群的“S”形增长 资料：生态学家高斯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24h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。　　 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。 讨论：1.大草履虫的种群增长曲线与“J”形曲线有什么不同？ 讨论：2.造成曲线变平缓的原因是什么？ 2.形成原因： ① 和 有限（即存在环境阻力） ②种群密度增大时 加剧 资源 空间 种内竞争 讨论：3.实验第5天后，种群数量维持在375个左右，这个数值意味着什么？ 3.环境容纳量：一定环境条件所能维持的种群 数量，又称 。 最大 K值 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。 4.“S”形增长的各阶段分析： 缓慢 升高 最大 资源 空间 降低 升高 ≈ 【合作探究3】 （1）K值是不是种群数量的最大值？ （2）种群数量到达K值后就不再变化了吗？ 在K值上下波动，动态平衡 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 （4）在环境不遭受破坏的情况下, 种群数量会在 上下波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过 调节使种群数量回到K值。 （3）同一种生物的K值不是固定不变的，会随着环境的改变而发生变化： 当环境遭受破坏时，K值变化是_____； 当环境条件状况改善时,K值会_____。 负反馈 下降 上升 K值附近 生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量 ①图中阴影部分表示什么？（用自然选择学说解释） ②“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？ 环境阻力 （5）对比种群增长的“J”形曲线与“S”形曲线 （由于生存斗争而被淘汰掉的个体数。） 不等同，已经存在环境阻力。 “J”形曲线无 K值, 无种内斗争, 无天敌。 【合作探究3】 （6）结合种群“S”形增长曲线研究种群增长速率和增长率变化规律。 【合作探究3】 ①“S”形种群增长曲线的增长速率： ②“S”形种群增长曲线的增长率： 增长速率 时间 t1 t2 K/2 K 增长率 时间 t1 t2 K 即“S”形曲线的斜率 当种群数量为k/2时， 增长速率达到最大。 增长速率先增大后减小，最后为0。 = 出生率-死亡率 （7）“S”形增长在生活生产中的应用：从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？ （课本P10思考讨论T2） 【合作探究3】 通过机械或药物捕杀；养殖或释放天敌；将食物储存在安全处；硬化地面；搞好卫生等增大环境阻力，降低 K 值。 5. K值和K/2值的运用 （1）濒危动物和野生资源的保护： （2）有害生物的防治 （3）渔业或林业资源开发 建立自然保护区，减小环境阻力，提高K值。 ①通过机械或药物捕杀；养殖或释放天敌；将食物储存在安全处；硬化地面；搞好卫生等增大环境阻力，降低K值。 ②K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 ①草原最大载畜量不超过 值，应该合理确定载畜量。 ②渔业捕捞后的种群数量要在 值，便于持续获得较大捕鱼量 选择K或K/2值填空： K K/2 【合作探究3】（7）从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？（课本P10思考讨论T2） 项目 前提条件 有无 K值 曲线模型 增长率 增长速率 “J”形增长 “S”形增长 理想状态：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。 自然状态：食物和空间有限，存在天敌和其他竞争物种。 无K值 有K值 归纳总结：“J”形增长和“S”形增长的比较 知识点四：种群数量的波动 1.在自然界，有的种群能够在一段时期内 。 2.对于大多数生物种群来说，种群数量总是在 中。 3.处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现 。 如蝗灾、鼠灾、赤潮等。 4.当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现 。 如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。 学生活动：阅读课本P10相关内容并填空。 维持数量的相对稳定 波动 种群爆发 持续性的或急剧的下降 某地区东亚飞蝗种群数量的波动 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。 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 ①异养兼性厌氧型生物（单细胞真核生物）； 酵母菌在生产生活中应用广泛，如酿酒、做馒头等，它是哪种代谢类型呢？具有哪些优点？ ②生长周期短，繁殖速度快，易于研究种群数量的变化 任务五：探究·实践《培养液中酵母菌种群数量的变化》 实验目的 实验原理 提出问题 （1）探究培养液中酵母菌种群数量的变化 （2）总结影响种群数量变化的因素。 1.用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受__________、________、________、__________等因素的影响。 2.在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”形增长；自然界中_____________总是有限的，酵母菌种群呈“S”形增长。 3.统计酵母菌数量可用_____________法。 培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的? 培养液的成分 空间 pH 温度 资源和空间 抽样检测 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 作出假设 实验设计 （2）材料用具 酵母菌菌种 培养液 血细胞计数板 培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；由于资源和空间有限，酵母菌数量呈“S”形增长。随着时间的推移，由于养料不足等，酵母菌数量会下降。 （1）变量设置 ①自变量：________ ②因变量：__________ ③无关变量：__________ 时间 酵母菌数量 培养液的体积等 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 1.酵母菌培养 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 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 实验过程 实验设计 （3）实验思路 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 问题1: 如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 1. 如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 血细胞计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器，由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的。 计数板的型号和规格 表示此计数板分25个中格 盖上盖玻片后计数室的高 表示计数室面积是1mm2，分400个小格，每小格面积是1/400 mm2 （1）血细胞计数板 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3。 （1）血细胞计数板 计数室 1. 如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 1. 如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？ 大方格 中方格 小方格 16 （中格）×25 （小格） 25（中格）×16（小格） 计数室 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 规格二（25×16）： 1 mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×25×104 ×稀释倍数 规格一（16×25）： 1 mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×16×104 ×稀释倍数 16×25型计数板 25×16型计数板 1mL=103mm3 每个计数室共有400小格，总容积为0.1mm3。 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 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。 （1）盖盖玻片和滴加培养液，哪个步骤在前？ 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 课本P11探究·实践 【合作探究4】回答下面关于探究培养液中酵母菌种群数量变化的问题。 （2）从试管中吸取培养液进行计数之前，要将试管轻轻振荡几次，为什么？没摇匀会对结果 产生怎样的影响？ 使菌体分散开来、混和均匀，减少实验误差。 取沉淀，结果偏 ；取上清液，结果偏 。 大 小 （3）为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？ 酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 （4）如果小方格内酵母菌过多，难以数清，怎么办？ （5）对于压在中方格界线上的酵母菌和酵母菌芽体，应当怎样计数？ 用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10 个 一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。 稀释100倍 （6）该计数方法最后的结果往往会偏大还是偏小？为什么？ 偏大，计数的时候把死菌也计算在内。可以用台盼蓝对菌体进行染色，被染成蓝色的是 死菌，没有染色的是活菌。 （7）该实验是否需要对照和重复实验？ 本实验有前后对照，可以不单设对照组。如果担心培养过程中有污染，可单设不接种酵母菌的空白对照组检测是否有杂菌污染。本实验需要重复实验以减少实验误差。 实验结果 结果用记录表记录，如下：单位（109 个/ mL） 时间/天 1 2 3 4 5 6 7 数量/个 0.12 0.89 3.47 5.23 6.13 6.79 7.02 实验分析 据实验结果绘制的曲线图接近哪种增长模型。 (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 下降 知识点五：培养液中酵母菌种群数量的变化 【判断正误】 1.生物的种群密度不会随着季节的变化而发生变化。( ) 2.种群“J”形增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变。( ) 3.用较大网眼的网捕鱼，目的是让鱼群年龄结构变为增长型，增大鱼塘的环境容纳量。( ) 4.在理想条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。( ) 5.探究酵母菌种群数量的变化实验中先往计数室滴加培养液再盖上盖玻片。( ) 6.利用曲线图可以直观地反映出种群的增长趋势。( ) 7.“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。( ) 8.不同种生物种群的 K 值各不相同，但同种生物种群的 K 值固定不变。( ) × √ × × × × × × 练习与应用 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—定数量就会保持稳定。（ ） × × × 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 一、概念检测 40 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。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“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。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。 练习与应用 二、拓展应用 41 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？请査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。 在养鱼过程中应该按照群落的垂直结构的特点放养生活在不同水层的鱼，达到充分利用水中资源的目的，在每个水层中控制鱼类的种群密度在K/2左右，因为在此时种群的增长速率最大。 练习与应用 二、拓展应用 42 Lavf58.64.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $