種群數(shù)量的變化（第1課時）課件 【知識建構(gòu)+高效助教】高二上學期生物人教版選擇性必修2

第1章

種群及其動態(tài)第2節(jié)

種群數(shù)量的變化（第一課時）

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。細菌的增殖（視頻）細菌的生殖方式是怎樣的？二分裂

任務(wù)一：建構(gòu)某種細菌種群的增長模型72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？n＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n

＝2216在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？為了驗證你的觀點，我們可以采用什么學科方法來研究？不會建立數(shù)學模型

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。任務(wù)一：建構(gòu)某種細菌種群的增長模型01建構(gòu)種群增長模型的方法1.推數(shù)量：根據(jù)假設(shè)計算出1個細菌在不同時間產(chǎn)生后代的數(shù)量，記錄在表格中（教材P8）。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）2483264128256512162.寫公式：如果用N表示細菌數(shù)量，n表示第幾代，寫出n代細菌數(shù)量的計算公式。N=1×2n思考：初始數(shù)量為N0個細菌第n代細菌數(shù)量(N)的計算公式是什么？N=N0×2n任務(wù)一：建構(gòu)某種細菌種群的增長模型3.畫曲線：根據(jù)表格中得到的數(shù)據(jù)，以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌種群的增長曲線（教材P8圖1-4）。【思考】曲線圖與數(shù)學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？任務(wù)一：建構(gòu)某種細菌種群的增長模型數(shù)學公式曲線圖直觀，但不夠精確。

精確，但不夠直觀。通過進一步實驗或觀察等，對模型進行_____或_____根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)腳____形式對事物的性質(zhì)進行_____提出合理的_____研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？資源和生存空間無限多，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正Nn代表繁殖n代后細菌數(shù)量，N0為細菌起始數(shù)量，n代表繁殖代數(shù)Nn=2n研究方法觀察現(xiàn)象，提出_____問題假設(shè)數(shù)學檢驗修正表達數(shù)學模型:用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。一建構(gòu)種群增長模型的方法通過以上材料的學習，請小組合作思考以下問題？1.這兩個資料中的種群增長有什么共同點？種群數(shù)量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？食物充足、缺少天敵等。不能，因為資源和空間是有限的。4.野兔和環(huán)頸雉種群的增長曲線是否類似于細菌種群的增長曲線？類似，均成“J”形。分析自然界種群增長實例思考.討論02種群的“J”形增長0時間/min細菌數(shù)量/個10020030040050020406080100120140160180

自然界確有類似的細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”形。某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化二、種群的“J”形增長理想狀態(tài)：①食物充足，②空間不限，③氣候適宜，④沒有天敵和其他競爭物種等。①實驗室條件下；②當一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時。1.模型假設(shè)：2.適用對象：3.“J”形增長的數(shù)學模型：①公式：Nt=N0

λt②曲線：N0：t：Nt：λ：時間(t)種群數(shù)量Nt二、種群的“J”形增長起始數(shù)量時間t年后該種群的數(shù)量該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)

某種群理想狀態(tài)每年以一定的倍數(shù)增長800

60040020005101520時間/d種群的數(shù)量/個

深度思考：當λ滿足什么條件時，種群數(shù)量呈“J”形增長？項目種群數(shù)量變化年齡結(jié)構(gòu)λ>1

λ＝1

λ<1

增加增長型相對穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。公式：Nt=N0

λt增長率與增長速率區(qū)分種群增長率：指在單位時間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例，是一個百分比，無單位。種群增長速率：指種群數(shù)量在單位時間內(nèi)的改變數(shù)值，有單位。（如個/年等）例：某一種群的數(shù)量在某一單位時間t（如一年）內(nèi)，由初數(shù)量Nt-1（個）增長到末數(shù)量Nt（個），則這一單位時間內(nèi)種群的增長率和增長速率的計算分別為：增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時間＝Nt－Nt-1(個)t(年)×100％增長率＝末數(shù)－初數(shù)＝Nt－Nt-1初數(shù)Nt-1＝出生率－死亡率＝λ-1拓展：增長率和增長速率：中國人口數(shù)據(jù)增長曲線世界人口數(shù)據(jù)增長曲線人口數(shù)據(jù)增長曲線：人口在20世紀大部分時期呈現(xiàn)出“J”形增長如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？二、種群的“J”形增長03種群的“S”形增長三種群的“S”形增長資料：生態(tài)學家高斯（G.F.Gause，1910—1986）曾經(jīng)做過單獨培養(yǎng)大草履蟲的實驗：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得出了如圖所示的結(jié)果。時間（天）0123456種群數(shù)量（個）520137319369375365大草履蟲的數(shù)量在第幾天增長較快？第二天和第三天【實例】生態(tài)學家高斯的實驗三、種群的“S”形增長三種群的“S”形增長為什么大草履蟲種群沒有出現(xiàn)“J”形增長？由于隨著大草履蟲數(shù)量的增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導致出生率下降，死亡率升高。K=375第5天后這種類型的種群增長稱為什么？種群的“S”形增長三、種群的“S”形增長種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。①資源和空間有限②種群密度增大時出生率降低死亡率升高1.概念：2.“S”形增長形成原因：③種內(nèi)競爭加劇出生率＝死亡率時，種群穩(wěn)定在一定的水平3.環(huán)境容納量：一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。三、種群的“S”形增長BCDEA種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢。(1)AB段：(2)BC段：(3)C點：(4)CD段：資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速。種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達到最大。資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；調(diào)整期加速期轉(zhuǎn)折期減速期(5)DE段：出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。飽和期4.“S”曲線的分析：三、種群的“S”形增長BCDEA合作探究：請小組合作以時間為橫坐標，種群增長速率為縱坐標，畫出種群“S”形增長的增長速率曲線。S型曲線增長速率曲線增長速率時間t1t2①增長速率先增大后減小，最后為0。②當種群數(shù)量為k/2時，增長速率達到最大。K/2KABCDE4.“S”曲線的分析：三、種群的“S”形增長思考1：K值是不是種群數(shù)量的最大值？思考2：曲線圖中，M是環(huán)境容納量嗎？如何解釋K1和K2值？思考3：在環(huán)境條件沒有變化的情況下，種群數(shù)量達到K值后就不再變化了嗎？核心探討：“S形”增長模型分析不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數(shù)量不是；在K值上下波動，動態(tài)平衡。同一種群的K值是固定不變的嗎？不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。K值分析野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？保護大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。四、環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活——K值與K/2值的運用K值的實踐應(yīng)用1——野生生物的保護K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2增大環(huán)境阻力→降低K值→防治老鼠如斷絕或減少它們的食物來源；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。①降低環(huán)境容納量②在

捕殺K/2前防治有害生物的根本措施。防止老鼠種群數(shù)量達到K/2處四、環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活——K值與K/2值的運用K值的實踐應(yīng)用2——有害生物的防治為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平？為什么？場景3K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2“黃金開發(fā)點”四、環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活——K值與K/2值的運用千島湖捕魚的盛況a.漁業(yè)捕撈應(yīng)在

;b.捕撈后魚的種群數(shù)量維持在

。K/2以后K/2因為捕魚后保留在K/2值處，種群增長速率最大，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。三種群的“S”形增長“J”形曲線與“S”形曲線比較種群數(shù)量時間0“J”形曲線“S”形曲線環(huán)境容納量環(huán)境阻力“S”形環(huán)境阻力淘汰（1）某種群生活在一個較理想的環(huán)境中，則此種群數(shù)量增長的曲線是

。（2）如果此種群生活在一個有限制的自然環(huán)境中，種群的個體數(shù)量增長的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，按自然選擇學說，就表示在生存斗爭中被

的個體數(shù)量?！癑”形“J”形增長“S”形增長產(chǎn)生條件增長特點K值曲線食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等理想條件。資源和空間有限、受氣候變化影響、受種間競爭、天敵其他生物制約。每種群數(shù)量以一定倍數(shù)增長，種群增長速率越來越快。種群增長速率先逐漸增大，K/2時增長最快，此后增長減緩，到K值時停止增長。時間(t)種群數(shù)量t0t1t2時間增長速率時間種群數(shù)量t/2t無有K值合作探究一：你還能從其他角度對“J”與“S”形增長曲線進行比較嗎？“J”形曲線與“S”形曲線比較增長率與增長速率區(qū)分種群增長率時間t1t2O種群增長速率時間t1t2O“J”形曲線增長率“S”形曲線增長率“J”形曲線增長速率“S”形曲線增長速率當種群數(shù)量為k/2時，增長速率達到最大。某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動2.種群數(shù)量的波動：

對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動。

處在波動狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等。3.種群數(shù)量的爆發(fā)：在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持數(shù)量的相對穩(wěn)定。1.種群數(shù)量的相對穩(wěn)定：五、種群數(shù)量的波動4.種群數(shù)量的下降：

當種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞。

種群的延續(xù)需要有一定的個體數(shù)量為基礎(chǔ)。當一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁殖等原因而衰退、消亡?！鴮τ谀切┮呀?jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進行保護。五、種群數(shù)量的波動（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護。

研究意義（2）對有害動物的防治。（3）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復。五、種群數(shù)量的波動一、概念檢測1.在自然界，種群數(shù)量的增長既是有規(guī)律的，又是復雜多樣的。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）將一種生物引入