【課件】種群數(shù)量的變化第1課時課件2022-2023學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第一章

種群及其動態(tài)第2節(jié)

種群數(shù)量的變化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型，解釋種群數(shù)量的變化；

2.比較種群數(shù)量“J”型增長曲線和“S”型增長曲線，運(yùn)用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實(shí)踐問題；3.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。你了解“七步洗手法”嗎？了解手上細(xì)菌的檢測嗎？圖片中的手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈

假設(shè)：1個細(xì)菌在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，增殖不受限制，每20分鐘繁殖一代。計算：72小時后細(xì)菌的數(shù)量為多少？

問題探討：時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789

數(shù)量（個）規(guī)律任務(wù)1：以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，將細(xì)菌的數(shù)量增長公式變?yōu)樵鲩L曲線。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789

數(shù)量（個）248163264128216512規(guī)律Nn=1×2n數(shù)學(xué)模型用來的描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789

數(shù)量（個）248163264128216512規(guī)律Nn=1×2n數(shù)學(xué)模型表現(xiàn)形式優(yōu)點(diǎn)局限數(shù)學(xué)公式曲線圖精確能直觀反映變化趨勢不夠直觀不夠精確任務(wù)2——思考討論：（1）細(xì)菌的種群數(shù)量增長有什么特點(diǎn)？（2）為什么細(xì)菌的數(shù)量會迅速增長呢？（3）怎么防治呢？建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義：描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。任務(wù)3：如何建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型呢？科學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正一.建構(gòu)種群增長模型的方法資料分析P8：自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎么樣的？一.建構(gòu)種群增長模型的方法思考.討論—分析自然界種群增長的實(shí)例資料1：1859年英國殖民者托馬斯.奧斯汀，此公在英國時就是狂熱的狩獵愛好者，于是他就委托自己的侄子從英國郵寄了一些野兔，放生了24只野兔以滿足狩獵的需求。一個世紀(jì)之后，澳大利亞野兔超過6億只。后來，黏液瘤病毒控制了野兔的種群數(shù)量。資料1：澳大利亞野兔一.建構(gòu)種群增長模型的方法思考.討論—分析自然界種群增長的實(shí)例資料2：

20世紀(jì)30年代，環(huán)頸雉引入某地小島。5年間增長如圖所示。思考.討論—分析自然界種群增長的實(shí)例1.這兩個資料中的種群增長有什么共同點(diǎn)？種群數(shù)量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。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。一.建構(gòu)種群增長模型的方法自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。過渡：怎樣用數(shù)學(xué)公式表示“J”形增長的數(shù)學(xué)模型？二、種群的“J”形增長二.種群的“J”形增長1.模型假設(shè)：

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2.數(shù)學(xué)模型：

Nt=N0λt

λ=當(dāng)年種群數(shù)量/前一年種群數(shù)量

鳳眼蓮（俗稱水葫蘆）原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸。它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。3.實(shí)例2二、種群的“J”形增長西場：互花米草侵占海灘加拿大一枝黃花2000年之前我國人口變化

實(shí)例二、種群的“J”形增長①當(dāng)λ=1時，種群數(shù)量如何變化？②當(dāng)λ＞1時，種群數(shù)量如何變化？③當(dāng)λ＜1時，種群數(shù)量如何變化？種群數(shù)量不變(相對穩(wěn)定)種群數(shù)量增長種群數(shù)量下降λ現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù)=3.說明種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式Nt=N0×λt

，種群增長曲線不一定是“J”形。④當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？不一定；只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；二、種群的“J”型增長腦細(xì)胞動起來：據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化1-4年，種群數(shù)量_______________4-5年，種群數(shù)量_______________5-9年，種群數(shù)量_______________9-10年，種群數(shù)量______________10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量_____________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11-12下降，12-13增長512生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。

不會如何驗(yàn)證這個觀點(diǎn)？進(jìn)一步思考：（3）這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？1.模型假設(shè):

資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）三.種群的“S”形增長2.建立模型:

一定環(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。3.曲線圖分析:ab段:bc段:種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，種群數(shù)量增長迅速；出生率>死亡率出生率>死亡率,此時c種群增長速率最大;三.種群的“S”形增長cd段:de段: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；種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量達(dá)到最大,且種內(nèi)斗爭最劇烈。出生率>死亡率，但是差值逐漸減小，增長速率逐漸減少。出生率約≈死亡率，增長率為為0，種群增長速率幾乎為0。三.種群的“S”形增長3.曲線圖分析:（2）在環(huán)境不遭受破壞的情況下,種群數(shù)量會在

上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候,會通過

調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。（1）同一種生物的K值不是固定不變的會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化：當(dāng)環(huán)境遭受破壞時，K值變化是_____；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時,K值會_____。負(fù)反饋下降上升K值附近K值(3)K值并不是種群數(shù)量的最大值:

種群所達(dá)到的最大值會超過K值,但這個值存在的時間很短,因?yàn)榄h(huán)境已遭到破壞。拓展1—比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線條件種群增長速率有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限一直增大先升后降無有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)競爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等種群增長速率時間/min0時間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個）248163264128256512增長速率v（個/20min）增長越來越快現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)增長時間增長速率＝248163264128256種群增長速率：指種群數(shù)量在單位時間內(nèi)變化的量。1.“J”形種群增長速率和增長率【思考&提升2】時間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個）248163264128256512增長率（個/20min個）增長率保持不變種群增長率時間/min0現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)原有個體數(shù)增長率＝＝出生率－死亡率＝λ－

111111111種群增長率：指單位時間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例?！舅伎?提升2】1.“J”形種群增長速率和增長率拓展2—J和S兩種增長曲線比較J型曲線S型曲線說明：理論上，S形增長時，在初始階段就開始受到資源空間的限制作用。但在實(shí)例中，我們認(rèn)為開始階段并沒有受到限制。野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？保護(hù)大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。根本原因是野生大熊貓的棲息地遭到破壞，由于食物減少和活動范圍縮小，K值變小。4.K值與K/2值在實(shí)踐中的應(yīng)用:①對野生生物和瀕危物種的保護(hù)：減小環(huán)境阻力，提高環(huán)境容納量②對野生生物資源的利用:（合理開發(fā)利用）漁業(yè)捕撈應(yīng)在

;捕撈后魚的種群數(shù)量維持在

。K/2以后K/2K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量KabcdeA.要持續(xù)獲得最大捕撈量:______剩余量K/2B.要獲得日捕獲量:________K值時4.K值與K/2值在實(shí)踐中的應(yīng)用:③對有害生物防治:例如蝗蟲在

捕殺。降低環(huán)境容納量;b點(diǎn)之前實(shí)例：如滅鼠時及時控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到____值，若達(dá)到該值，會導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)。K/2K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量Kabcde4.K值與K/2值在實(shí)踐中的應(yīng)用:實(shí)例：如滅鼠時及時控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到K/2值，若達(dá)到該值，會導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)?？刂萍沂髷?shù)量的思路和相應(yīng)具體措施：A.思路：增大死亡率。具體措施：機(jī)械捕殺、藥物毒殺等。B.思路：降低出生率。具體措施：施用避孕藥、降低生殖率的激素等。C.思路：降低環(huán)境容納量。具體措施：養(yǎng)殖家貓捕食家鼠、搞好環(huán)境衛(wèi)生、硬化地面、安全儲藏食物等?？偨Y(jié)---K值與K/2值的應(yīng)用K值減小環(huán)境阻力→增大K值→保護(hù)野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量K/2值漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，