構建種群增長模型的方法及種群數量的變化課件- 學年高二上學期生物人教版（2019）選擇性必修2

高中生物2019

選擇性必修2

五常市第二中學校

生物組趙丹第二節(jié)種群數量的變化手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈

問題探討

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就通過二分裂繁殖一代。討論：1、第n代細菌數量的計算公式是什么？2、72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？3、在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數量會一直按這個公式的趨勢增長嗎？

為什么？探究一

建構種群增長模型的方法

根據P7《問題探討》，回答下列問題：時間（min)20406080100120140160180分裂次數123456789數量（個）248163264128256512指數形式1、根據問題探討并結合下表，總結——第n代細菌數量的計算公式是？212223242526272829設：細菌初始數量為N0那么第1次分裂產生的細菌為第1代——數量為N0x2，第n代的數量為Nn=N0×2n。2、以時間為橫坐標，細菌數量為縱坐標，

畫出細菌種群的數量增長曲線。3、曲線圖能更直觀地反應出種群的增長趨勢，但是與數學公式比

曲線圖表示的模型有什么局限性？（前提：無限營養(yǎng)＋生存空間）Nn=N0×2n優(yōu)局限性數學公式曲線圖精確不夠直觀能直觀地反映變化趨勢不夠精確根據數據，用適當的數學形式表達——即建立數學模型觀察研究對象，提出問題提出合理的假設進一步觀察等，檢驗或修正模型細菌每20min分裂一次，細菌數量是怎樣變化的？資源和生存條件沒有限制條件下，細菌種群增長不受種群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計細菌數量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正

建立數學模型（7）研究方法研究實例Nn=2nN01、數學模型概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形式表現形式——曲線圖、數學公式一般步驟：提出問題→提出合理的假設→用適當的數學形式對事物

進行表達→對模型進行性質檢驗或修正作用：描述、解釋＋預測探究二

種群數量的變化

根據P8《思考討論》，回答下列問題：

《思考.討論》p8分析自然界種群增長的實例資料1：1859年，一位來到澳大利亞定居的英國人在他的農場

中放

生了24只野兔。讓他沒想到的是，

一個世紀之后，這24只兔子的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃嚙樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。后來，黏液瘤病毒控制了野兔的種群數量。資料2：20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個小島。1937——1942年，5年間這個種群數量的增長如下圖所示。討論:1、這兩個資料中種群增長有什么共同點?2、種群出現這種增長的原因是什么？3、這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？種群數量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。食物充足，缺少天敵等不能，因食物和空間有限

1、種群的“J”形增長（1）含義：在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。（2）數學模型

①模型假設條件：

食物和空間條件充裕、氣候適宜、

沒有天敵和其他競爭等。數量變化：種群的數量每年以一定的倍數增長，第二年的數量是第一年的λ倍。

②建立模型——t年后種群數量表達式

Nt=N0λt③各參數含義

N0——

t——Nt——λ——種群的起始數量時間t年后該種群的數量該種群數量是前一年種群數量的倍數

④增長模型——曲線圖“J”形增長

？？？種群數量變化符合數學公式種群增長曲線一定是“J”形嗎？Nt=N0λt引用自人教版教師教學用書識圖不一定?。é酥档么笮Q定了曲線類型）思維激活——對應的年齡結構呢？λ＞1？λ＝1？λ＜1？

生態(tài)學家高斯曾經做過單獨培養(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量。經過反復實驗，結果如右圖所示。

（1）含義：種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩(wěn)定，

增長曲線呈“S”形。

（2）數學模型①模型假設資源和空間有限種群密度增大時種內競爭加劇→出生率降低死亡率升高→出生率＝死亡率時，種群穩(wěn)定在一定的水平2、種群的“S”形增長P9②建立模型：一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。AB段→出生率＞死亡率，種群數量增加B點(K/2)→出生率與死亡率差值最大，

種群增長速率最大BC段→出生率＞死亡率，差值在減小，

種群增長速率下降C點(K)→出生率＝死亡率，種群增長

速率＝0，種群數量達到最大，

趨于穩(wěn)定。

t0t1t2

時間

0K/2K數量增長速率fgh乙（3）S形增長特點（4）在實踐中的應用（4）在實踐中的應用銳減原因＋應對措施

《思考討論》10

鼠害導致作物減產，蚊、蠅會傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應采取什么措施？答：3！降低有害生物環(huán)境容納量——是防治有害生物根本措施“J”形增長與“S”形增長的聯系“J”形增長與“S”形增長聯系1、圖中陰影部分表示什么？2、如何用自然選擇學說內容

解釋陰影部分？3、“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？為什么？核心探究1、λ和增長率、增長速率的分析2、環(huán)境容納量與現實生活（1）假如大熊貓棲息地遭受破壞，K值會受到什么影響？

有哪些措施可以保護大熊貓？（2）從環(huán)境容納量的角度分析，對家鼠等有害動物的控

制，應當采取什么措施？

課堂總結1、在理想條件下，種群數量會實現快速的增長，其數學模型為:

，呈“J”形曲線。2、由于資源和空間的限制，種群數量不可能無限增長。3、一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數量稱為環(huán)境容納量(K值)。4、由于資源和空間的限制，有的種群在數量快速增長到K值后能保持相對穩(wěn)定，使種群增長呈“S”形曲線。Nt=N0λt課堂練習12一、概念檢測1.在自然界，種群數量的增長既是有規(guī)律的，又是復雜多樣的。判斷下列相關表述是否正確。（1）將一種生物引入一個新環(huán)境中，在一定時期內，這個生物種群就會出現“J”形增長。（

）（2）種群的“S”形增長只適用于草履蟲等單細胞生物。（

）（3）由于環(huán)境容納量是有限的，種群增長到—定數量就會保持穩(wěn)定。（

）2.對一個生物種群來說，環(huán)境容納量取決于環(huán)境條件。據此判斷下列表述正確的是（

）A.對甲乙兩地的蝮蛇種群來說，環(huán)境容納量是相同的B.對生活在凍原的旅鼠來說，不同年份的環(huán)境容納量是不同的C.當種群數量接近環(huán)境容納量時，死亡率會升高，出生率不變D.對生活在同一個湖泊中的鰱魚和鯉魚來說，環(huán)境容納量是相同的二、拓展應用1.種群的“J”形增長和“S”形增長，分別會在什么條件下出現？你能舉出教材以外的例子加以說明嗎？【答案】a在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒有天敵等優(yōu)越條件下，種群可能會呈“J”形增長。例如，澳大利亞昆蟲學家曾對果園中薊馬種群進行過長達14年的研究，發(fā)現在環(huán)境條件較好的年份，它們的種群數量增長