【生物課件】種群的數(shù)量變化（第一課時） 2023-2024學(xué)年高二生物上學(xué)期人教版2019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

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)第1課時(第一課時)1.建構(gòu)種群增長模型的方法①建立數(shù)學(xué)模型;②細(xì)菌增長曲線2.種群增長曲線①“J”形增長:產(chǎn)生條件/增長特點/公式②“S”形增長:產(chǎn)生條件/增長特點/應(yīng)用拓展:增長率和增長速率

③比較3.種群數(shù)量的波動①爆發(fā);②下降;③消亡(第二課時)4.【探究.實踐】培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化問題探討：細(xì)菌的數(shù)量變化構(gòu)建細(xì)菌種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型

活動流程：假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下,某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代。【探究思考】1.計算1個細(xì)菌繁殖不同時間所獲得的后代數(shù)量，并填入表格中(P8)2.利用表格中數(shù)據(jù)畫出細(xì)菌的種群增長曲線（P8）3.用公式表示出第n代的細(xì)菌數(shù)量Nn1.建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。建立數(shù)學(xué)模型的步驟如下：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？研究實例在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響1.觀察研究對象，提出問題。研究方法2.提出合理的假說。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)行檢驗或修正。4.通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正。3.根據(jù)實驗數(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。建構(gòu)種群增長模型的方法時間（min)020406080100120140160180繁殖代數(shù)(Nn)0123456789數(shù)量（個）2481632641282565121Nn=1×2n思考1:這里總共呈現(xiàn)了哪些數(shù)學(xué)模型？表格、公式、曲線圖思考2:不同數(shù)學(xué)模型的優(yōu)缺點：①數(shù)學(xué)公式：科學(xué)、準(zhǔn)確，但不______。②曲線圖：直觀但不夠________。直觀準(zhǔn)確建構(gòu)種群增長模型的方法2.細(xì)菌種群增長曲線總結(jié)：建立數(shù)學(xué)模型的步驟觀察分析提出問題做出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型檢驗修正思考:該公式和曲線是對理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測，在自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的呢？建構(gòu)種群增長模型的方法建構(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例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長如下圖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。2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？食物充足，缺少天敵。3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？不能。因為資源和空間是有限的。通過資料1和2可知：自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式。種群增長模型----“J”形增長【注意】該曲線的起點不是原點。1.產(chǎn)生條件

理想狀態(tài)，環(huán)境資源無限——食物和空間條件充裕，氣候適宜，沒有敵害,沒有其他競爭物種等。2.增長特點

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍，即持續(xù)快速增長。

λ=

本年的數(shù)量/前一年的數(shù)量3.公式：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0λt

（N0為起始數(shù)量，t為時間，

Nt表示t年后該種群的數(shù)量，

λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)）①動物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時間內(nèi)種群的數(shù)量變化②外來入侵物種的種群數(shù)量變化③實驗室條件種群增長模型----“J”形增長“J”形曲線的特點（關(guān)于“λ”）

活動流程：請分析在λ＞1、λ=1、λ＜1時的種群數(shù)量分別發(fā)生怎么的變化。

分別描述出λ=1.2，λ=1，λ=0.8時曲線的趨勢。

λ=Nt/Nt-1①λ＞1，種群數(shù)量______②λ=1，種群數(shù)量_______③λ＜1，種群數(shù)量______增加不變減少λ=1.5λ=1.2λ=1λ=0.8

λ>1且恒定思考:種群數(shù)量要呈“J”形增長，λ的值需要符合哪些條件？1-4年，種群數(shù)量呈___形增長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“J”增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長512【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化課堂檢測思考:如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？種群增長模型----“S”形增長【情境分析】生態(tài)學(xué)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(fù)實驗，得出了如表所示的結(jié)果。時間（天）1234567數(shù)量5501102903753753761.產(chǎn)生條件資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）請嘗試解釋為什么存在環(huán)境阻力就會使得種群數(shù)量最終維持在一定水平而不能無限增加？種群增長模型----“S”形增長2.增長特點資源和空間豐富，種群數(shù)量增長迅速；ab段:bc段:資源和空間有限，種群密度

，種內(nèi)競爭

，死亡率

，出生率

，種群增長

；出生率

死亡率增大加劇減緩＞出生率

死亡率＞上升下降c點后:出生率

死亡率≈

此時種群的增長速率為零，種群數(shù)量趨于穩(wěn)定，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量(即K值)。ABC0b點:

此時種群增長速率最大;出生率

死亡率＞＞K值（環(huán)境容納量）①定義:一定環(huán)境條件(在環(huán)境條件不受破壞的情況下)所能維持的種群最大數(shù)量同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。同一環(huán)境，不同種群的K值不同。【特點】：生物自身的遺傳特性和食物、棲息場所、天敵及其他生存條件均會影響動物的環(huán)境容納量。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和短，因為環(huán)境已遭到破壞。種群增長模型----“S”形增長2.增長特點②K值在圖形中的表示K2~K3之間種群的K值為：__________。增長速率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))／增長時間=(出生數(shù)－死亡數(shù))/時間。(有單位，如個/年)

故增長率不能等同于增長速率。

種群增長速率就是曲線上通過每一點的切線(即斜率)種群增長率與種群增長速率(1)增長率:(2)增長速率:增長率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))／原有個體數(shù)×100％舉例:“一個種群有1000個個體，一年后增加到1100”，則該種群的增長率為:舉例:“一個種群有1000個個體，一年后增加到1100”，則該種群的增長速率為:[(1100-1000)/1000]×100%=10%(1100-1000)/1年=100個/年“J”形增長和“S”形增長已知種群增長率＝

種群增長速率＝請在下面表格中計算“J”形增長的增長率，并繪制增長率和增長速率的曲線。年份初始數(shù)量增長速率增長率第1年10.5

第2年1.50.75

第3年2.251.125

第4年3.3751.6875

第5年5.0625

·······（λ=1.5）

0.50.50.50.50.5“J”形增長和“S”形增長“J”形增長和“S”形增長已知種群增長率＝種群增長速率＝請在下面表格中計算“S”形增長的增長率，并繪制增長率和增長速率的曲線。年份初始數(shù)量增長速率增長率第1年10.50.5第2年1.5（λ=1.5）0.60.4第3年2.1（λ=1.4）0.630.3第4年2.73（λ=1.3）0.5460.2第5年3.276（λ=1.2）0.32760.1第6年3.6036（λ=1.1）“J”形增長和“S”形增長增長速率變化:看曲線的斜率(即過每一點的切線)規(guī)律總結(jié)1.“S”型曲線與其增長速率、增長率的關(guān)系2.“J”型曲線與其增長速率、增長率的關(guān)系在“S”型曲線中，種群增長速率先增大后減小，增長率逐漸減小。在“J”型曲線中，種群增長速率逐漸增大，增長率基本不變。增長率的變化:看(λ-1)（1）圖中陰影部分表示什么？（2）環(huán)境阻力如何用自然選擇學(xué)說內(nèi)容解釋？（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？環(huán)境阻力。生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)。不等同，已經(jīng)存在環(huán)境阻力?！癑”型曲線無K值,無種內(nèi)斗爭,無天敵?！癑”形增長和“S”形增長“J形”增長是理想“S形”增長是現(xiàn)實“陰影部分”是生活“J”形增長和“S”形增長小積累K值的表示方法和K值的變化“J”形增長和“S”形增長假設(shè)你承包了一個魚塘，你如何解決下面2個問題？

①放養(yǎng)多少魚？放養(yǎng)密度過大，魚競爭加劇，死亡率會增加；放養(yǎng)密度過小，水體的資源和空間不能充分利用。

②收獲季節(jié)，為了保護(hù)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？過渡種群增長模型----“S”形增長3.應(yīng)用K值及其應(yīng)用1.種群數(shù)量到達(dá)K值后就不再變化了嗎？2.K值是不是種群數(shù)量的最大值？3.同一種群的K值是固定不變的嗎？在K值上下波動，動態(tài)平衡。不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量。不是食物減少和活動范圍縮小等不利條件下，K值會變小。食物充足和生存空間擴(kuò)大等有利條件下，K值會增大。K值的大小與環(huán)境阻力的大小有關(guān)K值的應(yīng)用保護(hù)野生生物資源防治有害生物合理確定載畜量減小環(huán)境阻力，增大K值熊貓基地多種竹子等增大環(huán)境阻力，減小K值防治老鼠蟑螂：養(yǎng)殖或者釋放天敵、打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲存在安全處。草原最大載畜量不超過K值K/2值及其應(yīng)用K/2值的應(yīng)用漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要維持在_____值_____值前防治有害生物，嚴(yán)防達(dá)到____值K/2K/2K/2假設(shè)草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S形增長，該種群的出生率和死亡率隨時間的變化趨勢如圖所示。若要持續(xù)盡可能多收獲該家禽，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時開始捕獲，下列四個時間點中合適的是（

）A.t1C.t3B.t2D.t4B課堂檢測思考·討論環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活1.有人說目前全世界人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到地球的環(huán)境容納量，需要控制人口出生率，有人卻認(rèn)為科技進(jìn)步可以提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量，對此你持什么觀點？你有哪些證據(jù)支持你的觀點？開放性題目例如，隨著科技進(jìn)步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類開發(fā)、利用和保護(hù)資源的能力不斷加強(qiáng)，因而可以養(yǎng)活更多的人口。例如，世界范圍內(nèi)存在的資源危機(jī)和能源問題，說明地球上的人口可能已經(jīng)接近或達(dá)到環(huán)境容納量，因此應(yīng)當(dāng)控制人口增長。2.鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，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(yīng)當(dāng)采取什么措施？對鼠害等有害動物的控制，可以采取器械捕殺、藥物防治等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，還可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量。①將糧食和其他儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；②室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；③養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；④搞好環(huán)境衛(wèi)生等。在自然界中，有的種群能夠在一段時間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量穩(wěn)定，但是大多數(shù)生物種群，種群數(shù)量總是在波動之中。1.暴發(fā)蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等就是種群數(shù)量暴發(fā)增長的結(jié)果某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動種群數(shù)量的波動2.下降當(dāng)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。種群數(shù)量的波動種群的延續(xù)需要有一定的個體數(shù)量為基礎(chǔ)。當(dāng)一個種群數(shù)量過少，