1.2+種群數(shù)量的變化課件-【知識(shí)精講精研】高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修二

第2節(jié)種群數(shù)量的變化新人教版（2019）選擇性必修二《生物與環(huán)境》本節(jié)聚焦：怎樣建構(gòu)種群增長(zhǎng)的模型？種群的數(shù)量是怎么樣變化的？問(wèn)題探討

我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。討論：1.第n代細(xì)茵數(shù)量的計(jì)算公式是什么？設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0，第一次分裂產(chǎn)生的細(xì)菌為第一代，數(shù)量為N0x2，第n代的數(shù)量為Nn=N0×2n。細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量2、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線。3、數(shù)學(xué)公式與曲線圖各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？曲線圖：直觀，但不夠準(zhǔn)確。數(shù)學(xué)公式：準(zhǔn)確，但不夠直觀。細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題在資源和生存空間沒(méi)有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響提出合理的假設(shè)Nn=2n，N代表細(xì)菌數(shù)量，n代表第幾代根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正一.建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法數(shù)學(xué)模型1.概念:用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.步驟:研究實(shí)例研究方法討論：4.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式描述的趨勢(shì)增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？一.建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法思考·討論

資料1：1859年，一位來(lái)澳大利亞定居的英國(guó)人在他的農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔，一個(gè)世紀(jì)后，這24只野兔的后代竟超過(guò)6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭(zhēng)食牧草，還啃噬樹(shù)皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。一.建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法思考·討論

資料2：20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼上，在最初的5年內(nèi)，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長(zhǎng)如圖所示。1.這兩個(gè)資料中種群增長(zhǎng)有什么共同點(diǎn)?2.種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？3.這種種群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能不能一直持續(xù)下去？為什么？種群數(shù)量增長(zhǎng)迅猛,且呈無(wú)限增長(zhǎng)趨勢(shì)。食物充足，缺少天敵等不能，因資源和空間是有限的討論:二.種群的“J”形增長(zhǎng)2.模型假設(shè):1.概念:自然界確有類(lèi)似的細(xì)菌在

條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線大致呈“

”型。理想時(shí)間種群數(shù)量J①食物和空間條件充裕②氣候適宜③沒(méi)有天敵④沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)物種等理想條件（無(wú)環(huán)境阻力）注意：該曲線的起點(diǎn)不是原點(diǎn)；種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的λ倍。若起始數(shù)量為N0，則：二.種群的“J”形增長(zhǎng)3.建立模型

t年后種群的數(shù)量為

Nt=N0×λtN0為該種群的起始數(shù)量，t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的的倍數(shù)4.特點(diǎn)：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)思考：種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式Nt=N0×λt

時(shí)，種群增長(zhǎng)曲線一定是“J”形嗎？二.種群的“J”形增長(zhǎng)5.λ與J形種群增長(zhǎng)的數(shù)量關(guān)系：λ=Nt+1Nt①當(dāng)λ=1時(shí)，種群數(shù)量

；②當(dāng)λ＞1時(shí)，種群數(shù)量

；③當(dāng)0＜λ＜1時(shí)，種群數(shù)量

；④當(dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長(zhǎng)嗎？不變(相對(duì)穩(wěn)定)增長(zhǎng)下降不一定；

只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長(zhǎng)才為“J”形增長(zhǎng)；二.種群的“J”形增長(zhǎng)1-4年，種群數(shù)量呈_____形增長(zhǎng)；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?！癑”增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長(zhǎng)512【演練1】據(jù)圖說(shuō)出種群數(shù)量如何變化各階段屬于什么年齡結(jié)構(gòu)？二.種群的“J”形增長(zhǎng)增長(zhǎng)率=

增長(zhǎng)個(gè)體數(shù)原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)速率=增長(zhǎng)個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)個(gè)數(shù)所用的時(shí)間6.“J”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率時(shí)間λ-1=λ-1二.種群的“J”形增長(zhǎng)7.適應(yīng)對(duì)象:(1)實(shí)驗(yàn)室條件下；(2)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)(外來(lái)入侵物種)。福壽螺(原產(chǎn)中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū))紫莖澤蘭(原產(chǎn)美洲的墨西哥)水葫蘆(原產(chǎn)于南美)思考：生物遷入新環(huán)境一定會(huì)出現(xiàn)“J”形增長(zhǎng)嗎？不一定二.種群的“J”形增長(zhǎng)旁欄思考：查一查歷年來(lái)世界和我國(guó)人口增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，分析人口是否呈“J”形增長(zhǎng)？2000年之前我國(guó)人口變化

近代以來(lái)，世界人口呈現(xiàn)出“J”形增長(zhǎng)；我國(guó)人口在20世紀(jì)大部分時(shí)間呈現(xiàn)出“J”形增長(zhǎng)，在1979年之后則基本穩(wěn)定在較低的增長(zhǎng)率水平上。思考：如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會(huì)呈“J”形增長(zhǎng)嗎？不會(huì)二.種群的“S”形增長(zhǎng)1.實(shí)例證明：生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲(chóng)，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。大草履蟲(chóng)的數(shù)量在第二天和第三天增長(zhǎng)較快；第五天以后基本維持在375個(gè)左右。隨著大草履蟲(chóng)數(shù)量的增多，對(duì)食物和空間的競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈，導(dǎo)致出生率下降，死亡率升高。二.種群的“S”形增長(zhǎng)2.“S”形增長(zhǎng)的概念：種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的

后，數(shù)量趨于

，增長(zhǎng)曲線呈“

”形。S穩(wěn)定增長(zhǎng)3.模型假設(shè):條件：①資源和空間有限②種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加?、鄞嬖谔鞌尝芷渌?jìng)爭(zhēng)的物種。出生率下降，死亡率升高二.種群的“S”形增長(zhǎng)4.環(huán)境容納量：一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱(chēng)為環(huán)境容納量，又稱(chēng)K值。思考1：同一種群的K值是不是固定不變的呢？同一種生物的K值不是固定不變的，K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化,當(dāng)環(huán)境遭受破壞時(shí)，K值變化是____；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)____。下降上升二.種群的“S”形增長(zhǎng)K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量，在環(huán)境條件沒(méi)有變化的情況下，種群數(shù)量在K值上下波動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡。思考2：K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值？不是請(qǐng)據(jù)圖分析：該種群的K值為

。K2二.種群的“S”形增長(zhǎng)種群數(shù)量為K/2，種群增長(zhǎng)速率達(dá)到最大資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長(zhǎng)減緩出生率約等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對(duì)穩(wěn)定5特點(diǎn)：種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用二.種群的“S”形增長(zhǎng)t0t1t2

時(shí)間增長(zhǎng)速率K/2K6.“S”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率增長(zhǎng)率=增長(zhǎng)個(gè)體數(shù)原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)速率=增長(zhǎng)個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)個(gè)數(shù)所用的時(shí)間二.種群的“S”形增長(zhǎng)7.“J”形曲線與“S”形增長(zhǎng)曲線的聯(lián)系：(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(shuō)內(nèi)容解釋?zhuān)?3)“S”形曲線中，有一段時(shí)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(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)。不等同，已經(jīng)存在環(huán)境阻力。二.種群的“S”形增長(zhǎng)8.K值和K/2的應(yīng)用：(1)對(duì)野生生物資源和瀕危物種的保護(hù):①野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？最根本原因是野生大熊貓的棲息地遭到破壞，由于食物的減少和活動(dòng)范圍的縮小，K值就會(huì)變小。②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活空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。二.種群的“S”形增長(zhǎng)①?gòu)沫h(huán)境容納量考慮：

環(huán)境阻力，

環(huán)境容納量；②從K/2考慮：控制有害生物害蟲(chóng)數(shù)量務(wù)必要及時(shí)，一般在

時(shí)就進(jìn)行防治。嚴(yán)防種群數(shù)量達(dá)到

。K/2前K/2增大降低8.K值和K/2的應(yīng)用：(2)對(duì)有害生物防治:機(jī)械捕殺施用激素藥物捕殺施用避孕藥養(yǎng)殖或釋放天敵將食物儲(chǔ)存在安全處增大死亡率降低環(huán)境容納量打掃衛(wèi)生降低出生率是防治有害生物的根本措施。控制家鼠數(shù)量的思路和相應(yīng)具體措施二.種群的“S”形增長(zhǎng)①持續(xù)獲得最大捕魚(yú)量：應(yīng)在

時(shí)開(kāi)始捕撈，捕撈后種群的剩余量維持在

左右。此時(shí)種群具有最大增長(zhǎng)速率，可以在最短時(shí)間恢復(fù)種群數(shù)量，有利于人類(lèi)持續(xù)獲得較大收獲量。大于K/2K/2②獲得最大日捕獲量:應(yīng)在

時(shí)捕撈，此時(shí)種群密度最大。K值8.K值和K/2的應(yīng)用：(3)對(duì)野生資源的開(kāi)發(fā)和利用:三.種群數(shù)量的波動(dòng)(1)處于波動(dòng)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)、赤潮等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長(zhǎng)的結(jié)果。1.在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。2.對(duì)于大多數(shù)生物種群來(lái)說(shuō)，種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。(2)當(dāng)種群長(zhǎng)期處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。(3)當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過(guò)少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。捕鯨現(xiàn)場(chǎng)北極熊棲息地遭到破壞三.種群數(shù)量的波動(dòng)影響因素:自然因素和人為因素（人類(lèi)活動(dòng)）1．圖