1.2+種群數(shù)量的變化課件-【知識精講精研】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)種群增長的模型？種群的數(shù)量是怎么樣變化的？問題探討

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。討論：1.第n代細(xì)茵數(shù)量的計算公式是什么？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、以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌種群的增長曲線。3、數(shù)學(xué)公式與曲線圖各有什么優(yōu)缺點？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，怎樣計算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？觀察研究對象，提出問題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)行檢驗或修正通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正一.建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型1.概念:用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.步驟:研究實例研究方法討論：4.在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗證你的觀點？一.建構(gòu)種群增長模型的方法思考·討論

資料1：1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔，一個世紀(jì)后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，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)種群增長模型的方法思考·討論

資料2：20世紀(jì)30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年內(nèi)，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長如圖所示。1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現(xiàn)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(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。食物充足，缺少天敵等不能，因資源和空間是有限的討論:二.種群的“J”形增長2.模型假設(shè):1.概念:自然界確有類似的細(xì)菌在

條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大致呈“

”型。理想時間種群數(shù)量J①食物和空間條件充裕②氣候適宜③沒有天敵④沒有其他競爭物種等理想條件（無環(huán)境阻力）注意：該曲線的起點不是原點；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。若起始數(shù)量為N0，則：二.種群的“J”形增長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：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長思考：種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式Nt=N0×λt

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

；②當(dāng)λ＞1時，種群數(shù)量

；③當(dāng)0＜λ＜1時，種群數(shù)量

；④當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？不變(相對穩(wěn)定)增長下降不一定；

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

增長個體數(shù)原有個體數(shù)增長速率=增長個體數(shù)增長個數(shù)所用的時間6.“J”形增長的增長率和增長速率時間λ-1=λ-1二.種群的“J”形增長7.適應(yīng)對象:(1)實驗室條件下；(2)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時(外來入侵物種)。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)境一定會出現(xiàn)“J”形增長嗎？不一定二.種群的“J”形增長旁欄思考：查一查歷年來世界和我國人口增長的數(shù)據(jù)，分析人口是否呈“J”形增長？2000年之前我國人口變化

近代以來，世界人口呈現(xiàn)出“J”形增長；我國人口在20世紀(jì)大部分時間呈現(xiàn)出“J”形增長，在1979年之后則基本穩(wěn)定在較低的增長率水平上。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？不會二.種群的“S”形增長1.實例證明：生態(tài)學(xué)家高斯的實驗大草履蟲種群的增長曲線時間/d種群數(shù)量/個K=375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)實驗，結(jié)果如下圖所示。大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快；第五天以后基本維持在375個左右。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(dǎo)致出生率下降，死亡率升高。二.種群的“S”形增長2.“S”形增長的概念：種群經(jīng)過一定時間的

后，數(shù)量趨于

，增長曲線呈“

”形。S穩(wěn)定增長3.模型假設(shè):條件：①資源和空間有限②種內(nèi)競爭加?、鄞嬖谔鞌尝芷渌偁幍奈锓N。出生率下降，死亡率升高二.種群的“S”形增長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)量稱為環(huán)境容納量，又稱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____。下降上升二.種群的“S”形增長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)境條件沒有變化的情況下，種群數(shù)量在K值上下波動，動態(tài)平衡。思考2：K值

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

。K2二.種群的“S”形增長種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達(dá)到最大資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速種群基數(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(dá)到K值，且維持相對穩(wěn)定5特點：種內(nèi)競爭對種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用二.種群的“S”形增長t0t1t2

時間增長速率K/2K6.“S”形增長的增長率和增長速率增長率=增長個體數(shù)原有個體數(shù)增長速率=增長個體數(shù)增長個數(shù)所用的時間二.種群的“S”形增長7.“J”形曲線與“S”形增長曲線的聯(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。二.種群的“S”形增長8.K值和K/2的應(yīng)用：(1)對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范圍的縮小，K值就會變小。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①從環(huán)境容納量考慮：

環(huán)境阻力，

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

時就進(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?？刂萍沂髷?shù)量的思路和相應(yīng)具體措施二.種群的“S”形增長①持續(xù)獲得最大捕魚量：應(yīng)在

時開始捕撈，捕撈后種群的剩余量維持在

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

時捕撈，此時種群密度最大。K值8.K值和K/2的應(yīng)用：(3)對野生資源的開發(fā)和利用:三.種群數(shù)量的波動(1)處于波動狀態(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)、赤潮等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長的結(jié)果。1.在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。2.對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。(2)當(dāng)種群長期處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。(3)當(dāng)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。捕鯨現(xiàn)場北極熊棲息地遭到破壞三.種群數(shù)量的波動影響因素:自然因素和人為因素（人類活動）1．圖