2種群數(shù)量的變化課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2((1))

漁業(yè)生產(chǎn)中為持續(xù)發(fā)展、獲得最大經(jīng)濟效益，何時捕撈最好？每次應(yīng)該捕撈多少？怎樣做好防治鼠害、防治蝗災(zāi)、滅蠅滅蚊？第2節(jié)種群數(shù)量的變化第1章種群及其動態(tài)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。1.填寫下表：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。時間(min)20406080100120140160180分裂次數(shù)細菌數(shù)量(個)21632641282565121234567892.推算n代大腸桿菌數(shù)量的計算公式：

Nn=1×2n48212223252627282924問題探討一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的種群增長曲線。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128256512數(shù)學(xué)方程式：Nn＝2n更精確，但較抽象不夠直觀。曲線圖：更直觀地反映出種群數(shù)量的增長趨勢，但沒有數(shù)學(xué)公式精確。數(shù)學(xué)模型法1002003004005006000細菌數(shù)量（個）時間（min）204060801001800160140120觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達,即建立數(shù)學(xué)模型細胞每20min分裂一次資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟歸納：Nn=2n，N代表細菌數(shù)量，n代表第幾代在自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的呢？思考：資料11859年，一個英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來，但誰也沒想到，一個世紀之后，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，還啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了粘液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。二、種群增長的“J”形增長在20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地的一個島嶼。在1937－1942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。資料2環(huán)頸雉某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長曲線1.在有關(guān)野兔和環(huán)頸雉的兩個資料中，兩個種群的增長情況有什么共同點？2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？3.野兔和環(huán)頸雉種群的增長曲線是否類似于細菌種群的增長曲線？類似，均呈

“J”形。食物充足，缺少天敵等。種群數(shù)量均增長迅猛，且呈無限增長趨勢。討論：自然界有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“Ｊ”形。種群數(shù)量時間“J”形增長曲線“Ｊ”形增長的數(shù)學(xué)模型：模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、無敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt=N0λt各參數(shù)的意義：N0為某種動物種群的起始數(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)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。1.產(chǎn)生條件：理想狀態(tài)：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.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。3.量的計算：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0λt

實驗室條件下、當一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時的最初一段時間。4.適用情形：注解：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為一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。種群數(shù)量的“J”形增長總結(jié)：有實例證明嗎？上述實例（野兔、環(huán)頸雉）中，如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“Ｊ”形增長嗎？思考：不會高斯（1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下：1.高斯對大草履蟲種群研究的實驗（1）

請繪制大草履蟲的種群增長曲線三、種群增長的“S”形增長時間（d）123456種群大小20.4137.2319.0369.0373.3365.4

123456時間/d400300200100種群數(shù)量/個大草履蟲種群的增長呈“S”形隨著大草履蟲數(shù)量的增多，它們對食物和空間的競爭也趨于激烈，導(dǎo)致種群出生率降低，死亡率升高。（2）為什么高斯的實驗結(jié)果并不像“J”形曲線，造成該差異的原因可能有哪些？（3）觀察曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)曲線的斜率有什么變化？這說明大草履蟲的數(shù)量增長出現(xiàn)什么變化？斜率大小表明曲線增長速率的大小，從圖種可以看出“S”形曲線其斜率先增大后減小，表明種群先快速增長，隨后增長速度放緩，最終穩(wěn)定在一定水平。（4）在實驗第五天后，大草履蟲的數(shù)量基本維持在375個左右，這個數(shù)值意味著什么？該環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量，即環(huán)境容納量，又稱K值。（5）大草履蟲增長速率最快的點大致在什么位置？大致在K/2處增長速率最快。（6）

畫出該種群增長速率的曲線圖。ABCDKK/2時間增長速率K/2（2）產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力——自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高．當出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。（4）增長特點：種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。（1）概念：在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”形曲線。（3）環(huán)境容納量（K值）：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量。種群數(shù)量的“S”形增長總結(jié)：J形曲線S形曲線條件種群增長率有無K值種群數(shù)量變化規(guī)律曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量連續(xù)增加，Nt=N0λt達到環(huán)境條件允許的最大值后停止增長，保持相對穩(wěn)定狀態(tài)。2.“J”形和“S”形增長曲線的區(qū)別和聯(lián)系

思路：提高環(huán)境容納量。措施：建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的生存空間，改善棲息

地，從而提高K值。資料1：由于大熊貓棲息地遭到破壞后，食物減少和活動范圍縮小，其K值變小，導(dǎo)致數(shù)量銳減。請從環(huán)境容納量的角度分析保護大熊貓的根本措施。3.環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活新思路：降低家鼠的環(huán)境容納量具體措施：①嚴密儲存糧食，斷絕食物來源②清除垃圾，室內(nèi)地面硬化，減少其巢穴場所傳統(tǒng)思路：藥物或機械捕殺老鼠③養(yǎng)殖和釋放家鼠的天敵資料2：家鼠繁殖力極強，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應(yīng)該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？在超過K/2的時候捕魚最好,捕撈剩余量在K/2值，這樣既有利于種群的可持續(xù)發(fā)展，又可獲得較大收益。捕獲期應(yīng)在超過K/2的時候捕魚最好,捕撈剩余量在K/2值；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期（

K/2以下）。資料3：如果既要獲得最大的捕魚量，又要使大黃魚資源的更新能力不受破壞。捕魚之后種群的數(shù)量維持在下圖中哪一點上？為什么？1.K/2的應(yīng)用：（1）資源開發(fā)與利用：K/2時，是黃金開發(fā)點。維持種群數(shù)量在K/2值處，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。（2）有害生物防治：嚴防達K/2值處。（若達K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲的防控。）（1）受保護動物的拯救和恢復(fù)：改善其棲息環(huán)境，提高K值。（2）有害動物的防治：降低其環(huán)境容納量，即降低K值?！癝”形曲線在生產(chǎn)中的應(yīng)用總結(jié)：2.K的應(yīng)用：我國東亞飛蝗種群在1913～1961年的數(shù)量變化曲線說明種群數(shù)量的非周期性波動性，也說明種群數(shù)量的相對穩(wěn)定性四、種群數(shù)量的波動種群數(shù)量達到K值后，一定會在K值左右保持穩(wěn)定嗎？思考：資料1：資料2：多種鯨在遭遇人類過度捕撈后，種群數(shù)量急劇下降，有的鯨瀕臨滅絕。瀕臨滅絕的藍鯨人類捕撈鯨說明當長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性或急劇的下降。五、探究·實踐：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1.酵母菌屬兼性厭氧型微生物，有氧時產(chǎn)生二氧化碳和水，無氧時二氧化碳和酒精。2.用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。3.在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的增長呈

“S”形曲線。酵母菌結(jié)構(gòu)圖酵母菌電鏡圖資料：針對上述資料，你能提出哪些有價值的問題？1.不同溫度條件（或通O2量、通CO2量等）下酵母菌種群數(shù)量增長的情況是怎樣的？2.不同培養(yǎng)基（如加糖或不加糖）中酵母菌種群數(shù)量增長的情況是怎樣的？3.培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？提出問題：作出假設(shè)：酵母菌、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細胞計數(shù)板、滴管、顯微鏡等。在環(huán)境資源有限的條件下,酵母菌的數(shù)量變化隨時間呈“S”形增長。材料用具：1.怎樣對酵母菌進行計數(shù)？2.本探究需要設(shè)置對照嗎？如果需要，請討論對照組應(yīng)怎樣設(shè)計和操作；如果不需要，請說明理由。3.要做重復(fù)實驗嗎？為什么？4.怎樣記錄結(jié)果？實驗數(shù)據(jù)記錄表應(yīng)怎樣設(shè)計？探究思路：1.怎樣對酵母菌進行計數(shù)？①先將蓋玻片放在計數(shù)室上。②用滴管吸取培養(yǎng)液滴于蓋玻片的邊緣，自行滲入。③多余的培養(yǎng)液用濾紙吸去，稍等片刻，使酵母菌細胞全部沉降到計數(shù)室底部。④將計數(shù)板放在載物臺中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)酵母菌的數(shù)量，再以此為根據(jù)估算樣本中酵母菌的總數(shù)。抽樣檢測法計數(shù)室計數(shù)室（中間大方格）的長和寬各為1mm，深度為0.1mm，其體積為______mm3，合_________mL。1mm0.11×10-4血細胞計數(shù)板:一種專門計數(shù)較大單細胞微生物的儀器。計數(shù)室有兩種規(guī)格規(guī)格1：25×16型：25個中方格每個中方格包括16個小格規(guī)格2：16×25型：16個中方格每個中方格包括25個小格不管是哪一種規(guī)格，計數(shù)室都是由______個小格組成400取樣方法酵母菌種群密度（個/mL）=中方格種酵母菌數(shù)量的平均值×25×104×稀釋倍數(shù)A1A2A5A3A425×16型酵母菌種群密度（個/mL）=中方格種酵母菌數(shù)量的平均值×16×104×稀釋倍數(shù)16×25型A1A4A3A2a.從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差，以保證估算的準確性。思考：b.如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)采取怎樣的措施？搖勻后用試管取1mL酵母菌培養(yǎng)液稀釋后，再用血細胞計數(shù)板計數(shù)。c.對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當怎樣計數(shù)？只計數(shù)相鄰兩邊及其頂角（計上不計下，計左不計右）。2.本探究需要設(shè)置對照組嗎？如果需要請討論對照組應(yīng)怎樣設(shè)計和操作；如果不需要，請說明理由。

不需要，已有前后對照。3.需要做重復(fù)實驗嗎？需要，分組實驗獲得平均值。4.怎樣記錄結(jié)果？記錄表怎樣設(shè)計？第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天第1組第2組---