1.2 種群數(shù)量的變化課件高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

溫故知新1.種群及種群密度的調(diào)查方法2.種群的數(shù)量特征加拿大一枝黃花——植物界“蝗蟲”、“黃花開處百花殺”加拿大一枝黃花迅速增長的原因有哪些？它們的數(shù)量會一直增長下去嗎？如何防治呢？目標(biāo)010203通過分析與比較，明確種群的“J”形增長和“S”形增長的條件和特點(diǎn);通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化等活動(dòng)，嘗試建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型。(科學(xué)思維、科學(xué)探究)通過分析影響種群數(shù)量變化的因素，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀。(生命觀念)運(yùn)用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，關(guān)注人類活動(dòng)對動(dòng)植物種群數(shù)量變化的影響。(社會責(zé)任)第2節(jié)

種群數(shù)量的變化問題探討：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。細(xì)菌的增殖（視頻）1.細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？二分裂2.72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？n＝60min×72h／20min＝216Nn＝1×２n

＝22163.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個(gè)公式描述的趨勢增長嗎？為了驗(yàn)證你的觀點(diǎn)，我們可以采用什么學(xué)科方法來研究？完成P8表格和圖。不會,因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。建立數(shù)學(xué)模型時(shí)間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個(gè)）248163264128216512指數(shù)形式212223242526272829①1個(gè)細(xì)菌第n代細(xì)菌數(shù)量(Nn)的計(jì)算公式是什么？初始數(shù)量為N0個(gè)細(xì)菌呢？Nn=1×2nNn=N0×2n思考：如果資源和生存空間沒有限制，那么1個(gè)細(xì)菌繁殖n代之后的數(shù)量是多少？(細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一次)②以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線。2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式數(shù)學(xué)公式曲線圖等3.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義:描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。

1.數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。Nn＝N0×2n精確，但不夠直觀能直觀地反映變化趨勢，但不夠精確一構(gòu)建種群增長模型的方法（建立數(shù)學(xué)模型）4.?建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟:P7 假說-演繹法3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？1.資料中種群增長有什么共同點(diǎn)?2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？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，因食物和空間有限任務(wù)二：P8思考討論【資料1】澳大利亞野兔

【資料2】環(huán)頸雉引入美國思考：在自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎么樣的呢？有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式嗎？0時(shí)間/min細(xì)菌數(shù)量/個(gè)10020030040050020406080100120140160180

自然界確有類似的細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”形。某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化二種群的“J”形增長思考：自主學(xué)習(xí)課本P8-9頁相關(guān)內(nèi)容，請小組合作完成以下問題。1.“J”形增長曲線模型假設(shè)和適用對象是什么？2.寫出“J”形增長曲線的數(shù)學(xué)模型(以數(shù)學(xué)公式表示)及解釋各字母的含義。3.“J”形增長曲線的增長特點(diǎn)（增長率、增長速率）。4.查閱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。二種群的“J”形增長1.模型假設(shè)（理想條件：）2.適用對象：實(shí)驗(yàn)室條件下、遷移入新的適宜環(huán)境（如入侵物種）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即無環(huán)境阻力二種群的“J”形增長3.“J”形增長的數(shù)學(xué)模型公式：N0：該種群的起始數(shù)量

t：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)量的倍數(shù)Nt=N0λt

t年后種群的數(shù)量為：4.J形曲線的增長率與種群增長速率？因?yàn)閠年后種群的數(shù)量為:Nt=N0λt

增長率=(Nt－Nt－1)/Nt－1N0λt－N0λt－1N0λt－1==λ-1在“J”型曲線中，增長率不變，增長速率逐漸增大。0

時(shí)間種群增長速率4.J形曲線的增長率與種群增長速率考考你！經(jīng)調(diào)查，第一年某種昆蟲種群數(shù)量為N0

,如果在理想的條件下，每年的增長率以0.2保持不變，則第三年該種群數(shù)量為(

)。A.1.2N0

B.1.44N0

C.2.2N0

D.3.6N0

B1-4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____________________________據(jù)圖分析，種群數(shù)量第_______年達(dá)到最高種群數(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)量如何變化只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長才為“J”形增長。中國人口數(shù)據(jù)增長曲線世界人口數(shù)據(jù)增長曲線與生活的聯(lián)系：人口數(shù)據(jù)增長曲線：人口在20世紀(jì)大部分時(shí)期呈現(xiàn)出“J”形增長思考：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【實(shí)例】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：

在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。

（1）大草履蟲的數(shù)量在第幾天增長較快？第二天和第三天（2）第幾天以后基本維持在375個(gè)左右？第五天（3）為什么大草履蟲種群沒有出現(xiàn)“J”形增長？三種群的“S”形增長時(shí)間（D）種群大小120.42137.23319.04369.05375.36375.4由于隨著大草履蟲數(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。（4）這種類型的種群增長稱為什么？種群的“S”形增長思考：自主學(xué)習(xí)課本P9頁相關(guān)內(nèi)容，請小組合作完成以下問題。1.什么是“S”形增長曲線？2.“S”形增長曲線形成原因是什么？3.“S”形增長曲線的適用對象是什么？4.“S”形增長曲線的增長特點(diǎn)。5.嘗試分析“S”形增長曲線各段的含義。6.什么是環(huán)境容納量（K值）？如何運(yùn)用？三種群的“S”形增長種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。1.“S”形增長的含義：2.“S”形增長形成原因：三種群的“S”形增長資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）資源和空間有限3.適用對象：一般自然種群的增長4.環(huán)境容納量：一定的環(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。4.環(huán)境容納量（K值）：思考：同一種群的K值是固定不變的嗎？

同種生物的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境因素的影響。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(dòng)物的環(huán)境容納量。思考：K值是種群數(shù)量的最大值嗎？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(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡。K值的四種表示方法5.S形曲線的增長率和增長速率？：[檢測]“S”型曲線與其增長速率的關(guān)系K/2

t0t1t2

時(shí)間種群數(shù)量Kabcde⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的

段⑵圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的

點(diǎn)⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的

段⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的

段甲乙增長速率變化:0～K/2時(shí)逐漸增大K/2～K時(shí)逐漸減小在K/2時(shí)達(dá)到最大在K時(shí)增長速率為0acccddet0t1t2

時(shí)間0K/2K數(shù)量增長速率fgh種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率＞死亡率，種群數(shù)量增長迅速；資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率＞死亡率，但差值在減少，種群增長速率下降；出生率≈死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量即K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量達(dá)到最大,且種內(nèi)斗爭最劇烈。此時(shí)種群增長速率最大?！癝”曲線的分析：ab段（適應(yīng)期）:bc段（加速期）:c點(diǎn)（轉(zhuǎn)折期）：cd段（減速期）:de段（飽和期）:ad段(不包括d):出生率大于死亡率①出生率=死亡率②種群數(shù)量相對穩(wěn)定③種群增長(速)率為零K值特點(diǎn)①種群再生能力最強(qiáng)②種群增長速率最大K/2值特點(diǎn)6.K值和K/2值的運(yùn)用：（1）野生生物的保護(hù)（2）有害生物的防治（3）資源的合理利用野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？保護(hù)大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護(hù)區(qū)，改善棲息環(huán)境，減小環(huán)境阻力，從而提高環(huán)境容納量（K值），是保護(hù)它們的根本措施。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動(dòng)范圍縮小，K值降低。（1）野生生物的保護(hù)（2）有害生物的防治鼠的種類繁多，危害大，能傳播鼠疫、流行性出血熱（由漢坦病毒引起）、鉤端螺旋體（屬于細(xì)菌）病等。為了研究制約鼠種群數(shù)量的因素，科研人員將某一鼠種群遷入一座荒島后，獲得了如下鼠種群的數(shù)量變化曲線，下列說法正確的是（）A．這個(gè)鼠種群增長速率最快在C點(diǎn)左右B．該種群的增長曲線是“S”形，E點(diǎn)時(shí)出生率和死亡率為0C．若防治鼠害，應(yīng)在C點(diǎn)之前，嚴(yán)防到達(dá)C點(diǎn)D．通?？捎脴臃椒?、標(biāo)記重捕法調(diào)查鼠的種群數(shù)量C怎樣做才能最有效的滅鼠？增大環(huán)境阻力→降低K值→防治老鼠如斷絕或減少它們的食物來源（密封糧食、硬化地面、搞好環(huán)境衛(wèi)生等）；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。①降低環(huán)境容納量②在

捕殺K/2前防治有害生物的根本措施。在種群增長剛開始（達(dá)到K/2之前）的時(shí)候就進(jìn)行防治；防止老鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2處（2）有害生物的防治傳統(tǒng)手段：機(jī)械捕殺，藥物捕殺（增大死亡率）

施用避孕藥，施用激素（降低出生率）(2017·高考全國卷乙，T5)假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S型增長，該種群的增長率隨種群數(shù)量的變化趨勢如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時(shí)開始捕獲，下列四個(gè)種群數(shù)量中合適的是(

)

A．甲點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量B．乙點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量C．丙點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量D．丁點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量D（3）資源的合理利用K種群數(shù)量時(shí)間0BCDEt1t2AK/2——“黃金開發(fā)點(diǎn)”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？為什么？

應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平，因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長率最大，以持續(xù)獲得最大的捕撈量種群數(shù)量＞K/2時(shí)是最佳捕撈時(shí)期最大捕撈量≠最大日捕獲量①要持續(xù)獲得最大捕撈量:K/2之后捕撈②要獲得日捕獲量:應(yīng)在種群密度最大時(shí)捕撈

(即K值時(shí))（3）資源的合理利用草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量6.K值和K/2值的運(yùn)用：K值減小環(huán)境阻力→

增大K值→保護(hù)野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量K/2值漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處

“J”型曲線與其增長速率、增長率的關(guān)系在“J”型曲線中，種群增長速率逐漸增大，增長率基本不變。

“S”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。規(guī)律總結(jié)1“J”形增長“S”形增長產(chǎn)生條件增長特點(diǎn)K值曲線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理想條件。資源和空間有限、受氣候變化影響、受其他生物制約。每種群數(shù)量以一定倍數(shù)增長，種群增長速率越來越快。種群增長速率先逐漸增大，K/2時(shí)增長最快，此后增長減緩，到K值時(shí)停止增長。時(shí)間(t)種群數(shù)量t0t1t2時(shí)間增長速率時(shí)間種群數(shù)量t/2t無有K值思考：你還能從其他角度對“J”與“S”形增長曲線進(jìn)行比較嗎？0

時(shí)間種群增長速率自然狀態(tài)下，大多數(shù)種群呈“S”型增長規(guī)律總結(jié)21.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(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)境阻力生存斗爭中被淘汰的個(gè)體數(shù)不等同；已經(jīng)存在環(huán)境阻力思考：種群的數(shù)量變化除了增長，還存在什么情況？應(yīng)用？規(guī)律總結(jié)3在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。1.種群數(shù)量的相對穩(wěn)定：2.種群數(shù)量的波動(dòng)：

對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動(dòng)。四種群數(shù)量的波動(dòng)某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)

處在波動(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。

東亞飛蝗在我國的大發(fā)生沒有周期性規(guī)律，干旱是大發(fā)生的主要原因。在黃河三角洲上的濕生草地，若遇到連年干旱，土壤中的蝗卵成活率就會提高，這是造成蝗蟲大發(fā)生的主要原因。在淮河流域，前一年大澇，第二年飛蝗大發(fā)生的