12種群數(shù)量的變化第1課時課件高二上學期生物人教版選擇性必修2

第2節(jié)

種群數(shù)量的變化第1課時

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。

細菌的增殖（視頻）二分裂問題1:細菌的生殖方式是怎樣的？問題2:第n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？Nn=1×2n請算出一個細菌產(chǎn)生的后代在不同時間（單位為min）的數(shù)量，并填入下表時間（min)20406080100120140160180細菌數(shù)量/個指數(shù)形式212223242526272829248163264128216512若初始數(shù)量為N0個細菌，那么第n代細菌數(shù)量(Nn)的計算公式是什么？Nn=N0×2nn＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n

＝2216不會建構模型問題3:72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？問題4:在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？為了驗證你的觀點，我們可以采用什么學科方法來研究？

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。

細菌的增殖（視頻）模型:物理模型數(shù)學模型概念模型注意：描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性描述。問題1：回憶一下前面所學模型的類型？SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法觀察分析提出問題提出假設建立數(shù)學模型對模型進行檢驗修正研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算繁殖n代的數(shù)量？在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對模型進行檢驗或修正1.定義：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數(shù)學形式。2.步驟：建立數(shù)學模型SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法——根據(jù)表格信息，嘗試小組合作以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌種群的增長曲線。0時間/min細菌數(shù)量/個10020030040050020406080100120140160180時間(min)020406080100120140160180分裂次數(shù)0123456789數(shù)量（個）12481632641282565123.類型及優(yōu)缺點：(1)數(shù)學公式(2)曲線圖①優(yōu)點：科學、精確②不足：不夠直觀①優(yōu)點：直觀②不足：不夠精確建立數(shù)學模型SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法——閱讀教材P8“思考●討論”,分析自然界種群增長的實例，小組合作完成以下問題。1.兩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？自然界中種群的數(shù)量變化情況是怎樣的呢？分析自然界種群增長實例思考.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。24只【資料2】20世紀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，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長如右圖所示1.兩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，因為資源和空間是有限的。思考.討論0時間/min細菌數(shù)量/個10020030040050020406080100120140160180二、種群的“J”形增長

自然界確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。某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化1.“J”形增長曲線的模型假設和適用對象分別是什么？閱讀教材P8-9，小組合作完成以下問題。

3.寫出“J”形增長曲線的數(shù)學模型(以數(shù)學公式表示)及各字母的含義。2.“J”形增長曲線的增長特點是怎樣的？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。1.模型假設：食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等某種群理想狀態(tài)種群數(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倍什么情況會出現(xiàn)理想狀態(tài)？①實驗室條件下；②當一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時。若第一年是N0，則第二年是多少？t年后呢？2.“J”形增長的數(shù)學模型公式：假設:種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)(λ)增長。種群起始數(shù)量為N0N1=N0λN2=N1λ=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后該種群的數(shù)量種群的起始數(shù)量每年增長倍數(shù)時間λ=當年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量曲線圖：時間(t)種群數(shù)量Nt數(shù)學模型：3.“J”形增長的特點：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。只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。4.“J”形增長的適用條件

據(jù)圖分析，種群數(shù)量變化符合數(shù)學公式：Nt＝N0λt時，種群增長曲線一定是“J”形嗎？并說明理由。當λ＜1時，種群數(shù)量減少；當λ＝1時，種群數(shù)量相對穩(wěn)定；不一定當λ＞1時，種群數(shù)量增多現(xiàn)學現(xiàn)用

①1～4年，種群數(shù)量_______________②4～5年，種群數(shù)量_______________③5～9年，種群數(shù)量_______________④9～10年，種群數(shù)量______________⑤10～11年，種群數(shù)量_____________⑥11～13年，種群數(shù)量_____________

。⑦

前9年，種群數(shù)量第_______年最高⑧9～13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11～12下降，512

據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化12～13增長λ=當年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量5.種群”J”形增長的實例①外來入侵物種的種群數(shù)量變化②動物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時間內種群的數(shù)量變化③實驗室中營養(yǎng)充分的情況中國人口數(shù)據(jù)增長曲線世界人口數(shù)據(jù)增長曲線6.人口數(shù)據(jù)增長曲線：人口在20世紀大部分時期呈現(xiàn)出“J”形增長如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？【實例】生態(tài)學家高斯的實驗

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)反復實驗，結果如下圖所示。第二天和第三天第五天問題2.第幾天以后基本維持在375個左右？問題1.大草履蟲的數(shù)量在第幾天增長較快？【實例】生態(tài)學家高斯的實驗

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)反復實驗，結果如下圖所示。問題3.為什么大草履蟲種群沒有出現(xiàn)“J”形增長？

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，導致出生率下降，死亡率升高。問題4.這種類型的種群增長稱為什么？種群的“S”形增長1.什么是“S”形增長曲線？“S”形增長曲線的形成原因是什么？閱讀課本P9頁相關內容，回答以下問題：3.“S”形增長曲線的適用對象是什么？2.“S”形增長曲線的增長有什么特點?嘗試分析“S”形增長曲線各段的含義。4.什么是環(huán)境容納量（K值）？在生產(chǎn)實踐活動中如何運用K值？三、種群的“S”形增長三、種群的“S”形增長1.概念：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。2.“S”形增長形成原因：現(xiàn)實狀態(tài)①資源和空間有限②種群密度增大時，種內競爭加劇出生率下降死亡率升高出生率=死亡率種群穩(wěn)定在一定的水平此時種群達到的最大數(shù)量稱為什么？3.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。思考1.K值是不是種群數(shù)量的最大值？

不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數(shù)量思考2.同一種群的K值是固定不變的嗎？

不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。4.“S”曲線的分析：BCDEA種群基數(shù)小，需要適應新環(huán)境，增長較緩慢。(1)AB段：(2)BC段：(3)C點：(4)CD段：

資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速。種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達到最大。

資源和空間有限，種群密度增大，種內競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；調整期加速期轉折期減速期(5)DE段：出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。飽和期5.“S”曲線的增長特點：S型曲線增長速率曲線增長速率時間t1t2①增長速率先

后

，最后為

。②當種群數(shù)量為

時，增長速率達到最大。K/2KABCDE請以時間為橫坐標，種群增長速率為縱坐標，畫出種群“S”形增長的增長速率曲線。增大減小0k/2增長率與增長速率增長率增長速率指種群數(shù)量在單位時間內的改變數(shù)值，有單位。（如個/年等）指在單位時間內種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例，是一個百分比，無單位。例：某一種群的數(shù)量在某一單位時間t（如一年）內，由初數(shù)量Nt-1（個）增長到末數(shù)量Nt（個），則這一單位時間內種群的增長率和增長速率的計算分別為：增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時間＝Nt－Nt-1(個)t(年)×100％增長率＝末數(shù)－初數(shù)＝Nt－Nt-1初數(shù)Nt-1＝出生率－死亡率＝λ-1拓展延伸種群增長率時間t1t2O種群增長速率時間t1t2O“J”形曲線增長率“S”形曲線增長率“J”形曲線增長速率“S”形曲線增長速率請根據(jù)“J”形增長曲線和“S”形增長曲線，畫出相應的增長率曲線和增長速率曲線1.如圖表示一個區(qū)域內甲、乙兩個種群的增長速率隨時間變化的曲線，下列有關敘述正確的是()A.據(jù)圖可知，乙種群的K值大于甲種群的K值B.t3～t5時間內甲、乙兩種群的年齡結構不同C.t2～t3時間內甲種群出生率小于死亡率D.t4時乙的種群密度最大B①野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關鍵原因是什么？②保護大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。6.K值和K/2值的運用：增大環(huán)境阻力→降低K值→防治老鼠斷絕或減少它們的食物來源養(yǎng)殖或釋放它們的天敵③鼠害導致作物減產(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，應當采取什么措施？防止老鼠種群數(shù)量達到K/2處6.K值和K/2值的運用：④為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平？為什么？

應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平，因為在這個水平上種群增長速率最大。6.K值和K/2值的運用：K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2——“黃金開發(fā)點”6.K值和K/2值的運用：K值減小環(huán)境阻力→增大K值→保護野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→