12種群數(shù)量的變化第1課時(shí)課件高二上學(xué)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(shí)

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。

細(xì)菌的增殖（視頻）二分裂問(wèn)題1:細(xì)菌的生殖方式是怎樣的？問(wèn)題2:第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？Nn=1×2n請(qǐng)算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間（單位為min）的數(shù)量，并填入下表時(shí)間（min)20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量/個(gè)指數(shù)形式212223242526272829248163264128216512若初始數(shù)量為N0個(gè)細(xì)菌，那么第n代細(xì)菌數(shù)量(Nn)的計(jì)算公式是什么？Nn=N0×2nn＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n

＝2216不會(huì)建構(gòu)模型問(wèn)題3:72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？問(wèn)題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？為了驗(yàn)證你的觀點(diǎn)，我們可以采用什么學(xué)科方法來(lái)研究？

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。

細(xì)菌的增殖（視頻）模型:物理模型數(shù)學(xué)模型概念模型注意：描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所作的一種簡(jiǎn)化的概括性描述。問(wèn)題1：回憶一下前面所學(xué)模型的類型？SZ-LWH一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法觀察分析提出問(wèn)題提出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)修正研究方法研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算繁殖n代的數(shù)量？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Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正1.定義：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：建立數(shù)學(xué)模型SZ-LWH一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法——根據(jù)表格信息，嘗試小組合作以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線。0時(shí)間/min細(xì)菌數(shù)量/個(gè)10020030040050020406080100120140160180時(shí)間(min)020406080100120140160180分裂次數(shù)0123456789數(shù)量（個(gè)）12481632641282565123.類型及優(yōu)缺點(diǎn)：(1)數(shù)學(xué)公式(2)曲線圖①優(yōu)點(diǎn)：科學(xué)、精確②不足：不夠直觀①優(yōu)點(diǎn)：直觀②不足：不夠精確建立數(shù)學(xué)模型SZ-LWH一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法——閱讀教材P8“思考●討論”,分析自然界種群增長(zhǎng)的實(shí)例，小組合作完成以下問(wèn)題。1.兩個(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？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(zhǎng)實(shí)例思考.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。24只【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)如右圖所示1.兩個(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?yàn)橘Y源和空間是有限的。思考.討論0時(shí)間/min細(xì)菌數(shù)量/個(gè)10020030040050020406080100120140160180二、種群的“J”形增長(zhǎng)

自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)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(lái)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(zhǎng)曲線的模型假設(shè)和適用對(duì)象分別是什么？閱讀教材P8-9，小組合作完成以下問(wèn)題。

3.寫出“J”形增長(zhǎng)曲線的數(shù)學(xué)模型(以數(shù)學(xué)公式表示)及各字母的含義。2.“J”形增長(zhǎng)曲線的增長(zhǎng)特點(diǎn)是怎樣的？4.查閱歷年來(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)。1.模型假設(shè)：食物和空間條件充裕氣候適宜沒(méi)有天敵(捕食和寄生天敵)沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)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(zhǎng)第二年的數(shù)量是第一年的λ倍什么情況會(huì)出現(xiàn)理想狀態(tài)？①實(shí)驗(yàn)室條件下；②當(dāng)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)。若第一年是N0，則第二年是多少？t年后呢？2.“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：假設(shè):種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)(λ)增長(zhǎng)。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(zhǎng)倍數(shù)時(shí)間λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量曲線圖：時(shí)間(t)種群數(shù)量Nt數(shù)學(xué)模型：3.“J”形增長(zhǎng)的特點(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。只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長(zhǎng)才為“J”形增長(zhǎng)。4.“J”形增長(zhǎng)的適用條件

據(jù)圖分析，種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式：Nt＝N0λt時(shí)，種群增長(zhǎng)曲線一定是“J”形嗎？并說(shuō)明理由。當(dāng)λ＜1時(shí)，種群數(shù)量減少；當(dāng)λ＝1時(shí)，種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定；不一定當(dāng)λ＞1時(shí)，種群數(shù)量增多現(xiàn)學(xué)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(zhǎng)增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定下降下降11～12下降，512

據(jù)圖說(shuō)出種群數(shù)量如何變化12～13增長(zhǎng)λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量5.種群”J”形增長(zhǎng)的實(shí)例①外來(lái)入侵物種的種群數(shù)量變化②動(dòng)物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時(shí)間內(nèi)種群的數(shù)量變化③實(shí)驗(yàn)室中營(yíng)養(yǎng)充分的情況中國(guó)人口數(shù)據(jù)增長(zhǎng)曲線世界人口數(shù)據(jù)增長(zhǎng)曲線6.人口數(shù)據(jù)增長(zhǎng)曲線：人口在20世紀(jì)大部分時(shí)期呈現(xiàn)出“J”形增長(zhǎng)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？【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(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。第二天和第三天第五天問(wèn)題2.第幾天以后基本維持在375個(gè)左右？問(wèn)題1.大草履蟲(chóng)的數(shù)量在第幾天增長(zhǎng)較快？【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(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。問(wèn)題3.為什么大草履蟲(chóng)種群沒(méi)有出現(xiàn)“J”形增長(zhǎng)？

由于隨著大草履蟲(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。問(wèn)題4.這種類型的種群增長(zhǎng)稱為什么？種群的“S”形增長(zhǎng)1.什么是“S”形增長(zhǎng)曲線？“S”形增長(zhǎng)曲線的形成原因是什么？閱讀課本P9頁(yè)相關(guān)內(nèi)容，回答以下問(wèn)題：3.“S”形增長(zhǎng)曲線的適用對(duì)象是什么？2.“S”形增長(zhǎng)曲線的增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)?嘗試分析“S”形增長(zhǎng)曲線各段的含義。4.什么是環(huán)境容納量（K值）？在生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中如何運(yùn)用K值？三、種群的“S”形增長(zhǎng)三、種群的“S”形增長(zhǎng)1.概念：種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長(zhǎng)曲線呈“S”形。2.“S”形增長(zhǎng)形成原因：現(xiàn)實(shí)狀態(tài)①資源和空間有限②種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)種群達(dá)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(dá)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(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時(shí)，K值會(huì)下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)上升。4.“S”曲線的分析：BCDEA種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢。(1)AB段：(2)BC段：(3)C點(diǎn)：(4)CD段：

資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速。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；調(diào)整期加速期轉(zhuǎn)折期減速期(5)DE段：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。飽和期5.“S”曲線的增長(zhǎng)特點(diǎn)：S型曲線增長(zhǎng)速率曲線增長(zhǎng)速率時(shí)間t1t2①增長(zhǎng)速率先

后

，最后為

。②當(dāng)種群數(shù)量為

時(shí)，增長(zhǎng)速率達(dá)到最大。K/2KABCDE請(qǐng)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群增長(zhǎng)速率為縱坐標(biāo)，畫出種群“S”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)速率曲線。增大減小0k/2增長(zhǎng)率與增長(zhǎng)速率增長(zhǎng)率增長(zhǎng)速率指種群數(shù)量在單位時(shí)間內(nèi)的改變數(shù)值，有單位。（如個(gè)/年等）指在單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例，是一個(gè)百分比，無(wú)單位。例：某一種群的數(shù)量在某一單位時(shí)間t（如一年）內(nèi)，由初數(shù)量Nt-1（個(gè)）增長(zhǎng)到末數(shù)量Nt（個(gè)），則這一單位時(shí)間內(nèi)種群的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的計(jì)算分別為：增長(zhǎng)速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時(shí)間＝Nt－Nt-1(個(gè))t(年)×100％增長(zhǎng)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(zhǎng)率時(shí)間t1t2O種群增長(zhǎng)速率時(shí)間t1t2O“J”形曲線增長(zhǎng)率“S”形曲線增長(zhǎng)率“J”形曲線增長(zhǎng)速率“S”形曲線增長(zhǎng)速率請(qǐng)根據(jù)“J”形增長(zhǎng)曲線和“S”形增長(zhǎng)曲線，畫出相應(yīng)的增長(zhǎng)率曲線和增長(zhǎng)速率曲線1.如圖表示一個(gè)區(qū)域內(nèi)甲、乙兩個(gè)種群的增長(zhǎng)速率隨時(shí)間變化的曲線，下列有關(guān)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(shí)間內(nèi)甲、乙兩種群的年齡結(jié)構(gòu)不同C.t2～t3時(shí)間內(nèi)甲種群出生率小于死亡率D.t4時(shí)乙的種群密度最大B①野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？②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，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(dòng)范圍縮小，K值降低。6.K值和K/2值的運(yùn)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(lái)源養(yǎng)殖或釋放它們的天敵③鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會(huì)傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？防止老鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2處6.K值和K/2值的運(yùn)用：④為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在什么水平？為什么？

應(yīng)使被捕魚(yú)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(zhǎng)速率最大。6.K值和K/2值的運(yùn)用：K種群數(shù)量時(shí)間0BCDEt1t2AK/2——“黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)”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→