1.2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

第一章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化假設(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。Nt=N0λt1.根據(jù)假設(shè)計算出1個細(xì)菌在不同時間產(chǎn)生后代的數(shù)量，記錄在自己設(shè)計的表格中。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）2481632641282565123.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn＝1×２n＝2216Nn=1×２n2.第n代細(xì)茵數(shù)量的計算公式是什么？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？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Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)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)模型通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正研究方法研究實例建立數(shù)學(xué)模型四步驟:一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)公式與曲線圖各有什么優(yōu)缺點？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀。用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，可以為數(shù)學(xué)公式、曲線圖第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式：Nn=1×２n資料1：1859年，澳大利亞某農(nóng)場中放生了24只野兔。一個世紀(jì)之后，澳大利亞野兔超過6億只。后來，黏液瘤病毒控制了野兔的種群數(shù)量。資料2：20世紀(jì)30年代，環(huán)頸雉引入某地小島。5年間增長如圖所示。不能，因食物和空間有限討論: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？食物充足，缺少天敵等種群數(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。J二、種群的“J”形增長

數(shù)學(xué)模型1：曲線圖1.模型假設(shè)食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種（即無環(huán)境阻力、理想條件下）。在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。*注意：該曲線的起點不是原點?！舅伎肌磕男┣闆r下可能出現(xiàn)這種條件？實驗室條件下、遷移入新環(huán)境（如物種入侵）【思考】生物遷入新環(huán)境一定會出現(xiàn)J形增長嗎？不一定（1）產(chǎn)生條件：二、種群的“J”形增長N1=N0λ1N2=N1·λ=(N0為起始數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，t為時間。)2.建立模型（數(shù)學(xué)公式）:t年后種群的數(shù)量為:Nt=N0λt一年后種群的數(shù)量為:二年后種群的數(shù)量為:N0λ23.特點:種群數(shù)量數(shù)量持續(xù)增長，沒有上限意義：反映了種群增長的潛力或者趨勢λ現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù)=【思考1】①當(dāng)λ=1時，種群數(shù)量如何變化？②當(dāng)λ＞1時，種群數(shù)量如何變化？③當(dāng)0＜λ＜1時，種群數(shù)量如何變化？④當(dāng)λ=0時，種群數(shù)量如何變化？【思考2】當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？增長率=0,種群數(shù)量不變(相對穩(wěn)定)增長率>0,種群數(shù)量增長增長率<0，種群數(shù)量下降不一定；只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。雌體沒有繁殖，種群在下一代中滅亡種群增長率與種群增長速率①種群增長率：指種群在一定時間內(nèi)增加的個體數(shù)占原來個體總數(shù)的比率，即增長率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))／原有個體數(shù)×100％②種群增長速率：指單位時間內(nèi)新增加的個體數(shù)，增長速率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))／單位時間×100％

種群增長速率就是曲線上每一點的切線(即斜率)0

時間種群增長速率增長率=(Nt－Nt－1)/Nt－1N0λt－N0λt－1N0λt－1==（λ-1）X100%在“J”形曲線中，種群增長速率逐漸增大，增長率基本不變。在題目中出現(xiàn)以下條件時，可視為“J”形增長①理想條件下②實驗室條件下③食物和空間條件充裕、氣候適宜和沒有敵害等幾個條件同時滿足④外來物種入侵早期階段⑤無環(huán)境阻力狀況

實例福壽螺福壽螺原產(chǎn)中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)，如阿根廷、玻利維亞、巴西、巴拉圭及烏拉圭等。廣泛分布于北美、亞洲、非洲等十多個國家，已成為世界性的外來入侵生物。鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國.由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸.它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。

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“J”增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長512練習(xí)：據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？不會高斯實驗：生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗，得出了如下圖所示的結(jié)果。種群增長的“S”型曲線“S”型曲線形成原因？種群的________率和______率_______，種群增長________，有時會________在一定水平。______________；當(dāng)種群密度增加時，種內(nèi)_______加劇，使種群的出生率降低，死亡率升高資源和空間有限競爭出生死亡相等停止穩(wěn)定環(huán)境容納量（K值）：一定的環(huán)境條件下所能維持的種群最大的數(shù)量。自然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捕食者的數(shù)量增加出生率等于死亡率達(dá)到K值1.曲線圖分析:ab段:（適應(yīng)期）種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；（加速期）資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；（減速期）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；（飽和期）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。種群數(shù)量達(dá)到最大,且種內(nèi)斗爭最劇。bc段:c點：cd段:（轉(zhuǎn)折期）出生率大于死亡率,此時種群增長速率最大。de段:你能根據(jù)這些線索畫出種群增長速率隨時間的變化嗎？種群增長率？時間（D）種群大小120.42137.23319.04369.05375.36375.4“S”形曲線S形曲線的增長速率先變大，在種群數(shù)量為K/2時達(dá)到最大，后逐漸減小，直至為零（K值）*種群數(shù)量曲線不能從原點出發(fā)，增長速率曲線可以從原點出發(fā)[檢測]“S”形曲線與其增長速率的關(guān)系K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量Kabcde⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的

段⑵圖乙的g點相當(dāng)于圖甲的

點⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的

段⑷圖乙的h點相當(dāng)于圖甲的

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

時間0K/2K

數(shù)量增長速率fgh【思考】1.自然條件下，為什么種群增長到K值左右便會趨于穩(wěn)定？

自然條件下，資源和空間總是有限的。當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭就會加劇，這就會使種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平（K值）。種內(nèi)競爭對種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用。

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______在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在________上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過_____調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值下降上升K值附近反饋K值不是種群數(shù)量的最大值K值是環(huán)境容納量，即在環(huán)境不被破壞的前提下所能容納的最大值；種群所達(dá)到的最大值會超過K值，但超過K值后，環(huán)境容納不下，種群數(shù)量會迅速降下來K值的大小主要由環(huán)境資源決定呼和浩特大草原，由于未知原因遷來少量老鼠，則該草原上鼠的K值______（增大、不變或減?。?，原因是_____________________不變K值是由環(huán)境資源量決定的，與遷入率無關(guān)（1）將某種單細(xì)胞菌接種到裝有10mL液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)基M）的試管中，培養(yǎng)并定時取樣進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)后發(fā)現(xiàn)，試管中該種菌的總數(shù)達(dá)到a時，種群數(shù)量不再增加。由此可知，該種群增長曲線為

型，且種群數(shù)量為

時，種群增長最快。（2）若將該種菌接種在5mL培養(yǎng)基M中，培養(yǎng)條件同上，則與上述實驗結(jié)果相比，該種菌的環(huán)境容納量（K值）

（填“增大”“不變”或“減小”）。若在5mL培養(yǎng)基M中接種該菌的量增加一倍，則與增加前相比，K值

（填“增大”“不變”或“減小”），原因是

。

（2019全國卷III·31）K值是由環(huán)境資源量決定的，與接種量無關(guān)S

a/2減小不變①

對應(yīng)的種群增長速率為0,數(shù)量最大,為K值。②

對應(yīng)的種群增長速率最大,為K/2值。B點對應(yīng)的種群出生率與死亡率相等,種群數(shù)量達(dá)到最大,為

。A點A'點K值K值、K/2的四種表示方法:①②①

對應(yīng)的種群數(shù)量為K值。②

對應(yīng)的種群出生率與死亡率差值最大，為K/2值。①

對應(yīng)的種群個體數(shù)最多,即K值。②

對應(yīng)的種群個體數(shù)為K/2值。C點C'點D點D'點③④K值、K/2的四種表示方法:四、K值和1/2K值的應(yīng)用1.對野生生物資源和瀕危物種的保護(hù)應(yīng)對措施：建立自然保護(hù)區(qū)，提高環(huán)境容納量（K值），野生大熊貓數(shù)量銳減的原因：棲息地遭到破壞，食物減少、活動范圍縮小，K值變小。①從環(huán)境容納量考慮：增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量。2.有害生物的防治措施：斷絕或減少食物來源；減少挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；搞好環(huán)境衛(wèi)生等等。②從1/2K值考慮：在種群增長剛開始（達(dá)到1/2K之前）的時候就進(jìn)行防治；（絕對不能讓種群數(shù)量增長到1/2K值）3.對野生生物資源的合理利用種群數(shù)量＞K/2時是最佳捕撈時期！草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量①要持續(xù)獲得最大捕撈量:__________捕撈；②要獲得最大日捕獲量:應(yīng)在__________捕撈。K/2之后達(dá)到K值時目的：以持續(xù)獲得最大的捕撈量捕魚時，在剛超過1/2K時開始捕撈；要使被捕種群的剩余量維持在1/2K附近?，F(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”形增長，該種群的增長速率隨種群數(shù)量A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)量合適時開始捕獲，應(yīng)為____點對應(yīng)的種群數(shù)量。丁1.“J”形曲線用達(dá)爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。用達(dá)爾文的觀點分析“J”、“S”型曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值“J”形曲線無K值，

無種內(nèi)斗爭，

無天敵。種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長，實際上是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時間內(nèi)的增長方式，最終是以”S”型增長結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果。2.圖中陰影部分表示：________；用達(dá)爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。環(huán)境阻力五、種群增長的兩種曲線的比較J形曲線S形曲線條件特點有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限連續(xù)增長增長到K值后穩(wěn)定無有K值環(huán)境阻力食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適傳染病等K值：環(huán)境容納量P12②但對于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。處在波動狀態(tài)的種群，在特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、赤潮等。

東亞飛蝗種群數(shù)量的波動①在自然界，有的種群能夠在一段時間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。四、種群數(shù)量的波動③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)性或急劇的下降；如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞。種群的延續(xù)需要有一定的個體數(shù)量為基礎(chǔ)；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。*對于那些已經(jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。【典例】圖1表示某種群數(shù)量變化的相關(guān)曲線圖，圖2是在理想環(huán)境和自然條件下的種群數(shù)量增長曲線。下列有關(guān)敘述錯誤的是()DA.圖2中曲線X可表示圖1中前5年種群數(shù)量的增長情況B.圖1中第10年種群數(shù)量對應(yīng)圖2中曲線Y上的C點C.圖2中B點時種群增長速率最大D.圖1中第15年種群數(shù)量最少圖1為植食性昆蟲遷入該生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長速率變化曲線，圖2為λ(λ是當(dāng)年種群數(shù)量與前一年種群數(shù)量的比值)隨時間的變化曲線。下列有關(guān)敘述，正確的是()A.圖1中t1～t2與圖2中a～b時期種群都是衰退型B.圖2中a、c時期種群的出生率均與死亡率相當(dāng)C.圖1和圖2中K值出現(xiàn)的時間分別是t2和dD.圖1和圖2可分別表示種群的“S”形和“J”形增長過程B圖2中種群數(shù)量最多的時候是

，最少的時候是

。呈“J”形增長的時間段是

。cedeA.甲種群在t1～t2段的種群數(shù)量不斷增加B.乙種群在t1～t2段的種群數(shù)量一直減少C.乙種群在t3后種群數(shù)量保持不變D.甲種群在t3后數(shù)量相對穩(wěn)定可能是生存條件得到了改善【對點小練】(2021·山東濰坊一中月考)科研小組對某地兩個種群的數(shù)量進(jìn)行了多年的跟蹤調(diào)查，并研究λ＝隨時間的變化趨勢，結(jié)果如下圖所示(圖中Nt表示第t年的種群數(shù)量，Nt＋1表示第t＋1年的種群數(shù)量)。下列分析正確的是()C釀酒和做面包都需要酵母菌，這些酵母菌可以用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）來培養(yǎng)。培養(yǎng)液中酵母菌種群的增長情況，與發(fā)酵食品的制作有密切關(guān)系。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐1.單細(xì)胞真核生物2.兼性厭氧菌3.出芽生殖（主要）1.實驗?zāi)康模撼醪綄W(xué)會酵母菌等微生物的計數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。2.實驗原理：用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）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.提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？4.材料用具：酵母菌、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細(xì)胞計數(shù)板、滴管、顯微鏡等。5.討論思路：自變量：因變量：無關(guān)變量：時間酵母菌數(shù)量培養(yǎng)液的體積等計數(shù)室1mm大方格的長和寬各為1mm，深度為0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容積為0.1mm3計數(shù)室血細(xì)胞計數(shù)板：專門用于計數(shù)單細(xì)胞微生物的一種儀器1個計數(shù)室的面積為1mm2，1個計數(shù)室內(nèi)有400個小方格。每個小方格的面積1/400mm2②1/400mm2的含義①0.10mm的含義計數(shù)室的深度為0.1mm計數(shù)室通常有兩種規(guī)格：25×16型：即大方格內(nèi)分為25中格，每一中格又分為16小格16×25型：即大方格內(nèi)分為16中格，每一中格又分為25小格不管計數(shù)室是哪一種構(gòu)造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400個小方格組成取樣方法：如圖B所示，25中格×16小格的計數(shù)板，需要對四個頂角及中央5個中格中的酵母菌進(jìn)行計數(shù)；如圖C所示，16中格×25小格的計數(shù)板，則只需對四個頂角中格中的酵母菌進(jìn)行計數(shù)。隨后估算出每個小方格中的酵母菌數(shù)。（1）怎樣對酵母菌進(jìn)行計數(shù)？采用抽樣檢測的方法：蓋→吸→滴→滲→再吸→沉→計如果先加培養(yǎng)液再蓋蓋玻片，那么蓋玻片可能由于已加入液滴的表面張力而不能嚴(yán)密地蓋到計數(shù)板表面，使計數(shù)室內(nèi)部液體增多，導(dǎo)致計數(shù)結(jié)果偏高。計算方法：培