《种群数量的变化》说课优秀课件

1、第第4章章 种群和群落种群和群落第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化一、教材中的地位和作用一、教材中的地位和作用二、学情分析二、学情分析三、学习目标三、学习目标四、重难点及突破方法四、重难点及突破方法五、教学过程五、教学过程一、教材中的地位和作用一、教材中的地位和作用 种群数量的变化种群数量的变化是人教版必修是人教版必修3 3第第4 4章第章第2 2节的内容。本课是在学生了解了种群数量特征节的内容。本课是在学生了解了种群数量特征的基础上，进一步介入数学知识，用建立数学的基础上，进一步介入数学知识，用建立数学模型的方法描述、解释和预测种群数量的发展模型的方法描述、解释和预测种群数量的发展变化

2、。建立数学模型对于帮助学生理解自然界变化。建立数学模型对于帮助学生理解自然界事物的数量特征和数量变化规律具有重要意义。事物的数量特征和数量变化规律具有重要意义。二、学情分析二、学情分析 学生在前一节的学习中已经认识了种群数学生在前一节的学习中已经认识了种群数量、种群密度、出生率、死亡率等名词及其关量、种群密度、出生率、死亡率等名词及其关系；高二上期已经在数学学科中学习了函数及系；高二上期已经在数学学科中学习了函数及其曲线等数学知识，也具有数学建模的简单思其曲线等数学知识，也具有数学建模的简单思想；在必修想；在必修1 1中也体验了物理模型的建立过程。中也体验了物理模型的建立过程。三、学习目标三、

3、学习目标1 1、利用教材、利用教材P P6565细菌数量增长的实例，尝试建构细菌数量增长的实例，尝试建构“J J型型”增增长数学模型，体会建构种群增长模型的一般过程。长数学模型，体会建构种群增长模型的一般过程。2 2、结合教材、结合教材P P6666图图4 45 5，理解种群，理解种群“J”J”型增长的数学模型。型增长的数学模型。3 3、阅读高斯实验，体会建构、阅读高斯实验，体会建构“S”S”型增长曲线的过程。型增长曲线的过程。4 4、结合教材、结合教材P P6767图图4 46 6，理解种群，理解种群“S”S”型增长的数学模型。型增长的数学模型。 四、重难点及突破策略四、重难点及突破策略 1

4、、根据实例尝试建构种群增长的、根据实例尝试建构种群增长的“J”型、型、“S”型数型数学模型，并据此解释种群数量的变化。学模型，并据此解释种群数量的变化。 通过构建数学模型的活动，学生亲身参与这一过程，一通过构建数学模型的活动，学生亲身参与这一过程，一方面使学生更好的了解这一过程，另一方面也使学生在过程方面使学生更好的了解这一过程，另一方面也使学生在过程中体会到科学研究的严谨性。中体会到科学研究的严谨性。 2、“J”型增长曲线与型增长曲线与“S”型增长曲线的型增长曲线的、增长率、增长率、增长速率、增长速率、K值等相关问题。值等相关问题。 通过辨析通过辨析、“增长率增长率”“”“出生率出生率”“”

5、“死亡率死亡率”之间的关之间的关系，以及系，以及“增长速率增长速率”的实际意义，帮助学生更好的解决练的实际意义，帮助学生更好的解决练习中这个易错问题。习中这个易错问题。 五、教学过程五、教学过程温故知新1、种群最基本的数量特征是什么？2、除种群密度外还有什么数量特征？3、出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄组成和性别比例都是如何影响种群密度的？ 通过前面的学习我们发现受通过前面的学习我们发现受“出生率、死亡率、出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄组成和性别比例迁入率、迁出率、年龄组成和性别比例”等的影等的影响，以种群密度为最基本特征的种群数量将会发响，以种群密度为最基本特征的种群数量将会发生变

6、化，那么种群数量的变化又有什么规律呢？生变化，那么种群数量的变化又有什么规律呢？ 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，它可对生命现象进行量化，以数量关数学形式，它可对生命现象进行量化，以数量关系进行描述，再运用逻辑推理、求解和运算等方系进行描述，再运用逻辑推理、求解和运算等方法，研究生命现象及规律。法，研究生命现象及规律。一建构种群增长模型的方法一建构种群增长模型的方法 时间时间(min)(min)0 02020404060608080100100120120180180繁殖代数繁殖代数( (代代) )0 01 12 23 34 4_ _ _

7、_ 细菌数量细菌数量( (个个) )1 1_ _ _ _ _ _ _ 32326464_ _ 在营养和生存空间没有限制在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每的情况下，某种细菌每2020分分钟就通过分裂繁殖一次。钟就通过分裂繁殖一次。1 1、请你仔细观察细菌分裂繁、请你仔细观察细菌分裂繁殖的规律，完善下表。殖的规律，完善下表。5125122 24 48 816165 56 69 92 2观察上表中细菌数量观察上表中细菌数量(N)(N)和繁殖代数和繁殖代数(n)(n)之间的关系，写出相之间的关系，写出相 应的方程式应的方程式： 。N N2 2n n3 3根据所得到的方程式，在给出的坐标系中画

8、出细菌种群数量根据所得到的方程式，在给出的坐标系中画出细菌种群数量 增长的曲线。增长的曲线。4 4数学公式和曲线图各自的优缺点。数学公式和曲线图各自的优缺点。5 5在一个培养基中，细菌的数量会一直按照上述数学模型增长在一个培养基中，细菌的数量会一直按照上述数学模型增长 吗？为什么？如何验证你的观点？吗？为什么？如何验证你的观点？研究实例研究实例研究方法研究方法细菌每细菌每20min20min分裂一次分裂一次研究对象研究对象在资源和空间无限多的环在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响合理假设合理假设NNn n=2=2n n

9、， NN代表细菌数量，代表细菌数量，n n表示第几代表示第几代数学表达数学表达观察、统计细菌数量，对观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检自己所建立的模型进行检验或修正验或修正检验修正检验修正上述细菌的指数增长出现的前提是上述细菌的指数增长出现的前提是 营养和生存空间没有限制营养和生存空间没有限制自然界中会不会真得出现这种情况呢？自然界中会不会真得出现这种情况呢？18591859年，年，2424只只野兔野兔 6 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后实例实例1 1：澳大利亚野兔：澳大利亚野兔 实例实例2 2：在：在2020世纪世纪3030年年代时，将环颈雉引入代时，将环颈

10、雉引入到美国的一个岛屿到美国的一个岛屿. .如果种群的起始数量为如果种群的起始数量为 N N0 0则一年后种群数量应为则一年后种群数量应为 N N1 1 = N= N0 0 + N+ N0 0 出生率出生率- N- N0 0 死亡率死亡率 = N= N0 0 （1+1+出生率出生率- -死亡率）死亡率）在食物和空间条件在食物和空间条件充裕充裕、气候、气候适宜适宜和没有和没有敌害敌害等等理想条件下，出生率、死亡率将只受生物遗传理想条件下，出生率、死亡率将只受生物遗传因素影响，为一定值。因素影响，为一定值。假设假设:1+1+出生率出生率- -死亡率死亡率= = ,则则 N N1 1 = N= N0

11、 0 如果种群的起始数量为如果种群的起始数量为N0，并且第二代的数量是第，并且第二代的数量是第一代的一代的倍，那么：倍，那么： 一代后种群数量一代后种群数量N1_，两代后种群数量，两代后种群数量N2_，N0 N0 2N0 tt t代后种群数量代后种群数量Nt=_Nt=_二、二、“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设： 理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。（N N0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数量，年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种

12、群数量的倍数）表示该种群数量是一年前种群数量的倍数） 2 2、建立模型：、建立模型：t t年后种群数量为年后种群数量为Nt=N0 t （1） N1 = N0 + N0 出生率出生率- 死亡率死亡率 = N0 （1+出生率出生率-死亡率）死亡率）= N0 （2）种群增长率种群增长率=出生率出生率-死亡率死亡率1 1（指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的（指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始数量的比例）增加部分占初始数量的比例） 由于由于是个定值，则种群增长率也是个定值。是个定值，则种群增长率也是个定值。（3 3）“J J型型”曲线种群增长率如图所示：曲线

13、种群增长率如图所示：（4 4）种群增长速率为单位时间种群数量）种群增长速率为单位时间种群数量的增长量，在曲线中可以表示为曲线斜率的增长量，在曲线中可以表示为曲线斜率。 “J型型”曲线增长速率持续增大。曲线增长速率持续增大。3 3、增长率、增长速率问题、增长率、增长速率问题 例例1 1、下图表示在良好的生长环境下、下图表示在良好的生长环境下, ,小球藻分裂繁殖中的个体数小球藻分裂繁殖中的个体数量、鸡产蛋数量量、鸡产蛋数量( (每天一个每天一个) )和竹子自然生长的高度，这三种现象和竹子自然生长的高度，这三种现象与时间的关系依次是（与时间的关系依次是（ ）A.A.乙、甲、丁乙、甲、丁 B.B.甲、

14、丙、丁甲、丙、丁 C.C.丙、甲、乙丙、甲、乙 D.D.丁、乙、丙丁、乙、丙 C C 自然界中出现外来物种侵入到缺少天敌、自然界中出现外来物种侵入到缺少天敌、气候适宜的环境中并不是常见现象，并且侵气候适宜的环境中并不是常见现象，并且侵入澳大利亚的野兔就算没有人为的干扰也必入澳大利亚的野兔就算没有人为的干扰也必然不能一直然不能一直“J”型增长下去，那么自然条件型增长下去，那么自然条件下的种群增长又是什么情况呢？下的种群增长又是什么情况呢？三三 种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培养液中培养液

15、中放入放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24h24h统计一次大草履虫的数量，连统计一次大草履虫的数量，连续续6 6天，得到一曲线模式图天，得到一曲线模式图( (如图如图) )：1 1该模型曲线类似于英文字母该模型曲线类似于英文字母 ，因此称为，因此称为“ ”型曲线，此型曲线，此 类曲线形成的原因有：类曲线形成的原因有： 有限；随着有限；随着 增大增大, , 加剧；加剧； 数量增加，导致出生率数量增加，导致出生率下降下降，死亡率，死亡率上升上升，增长率逐渐降低。增长率逐渐降低。S S资源和空间资源和空间种群密度种群密度天敌天敌种内竞争种内竞争S S不是；不一定；生物自身的遗传特性

16、和所生存的环境条件。不是；不一定；生物自身的遗传特性和所生存的环境条件。2 2在在C C点时种群数量不再增加，称为达到点时种群数量不再增加，称为达到 ( (即即K K值值) )。3 3、“S”S”型增长速率，即曲线斜率，先增大后减小，型增长速率，即曲线斜率，先增大后减小，B B点是最大点是最大的点，此时种群数量达到的点，此时种群数量达到K/2K/2，即环境容纳量的一半。而种群，即环境容纳量的一半。而种群增增长率逐渐降低长率逐渐降低环境容纳量环境容纳量4 4同一种群的同一种群的K K 值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的K K 值一定相同吗？影响值一定相同

17、吗？影响K K 值大小的因素有哪些？值大小的因素有哪些？5 5、应用：、应用：K K 值在实际生产生活中有着重要的指导意义，请分析：值在实际生产生活中有着重要的指导意义，请分析： (1)(1)大熊猫栖息地遭到破坏后，食物减少，活动范围缩小，大熊猫栖息地遭到破坏后，食物减少，活动范围缩小，K K值变值变 。建立。建立 ，能改善其，能改善其 ，从而提高，从而提高 。 (2)(2)若要控制鼠害，我们可采取什么具体措施以便降低环境容若要控制鼠害，我们可采取什么具体措施以便降低环境容纳量？纳量？答案：答案：养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在

18、安全处。通过降低环境容纳量才能使鼠患得到根本控制。安全处。通过降低环境容纳量才能使鼠患得到根本控制。小小自然保护区自然保护区栖息环境栖息环境环境容纳量环境容纳量K/2 K/2 值在实际生产生活中有着重要的指导意义值在实际生产生活中有着重要的指导意义 (1)(1)若要持续从池塘中获得鱼类资源，则应该使捕捞后鱼类若要持续从池塘中获得鱼类资源，则应该使捕捞后鱼类数量维持在数量维持在B B点，原因是点，原因是 _ _ 。 (2)(2)对有害生物防治的措施：对有害生物防治的措施： _ _ 。 B B点点(K/2) (K/2) 时种群增长速率最大，这样时种群增长速率最大，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的可持续发展既可获得最大利用量，又可保持种群的可持续发展务必及时控制种群数量，严防务必及时控制种群数量，严防其达到其达到K/2 K/2 值处值处( (若达若达K/2 K/2 值处，会导致该有害生物成灾值处，会导致该有害