种群数量的变化 【知识精讲+备课精研+高效课堂】 高二生物 课件人教版2019选择性必修2

第2节

种群数量的变化第1章

种群及其动态选择性必修2目标010203通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点;通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。(科学思维、科学探究)通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。(生命观念)运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。(社会责任)教学目标目录Contents建构种群增长的模型种群增长的“S”曲线种群增长的“J”曲线134种群数量的波动5培养液中酵母菌种群数量的变化2一、建构种群增长的模型假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。细菌的生殖方式：二分裂【思考】第n代细菌数量的计算公式是什么？时间（min)020406080100120140160180分裂次数0123456789数量（个）1Nn=2n资料1：248163264128256512【思考】72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？n＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n

＝2216一、建构种群增长的模型假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。细菌的生殖方式：二分裂资料1：【操作】以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。0时间/min细菌数量/个10020030040050020406080100120140160180【思考】曲线图与数学公式相比，有哪些优缺点？曲线图:直观，但不够精确数学方程式:精确，但不够直观观察分析提出问题做出假设建立数学模型对模型进行检验修正研究方法研究实例细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2n（N代表细菌数量，n表示第几代）观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正1.定义：建立数学模型用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.步骤：一、建构种群增长的模型【思考】在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？为了验证你的观点，我们可以采用什么学科方法来研究？3.作用：能够描述、解释和预测种群数量的变化实验原理提出问题作出假设

在理想条件下，种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限的情况下，种群增长呈“S”形曲线。通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?

培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移，

酵母菌数量呈“S”形增长。二、培养液中酵母菌种群数量的变化二、培养液中酵母菌种群数量的变化①自变量：________

②因变量：__________

③无关变量：_____________

实验设计（1）变量设置时间酵母菌数量培养液的体积、受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素影响。（2）材料用具无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，显微镜等。酵母菌菌种培养液血球计数板二、培养液中酵母菌种群数量的变化对培养液中酵母菌数量定时检测并记录。（3）设计思路【思考】如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？方法：抽样检测法实验设计二、培养液中酵母菌种群数量的变化准备将10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中培养将试管放在28℃的恒温箱中培养7天接种将酵母菌接种到试管中计数每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。计数室1mm计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为

mm3，合_______mL。0.11×10-41ml=1cm3二、培养液中酵母菌种群数量的变化血细胞计数板计算公式每毫升原液所含细=菌数每小格的平均细菌数×总格数（400）体积（0.1mm3）×稀释倍数二、培养液中酵母菌种群数量的变化样方法利用血细胞计数板(25×16型)对酵母菌进行计数。取1mL培养液加9mL无菌水，若观察到所选5个中方格内共有酵母菌80个，则培养液中酵母菌的种群密度为

。4×107(个/mL)算一算利用血细胞计数板(16×25型)对酵母菌进行计数。取1mL培养液加9mL无菌水，若观察到所选4个中方格内共有酵母菌400个，则培养液中酵母菌的种群密度为_________________。1.6×108(个/mL)二、培养液中酵母菌种群数量的变化（4）实验步骤实验设计先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。酵母菌全部沉降到计数室底部，二、培养液中酵母菌种群数量的变化如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密的盖到计数板表面，使计数室内液体增多，导致计数结果偏高，此外先盖盖玻片片再滴加培养液还能避免因计数室内产生气泡而产生误差。稍待片刻，带酵母菌全部沉降到计数室底部，计数一个小方格内的酵母菌数量，在以此为依据，估算试管中的酵母菌总数。二、培养液中酵母菌种群数量的变化如果未能全部沉降计数室底部在显微镜观察时会由于聚焦困难，不能同时看到网格线和酵母菌。酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10个【思考】如果小方格内酵母菌过多，怎么办？稀释100倍【思考】吸取培养液之前为什么要将培养液摇匀？二、培养液中酵母菌种群数量的变化偏小偏大常出现“抱团”现象充分震荡、摇匀，最好用移液枪来回吹打几次，使培养液中的酵母菌分布均匀，减小误差。计数的包括活菌和死菌。可以用亚甲基蓝（台盼蓝）对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。【思考】计数的酵母菌是活菌还是死菌？【思考】对于压在中方格界线上的酵母菌和酵母菌芽体，应当怎样计数？计上不计下，计左不计右。离开母体的芽体，无论大小均算一个。如果正在出芽，芽体大小达到或超过母细胞一半时，芽体可算1个。如果没有染色，计数出来的数据会比真实值偏大。二、培养液中酵母菌种群数量的变化本实验有前后对照，可以不单设对照组。如果担心培养过程中有污染，则需要单设不接种酵母菌的空白对照组。【思考】本实验需要设置对照和重复吗？本实验需要设置重复以减少实验误差。如果全班同学所测量的酵母菌来自同一培养样品，可以取全班同学计数的平均值作为实验结果，或者每名同学计数3个或3个以上计数室求平均值。二、培养液中酵母菌种群数量的变化每天取样时间要固定据实验结果绘制的曲线图接近哪种增长模型，为什么？在适宜条件下

，酵母菌种群呈“S”形增长；二、培养液中酵母菌种群数量的变化构建坐标图数学模型实验结果时间/天1234567数量/个单位（109

个/mL）0.120.893.475.236.136.797.02如果1.食物、空间有限，且得不到补充；2.代谢废物积累，生存环境恶化等，则：【思考】曲线下降的原因可能有哪些？营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。二、培养液中酵母菌种群数量的变化构建坐标图数学模型实验结果【思考】在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？澳大利亚本来并没有兔子。1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6亿只以上，遍布整个大陆。后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。资料1：20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。资料2：【思考】在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。1.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（N0为起始数量，t为时间，λ表示该种群增长倍数．）

2.种群“J”型增长的数学模型公式：三、种群的“J”增长种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。种群数量的增长速率越来越快。3.“J”形增长的特点：中国人口数据增长曲线世界人口数据增长曲线三、种群的“J”增长项目种群数量变化年龄结构λ>1

λ＝1

λ<1

增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型λ>1λ<1λ=1种群数量时间0只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt

时，种群增长曲线一定是“J”形吗？①外来入侵物种的种群数量变化②动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化③实验室中营养充分的情况1-4年，种群数量呈

形增长；4-5年，种群数量

；5-9年，种群数量

；9-10年，种群数量

；10-11年，种群数量

；11-13年，种群数量

；前9年，种群数量第

年最高；9-13年，种群数量第

年最低。“J”增长相对稳定下降下降11-12年下降，12-13年增长512【现学现用】据图说出种群数量如何变化四、种群的“S”形增长【思考】如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？【实例】生态学家高斯的实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。（1）大草履虫的数量在第几天增长较快？第二天和第三天（2）第几天以后基本维持在375个左右？第五天（3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？种群的“S”形增长由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。四、种群的“S”形增长自主学习课本P9页相关内容，请小组合作完成以下问题。1.什么是“S”形增长曲线？2.“S”形增长曲线形成原因是什么？3.“S”形增长曲线的适用对象是什么？4.“S”形增长曲线的增长特点。5.尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。6.什么是环境容纳量（K值）？如何运用？种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。①资源和空间有限②种群密度增大时出生率降低死亡率升高1.“S”形增长的含义：2.“S”形增长形成原因：

种内竞争加剧出生率＝死亡率时，种群稳定在一定的水平3.适用对象：一般自然种群的增长4.环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。四、种群的“S”形增长5.“S”曲线的分析：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。(1)ab段：(2)bc段：(3)c点：(4)cd段：资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；(5)de段：出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。四、种群的“S”形增长种内竞争对种群数量起调节作用4.种群”S”形增长的其它曲线①t1之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率逐渐增大；②当种群数量为K/2值时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值；③t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降；④t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。四、种群的“S”形增长请以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率曲线。S型曲线增长速率曲线增长速率时间t1t2①增长速率先增大后减小，最后为0。②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。5.“S”曲线的分析：四、种群的“S”形增长BCDEAK/2KABCDE“J”形增长“S”形增长产生条件增长特点K值曲线食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等理想条件。资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。“J”与“S”增长的比较时间(t)种群数量t0t1t2时间增长速率时间种群数量t/2t无有K值时间(t)增长速率新课程P12增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间1.图中阴影部分表示什么？2.环境阻力如何用自然选择学说内容解释？3.“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？环境阻力生存斗争中被淘汰的个体数不等同；已经存在环境阻力种群的数量变化除了增长，还存在什么情况？“J”与“S”增长的比较种群“J”形增长曲线表明生物种群具有过度繁殖潜能。种群“S”形增长是生物在自然界环境阻力作用下的必然结果。阴影表示环境阻力，两条曲线数量差表示生存斗争中被淘汰的个体数。环境阻力减小，K值增大；环境阻力增大，K值减小。01002003004001234567时间/天种群数量环境阻力食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等K值:环境容纳量“J”与“S”增长的比较“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？不等同；已经存在环境阻力三、种群的“S”形增长【思考】野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？【思考】保护大熊猫的根本措施是什么？

建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。

野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。6.K值和K/2值的运用：四、种群的“S”形增长6.K值和K/2值的运用：【思考】怎样做才能最有效的灭鼠？K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2增大环境阻力→降低K值→防治老鼠如断绝或减少它们的食物来源；养殖或释放它们的天敌，等等。①降低环境容纳量②在

捕杀K/2前防治有害生物的根本措施。防止老鼠种群数量达到K/2处四、种群的“S”形增长为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2——“黄金开发点”6.K值和K/2值的运用：四、种群的“S”形增长【思考】同一种群的K值是固定不变的吗？

不是，生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。【思考】K值是种群数量的最大值吗？K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。6.K值和K/2值的运用：五、种群数量的波动在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。1.种群数量的相对稳定：五、种群数量的波动2.种群数量的波动：

对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。五、