1.2种群数量的变化课件-高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第1章

种群及其动态第2节

种群数量的变化1.举例说明种群“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。(重点)2.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。(重点)3.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。(重难点)我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。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。讨论1:第n代细菌数量的计算公式是什么？设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0×2，第n代的数量为Nn=N0×2n。问题探讨讨论2：72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？n＝60min×72h／20min＝216（代）N216=1×2n=2216时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量(个)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。3.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？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的，该公式成立是在理想条件下的。问题探讨248163264128256512模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。物理模型数学模型概念模型回顾复习一、建构种群增长模型的方法2、表现形式及优缺点数学公式曲线图3、建构数学模型的意义:描述、解释和预测种群数量的变化。1、数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。Nn＝1×2n精确，但不够直观直观，但不够精确细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？在资源和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观察研究对象，提出问题提出合理的假设Nn=N0×2n，Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数观察、统计细菌数量，对所建立的模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正4.建立数学模型的步骤【思考·讨论】资料1：1859年，一位英国人在他澳大利亚的农场中放生了24只野兔。让他没想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量的到控制。分析自然界种群增长的实例资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年间增长如图所示。【思考·讨论】分析自然界种群增长的实例讨论:3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。食物充足，缺少天敌等不能，因食物和空间有限【思考·讨论】分析自然界种群增长的实例1.这两个资料中种群增长有什么共同点?2.种群出现这种增长的原因是什么？0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。1.模型假设2.模型建立t年后种群的数量为Nt=N0×λtN0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的的倍数种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。N0“J”形理想条件二、种群的“J”形增长项目种群数量变化年龄结构λ>1

λ＝1

λ<1

02Nt＝N0

λt

表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？二、种群的“J”形增长λ>1λ<1λ=1种群数量时间0①1-4年，种群数量_____________；

②4-5年，种群数量__________；③5-9年，种群数量____________；

④9-10年，种群数量_________；⑤10-11年，种群数量______；⑥11-13年，种群数量_____________________；⑦前9年，种群数量第___年最高；⑧9-13年，种群数量第______年最低呈“J”形增长一直增长维持相对稳定逐年下降下降11-12年下降，12-13年增长512练一练：据图说出种群数量如何变化①a段：“λ”＞1且恒定——种群数量

；②b段：“λ”尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率—种群

数量

；③c段：“λ”＝1——种群数量

；④d段：“λ”＜1——种群数量

；⑤e段：尽管“λ”呈上升趋势，但仍未达到1——种群数量

;

⑥至A点（或此前一年）时种群数量达到

。呈“J”形增长一直增长维持相对稳定逐年下降逐年下降最少跟踪训练：3.增长率：增长率＝λ-1单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比率，无单位。增长率=增长个体数原有个体数=(λ-1)末数-初数初数=Nt-Nt-1Nt-1=种群增长率和增长速率的辨析二、种群的“J”形增长“J”形ⅹ100%种群增长率和增长速率的辨析二、种群的“J”形增长4.增长速率：

单位时间内增加的个体数量，有单位（如：个/年等）。实质就是“J”形曲线的斜率“J”形λ

=

当年种群数量/去年种群数量

=

（去年种群数量+增长数量）/去年种群数量

=1

+

增长率6.“J”形增长中λ和增长率的关系（1）当λ=1时，增长率=0，种群数量相对稳定；年龄结构为稳定型；（2）当λ＞1时，增长率＞0，种群数量增长；年龄结构为增长型；（3）当0＜λ＜1时，增长率＜0，种群数量下降；年龄结构为衰退型；（4）当λ=0时，雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡。λ

=

Nt

/

Nt-1增长率

=

λ

−

15.实例（1）实验室条件下（2）当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境的早期阶段。水葫芦别称凤眼莲、凤眼蓝、水浮莲等，在1901年是作为花卉引入我国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于其无性繁殖速度快，在我国南方很多地区蔓延成灾。覆盖水面，堵塞河道，影响航运，降低水中溶氧量，破坏淡水资源，影响水生生物的生长，严重影响水生生物的多样性。5.实例大草履虫种群的增长曲线1.在0.5ml的培养液中放入5个大草履虫。2.每隔24小时统计大草履虫的数量。3.反复试验4.最大的种群数量是375个。1.含义：时间/d种群数量/个K=375

【生态学家高斯的实验】三、种群的“S”形增长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，这种类型的种群增长称为“S”形增长。三、种群的“S”形增长2.模型假设:资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）。一般自然条件下（现实状态）种群的增长。K值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。时间/d种群数量/个K=375（1）初始一段时间种群增长较快；（2）当种群密度增大时，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长缓慢。（3）当出生率和死亡率相等时，种群增长停止，种群数量稳定在一定水平（K值）。三、种群的“S”形增长K值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。（1）K值

（是/不是）种群数量的最大值，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。不是（3）K值会随着环境的改变而发生变化,

当环境遭受破坏时，K值会_____；

当环境条件改善时，K值会_____。下降上升（2）请据图分析：该种群的K值为

。K2【对K值的理解】三、种群的“S”形增长野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？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。场景1【对K值的应用】三、种群的“S”形增长【对K值的应用】机械捕杀药物捕杀施用避孕药养殖、放养天敌断绝或减少食物来源增大死亡率降低环境容纳量控制家鼠数量的思路和相应具体措施有哪些？降低出生率是防治有害生物的根本措施。场景2硬化地面AB段：种群基数小，需要适应新环境，出生率大于死亡率，增长较缓慢。BC段：资源和空间相对丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。C点：种群数量为K/2，出生速率与死亡速率差值最大，种群增长速率达到最大。3.“S”形增长曲线分析K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2CD段：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。DE段：出生率等于死亡率，种群增长速率为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。三、种群的“S”形增长4.种群”S”形增长的其它曲线K值时K/2值时时间死亡速率出生速率t0t1t2出生速率或死亡速率K值出生率时间t0出生率或死亡率死亡率K/2值时时间t0种的增长速率t1t2K值时

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？K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2—“黄金开发点”a.渔业捕捞应在

;捕捞后鱼的种群数量维持在

。K/2以后K/2b.而杀虫效果最好的时期在

。K/2以前场景3三、种群的“S”形增长【对K/2值的应用】K值减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源增大环境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量K/2值渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处归纳总结：K值和K/2值的运用三、种群的“S”形增长“J”形增长“S”形增长产生条件增长特点曲线联系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。“S”形增长是“J”形增长在自然界环境阻力作用下发展的必然结果。1.某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是

。2.如果种群生活在一个有限制的环境中，增长的曲线可能是

。3.图中两曲线间的阴影部分代表

，按达尔文自然选择学说，表示在生存斗争中被

的个体数量。“S”形“J”形环境阻力淘汰归纳总结：“J”形增长和“S”形增长的比较0K时间环境阻力环境容纳量S形J形种群数量四、种群数量的波动1、在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定某地草原上的野牛、狮种群数量相对稳定2、大多数生物的种群数量总是在波动中时间种群数量/相对值某地区东亚飞蝗种群数量的波动种群爆发：蝗灾、鼠灾、赤潮等下降:人类乱捕滥杀和栖息地破坏衰退和消亡：种群的数量过少，

近亲繁殖说明：对于低于种群延续所需最小种群数量的物种，需要采取有效保护措施东亚飞蝗在我国的大爆发没有周期性规律，干旱是大爆发的主要原因。在黄河三角洲上的湿地草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大爆发的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。拓展：种群数量的爆发拓展：周期性波动和不规则波动例1

（2022·全国甲卷）在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是(

)

。DA.甲、丙、乙

B.乙、甲、丙C.丙、甲、乙

D.丙、乙、甲对点练1

（2022·浙江卷）沙蝗的活动、迁徙有“逐水而居”的倾向。某年，沙蝗从非洲经印度和巴基斯坦等国家向中亚迁徙，直到阿富汗以及我国西北边境，扩散和迁徙“戛然而止”。下列叙述正确的是(

)

。B

五、培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化

酵母菌是典型的真核生物，是兼性厌氧生物。酿酒和做面包都需要酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。培养液酵母菌出芽生殖1.实验材料酵母菌探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化2.探究思路提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论，交流讨论培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？提出问题时间呈“J”形增长开始延长呈“S”形增长作出假设（1）培养液配制、分装、灭菌：将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。（2）接种：将酵母菌接入试管中的培养液，混合均匀。（3）培养：将试管放在28℃的恒温箱中培养7天。（4）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。（5）分析结果，得出结论：将所得数据用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化2.探究思路设计实验进行实验试管放在28℃的恒温箱中培养7天。培养将酵母菌接种到试管中，混合均匀。接种连续7天取样计数并记录这7天的数值。计数将10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。准备①自变量：____________________②因变量：____________________③无关变量：__________________时间酵母菌数量每天取样的时间等用什么方法计数？探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化2.探究思路（1)计数方法进行逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法：培养液设计实验进行实验需要借用哪种计数工具？取1mL稀释导流凹槽两个计数室血细胞计数板用优质厚玻璃制成，由H形凹槽分为2个同样的计数室，两侧各有一个支持柱，将特制的专用盖玻片覆盖其上，形成深0.1mm的计数室。(2)计数用具——血细胞计数板XB.K.250.10mm1/400mm2①大方格：方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格供计数用，称为计数室。（2）计数用具——血细胞计数板1mm1mm计数室（中间大方格）的边长为1mm，盖上盖玻片后，深度为0.1mm，其体积为

mm3，合

_______mL。0.11×10-41mL=1cm31个大方格=

25（或16）个中方格=400个小方格中方格16(中格)×25(小格)型小方格25(中格)×16(小格)型计数室的深（高）每个小方格的面积中方格的规格中方格16(中格)×25(小格)型小方格25(中格)×16(小格)型1mL样品中酵母菌数（种群密度）：四个顶角及中央5个中格四个顶角中格取样方法：规格二（25×16）：＝中方格中酵母菌数量的平均值×25×104×稀释倍数规格一（16×25）：＝中方格中酵母菌数量的平均值×16×104×稀释倍数中方格16(中格)×25(小格)型小方格25(中格)×16(小格)型1mL样品中酵母菌数（种群密度）：四个顶角及中央5个中格四个顶角中格取样方法：规格二（25×16）：＝5个中方格内酵母菌数量/80×400×104×稀释倍数规格一（16×25）：＝4个中方格内酵母菌数量/100×400×104×稀释倍数⑤计数一个小方格内的酵母菌数量。①先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上。②用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。③多余的培养液用滤纸吸去。④待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央。（3）显微镜计数操作过程探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化1.从试管中吸出培养液进行计数前，建议将试管轻轻振荡几次，为什么？目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性，减少误差。思考2.为什么不能先加培养液再盖盖玻片？②直接滴加培养液时，在计数室内会产生气泡，导致计数室相对体积减少而

造成误差。①盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使

计数室内液体增多，导致结果偏高。探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化3.为什么要待酵母细胞全部沉到底部后再计数？如果酵母菌未能沉降到计数室底部，通过显微镜观察时就可能出现以下现象：①能看清楚酵母菌但看不清方格线；

②能看清楚方格线但看不清酵母菌。思考4.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应采取什么措施？稀释一定倍数后，再用血球计数板计数用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10个稀释100倍5.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎么计数？应取相邻两边及顶角计数。一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化思考6.本探究实验需要设置对照吗？如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。酵母菌在不同时间内的数量可以形成自身前后对照，不需另设对照实验。7.需要做重复实验吗？探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化思考需要重复实验，以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值。第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第1组第2组第3组------第n组平均值8.怎样记录结果？记录表怎样设计？探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化第1天第4天第6天第7天死亡

首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后连续观察7天，分布记录下这7天的数值进行实验探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化进行实验第1天第4天第6天第7天思考：怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？死亡细胞多集结成团；可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）。探究·实践:培养液中酵母菌种群数量的变化分析结果，得出结论

培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”形增长，后期数量下降。(1)开始培养时，营养充足、空间充裕，条件适宜，酵母菌大量繁殖，种群数量呈“S”形增长；(2)随酵母菌数量不断增加，营养不断消耗，代谢产物积累、pH变化，空间不足等，使生存条件恶化，死亡率高于出生率，种群数量下降。当堂训练1.用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成。若多次重复计数后，算得每个小方格

中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有

个。2×108

解析：根据公式：5×400×10000×10＝2×108

2.若使用的血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为

个/mL。1×108解析：根据公式：（20÷5)×25×10000×100＝1×108例2

下列有关“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的叙述，不正确的是(

)

。BA.吸取培养液前应将培养瓶轻轻振荡B.对酵母菌进行计数时，在血细胞计数板上滴加培养液后再盖上盖玻片C.在实验的后期，对抽样的培养液应进行适当地稀释，然后进行计数D.通过每天定时取样并计数，可以发现酵母菌种群数量的变化规律

C

59小结04种群增长模型建构种群增长模型的方法种群的“S”形增长种群的“J”形增长条件：食物和空间