1.2 种群数量的变化-【情境教学】高二生物高效课堂课件（人教版2019选择性必修2）

第二节种群数量的变化1.怎样建构种群增长的模型？2.种群的数量是怎样变化的？问题情境

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。根据假设计算出1个细菌在不同时间产生后代的数量，记录在自己设计的表格中。时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128256512指数形式212223242526272829第n代细茵数量的计算公式是什么？Nn=N0×2n数学模型1数学模型用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学公式曲线图2类型数学公式曲线图Nn=N0·2n精确直观回顾：高中生物中学习过哪些模型呢？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模型任务一：建构某种细菌种群的增长模型数学模型时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128256512指数形式212223242526272829请以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，请在下面坐标图中画出细菌的数量增长曲线数学模型3步骤细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？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或绘制曲线图N代表细菌数量，n表示第几代观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正研究方法研究实例提出合理的假设根据实验数据，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观察研究对象，提出问题数学模型【练习】在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(t个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，m小时后，理论上该种群的个体总数是A.t·2m B.t·220C.t·22m D.t·23m√自然界种群增长实例阅读P8思考讨论中的两则资料，思考以下问题思考1：这两个资料中的种群增长有什么共同点？思考2：种群出现这种增长的原因是什么？思考3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？种群的“J”形增长1种群的“J”形增长(1)含义：在

条件下种群增长的形式，如果以

为横坐标，

为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。适用对象：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时。(2)数学模型①模型假设a.条件：

条件充裕、气候适宜、没有

等。b.数量变化：种群的数量每年以

增长，第二年的数量是第一年的

倍。理想时间种群数量食物和空间天敌和其他竞争物种一定的倍数λ种群的“J”形增长③各参数的含义Nt=N0

λt

Nn

=1×2nt年后该种群的数量为起始数量表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。时间②建立模型：t年后种群数量表达式为Nt＝

。N0λt种群的“J”形增长

①当λ=1时，种群数量如何变化？②当λ＞1时，种群数量如何变化？③当λ＜1时，种群数量如何变化？【思考2】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？种群数量不变(相对稳定)种群数量增长种群数量下降不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？并说明理由。种群的“J”形增长请根据“J”形增长数学公式，分别构建“J”形增长种群的增长率和增长速率的曲线模型。增长率＝(现有个体数－原有个体数)/原有个体数×100%(无单位)；增长速率＝(现有个体数－原有个体数)/增长时间(有单位，如个/年)。λ-1（λ-1）N0λt-1

（λ>1，且不变）（λ>1，且不变）种群的“J”形增长①1～4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”形增长增长相对稳定下降下降11～12下降，51212～13增长λ=当年种群数量前一年种群数量据图说出种群数量如何变化种群的“J”形增长

凤眼莲（俗称水葫芦）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。实例1种群的“J”形增长实例2外来入侵物种紫茎泽兰在中国外来入侵物种中名列第一位的紫茎泽兰，原产美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带，大约20世纪40年代，紫茎泽兰由中缅边境传入中国云南南部。现在，云南80%面积的土地都有紫茎泽兰分布，对当地生物多样性造成了严重破坏。种群的“J”形增长2000年之前我国人口变化实例3培养液中酵母菌种群数量的变化提出问题培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？材料用具酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。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。培养液中酵母菌种群数量的变化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培养将试管在28℃条件下连续培养④计数每天取样使用血球计数板统计酵母菌数量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。培养液中酵母菌种群数量的变化血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器，由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的。计数板的型号和规格表示此计数板分25个中格盖上盖玻片后计数室的高表示计数室面积是1mm2，分400个小格，每小格面积是1/400mm2培养液中酵母菌种群数量的变化玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台，中间的平台较宽；其中间又被一短横槽隔为两半，形成2个同样的计数池；计数池的深度为0.10mm。培养液中酵母菌种群数量的变化每个计数池画有长、宽各3.0mm的方格，分为9个大方格；只有中间的一个大方格为计数室；这一大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，则其容积为0.1mm3。3.0mm3.0mm123456789计数室培养液中酵母菌种群数量的变化计数室中央大方格又用双线分成25个中方格；位于正中及四角5个中方格是计数区域；每个中方格用单线划分为16个小方格。即每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。培养液中酵母菌种群数量的变化使用血球计数板计数时，先测定每个小方格中微生物的数量再换算成每毫升菌液（或每克样品）中微生物细胞的数量。1mL培养液中细胞个数：=小方格中细胞数量的平均值×400×104×稀释倍数中方格中酵母菌数量的平均值×25×104×稀释倍数中方格中酵母菌数量的平均值×16×104×稀释倍数如果每一个中格（一个计数室共25个中格）平均有酵母菌40个，用来计数的培养液稀释了100倍，请估算每1mL原始酵母菌培养液有酵母菌多少个？40×25÷0.1×1000×100=1×109（个/mL）培养液中酵母菌种群数量的变化培养液中酵母菌种群数量的变化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培养液中酵母菌种群数量的变化讨论思路对酵母菌培养：液体培养基，无菌条件对酵母菌计数：（1）方法：抽样检测（2）步骤：盖玻片放在血细胞计数板的计数室上；用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余的培养液用滤纸吸去；稍待片刻，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，计数一个小方格内的酵母菌数量；以此为根据，估算试管试管中的酵母菌总数。盖玻片下的培养液厚度为0.1mm，请推导出将一个小方格范围内的酵母菌数目，换算成10mL培养液中酵母菌总数的公式。培养液中酵母菌种群数量的变化讨论思路2.讨论：（1）本探究需要设置对照吗？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。（2）要做重复实验吗？为什么？（3）怎样记录结果？记录表怎样设计？不需要对照,

在时间上形成前后自身对照。需要重复实验，对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性。培养液中酵母菌种群数量的变化

一定体积培养液中酵母菌种群数量变化实验结果1（106个）2（106个）3（106个）4（106个）5（106个）6

（106个）7（106个）8（106个）第〇天1.53.58.52.51.52.521第一天4.58.519.552.55.543第二天11.5222518.5211613.518第三天2336.584.565.52828.534.570.5第四天48.5127.51731171843658114.5第五天109123.5228.595.521372194.5239.5第六天177124237206.5198215.5205.9170.5第七天136193386222.5185133156.5125第八天139197.5220.5201.5178114258229.5平均值（106个）2.886.5618.1946.38107.3160191.2192.5192.6培养液中酵母菌种群数量的变化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。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，结果如下表示。种群的“S”形增长时间0123456数量520137319369375373时间/d种群数量/个K=375请绘制大草履虫的种群增长曲线大草履虫的数量在第几天增长较快？为什么大草履虫种群没出现“J”形增长？这种类型的种群增长称为什么？第五天后大草履虫的数量出现什么变化？种群的“S”形增长(1)含义：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。(2)数学模型①模型假设出生率=死亡率2种群的“S”形增长②建立模型环境容纳量：

的环境条件所能

的种群

数量，又称K值。一定维持最大种群的“S”形增长(3)曲线分析ab段:bc段:cd段:de段:种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；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；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。调整期加速期转折期减速期饱和期种群的“S”形增长请结合数据研究种群增长率和增长速率的变化规律。时间（天）12345678酵母数（106个）6.5618.1946.38107.3160191.2192.5192.6种群增长率不计种群增长速率不计177％155％131％49％20％0.6%11.6328.19060.9252.731.21.30种群的“S”形增长请结合“S”形增长曲线及其斜率变化，研究种群增长率和增长速率的变化规律。(1)种群数量＝N0，增长速率为___<K/2，增长速率__________＝K/2，增长速率_____>K/2，增长速率__________＝K，增长速率为___0逐渐增大最大逐渐减小0S型曲线增长速率曲线增长速率时间t1t2K/2KABCDE种群的“S”形增长种群的“S”形增长同种生物的K值是固定不变的吗？哪些因素会影响动物种群的环境容纳量？同种生物的K值不是固定不变的。环境因素、生物自身的遗传特性、食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物种群的环境容纳量。请据图分析：该种群的K值为_____。K2环境容纳量（K值），即在保证环境不被破坏前提下所能维持的种群最大数量；在环境不遭到破坏的情况下，种群数量也会在K值附近上下波动