1.2种群的数量变化课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1、种群具有哪些数量特征？2、什么叫种群密度？3、决定种群大小和种群密度的直接因素是什么？4、对预测种群数量的变化趋势具有重要意义的种群特征是什么？5、

种群年龄组成的三种类型？6、样方法中取样的关键是什么？这样做的道理是什么？7、取样的常用方法有哪些?

8、如何计算所调查的种群密度?9、调查种群密度的方法有哪些？分别适用什么样的对象?10、标记重捕法公式？1.2种群数量的变化一、建构种群增长模型的方法二、种群的“J”形增长种群数量的变化三、种群的“S”形增长四、种群数量的波动五、培养液中酵母菌种群数量的变化2、72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？

2216个1、第n代细菌数量的计算公式是什么？Nn=2n可以用实验来验证。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20min就通过分裂繁殖一代。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？如何验证你的观点？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。问题探讨当细菌初始数量为1个时，若细菌初始数量为N0个呢？Nn=N0×2nn=72×60÷20=216物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。数学模型：以数学关系或坐标曲线图表示生物学规律。回忆一下前面所学模型的类型描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型

建立数学模型的步骤研究实例细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2nN代表细菌数量，n表示第几代观察、统计细菌的数量，对自己建立的模型进行检验或修正观察现象，提出问题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通过进一步实验或观察等对模型进行检验或修正研究方法建立数学模型数学模型的表达形式及优点Nn=2n数学公式曲线图优点：缺点：科学、精确不够直观直观不够精确时间/min020406080100120140160180繁殖代数0123456789细菌数量/个20248163264128256512请算出一个细菌产生的后代在不同时间数量，并填入下表，画出细菌种群数量的增长曲线。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？【思考·讨论】资料1：1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过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。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。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，这个种群数量的增长如图所示。思考·讨论：1、这两个资料中的种群增长有什么共同点？种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。食物充足，缺少天敌。2、种群出现这种增长的原因是什么？不能。因为资源和空间是有限的。3、这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？4、野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？类似，均成“J”形。一、建构种群增长模型的方法二、种群的“J”形增长种群数量的变化三、种群的“S”形增长四、种群数量的波动五、培养液中酵母菌种群数量的变化“J”形增长：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”形。某海岛上环颈雉种群数量的变化时间/min某细菌理想条件种群数量的变化怎样用数学公式表示“J”形增长的数学模型？（2）建立模型(数学公式)

①食物和空间条件充裕②气候适宜③没有天敌和其他竞争物种“J”形增长的数学模型（1）模型假设N0：起始数量t：时间Nt

：t年后该种群的数量λ：该种群数量是前一年种群数量的倍数

种群数量N0

适用对象：①实验室条件下③当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时②外来入侵物种的种群数量变化福寿螺福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，已成为世界性的外来入侵生物。理想实验条件下，如实验室中液体培养基中培养的微生物种群液体培养基合作探究：当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？Nt＝N0

λt

表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数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？λ>1λ<1λ=1种群数量时间01-4年，种群数量___________________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______年最低呈“J”形增长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增长率＝λ-1（λ>1，且不变）种群增长率

＝末数－初数初数（增长率>0，且不变）种群增长率不受种群密度制约，增长率保持不变=（λ-1）×100％Nt＝N0λt

种群增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例＝×100％Nt－Nt-1Nt-1λ-1种群增长速率：实质就是“J”形曲线的斜率（λ>1，且不变）Nt＝N0λt

＝种群增长速率＝末数－初数单位时间Nt－Nt-1(个)t(年)单位时间内增加的个体数量想一想理想条件下，一年之内苍蝇能繁殖20-30个世代，保守的估计每只雌蝇一生能产200个后代，据估计两只雌雄苍蝇繁殖一年之后，后代可以把整个地球的表面都覆盖住，高度达到14厘米！！自然界中生物数量变化没有呈现J型增长的原因？资源、空间等方面的限制现实条件下种群如何增长？一、建构种群增长模型的方法二、种群的“J”形增长种群数量的变化三、种群的“S”形增长四、种群数量的波动五、培养液中酵母菌种群数量的变化

生态学家高斯所做的实验：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。实例分析时间0123456数量520137319369375373请绘制大草履虫的种群增长曲线时间/d种群数量/个K=375373.3369.020.4319.0137.2375.02、为什么大草履虫种群没有出现“J”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。1、大草履虫数量增长变化是一个怎样的过程？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。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。1、定义①资源和空间有限②存在天敌和其他竞争物种（即存在环境阻力）2、适用条件一般自然种群的增长3、适用对象

“S”形增长曲线图分析：ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。调整期资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。加速期资源和空间有限，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。减速期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。饱和期种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。转折期bc段：c点：de段：cd段：某点的切线斜率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同一种群的K值是固定不变的吗？深度思考“S”形曲线的增长速率和增长率会如何变化？尝试绘出变化曲线图。①增长速率先增大后减小，最后为0；当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。②增长率一直减小直至为0。（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。）实质就是“S”形曲线的斜率时间增长率增长速率时间t1t2K/2K种群增长的“J”型曲线与“S”型曲线（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。“J”型曲线无K值，无种内斗争，无天敌。时间种群数量“S”形增长“J”形增长未实现的增长食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候等环境阻力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。K值和K/2值的运用：Q1：野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？Q2：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。①实践应用1——野生生物的保护②实践应用2——灭鼠a.降低环境容纳量—K值b.在K/2前捕杀增大环境阻力→降低K值→防治老鼠如断绝或减少食物来源；养殖或释放天敌等等。降低环境容纳量是防治有害生物的根本措施。严防老鼠种群数量达到K/2处，若达到该值，会导致该有害生物成灾。——“黄金开发点”Q: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/2③实践应用3——渔业捕捞

种群数量达环境容纳量的一半（K/2）时种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。【总结】K值与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“J”形增长和“S”形增长的比较项目前提条件K值曲线模型增长率增长速率“J”形增长“S”形增长理想状态：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。实际状态：环境资源有限，存在天敌和其他竞争物种。无K值有K值在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小，增长率逐渐减小。在“J”形曲线中，种群增长速率逐渐增大，

增长率基本不变。“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。【方法规律】K值的四种表示方法(1)①

对应的种群增长速率为0，数量最大，为K值。②

对应的种群增长速率最大，为K/2值。

(2)B点对应的种群出生率与死亡率相等，种群数量达到最大，为

。A点A'点K值

(3)①

对应的种群数量为K值。②

对应的种群出生速率与死亡速率差值最大，为K/2值。

(4)①

对应的种群个体数最多，即K值。②

对应的种群个体数为K/2值。C点C'点D点D'点出生速率和死亡速率出生速率死亡速率时间一、建构种群增长模型的方法二、种群的“J”形增长种群数量的变化三、种群的“S”形增长四、种群数量的波动五、培养液中酵母菌种群数量的变化

在自然界中，有的种群能够在一段时间内维持数量稳定，但是大多数生物种群，种群数量总是在波动之中。某地区东亚飞蝗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。1、种群数量的波动在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。2、种群数量的爆发处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等，就是种群数量爆发增长的结果。东亚飞蝗的爆发

当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧性的下降。3、种群数量的下降种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。卧龙大熊猫自然保护区4、种群数量的消退北京植物园一、建构种群增长模型的方法二、种群的“J”形增长种群数量的变化三、种群的“S”形增长四、种群数量的波动五、培养液中酵母菌种群数量的变化酵母菌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1、实验材料酵母菌出芽生殖提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论，交流讨论进一步探究2、探究思路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”形增长最后数量下降作出假设酵母菌在开始一段时间呈“J”形增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈“S”形增长，时间再延长，由于养料不足等，酵母菌数量会下降。

提出问题作出假设设计实验进行实验得出结论，交流讨论进一步探究配制酵母菌培养液接种酵母菌到培养液中培养计数统计分析得出结论如何计数？如何统计？①自变量：____________________②因变量：____________________③无关变量：__________________时间酵母菌数量培养液的体积等2.探究思路设计实验(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：培养液抽样检测法（显微镜直接计数法、血细胞计数板法）(2)计数用具—血细胞计数板XB.K.250.10mm1/400mm2量制滬字02270113號横面观侧面观计数室边长为1mm深度为0.1mm1个计数室的体积为0.1mm3，1个计数室有400个小方格。每个小方格的体积是1/4000mm3。方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。②中方格③小方格①大方格规格二：25×16型A1A2A3A4A5规格一：16×25型A1A3A2A4不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成，体积均为

mm3，合______mL。（1mL=1cm3=103mm3)0.110-416×25型计数公式：A1A2A3A4A1、A2、A3和A4分别为四个中方格中的酵母菌数。1mL样品中酵母菌数A1+A2+A3+A4100×400÷0.1mm3×稀释倍数=A1+A2+A3+A4100×400×104×稀释倍数=(3)如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？25×16型A1A2A3A4A5计数公式：1mL样品中酵母菌数A1、A2、A3、A4和A5分别为五个中方格中的酵母菌数。A1+A2+A3+A4+A580×400÷0.1mm3×稀释倍数=×400×104×稀释倍数A1+A2+A3+A4+A580=每小方格平均酵母菌数每小方格平均酵母菌数一某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，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)某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，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)16×25型A1A2A3A425×16型A1A2A3A4A5计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为依据，估算试管中的酵母菌总数。先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上0102用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。03多余的培养液用滤纸吸去。04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。05(4)统计步骤1.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。思考·讨论：2.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·讨论：

使菌体分散开来、混合均匀，减少实验误差。若没有摇匀，从底部吸取，计数结果会偏大，从上部吸取，计数结果会偏小。

此外，酵母菌常出现“抱团”现象，因此取样前需要将培养液充分振荡、摇匀，最好用移液器来回吹吸若干次，以确保样品被摇匀。3.从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？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？

如果小方格内酵母菌数量过多，应当对菌液进行稀释。一般样品稀释后的适宜范围是5~10个菌体/小格。1mL培养液9mL水9mL水1mL培养液稀释10倍稀释100倍用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10个稀释100倍对于压在边线上的酵母菌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。(5)统计原则离开母体的芽体，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。思考·讨论：5.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。本实验在培养时间上有前后对照，不需要单设对照组。本实验旨在探究培养液中酵母菌在一定条件下的种群数量变化，只要分组实验，获得平均数值即可。本实验在连续培养并定时计数过程中形成自身对照。6.要做重复实验吗？为什么？不用重复，只要分组实验获得平均值即可。本实验酵母菌种群数量足够多，样本足够大。其数据是80～100个小方格的平均值，足够精确。但是，每次计数要同时取多个样本。第一天第二天第三天第四天第五天第六天第七天123123123123123123123每个中方格菌数12345稀释倍数平均值总平均值酵母菌数量(6)记录结果首先通过显微镜观察，估计出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后，连续观察7天，分别记录下这7天的数值。注意：每天计数酵母菌量的时间要固定，计数间隔要固定。且应做到随机取样（每天同一时间取样，或者每隔相同一段时间取样。）第1天第4天第6天第7天实验现象连续培养7天，每天用显微镜和血细胞计数板计数出酵母菌种群密度显微镜直接计数的是总的菌体（包括死菌和活菌）。计数时可以滴加台盼蓝染液(或亚甲基蓝)，活的酵母菌呈无色，死的酵母菌呈蓝色，然后分别计数，算出两者比例，从而进一步换算出菌体中的活菌数。需要注意的是，加入台盼蓝的体积应折算在稀释倍数中。如果没有染色，计数出来的数据会比真实值偏大。实验现象分析结果，得出结论将所得数值用曲线图表示出来。结论：

酵母菌在开始一段时间呈“J”形增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”形增长，并最终将全部死亡。出生率>死亡率出生率≈死亡率出生率<死亡率种群的增长速率是:先增加后减少，在K/2时增长速率最大。如图为探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验相关曲线，据图回答下列问题：1、相当一段时间内，酵母菌的增长符合哪种模型？S形增长曲线2、为何会出现K值，为何达到K值一段时间后酵母菌数量下降？营养物质消耗、有害代谢产物积累、pH值下降等空间有限、资源有限3、试