1.2种群数量的变化课件高二上学期生物人教版选择性必修2-1

第1章

种群及其动态第2节

种群的数量变化本节聚焦1、怎样构建种群增长的模型？2、种群的数量是怎样变化的？问题探讨完成P8表格，试以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出1个细菌种群的增长曲线2216

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。计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。讨论：1.第n代细菌数量的计算公式是什么？设细菌n代后数量为Nn，第n代的数量为：Nn=2n。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）时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128216512指数形式2122232425262728290时间/min细菌数量/个10020030040050020406080100120140160180数学公式曲线图Nn＝N0×2n科学、精确、不够直观直观、不够精确数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式建构数学模型的意义:描述、解释和预测种群数量的变化。一、构建种群增长模型的方法建立数学模型科学方法研究实例

研究方法细菌每20min分裂一次，细菌数量是怎样变化的？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研究对象，提出问题推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模型准备模型假设模型建立模型修正数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。资料11859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，还啃啮树皮，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。资料220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右图所示。P8思考讨论:分析自然界种群增长的实例讨论:1.这两个资料中的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?

3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去?为什么?4.野兔和环颈雉增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？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。因为资源和空间是有限的。类似，均形成“J”形阅读教材P8-10，回答以下问题：1.什么是“J”形增长？理想条件是？Nt、t、N0、λ分别是什么？2.什么是“S”形增长？为什么大草履虫的种群数量是“S”形增长？3.什么是环境容纳量？种群数量与其相等吗？4.K值是不是固定不变的？5.保护大熊猫的根本措施是什么？6.种群数量一定维持相对稳定吗？特定条件会出现什么情况？长久处于不利条件下呢？7.种群的延续需要有什么基础？自主探究1.概念：在

条件下，以

为横坐标，

为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“

”形。理想时间种群数量J理想条件是什么样的条件？①食物和空间条件充裕②气候适宜③没有天敌(捕食和寄生天敌)④没有其他竞争物种等什么情况会出现理想状态？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。“J”形增长的数学模型（公式）是怎样的呢？二、种群的“J”形增长二、种群的“J”形增长假设:种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0N1=N0λN2=N1λ=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后该种群的数量种群的起始数量每年增长倍数时间λ=当年种群数量前一年种群数量曲线图：时间(t)种群数量Nt数学模型：2.“J”形增长的数学模型公式：二、种群的“J”形增长3.“J”形增长的特点：Nt＝N0λt

表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。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？二、种群的“J”形增长【例1】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二、种群的“J”形增长增长率增长速率含义计算公式举例某种群有1000个个体,2年后增加到1100,则该种群的增长速率为:一个种群有1000个个体，2年后增加到1100，则该种群的增长率为:×100%=10%1100-10001000=50个/年1100-10002年单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例单位时间内增加的个体数量现有个体数—原有个体数增长时间现有个体数—原有个体数种群原有个体数增长率=增长速率=4.辨析：“J”形增长的增长率和增长速率6.“J”形增长的增长率和增长速率二、种群的“J”形增长＝×100％增长率＝现有个体数-原有个体数Nt－Nt-1Nt-1原有个体数＝增长速率＝现有个体数-原有个体数时间Nt－Nt-1(个)t(年)时间（t）种群数量Ntλ-1（λ>1，且不变）时间（t）种群增长率实质：“J”形曲线的斜率时间/d增长速率（1）实验室条件下。（2）种群刚刚迁入一个适宜生存新环境时。物种入侵二、种群的“J”形增长福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，如阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭及乌拉圭等。广泛分布于北美、亚洲、非洲等十多个国家，已成为世界性的外来入侵生物。也叫凤眼莲原产于南美，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，在我国迅速繁殖，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。5.“J”形增长模型实例：

如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？【实例分析】生态学家高斯的实验：把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，不更换到更大容器中，不添加新的培养液，连续观察、记录，第5天后基本维持375个左右，结果如下表：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=375373.3369.020.4319.0137.2375.0三、种群的“S”形增长大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快第五天以后基本维持在375个左右。随着大草履虫数量增多，对食物和空间的竞争逐渐激烈，导致出生率下降，死亡率升高。三、种群的“S”形增长1.概念：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.“S”形增长形成原因：现实状态①资源和空间有限②种群密度增大时③种内竞争加剧出生率下降死亡率升高出生率=死亡率种群稳定在一定的水平此时种群达到的最大数量称为什么？三、种群的“S”形增长3.K值：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。(1)K值是不是种群数量的最大值？不是；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.(2)同一种群的K值是固定不变的吗？不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。环境没有改变的时候，种群数量在K值附近波动4.“S”形增长曲线分析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。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。调整期加速期转折期减速期饱和期三、种群的“S”形增长三、种群的“S”形增长增长率＝现有个体数-原有个体数原有个体数增长速率＝现有个体数-原有个体数时间S形曲线增长率曲线增长率时间增长速率时间t1t2K/2KS形曲线增长速率曲线实质是“S”形曲线的斜率BC：出生率仍大于死亡率，但差值在减小，增长速率下降C点：出生率等于死亡率，种群增长速率为0AB:出生率大于死亡率，种群增长速率增加B点：出生率与死亡率差值最大，增长速率最大ABC4.“S”形增长曲线分析①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。【对K值的应用】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1三、种群的“S”形增长【对K值的应用】三、种群的“S”形增长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硬化地面三、种群的“S”形增长【对K/2值的应用】

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“S”形“J”形环境阻力淘汰食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候、传染病等环境阻力增大减小（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）如果此种群生活在一个有限制的环境中，种群数量增长的曲线是

。（3）图中两曲线间的阴影部分代表

，按自然选择学说，就表示在生存斗争中被

的个体数量。（4）环境阻力减小，K值

。环境阻力增大，K值

。【总结】三、种群的“S”形增长【总结】“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.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点?你有哪些证据支持你的观点?世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长；随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。2.鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施?可以采取器械捕杀、药物防治等措施。从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量：①将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；③养殖或释放它们的天敌；④搞好环境卫生。思考讨论：环境容纳量与现实生活四、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四、种群数量的波动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：种群数量的爆发四、种群数量的波动拓展：周期性波动和不规则波动四、种群数量的波动（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。

（2）对有害动物的防治。（3）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。（4）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论

指导。

探究实践：培养液中酵母菌种群数量的变化实验原理①酵母菌是兼性厌氧型、单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，以出芽的方式进行繁殖。②用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。③采用抽样检测法，利用血细胞计数板可以测定酵母菌种群数量，绘制酵母菌种群数量变化曲线。酵母菌出芽生殖探究实践：培养液中酵母菌种群数量的变化提出问题作出假设培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?培养液中的酵母菌开始呈“J”形增长；随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，呈“S”形增长，甚至下降。设计并进行实验配制酵母菌培养液:将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。接种：将酵母菌接种到试管中。培养：计数：将试管放在28℃的恒温箱中振荡培养7天。每天取样计数酵母菌的数量，连续观察并记录7天的数值。抽样检测法先将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，让培养液自行渗入用滤纸吸去多余的培养液计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中酵母菌的总数稍待片刻，酵母菌全部沉降到计数室底部，计数板放在载物台中央计数室方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用。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=1cm3探究实践：培养液中酵母菌种群数量的变化血细胞计数板25×16型：计四角和正中间，共5个中方格，80个小方格A1A2A3A4A516×25型：计四角，共4个中方格，100个小方格A1A3A2A4探究实践：培养液中酵母菌种群数量的变化1mL样品中酵母菌数==100×400×104×稀释倍数A1+A2+A3+A4=80×400×104×稀释倍数A1+A2+A3+A4+A51mL样品中酵母菌数=25(中格)×16(小格)16(中格)×25(小格)不管计数室是哪一种,每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。探究实践：培养液中酵母菌种群数量的变化设计表格记录实验结果：第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天重复1重复2重复3平均值根据数据，绘制曲线分析结果，得出结论培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”形增长。

开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖。

随着酵母菌数量的不断增多，营养物质消耗、pH变化、代谢产物积累、空间不足等，酵母菌种群数量下降。培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等。影响酵母菌种群数量增长的因素: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思考讨论1、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？酵母菌会沉降在瓶底，轻轻振荡几次使培养液中酵母菌分布均匀，以减少误差。4、如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？稀释适当倍数，一般用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10个菌体为适宜范围。5、对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数?只计相邻两边及其夹角上的酵母菌，一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。6、本实验需要设置对照吗?需要做重复实验吗?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，保证实验数据的准确性。2、盖盖玻片和滴加培养液哪个步骤在前？先盖盖玻片，再滴加培养液于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。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。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。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：

能看清楚酵母菌但看不清方格线;能看清楚方格线但看不清酵母菌。(1)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。(2)制片时先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。(3)制好装片后，稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显