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

建构种群增长模型的方法

及种群数量的变化第1章种群及其动态第2节种群数量的变化问题探讨（教材P7）

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就通过分裂繁殖一次。讨论:1.第n代细菌数量的计算公式是什么？2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？3.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗?如何验证你的观点？用实验验证Nn=N0×2n

2216个不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。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一建立数学模型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1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量（教材P8）时间(min)20406080100120140160180代数123456789数量（个）248163264128256512一建立数学模型问题探讨Nn=N0·2n精确2.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线020406080100120140160180时间/min细菌数量/个一建立数学模型（教材P8）问题探讨直观思考·讨论：分析自然界种群增长的实例资料11859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。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，这个种群增长如右图所示。一建立数学模型一建立数学模型讨论: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？3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？不能，因食物和空间有限种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势食物充足，缺少天敌等思考·讨论：分析自然界种群增长的实例理想条件（实验条件下）食物和空间充裕气候适宜没有天敌和其他竞争物种等种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。种群的“J”形增长二1模型假设2增长特点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，曲线则大致呈“J”型Nt=N0

λtN0——该种群的起始数量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二种群的“J”形增长3建立模型4模型中各参数的意义“J”型增长曲线λ现有个体数原有个体数=【思考1】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；二种群的“J”形增长【现学现用】据图说出种群数量如何变化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512二种群的“J”形增长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；外来入侵物种的种群数量变化。福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)紫茎泽兰(原产于墨西哥)二种群的“J”形增长5实例

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。1.查一查历年来世界和我国人口增长的数据，分析人口是否呈“J”形增长？2.如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗?近代以来，世界人口呈现出“J”形增长；我国人口在20世纪大部分时间呈现出“J”形增长，在1979年之后则基本稳定在较低的增长率水平上。不会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。种群的“S”形增长三在有限的资源和空间条件下，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率和出生率相等时，种群的增长就会停止，稳定在一定水平。三种群的“S”形增长1模型产生原因“S”型增长曲线（逻辑斯蒂增长曲线）一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。K三种群的“S”形增长2环境容纳量KK2种群数量=N0，˂K/2，=K/2，˃K/2，=K，增长速率为0增长速率逐渐增大增长速率最大增长速率逐渐减小增长速率为0三种群的“S”形增长3种群增长速率的变化（1）K值不是一成不变的：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。（2）在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。三种群的“S”形增长4同一种群的K值是不是固定不变的呢？（1）野生生物的保护

建立自然保护区，提供更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施。三种群的“S”形增长5K值和K/2值的应用（2）有害生物的防治①从环境容纳量考虑：增大环境阻力，降低环境容纳量；②从K/2考虑：在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。（绝对不能让种群数量增长到K/2值）三种群的“S”形增长5K值和K/2值的应用（3）资源的合理利用

捕鱼时，在超过K/2时开始捕捞；要使被捕种群的剩余量维持在K/2值附近。目的：以持续获得最大的捕捞量。三种群的“S”形增长5K值和K/2值的应用环境容纳量与现实生活1.你认为当今人口是否已达到K值？科技进步是否能够提高地球对人类的环境容纳量？有什么证据可以支持你的观点？

例如：资源危机和能源紧缺→人口已经接近或达到环境容纳量开发、利用和保护资源能力加强→提高地球对人的环境容纳量思考·讨论：2.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？

采取适当措施降低有害动物种群的环境容纳量，如密封粮食、硬化地面、引入天敌、搞好环境卫生等等环境容纳量与现实生活思考·讨论：某地区东亚飞蝗种群数量的波动问题探讨种群数量达到K值后，一定会在K值左右保持稳定吗？1.处于波动中的种群，在某些特定条件下可能出现___________；如_______、_______、________等就是种群数量爆发增长的结果。种群爆发蝗灾鼠灾赤潮种群数量的波动四2.当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现________或______的______；

如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏；种群的延续需要有___________________为基础；当一个种群的数量过少，种群可能会由于__________等而______、______；持续性急剧下降一定的个体数量近亲繁殖衰退消亡*对于那些已经____________________________的物种，需要采取有效的措施进行保护。低于种群延续所需要的最小种群数量种群数量的波动四种群增长率与增长速率五种群增长率种群增长速率一定时间内增长的数量初始数量=一定时间内增长的数量时间=就是曲线上通过每一点的切线(即斜率)

增长率与增长速率是不同的。增长率是指新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单位；增长速率是指新增加的个体数与时间的比值，即dN／dt，有单位（如个/年等）。例如，某一种群的数量在某一单位时间t（如一年）内，由初数量No（个）增长到末数量Nt（个），则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为：=×100％=末数－初数Nt－NoNoNo==末数－初数单位时间Nt－No(个)T(年)即出生率-死亡率“J”形增长率的变化：

t年后种群的数量为:Nt=N0λt

增长率N0λt－N0λt－1N0λt－1==λ-1增长率种群增长率与增长速率五一定时间内增长的数量初始数量=Nt-Nt－1Nt=1增长率变化“S”形增长率的变化：种群增长率与增长速率五t1t2max1增长率变化种群的“S”形增长率一直减小。看曲线的斜率（即过每一点的切线）J形曲线S形曲线在“J”形曲线中，种群增长速率逐渐增大在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小种群增长率与增长速率五2增长速率变化？（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。种群增长率与增长速率五图甲是种群在不同环境条件下的增长曲线，图乙是研究人员对某草场进行生态学调查后绘制的某昆虫种群λ值的变化曲线(未发生迁入和迁出)。请分析回答：(1)图甲中A曲线表示的种群生活在______________________________________________________________________________的环境中。(2)图甲中B曲线呈“____”形，阴影部分表示______________________的个体数量。食物及空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种(或理想条件下)S在生存斗争中被淘汰课堂反馈(3)图乙中该昆虫在0～5年间，种群数量呈现图甲中____(填“A”或“B”)形曲线增长，可推测该昆虫种群的年龄结构类型是________。(4)该昆虫种群数量在第15年时________(填“是”或“不是”)最小值，在第20～25年间种群数量________(填“增多”“不变”或“减少”)。A增长型不是不变4.图甲是种群在不同环境条件下的增长曲线，图乙是研究人员对某草场进行生态学调查后绘制的某昆虫种群λ值的变化曲线(未发生迁入和迁出)。请分析回答：课堂反馈第1章种群及其动态第2节种群数量的变化

培养液中酵母菌种群数量的变化问题探讨

酿酒、制作面包都要用到酵母菌；那么如何估算酵母菌种群数量的变化？培养液中酵母菌种群数量的变化初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制；用液体培养基（培养液）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；培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？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、显微镜等探究·实践1实验目的2实验原理3提出问题4材料用具培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（1）血细胞计数板构造与取样计数室5讨论探究思路大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3；培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践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16×25型：即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格（1）血细胞计数板构造与取样5讨论探究思路25×16型：即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践两种不同计数室的取样方法不同（1）血细胞计数板构造与取样5讨论探究思路培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（2）怎样对酵母菌进行计数？可以采用抽样检测的方法：5讨论探究思路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→估算试管中酵母菌的总数。→让培养液自行渗入→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微计数一个小方格内的酵母菌数量步骤：培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（3）怎么计算酵母菌及数量？5讨论探究思路培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（3）怎么计算酵母菌及数量？假设小方格酵母菌数量的平均值是A个，稀释倍数为B，求每毫升培养液中酵母菌的数量：大方格中酵母菌数量=A×400×10×1000×B说明：大方格体积=0.1立方毫米，每个大方格共分为25个中方格，共有25×16=400个小方格5讨论探究思路培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践现学现用：通常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（3）怎么计算酵母菌及数量？5讨论探究思路培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（4）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？使培养液中酵母菌分布均匀，以减少误差（5）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（6）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数?只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则5讨论探究思路培养液中酵母菌种群数量的变化探究·实践（7）本实验需要设置对照吗?不需要对照，实验前后互为对照（8）需要做重复实验吗?需要重复实验，以提高实验数据的准确性；对每个样品