2024-2025学年课件人教版2019生物选择性必修21-2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作用：能够描述、解释、预测种群数量的变化。科学方法

建立数学模型数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。一、建构种群增长模型的方法类型：数学公式曲线图假设情景：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。模型建构：第n代细菌数量的计算公式是什么？Nn=N0×2n数学公式：精确、不够直观细菌数量/个时间/min0100200300400500600020406080100120140160180200曲线图：直观、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=2n，Nn代表繁殖n代后细菌数量，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建立数学模型的步骤

1859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。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得到控制。真实情景1

20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内，1937—1942年期间该种群数量的增长如下图所示。500100015003919374042年种群数量真实情景21.概念：在理想条件下，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“J”形。2.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的早期阶段。二、种群的“J”形增长形4.数学公式t

年后种群的数量为

Nt

=

N0

λ

tN0

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。3.模型假设：理想条件——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。时间（t）种群数量Nt二、种群的“J”形增长（1）只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。4.数学公式思考：种群数量变化符合数学公式Nt=N0λt，种群增长曲线一定是“J”形？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Nt前一年种群数量Nt-14.数学公式Nt

=

N0

λtλ

=

Nt

/

Nt-1（2）λ值大小与种群数量变化的关系

②λ＝1：种群数量不变（相对稳定）③λ＜1：种群数量下降①λ

>

1：种群数量增加④λ=0:雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡课堂演练1-4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5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5125.“J”形增长的增长率和增长速率（1）增长率：指在单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例，是一个百分比，无单位。N0λt＋1－N0λtN0λt=λ－1新增个体数

原有个体数增长率=①公式O增长率λ-1②曲线时间5.“J”形增长的增长率和增长速率（2）增长速率：指种群数量在单位时间内的改变数值，有单位（如：个/年等）。①公式新增个体数

单位时间增长速率

=O增长速率②曲线时间【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。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2.环境容纳量：

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。问题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）的种群最大数量问题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。三、种群的“S”形增长增长速率时间t1t2（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。K/2K3.“S”形增长增长率和增长速率增长速率种群增长速率=种群净增加数单位时间×100%拓展：增长速率和增长率“J”形曲线“S”形曲线增长率增长速率λ-1K/2K出生率或死亡率时间t0t1t2出生率死亡率K/2K个体百分比时间t0K出生率死亡率“S”形曲线增长率曲线增长率0t1t2时间时间0增长率“S”形曲线增长率曲线拓展：其它曲线4.“S”形曲线分析种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速种群数量为K/2，种群增长速率达到最大资源和空间有限，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，且维持相对稳定资料一：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。5.K值和K/2值的运用：三、种群的“S”形增长资料二：怎样做才能最有效的灭鼠？

K种群数量时间0BCDEt1t2AK/25.K值和K/2值的运用：三、种群的“S”形增长（2）思路：降低出生率。具体措施：施用避孕药、降低生殖率的激素等。（3）思路：降低环境容纳量。具体措施：养殖家猫捕食家鼠、搞好环境卫生、硬化地面、安全储藏食物等。（1）思路：增大死亡率。具体措施：机械捕杀、药物毒杀等。资料三：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？应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。5.K值和K/2值的运用：K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2——“黄金开发点”三、种群的“S”形增长5.K值和K/2值的运用：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值处三、种群的“S”形增长种群数量的变化1.增长——J,S形2.波动3.下降——遭遇人类乱捕滥（鲸鱼）和栖息地破坏某地区东亚飞蝗种群数量的波动五.探究·实践：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？设计实验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2)计数用具—血细胞计数板计数室边长为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（双线分割）①大方格（计数室）规格一：25×16型A1A2A3A4A5规格二：16×25型A1A3A2A43)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=计数一个小方格分的酵母菌数量。先将盖玻片放在血细胞计数板的计数上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。稍待片刻。04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。054)统计步骤讨论1：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。讨论2：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？思考·讨论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。讨论3：如果小方格内酵母菌数量过多，难以数清，怎么办？可将培养液用无菌水适当稀释一定倍数后再计数。思考·讨论稀释100倍一般样品稀释后的适宜范围是5~10个菌体/小方格。1mL培养液9mL无菌水9mL无菌水1mL培养液稀释10倍稀释100倍讨论4：本探究需要设置空白对照吗？不需要，本实验在时间上已经构成前后对照。讨论5：需要做重复实验吗？为什么？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。思考·讨论（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。五、培养液中酵母菌种群数量的变化进行实验

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。第1天第4天第6天第7天进行实验注意：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2天第3天第4天第5天第6天第7天第1组第2组第3组·······第n组平均值6.怎么记录结果？记录表怎样设计？思考·讨论：时间第1天第2天第3天123123123A1A2A3A4A5平均数总平均数稀释倍数1mL培养液酵母菌数将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)计数，观察到的计数室中细胞分布见图3，则培养液中藻细胞的密度是_______个/mL。1×108543441mL培养液中细胞个数＝(A/5)×25×104×稀释倍数(注:5个中方格中总菌数为A)1mL培养液中细胞个数＝(20/5)×25×104×100=1×108习题巩固分