种群数量的变化课件高中生物人教版选择性必修二

第1章种群及其动态第2节种群数量的变化怎样建构种群增长的模型？种群的数量是怎样变化的？本节聚焦12时间/min细菌数量/个020202140226023802410032251206426我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要经常洗手。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。讨论：第n代细菌数量的计算公式是什么？72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？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？分裂

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

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，某种细蔺每20min就通过分裂繁殖一代。讨论：1.第n代细茵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？

设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0x2，第n代的数量为Nn=N0×2n。细菌繁殖产生的后代数量2216个。

以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。数学公式与曲线图各有什么优缺点？第n代细菌数量的计算公式：

Nn=1×２n优点缺点数学公式曲线图精确不直观能直观地反映变化趋势不精确建立数学模型细菌每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观察研究对象，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，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研究方法（以“问题探讨”中的素材为例）数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学公式和曲线图是比较常见的数学模型表现形式。一、建构种群增长模型的方法Nn=2n过渡：

上述是对理想条件下细菌数量增长的推测。自然界中种群数量能出现类似增长吗？分析自然界种群增长的实例资料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，这个种群增长如图所示。1.这两个资料中种群增长有什么共同点?讨论种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。2.种群出现这种增长的原因是什么？

食物充足，缺少天敌等。3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？

不能，因为资源和空间是有限的。自然界中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”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。过渡：

怎样用数学公式表示“J”形增长的数学模型？二、种群的“J”型增长

“J”形增长的数学模型模型假设：在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条件下，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。数学模型：Nt=N0λt（指数函数）各参数的意义：N0表示种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后种群的数量，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数。二、种群的“J”型增长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？种群数量相对稳定种群数量增长种群数量下降λ

现有个体数前一年个体数=4.对λ的理解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现学现用：据图说出种群数量如何变化增长率增长速率含义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计算公式增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间举例

“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为:“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为:×100%=10%1100-10001000=100个/年

1100-10001年5.增长率与增长速率的比较①增长率：增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数。即：Nt-Nt-1Nt-1X100%=λNt-1-Nt-1Nt-1X100%=λ-1注:“J”型增长曲线的特点之一是增长率恒定不变，为λ-1增长率时间λ-1②增长速率：单位时间内增加的个体数量。即：dNdt=Nt-Nt-11=λNt-1-Nt-11=Nt-1（λ-1）=（λ-1）N0

λt-1增长速率时间（λ-1）N0λt-1注:“J”型增长曲线的特点之二是增长速率也呈指数增长曲线，实质就是“J”型曲线的斜率。时间种群数量1、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。2、发生时期：新物种迁入的开始阶段、实验条件下4、特点：种群数量连续增长，增长率保持不变（入-1）。增长速率呈指数函数增长（“J”型曲线的斜率）。3、种群J型增长方式的数学模型是：

Nt=N0入t小结：种群的“J”型增长过渡：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？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。

三、种群的“S”型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。0.5mL培养液中放入5个大草履虫，每24小时进行进行计数时间/d种群数量/个K=375三、种群的“S”型增长在自然界，当一种生物进入一个条件适宜的新分布地时，初始阶段会出现较快增长，但资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争加剧，这就导致种群的出生率降低，死亡率升高。当出生率升高至与出生率相等时，种群增长就会停止，种群数量有可能稳定在一定水平，我们把这一水平称为K。“S”形增长的数学模型模型假设：随着种群数量的增加，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致出生率降低，死亡率升高，当出生率等于死亡率时，种群增长停滞，可能稳定在一定水平。数学模型：（公式略）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。时间/d种群数量/个K=375三、种群的“S”型增长ab段：bc段：c点：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。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；4.曲线图分析:K/2

t0t1t2

时间种群数量Kabcde

t0

t1

t2

时间

0K/2K数量增长速率fgh时间0增长率或“S”型曲线图增长速率增长率5.增长率和增长速率:②在环境不遭受破坏的情况下,

种群数量会在

上下波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过

调节使种群数量回到K值。①同一种生物的K值不是固定不变的:K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭受破坏时，K值变化是_____；当环境条件状况改善时,K值会_____。负反馈下降上升K值附近6.对K值的理解:7.K值与K/2值在实践中的应用:①对野生生物资源和濒危物种的保护:建立自然保护区：提高环境容纳量K/2

t0t1t2

时间种群数量Kabcde②对生物资源的合理利用:渔业捕捞应在

;K/2以后捕捞后鱼的种群数量维持在

。K/2③对有害生物防治:降低环境容纳量;在

捕杀。K/2前时间种群数量“S”形增长“J”形增长说明：理论上，S形增长初始阶段就受到资源空间的限制作用。但在大多数实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制。未实现的增长小结1.“S”型曲线与其增长速率、增长率的关系2.“J”型曲线与其增长速率、增长率的关系在“S”型曲线中，种群增长速率先增大后减小，

增长率逐渐减小。在“J”型曲线中，种群增长速率逐渐增大，

增长率保持不变。②但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。

东亚飞蝗种群数量的波动③当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。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。④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。四、种群数量的波动

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流探究•实践：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的数量是怎样随时间变化的?酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈“S”型增长，时间再延长，由于养料不足酵母菌数量会下降。

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流探究•实践：培养液中酵母菌种群数量的变化

提出问题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1.材料用具：酵母菌菌种,无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，血细胞计数板，显微镜等

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流

提出问题2.血细胞计数板计数室血细胞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。计数时，常采用抽样检测法。计数室深度为0.1mm计数室边长为1mm1个计数室的面积为1mm2，1个计数室内有400个小方格。每个小方格的面积是1/400mm2②1/400mm2的含义①0.10mm的含义计数室的深度为0.1mm1个计数室的体积为0.1mm3计数室

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流

提出问题2.血细胞计数板

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流

提出问题2.血细胞计数板血细胞计数板侧面观

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

提出问题2.血细胞计数板

表达交流中方格小方格方格网上刻有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。计数公式：1mL样品中酵母菌数=A1+A2+A3+A4+A580×400×104×稀释倍数1mm3=10-3mL0.1mm3=10-4mL=80×400×104×稀释倍数A1+A2+A3+A4+A5规格一：25（中方格）×16型A1A2A3A4A5

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

提出问题

表达交流A1、A2、A3、A4、A5分别为五个中方格中的酵母菌数。计数公式：1mL样品中酵母菌数=A1+A2+A3+A4+A5100×400×104×稀释倍数=100×400×104×稀释倍数A1+A2+A3+A4+A5

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

提出问题

表达交流规格二：16（中方格）×25型A1A2A4A3A1、A2、A3、A4、分别为四个中方格中的酵母菌数。1mm3=10-3mL0.1mm3=10-4mL先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流

提出问题3.怎样对酵母菌进行计数稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部；

作出假设

设计实验

进行实验

分析结果

得出结论

表达交流

提出问题4.设计表格，记录重复组3组实验的平均值连续观察7天，记录每天的数值（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？

振荡的目的：使培养液中酵母菌分布均匀,以减少误差。另外，取样时间需一致，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。）（2）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（3）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”的原则注意：课堂小结一、概念检测1.在自然界，种群数量的增长既是有规律的，又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。（1）将一种生物引入一个新环境