【公开课课件】 种群数量的变化（人教版2019选择性必修2）

1、第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化（第一课时）（第一课时）第第1 1章章 种群及其动态种群及其动态学习目标核心素养1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。科学思维通过尝试建立数学模型表征种群数量变化的规律。 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。图片中的手越白意味着越脏，越黑意味着越干净 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而

2、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。3.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 2216个。1.计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量时间/min20406080100120140160180分裂次数123456789细菌数量/个2481632641282565122.n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn=2n 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。4.Nn=2n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。5.数学公

3、式与曲线图各有什么优缺点？数学方程式：精确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。1.数学模型：描述一个数学模型：描述一个系统系统或它的或它的性质性质的的数学数学形式，可为形式，可为公式公式、坐标图坐标图等。等。一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量时间/min20406080100120140160180分裂次数123456789细菌数量/个248163264128256512n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn=2n数学方程式：精确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。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

4、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）2.建构数学模型的方法（步骤）建构数学模型的方法（步骤）一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法 以上数学模型的建构假设是理想条件（资源和生存空以上数学模型的建构假设是理想条件（资源和生存空间没有限制），在自然界中，有没有这种类型的

5、增长呢？间没有限制），在自然界中，有没有这种类型的增长呢？计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量时间/min20406080100120140160180分裂次数123456789细菌数量/个248163264128256512n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn=2n数学方程式：精确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。分析自然界种群增长的实例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

6、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。二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长1.概念：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，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。二、种群的二、种群的“J”“J”形增长

7、形增长*注意：该曲线的起点不是原点。(1)模型假设：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条件下。如果种群的起始数量不是1个，而是N0；如果每经过一个繁殖期后子代种群数量是原来倍；如果每繁殖一代的时间是确定的用t代替；用n代表繁殖代数。那么计算种群数量的公式是？(2)建立模型：Nt=N0t2.“J”型增长的数学模型二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，为该种群数量前一年种群数量的倍数。）思考： 当=1时，种群数量如何变化？ 当1时，种群数量如何变化？ 当1时，种群数量如何变化？ 当1时，种群一定呈“J”形增

8、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1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；Nt=N0t二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长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据图说出种群数量如何变化二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长思考：思考：思考：J J形曲线对应的增长速率曲线应该怎么画？形曲线对应的增长速率曲线应该怎么画？“J”“J”形

9、曲线形曲线“J”“J”形增长的增长速率曲线形增长的增长速率曲线二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长 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”“J”形增长形增长？ 近代以来，世界人口呈现出近代以来，世界人口呈现出“J”“J”形增长；我国人口在形增长；我国人口在2020世纪世纪大部分时间呈现出大部分时间呈现出“J”“J”形增长形增长，在在19791979年之后则基本稳定在较低的增年之后则基本稳定在较低的增长率水平上长率水平上。中国人口数据增长曲线世界人口数据增长曲线3.计算:某一地区2001年人口普查时有10万人，200

10、2年比2001年增长率1。请预测，按照此生长速度，2006年该地区的人口将有多少？Nt10（1+1）2006-2001 两只苍蝇繁殖一年之后，后代可以把整个地球的表面都覆盖住，达到14厘米！ ！ 空间、食物，生物与生物的斗争自然界中生物数量变化没有呈现 J 型增长的原因？二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长5只大草履虫0.5ml培养液每隔 24小时统计一次大草履虫数量大草履虫三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经

11、过反复实验，得出了如图所示的结果。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。时间（天）0123456种群数量（个）520137319369375365K=375 一定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.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。这种种群增长曲线称为“S”型曲线。2.模型假设：资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）种群密度

12、上升种内斗争加剧捕食者增加出生率下降,死亡率增高种群增长率下降出生率和死亡率相等时，种群保持相对稳定成因：三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线思考：自然条件下，为什么种群增长到K值左右便会趋于稳定？ 自然条件下，资源和空间总是有限的； 当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，这就会使种群的出生率降低，死亡率升高。 当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平（K值）。 种内竞争对种群数量起调节作用。 三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线3.曲线图分析ab段：bc段：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

13、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。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线 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）在环境条件没有变化的情况下，种群数量到达K值后就不再变化了吗？（1）同一种群的K值是固定不变的吗？ 不是；在K值上下波动，动态平衡。（3）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）（允许达到）的种群最大数量三、

14、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线4.K值分析5.K值和K/2值的应用（1）野生生物的保护 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。（2）有害生物的防治 增大环境阻力降低环境容纳量：打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处、养殖或释放天敌。防止老鼠种群数量达到K/2处三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线思考思考讨论讨论环境容纳量与现实生活环境容纳量与现实生活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。

15、对此你持什么观点?你有哪些证据支持你的观点?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? 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。 对鼠等有害动物的控制，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，如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；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释

16、放它们的天敌；搞好环境卫生；等等。思考：思考：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；三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线4.4.种群的数量变化除了增长，还存在什么情况种群的数量变化除了增长，还存在什么情况？波动、衰退、消亡等波动、衰退、消亡等四、种群四、种群数量的波动数量的波动某地区东亚飞蝗种群数量的波动某地区东亚飞蝗种群数量的波动（2）当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类

17、乱捕滥杀和栖息地破坏；需要有一定的个体数量为；当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而。 对于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。四、种群四、种群数量的波动数量的波动1.种群数量波动的影响（1）处于波动状态的种群，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。影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出间接因素：食物、气候、空间、传染病、天敌等重要因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物滥砍乱阀环境破坏影响生物生存二、二、“J”“J”形增长形增长三、三、“S”“S”形增长形增长四、种群数量的波动四、种群数量的波动一、构建种群增长模型一、构建种群增长模型课