1.2 种群数量的变化（备课件）精编高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修2）

第一章种群及其动态第2节种群数量的变化学习目标说明建构种群增长模型的方法（生命观念、科学思维）0102用数学模型解释种群数量的变化规律（科学思维）通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数学模型（科学探究）0304关注人类活动对种群数量变化的影响（社会责任）···问题探讨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：1.第n代细菌数量的计算公式是什么？2.72h后，由第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？Nn=No×2n，No代表细菌初始数量，N代表细菌数量，n代表“第n代”N=2216在一个培养瓶中，细菌数量不会永远按照这个公式增长，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的，可以用实验计数法来验证。科学方法数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型观察研究对象，提出问题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的影响Nn=2nN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细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？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的实验或观察等，对模型进行检验或修正研究实例研究方法新课讲授1一、建构种群增长模型的方法下面请你算出一个细菌产生的后代在不同时间（单位为min）的数量，并填入下表，然后以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群增长的曲线时间/min20406080100120140160180细菌数量/个212223242526272829同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？不够精确试着自己画一画│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。思考·讨论│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年这个种群数量的增长如右图所示。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？这两个资料中，种群数量增长曲线都大致呈“J”形种群呈“J”形曲线增长的原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等在自然生态系统中，这种种群增长趋势不能一直持续下去的。因为食物等资源和空间不可能是无限的新课讲授2二、种群的“J”形增长（1）“J”形增长曲线的含义：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，曲线大致呈“J”形。种群“J”形增长的数学模型（2）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。①数学方程式：t年后种群数量为Nt=N0λt②坐标曲线图：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果将种群的这种连续A增长以时间为横坐标、种群数量为纵坐标表示出来。时间种群数量O模型中各参数的意义：N0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倍数。特点和意义（1）特点：种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。种群呈“J”形增长的增长率、增长速率如图所示。时间增长率O时间增长速率O1.理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量（

）基础检测2.种群“J”形增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变（

）××新课讲授3三、种群的“S”形增长（1）模型假设：资源和空间条件有限，随种群密度增大，种内竞争加剧，从而使出生率降低、死亡率升高，直至数量平衡。种群“S”形增长的数学模型（2）建立模型①“S”形曲线：迁入一个新环境后，在一定时期内种群的增长大致符合“J”形曲线，随着生活时间的延续，环境条件限制作用越加明显，种群经过一定时间增长后，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。②环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。③影响K值的因素：食物、空间、气候、天敌、传染病和人类的活动等。一般来说，种群数量达到K值以后保持稳定，但K值不是固定不变的，它会随环境的改变而变化。时间种群数量OK①当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境状况改善时，K值会上升②K值并不是种群数量的最大值，而是在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量③在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。当种群偏离平均值时（一定范围内），会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内④“S”形曲线所表示的种群增长通常又被称为“逻辑斯蒂增长”，因该曲线符合“逻辑斯蒂增长模型”“S”形增长曲线（1）特点：种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。种群呈“J”形增长的增长率、增长速率如图所示。对环境的适应期，防治害虫最好在此时进行。该点为资源利用的黄金点，防治害虫时应严防害虫数量达到此时期即出生率=0死亡率，种群数量达到最大。之后有的种群数量呈锯齿状特点种群数量由0→时，种群增长速率逐渐增大；种群数量为

时，种群增长速率最大；种群数量由

→K时，种群增长速率不断降低；在K值时，种群数量达到最大，此时种群数量增长速率为0，出生率=死亡率。时间增长速率O易混易错种群增长速率曲线与种群数量变化的关系：只要增长速率为正值，种群数量就会增加；增长速率为0，种群数量恒定不变；增长速率为负值时，种群数量会下降。1.不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变。（

）基础检测2.为有效防治蝗灾，应在种群数量为

时及时控制。（

）××3.在“S”形增长曲线中，当种群数量超过

后，种群的增长速率减慢，其对应的年龄结构为衰退型。（

）×思考·讨论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。对此你持什么观点？你有哪些证据支持你的观点？讨论人类与环境可持续发展思考·讨论环境容纳量与现实生活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？讨论可以采取降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储存在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取地面硬化，减少它们挖造巢穴的场所，养殖或释放它们的天敌等。种群呈“S”形增长的原因是（

）总是有限的，当种群密度增大时，（

）就会加剧，这就会使种群的（

）降低，（

）升高基础检测资源和空间种内竞争死亡率出生率新课讲授4四、种群数量的波动种群数量有的呈季节性消长，有的呈不规则波动，有的呈周期性波动；当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地被破坏，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。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衰退、消亡。种群数量变化的形式经过“S”形增长后，种群数量应稳定在K值不变，但在自然种群的研究中还没有充分的证据说明这一点，相反，有证据表明在外界条件稳定的情况下，种群数量在达到K值后仍有变动。知识延伸（1）在对野生动植物资源、海洋鱼类的合理开发和利用方面：一般将种群数量控制在

附近，此时种群增长速率最快，这样既能持续获得最大收获量，又不影响资源的再生。例如，在湖泊中放养鱼、虾，如果一次性放养的幼体过多或延迟捕捞，由于湖泊环境的容纳能力有限，不能达到增产的目的；但如果大肆捕捞，使鱼、虾数量大大减少，减少到

以下，这时种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。