12种群数量的变化高二生物课件（人教版2019选择性必修2）

1.2种群的数量变化

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。手越白意味着越脏，越黑意味着越干净

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（初始值按照1计算）时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）指数形式2481632641282565122122232425262728291.结合上表，总结第n代细菌数量的计算公式是什么？设：细菌初始数量为N0数学公式：

Nn=N0×2n0时间/min细菌数量/个10020030040050020406080100120140160180时间(min)020406080100120140160180分裂次数0123456789数量（个）1248163264128256512Nn=N0×2n数学公式：曲线图：精确、不够直观直观、不够精确3.曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？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

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？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。建立数学模型用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.数学模型建构的一般过程：

提出问题

提出合理的假设

建立数学模型

模型的检验与评价以“细菌增值”实例3.表现形式——曲线图、数学公式科学方法1.数学模型概念：一、构建种群增长模型的方法细菌每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4.建立数学模型的过程1.下列关于建构种群增长模型方法的说法，不正确的是(

) A.曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势 B.数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图 C.数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化 D.在数学建模过程中也常用到假说一演绎法B【现学现用】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。让他没想到的是，

一个世纪之后，这24只兔子的后代竟超过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，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个小岛。1937——1942年，5年间这个种群数量的增长如下图3所示。思考·讨论

分析自然界种群增长的实例思考讨论: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？种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等不能，因资源和空间是有限的二、种群的“J”型增长

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。*注意：该曲线的起点不是原点。1.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。什么情况会出现理想状态？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时。2.建立模型——t年后种群数量表达式

各参数含义

N0——

t——Nt——λ——种群的起始数量时间t年后该种群的数量该种群数量是前一年种群数量的倍数t年后种群的数量为:Nt=N0λt

一年后种群的数量为:N1=N0λ1二年后种群的数量为:N2=N1·λ＝N0λ2Nt=N0λt项目种群数量变化年龄结构λ>1

λ＝1

λ<1

增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型λ>1λ<1λ=1种群数量时间0只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt

时，种群增长曲线一定是“J”形吗？增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数例：“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增长率＝λ-12.增长速率：单位时间内增加的个体数量。增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间1.增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例。

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:=100个/年1100-10001年(实质就是“J”形曲线的斜率)3.“J”形增长的增长率和增长速率O

增长速率时间【小结】种群的“J”形增长1.理想条件：2.发生时期：3.种群

J

形增长方式的数学模型是：4.特点：种群数量

；增长率

(入-1)；增长速率呈.（“J”形曲线的

）。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。实验条件下、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时。Nt=N0入t连续增长保持不变指数函数增长斜率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资料：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）5201373193693753651.大草履虫的数量在第几天增长较快？第二天和第三天K=375第5天后三、种群的“S”型增长2.为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。K=375第5天后3.这种类型的种群增长称为什么？种群的“S”形增长三、种群的“S”型增长1.“S”形增长形成原因：现实状态存在环境阻力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所能维持的最大数量称为什么？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。思考1：K值

（是/不是）种群数量的最大值K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏前提下所能维持的种群的最大值；在环境不遭到破坏的情况下，种群数量也会在K值附近上下波动；种群所达到的最大值可能会超过K值。请据图分析：该种群的K值为

。思考2:同一种群的K值是固定不变的吗？不是固定不变的，会受到环境因素的影响。当环境条件状况改善时，K值会增大；反之，K值会减小，甚至种群会灭绝。K2不是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。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；ab段：3.“S”形增长曲线图分析：bc段：c点：de段：cd段：4.“S”形增长的增长率和增长速率时间（D）种群数量12021403340437053756375增长率=种群净增加数原种群数量X100%增长率受种群密度制约，种群增长率

。逐渐减小K/2t0t1t2

时间种群数量Kabcde（1）增长率在“S”形曲线中：K值时：①增长速率为

。②出生率与死亡率

。K/2值时：①增长速率为

值。②出生率与死亡率

。相等0最大差值最大t0t1t2

时间0K/2K数量增长速率fgh增长速率变化：增长速率=种群净增加数时间①增长速率先增大后减少，最后为0(K值时)。②当种群数量为K/2时，增长速率达到最大。时间（D）种群数量12021403340437053756375K/2t0t1t2

时间种群数量Kabcde4.“S”形增长的增长率和增长速率（2）增长速率①

对应的种群增长速率为0,数量最大,为K值。②

对应的种群增长速率最大,为K/2值。

对应的种群出生率与死亡率相等,种群数量达到最大,为K值。A点A'点B点不同曲线模型中“K值”与“K/2值”

①

对应的种群数量为K值。②

对应的种群出生率与死亡率差值最大，为K/2值。①

对应的种群个体数最多,即K值。②

对应的种群个体数为K/2值。C点C'点D点D'点不同曲线模型中“K值”与“K/2值”①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？②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，，由于食物的减少和活动范围的缩小，K值降低。K值的应用（1）实践应用1——野生生物的保护？机械捕杀施用激素药物捕杀施用避孕药养殖或释放天敌将食物储存在安全处增大死亡率降低环境容纳量搞好卫生降低出生率防治有害生物的根本措施硬化地面（2）实践应用2——有害生物的防治

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？K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2

应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为K/2水平上种群增长速率最大，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。K/2值的应用——“黄金开发点”K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2“黄金开发点”S型曲线增长速率曲线增长速率时间t1t2K/2KABCDE渔业资源最佳捕捞时期？K/2后对有害生物防治防治？达到K/2前K/2值的应用

防治，严防达到

，增大

，降低

。①濒危动物和野生资源的保护②渔业或林业资源开发③有害生物防治建立

。增大

。开发应在

。开发后种群数量维持在

。自然保护区K值K/2后K/2K/2前K/2环境阻力K值【小结】K值与K/2值的应用:不等同，已经存在环境阻力。【归纳总结】“J”形增长和“S”形增长的比较环境阻力食物不足空间有限种内竟争天敌捕食气候、传染病等(3)图中两曲线间的阴影部分代表

，按自然选择学说，就表示在生存斗争中被

的个体数量。(1)某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是

。(2)如果此种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是

。“S”形“J”形环境阻力淘汰(4)“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？在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。某地区东亚飞蝗种群数量的波动1.种群数量的相对稳定2.种群数量的波动四、种群数量的波动

处于波动状态的种群，在某些特定的条件下可能出现种群爆发。蝗灾、鼠灾、赤潮等，就是种群数量爆发增长的结果。蝗灾鼠灾赤潮3.种群数量的爆发拓展：种群数量的爆发

东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性规律，干旱是大发生的主要原因。在黄河三角洲上的湿生草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大发生的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。

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。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。

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。▲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保护。捕鲸现场4.种群数量的下降(1)环境容纳量是指种群的最大数量(

)(2)不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变(

)(3)一个物种引入新地区后，一定呈“J”形增长(

)(4)种群数量变化不仅受外部因素的影响也受自身内部因素的影响(

)(5)种群“J”形增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变(

)(6)为有效防治蝗灾，应在种群数量为K/2时及时控制种群密度(

)×××√××1.易错辨析【现学现用】2.下图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是(

)A．在K/2时控制有害动物最有效B．图示规律可作为控制人口增长的依据C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量C不能靠增加死亡率来减少净补充量K/2之前3.下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是（

）A．种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等B．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率C．自然状态下种群数量达到K值时，种群的增长速率接近于0D．当环境条件发生变化时，种群的K值也会发生相应的变化B

思考：酿酒和做面包都要用到酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养，培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的？探究·实践：培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理:2.提出问题:培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?3.作出假设:

在理想条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。

①培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”型增长；②随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“S”型增长。4.实验设计(1)变量分析：自变量：

；因变量：

；

无关变量：

等。时间酵母菌数量培养液的体积、pH、培养的温度(2)酵母菌计数方法：

法。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抽样检测(3)材料用具导流凹槽两个计数室所在区域血细胞计数板导流凹槽两个计数室所在区域

每个方格网上刻有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。这一大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为0.1mm3，合1×10-4mL。。如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？大方格中方格小方格16（中格）×25（小格）25（中格）×16（小格）

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：

计四角的4个中方格，共100个小方格中的酵母菌数量，记为a25×16型：一般计数四个角和中央的五个中方格，共80个小方格的酵母菌数量，记为a。酵母菌细胞个数/ml=(a/100)*400*104*稀释倍数酵母菌细胞个数/ml=(a/80)*400*104*稀释倍数1mL培养液中酵母菌个数：=小方格中酵母菌数量的平均值×400×104×稀释倍数1.用血细胞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

解析：根据公式：5×400×10000×10＝2×108

2.若使用的血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为

个/mL。1×108解析：根据公式：（20÷5)×25×10000×100＝1×108

【现学现用】5.实验步骤(1)

酵母菌培养：(2)振荡培养液：取样时，要振荡培养液，目的是使酵母菌均匀分布于培养液中。液体培养基，无菌条件(3)取样观察并计数

将含有酵母菌的培养液滴在盖有载玻片的血细胞计数板上，在显微镜下观察和计数，测定1mL培养液中的酵母菌个数。计数一个小方格内的酵母菌数量。先将盖玻片放在血细胞计数板上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。05(3)取样观察并计数(4)重复(2)、(3)步骤，连续观察七天，统计数目(5)绘图分析：将所得数值用曲线表示出来，得出酵母菌种群的数量变化规律第1天第4天第6天第7天死亡6.分析结果，得出结论酵母菌数量变化记录表检(1)增长曲线的总趋势是__________________先增加再降低酵母菌数量为何会下降？①营养物质消耗殆尽②有害代谢产物积累③pH改变结论：随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”形增长，酵母菌种群增长呈“S”形增长。并最终将大量死亡。6.分析结果，得出结论（2）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。（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？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。7.实验操作分析取样时没有振荡：①从试管下部吸取的培养液浓度偏大；

②从试管上部吸出的培养液浓度偏小。（3）如果小方格内酵母菌数量过多，难以数清，怎么办？可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。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水9mL水1mL培养液稀释10倍稀