1.2 种群的数量变化课件-高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2VIP

第一章第二节

第1课时

建构种群增长模型的方法及种群数量的变化本节聚焦：1.通过阐释种群数量变化培养建模及模型分析能力。2.明确环境容纳量原理在保护濒危物种中的应用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。问题探讨讨论：1.第n代细菌数量的计算公式是什么？Nn=2n2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2216个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。问题探讨不会；因为空间和资源是有限的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？

理想条件下，一个细菌3天繁殖后代的总质量约是地球质量的1.765×1025倍！

描述、解释和预测种群数量的变化，尝尝需要建立数学模型。在上面的“问题探讨”活动中，你已经尝试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学方式。建立数学模型一般包括下步骤（以“问题探讨”中的素材为例）一、构建种群增长模型的方法根据公式：Nn=2n1.下面请你算出一个细菌产生的后代在不同时间（单位min）的数量，并填入下表一、构建种群增长模型的方法时间/min20406080100120140160180细菌数量/个2481632641282565122.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（图1-4）。2.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（图1-4）。一、构建种群增长模型的方法时间/min细菌数量/个020406080100120160180600500400300200100同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？一、构建种群增长模型的方法数学公式曲线图数学形式科学、准确，但不够直观直观，但不够精确

你所得出的公示和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测。

在自然界中，种群的数量变化是怎样的呢？分析自然界种群增长的实例一、构建种群增长模型的方法资料一：

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短暂控制。分析自然界种群增长的实例一、构建种群增长模型的方法资料二：20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图所示。谈论：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？一、构建种群增长模型的方法种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。食物充足、缺少天敌等。不能。因为资源和空间是有限的。自然界确有类似细菌在理想条件下的种群数量增长形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线表示，曲线大致呈“J”型。二.种群的“J”形增长1.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;2.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。模型假设（条件）自然界确有类似细菌在理想条件下的种群数量增长形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线表示，曲线大致呈“J”型。二.种群的“J”形增长t年后种群的数量为:Nt=N0·λt(N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。)建构模型种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。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？并说明理由。二.种群的“J”形增长不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。思考：λ的值与种群数量变化有怎样的对应关系？λ＞1,种群数量增加λ=1,种群数量相对稳定λ＜1,种群数量减少练习：据图说出种群数量如何变化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________二.种群的“J”形增长--λJ增长相对稳定下降下降练习：据图说出种群数量如何变化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______年最低二.种群的“J”形增长--λ11-12年下降，12-13年增长512(1)a段：λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长。二.种群的“J”形增长--λ【归纳】准确分析“λ”曲线(2)b段：λ尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，种群数量一直增长。二.种群的“J”形增长--λ【归纳】准确分析“λ”曲线(3)c段：λ=1，种群数量维持相对稳定。二.种群的“J”形增长--λ【归纳】准确分析“λ”曲线(4)d段：λ<1，种群数量逐年下降。二.种群的“J”形增长--λ【归纳】准确分析“λ”曲线(5)e段：尽管λ呈上升趋势，但仍小于1，故种群数量逐年下降。二.种群的“J”形增长--λ【归纳】准确分析“λ”曲线增长率二.种群的“J”形增长--种群增长率λ>1新增个体数=原有个体种群总数λ当年种群个体数=前一年种群个体数=λ-1种群增长率=λ−1，λ不变，因此种群增长率不变。λ＞1增长速率二.种群的“J”形增长--种群增长率新增个体数=增长时间即曲线的斜率种群增长速率就是增长曲线上通过某一点的切线斜率，在呈“J”形增长的种群中，增长速率是逐渐增大的。如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？三、种群的“S”形增长资料：

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。思考：1.大草履虫的数量在第几天增长较快？2.第几天后大草履虫的数量基本维持不变？3.为什么大草履虫种群没出现“J”形增长？4.大草履虫的数量变化有什么特点？5.这种类型的种群增长称为什么？三、种群的“S”形增长2和3天5天随着大草履虫数量增多，对食物和空间的竞争逐渐激烈，导致出生率下降，死亡率升高。经过一定时间的增长后，数量趋于稳定种群的“S”形增长三、

种群的“S”形增长自然条件，即自然界的食物和空间条件有限建构假设（条件）ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较

缓慢；bc段：资源和空间丰富，出生率升高，种群数

量增长迅速；cd段：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；de段：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、

种群的“S”形增长K值：一定环境条件所能维持的种群最大数量

称为环境容纳量。①K值并不是种群数量的最大值

种群所达到的最大值可能会超过K值,如过度繁殖。②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--K值K值的表示方法A点对应的种群增长速率为0,数量最大,为K值。A`点对应的种群增长速率最大,为K/2值。B点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。三、

种群的“S”形增长--K值K值的表示方法C点对应的种群数量为K值。C`点对应的种群出生率与死亡率差值最大，为K/2值。D点对应的种群个体数最多,即K值。D`点对应的种群个体数为K/2值。三、种群的“S”形增长--种群增长率与种群增长速率增长率新增个体数=原有个体种群总数增长速率新增个体数=增长时间①野生动物的保护建立自然保护区，提供更宽广的生存空间,改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施。三、种群的“S”形增长--K值的应用②有害生物的防治增大环境阻力，降低环境容纳量。例如：可利用将食物储藏在安全处，断绝或减少食物来源，养殖或释放天敌等措施来降低老鼠的环境容纳量；③自然资源的利用a.渔业捕捞应在K/2以后;b.捕捞后鱼的种群数量维持在K/2;三、种群的“S”形增长--K/2值的应用④有害生物的防治

在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。（绝对不能让种群数量增长到1/2K值）因为K/2值之后开始捕捞，捕捞持续时间长，能有较大的捕获量。

捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，种群数量恢复最快。实现了“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，符合可持续发展的原则。阴影面积为环境阻力，按自然选择学说，就是生存斗争中被淘汰的个体数。该图体现了种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系，二者之间的阴影部分代表什么？食物不足空间有限天敌捕食气候、传染病等小节：“J”形增长曲线与“S”形增长曲线的对比小节：“J”形增长曲线与“S”形增长曲线的对比

1.

下列关于建构种群增长模型方法的说法，错误的是（

）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.

在数学模型建构的过程中也常用到假说—演绎法解析：

数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的数学形

式，可能是曲线图，也可能是数学公式，B错误；建构数学模型的

一般步骤是提出问题→作出假设→用数学形式表达→检验或修正，

故在数学模型建构的过程中也常用到假说—演绎法，D正确。2.

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。下列叙

述正确的是（

）A.

环境容纳量是指种群的最大数量B.

种群的种内竞争不会改变环境容纳量的大小C.

在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量D.

由于环境容纳量是有限的，种群增长到一定数量就会保持稳定解析：

环境容纳量是指一定环境条件所能维持的种群最大数

量，A错误；种群的种内竞争不会改变环境容纳量的大小，环境容

纳量只与环境条件有关，B正确；在理想条件下，影响种群数量增

长的因素主要是出生率和死亡率，C错误；由于环境容纳量是有限

的，种群增长到一定数量可能会保持稳定，或者在环境容纳量上下

波动，如果环境遭到破坏，种群数量会下降，D错误。3.

如图表示一个生物群落中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的

曲线，下列叙述错误的是（

）A.

t3～

t5时间内，甲、乙两种群的年龄结构不同B.

t4时，甲的种群密度最小，乙的种群密度最大C.

若乙种群为养殖的草鱼，则在

t5时能得到最大日捕获量D.

t4～

t5时间内，乙种群出生率降低，死亡率升高，到

t5时增长率为零解析：

t3～

t5时间内，甲种群增长速率小于0，其年龄结构是衰

退型，而乙种群增长速率大于0，其年龄结构是增长型，A正确；

乙种群密度最大是

t5时