1.2 种群数量的变化课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第1章种群及其动态第2节种群数量的变化1通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。2运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。3通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点;通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。

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就通过分裂繁殖一代。

细菌的增殖二分裂Nn=N0*2n1.细菌的生殖方式是怎样的？2.第n代细菌数量的计算公式是什么？P7问题探讨n＝60min×72h／20min＝216不会建立数学模型3.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？4.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？为了验证你的观点，我们可以采用什么学科方法来研究？讨论：构建种群增长模型的方法种群的“J”形增长种群的“S”形增长种群数量的波动模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。物理模型数学模型概念模型观察分析提出问题作出假设建立数学模型对模型进行检验修正研究方法研究实例细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？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=N0*2nN代表细菌数量，N0表示初始数量，n表示第几代观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正1.定义：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.步骤：请根据表格信息，尝试小组合作以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。0时间/min10020030040050020406080100120140160180时间(min)020406080100120140160180分裂次数0123456789数量（个）12481632641282565123.类型及优缺点：(1)数学公式(2)曲线图①优点：科学、精确②不足：不够直观①优点：直观②不足：不够精确建立数学模型细菌数量/个模型构建是解决很多生物学问题的一种重要策略。下列关于模型建构的叙述，正确的是（）A．含3对同源染色体的减数分裂模型的制作，需要使用三种颜色的橡皮泥B．DNA结构模型的制作，需要首先将作为碱基和磷酸的材料连接在一起C．细胞大小与扩散作用关系的模型中琼脂块体积越小，物质扩散深度越深D．酵母菌种群的增长模型建构中，绘制种群数量变化曲线属于数学模型问题:在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？有类似细菌在理想条件下种群增长的形式吗？典例分析D构建种群增长模型的方法种群的“J”形增长种群的“S”形增长种群数量的波动分析自然界种群增长实例资料1

1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，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，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。24只P8

思考·讨论资料2

20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内，1937—1942年期间该种群数量的增长如右图所示。分析自然界种群增长实例P8

思考·讨论1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？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。讨论:2.模型假设：食物和空间条件充裕气候适宜没有天敌(捕食和寄生天敌)没有其他竞争物种等某种群理想状态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。问：第一年是N0，第二年是多少？t年后呢？1.含义：在

条件下种群增长的形式，如果以

为横坐标，

为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。理想时间种群数量3.“J”形增长的数学模型：假设:种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0N1=N0λN2=N1λ=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后该种群的数量种群的起始数量每年增长倍数时间λ=当年种群数量前一年种群数量曲线图：时间(t)种群数量Nt数学公式：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？思考:当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？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λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；（1）请据图分析，种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？并说明理由。4.“J”形增长的特点：①1～4年，种群数量_______________②4～5年，种群数量_______________③5～9年，种群数量_______________④9～10年，种群数量______________⑤10～11年，种群数量_____________⑥11～13年，种群数量_____________

。⑦

前9年，种群数量第_______年最高⑧9～13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下降，512据图说出种群数量如何变化12～13增长λ=当年种群数量前一年种群数量典例分析（2）增长率和增长速率增长率＝(现有个体数－原有个体数)/原有个体数×100%(无单位)；增长速率＝(现有个体数－原有个体数)/增长时间(有单位，如个/年)。请根据“J”形增长数学公式，分别构建“J”形增长种群的增长率和增长速率的曲线模型。（λ>1，且不变）λ-1（λ-1）N0λt-1

（λ>1，且不变）

①增长率不变；②增长速率不断增加。“J”形增长模型实例：实例一：凤眼莲（俗称水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。“J”形增长模型实例：实例二：外来入侵物种紫茎泽兰在中国外来入侵物种中名列第一位的紫茎泽兰，原产美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带，大约20世纪40年代，紫茎泽兰由中缅边境传入中国云南南部。现在，云南80%面积的土地都有紫茎泽兰分布，对当地生物多样性造成了严重破坏。“J”形增长模型实例：脐眼大几乎无脐眼圆锥形圆盘形卵胎生福寿螺的卵卵生实例三：福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物，原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。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”形增长？中国人口数据增长曲线世界人口数据增长曲线实例四：人口数据增长曲线人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长

如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？构建种群增长模型的方法种群的“J”形增长种群的“S”形增长种群数量的波动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。思考回答问题：第二天和第三天第五天2.第几天以后基本维持在375个左右？1.大草履虫的数量在第几天增长较快？3.为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？实例分析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。4.这种类型的种群增长称为什么？种群的“S”形增长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。2.“S”形增长形成原因：现实状态①资源和空间有限②种群密度增大时③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达到的最大数量称为什么？3.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。问题: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）的种群最大数量问题:同一种群的K值是固定不变的吗？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。4.“S”曲线的分析：BCDEA种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。(1)AB段：(2)BC段：(3)C点：(4)CD段：资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。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；调整期加速期转折期减速期(5)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。饱和期BCDEAS型曲线增长速率曲线增长速率时间t1t2①增长速率先增大后减小，最后为0。K/2KABCDE问题:

请小组合作以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率曲线。5.“S”形增长的特点：BCDEAS型曲线增长率曲线增长率时间t1t2②增长率不断减小，最后为0。问题:

请小组合作以时间为横坐标，种群增长率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长率曲线。5.“S”形增长的特点：请结合“S”形增长曲线及其斜率变化，研究种群增长率和增长速率的变化规律。种群数量＝N0，增长速率为___<K/2，增长速率__________＝K/2，增长速率_____>K/2，增长速率__________＝K，增长速率为___0逐渐增大最大逐渐减小0实例分析同种生物的K值是固定不变的吗？哪些因素会影响动物种群的环境容纳量？同种生物的K值不是固定不变的。环境因素、生物自身的遗传特性、食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物种群的环境容纳量。请据图分析：该种群的K值为_____。K2环境容纳量（K值），即在保证环境不被破坏前提下所能维持的种群最大数量；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有时会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。K值并不是种群数量的最大值资料一：野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？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（K值）。

野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。6.K值和K/2值的运用：（1）对野生资源和濒危物种的保护资料二：怎样做才能最有效的灭鼠？K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2增大环境阻力→降低K值→防治老鼠如断绝或减少它们的食物来源；养殖或释放它们的天敌，等等。①降低环境容纳量（K值）②在K/2前捕杀——防治有害生物的根本措施。防止老鼠种群数量达到K/2处6.K值和K/2值的运用：（2）对有害生物的防治资料三：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？应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2——“黄金开发点”6.K值和K/2值的运用：（3）对野生资源的利用①渔业捕捞应在K/2以后②被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平K值减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源增大环境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量K/2值渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处6.K值和K/2值的运用：“J”形增长“S”形增长产生条件增长特点K值曲线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理想条件。资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。时间(t)种群数量t0t1t2时间增长速率时间种群数量t/2t无有K值

种群“J”形和“S”形增长的比较种群增长率时间t1t2O种群增长速率时间t1t2O“J”形曲线增长率“S”形曲线增长率“J”形曲线增长速率“S”形曲线增长速率当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。

种群“J”形和“S”形增长的比较种群“J”形增长曲线表明生物种群具有过度繁殖潜能。种群“S”形增长是生物在自然界环境阻力作用下的必然结果。阴影表示环境阻力，两条曲线数量差表示被淘汰的个体数。环境阻力减小，K值增大；环境阻力增大，K值减小。01002003004001234567时间/天种群数量环境阻力食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等K值:环境容纳量

种群“J”形和“S”形增长的比较构建种群增长模型的方法种群的“J”形增长种群的“S”形增长种群数量的波动在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。1.种群数量的相对稳定2.种群数量的波动对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。周期性波动任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。季节性波动年间波动该东亚飞蝗的种群数量在1913—1961年一直处于不规则的波动状态2.种群数量的波动对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。非周期性波动

处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。3.种群数量的爆发4.种群数量的下降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。（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。

研究意义（2）对有害动物的防治。（3）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。

（4）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。人与自然的和谐相处对生态危机的解决之道，我们唯一能仰赖的，只有人类自身的觉醒、即刻的行动和不懈的努力。环境因素种群的出生率、死亡率、迁出率和迁入率种群数量的变化食物、气候、天敌、传染病等增或减增长、波动、稳定、下降等直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率间接因素：年龄组成和性别比例重要因素：人类的活动自然因素：食物、气候、天敌、传染病等影响种群数量变化的因素小结①兼性厌氧型生物（单细胞真核生物）；②生长周期短，繁殖速度快，易于研究种群数量的变化酵母菌在生产生活中应用广泛，如酿酒、做馒头等，具有哪些优点，哪种呼吸类型呢？实验目的实验原理提出问题（1）探究培养液中酵母菌种群数量的变化（2）学会绘制种群数量变化曲线图（3）总结影响种群数量变化的因素。在理想条件下，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，种群增长呈“S”形曲线。通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?作出假设实验设计培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移，

酵母菌数量呈“S”形增长。（1）变量设置本实验自变量是什么？该如何设置？①自变量：________

②因变量：__________

③无关变量：__________

时间酵母菌数量培养液的体积（2）材料用具酵母菌菌种培养液血球计数板实验设计（3）实验思路将试管放在28℃的恒温箱中培养7天培养将酵母菌接种到支试管中接种每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。计数将10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中准备问题1:如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数？实验设计（4）计数方法逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法培养液实验设计（4）计数方法血细胞计数板的构造血球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，由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的。计数板的型号和规格表示此计数板分25个中格盖上盖玻片后计数室的高表示计数室面积是1mm2，分400个小格，每小格面积是1/400mm2实验设计（4）计数方法血细胞计数板的构造玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台，中间的平台较宽；其中间又被一短横槽隔为两半，形成2个同样的计数池；计数池的深度为0.10mm。实验设计（4）计数方法血细胞计数板的构造每个计数池画有长、宽各3.0mm的方格，分为9个大方格；只有中间的一个大方格为计数室；这一大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，则其容积为0.1mm3。3.0mm3.0mm123456789计数室实验设计（4）计数方法血细胞计数板的构造计数板正面方格网计数室

每块计数板由H形凹槽分为2个同样的计数区。每个计数区分为9个大方格。规格一：25×16型A1A2A3A4A5规格二：16×25型A1A3A2A4每个计数室共有400小格，总容积为0.1mm3。实验设计（4）计数方法A1A2A3A4A51mL=103mm3计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。1mL培养液中细胞个数：=小方格中细胞数量的平均值×400×104×稀释倍数每个计数室共有400小格，总容积为0.1mm3。规格二（25×16）：1mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×25×104×稀释倍数规格一（16×25）：1mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×16×104×稀释倍数16×25型计数板25×16型计数板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实验步骤（1）酵母菌培养(3)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，在在显微镜下观察和计数，测定1mL培养液中的酵母菌个数。(1)液体培养基，无菌条件(2)取样时，要振荡培养基，目的是使酵母菌均匀分布于培养基中（4）连续测定7天,汇图分析实验步骤（2）盖片先盖盖玻片，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。问题5:盖盖玻片和滴加培养液，哪个步骤在前？探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验步骤（2）盖片问题6:吸取培养液之前为什么要将培养液摇匀？使菌体分散开来、混和均匀，减少实验误差。问题7:为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验步骤（2）盖片问题7:为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验步骤（2）盖片问题8: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。探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验步骤（2）盖片问题9:计数的酵母菌都是活的吗？计数的包括活菌和死菌。可以用台盼蓝对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验结果（2）盖片问题10:本实验需要设置对照吗?需要做重复实验吗?本实验有前后对照，可以不单设对照组。如果担心培养过程中有污染，则需要单设不接种酵母菌的空白对照组。本实验需要设置重复以减少实验误差。如果全班同学所测量的酵母菌来自同一培养样品，可以取全班同学计数的平均值作为实验结果，或者每名同学计数3个或3个以上计数室求平均值。探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究.实践实验结果结果用记录表记录，如下：单位（109

个/mL）时间/天1234567数量/个0.120.893.475.236.136.797.02实验分析据实验结果绘制的曲线图接近哪种增长模型。随培养时间继续延长，培养液的环境容纳量会持续下降，酵母菌种群数量将下降。根据实验结果绘制出坐标曲线图3.根据实验结果绘制的曲线图如图所示，请分析回答下列问题：(1)增长曲线的总趋势是

，原因是在开始时培养液的

、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断先增加再降低营养充足增多，营养消耗、pH变化、

积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。有害产物(2)根据酵母菌数量的变化曲线，作出对应增长速率的曲线图。每天同一时间，各组取出试管，用血细胞计数板分别计数酵母菌个数并记录，连续观察7天种群的密度变化如曲线图所示：(1)本实验的自变量是

。(2)A曲线对应的培养条件是什么？10mL培养液中28℃下培养(试管1)。温度、营养物质(3)由实验结果可以得出结论：____________________________________

。温度和营养物质均会对酵母菌种群数量产生影响，温度较低时种群增长缓慢，营养缺乏时种群几乎不增长课堂小结种群数量的变化“S”形增长“J”形增长自然种群的数量变动条件：食物和空间充裕、气候适宜、无天敌和其他竞争物种特点：种群数量每年以一定倍数增长(λ>1，且为定值)条件：食物和空间有限特点：种群增长速率先增大后减