种群的数量变化（第1课时）课件-高二上学期生物人教版必修2

第一章种群及其动态第2节

种群的数量变化（第一课时）问题探讨2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2216个。1.n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn=2n可以用实验计数法来验证。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20min就通过分裂繁殖一代。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？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。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注意：描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型温故知新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=2nN代表细菌数量，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：一、建构种群增长模型的方法3.类型及优缺点：建立数学模型一、建构种群增长模型的方法Nn=2n数学公式曲线图优点：缺点：科学、精确不够直观直观不够精确时间/min020406080100120140160180繁殖代数0123456789细菌数量/个20248163264128256512请你算出一个细菌产生的后代在不同时间数量，并填入下表，画出细菌种群数量的增长曲线。自然界中有类似细菌在理想条件下种群（呈J型）增长的形式吗？【资料一】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只一、建构种群增长模型的方法思考·讨论：分析自然界种群增长的实例【资料二】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左图所示。一、建构种群增长模型的方法思考·讨论：分析自然界种群增长的实例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。4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？一、建构种群增长模型的方法思考·讨论：分析自然界种群增长的实例1.含义：二、种群的“J”形增长在

条件下，以

为横坐标，

为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“

”形。理想时间种群数量J2.适用对象：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。“J”形增长需满足哪些条件呢，数学模型（公式）是怎样的呢？二、种群的“J”形增长（2）建立模型(数学公式)

N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

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3.“J”形增长的数学模型（1）模型假设（3）各参数的意义假设: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数学模型：二、种群的“J”形增长二、种群的“J”形增长（4）对“λ”的理解：Nt＝N0λt

表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。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只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？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二、种群的“J”形增长增长率＝λ-1（λ>1，且不变）＝×100％增长率

＝末数－初数Nt－Nt-1Nt-1初数（增长率>0，且不变）种群增长率不受种群密度制约，增长率保持不变。=（λ-1）×100％Nt＝N0λt

（5）增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例二、种群的“J”形增长（6）增长速率：（λ>1，且不变）单位时间内增加的个体数量。＝增长速率＝末数－初数单位时间Nt－Nt-1(个)t(年)实质就是“J”型曲线的斜率（λ-1）N0λt-1Nt＝N0λt

4.“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。二、种群的“J”形增长4.“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二：福寿螺，原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，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。二、种群的“J”形增长【实例】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。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？思考讨论：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？三、种群的“S”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。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：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？三、种群的“S”形增长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。1.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2.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。三、种群的“S”形增长4.“S”曲线的分析：BCDEA种群基数小，需适应新环境，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≈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三、种群的“S”形增长4.“S”曲线的分析：BCDEA三、种群的“S”形增长(3)曲线的斜率代表增长率还是增长速率？(4)种群增长速率是如何变化的？

什么时候增长速率最大？(5)AB段增长速率减慢的原因是什么？先增大后减小K/2时①种内竞争（种内斗争）加剧②天敌增加出生率降低死亡率增高(1)整个阶段出生率和死亡率的大小关系是怎样的？(2)种内斗争最激烈的时刻是？在S型增长曲线中，种群增长受自身密度制约K时4.“S”曲线的分析：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。②当种群数量为K/2时，增长速率达到最大。K/2KABCDE三、种群的“S”形增长(1)增长速率(dN/dt)实质就是“S”型曲线的斜率4.“S”曲线的分析：三、种群的“S”形增长（2）增长率时间0123456数量520137319369375373(k-N)/KJ型曲线S型曲线前提条件增长模型有无K值种群增长率种群增长速率理想条件（4点）存在环境阻力比较种群增长两种曲线的联系与区别无，持续保持增长有K值保持稳定先增加后下降有最大值逐渐下降逐渐增加无上限【总结】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的联系（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

。（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。“S”形“J”形环境阻力淘汰食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候、传染病等环境阻力K值的不同表示法图中A、B、C、D时间所对应的种群数量均为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量均为K/2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。

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。5.K值和K/2值的运用：三、种群的“S”形增长资料二：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②在

捕杀K/2前防治有害生物的根本措施。5.K值和K/2值的运用：防止老鼠种群数量达到K/2处三、种群的“S”形增长资料三：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