1.2 种群数量的变化(第1课时)课件高二上学期生物人教版选择性必修2

第1章种群及其动态第2节

种群数量的变化

(第1课时)150010005000

193719381939194019411942"S"

形增长"J"

形增长种群数量/只年份一、建构种群增长的模型细菌的生殖方式：二分裂向题探讨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。1.第n代细菌数量的计算公式是什么?设细菌初始数量为N₀,

第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为

N₀

×2,

第n代的数量为N₀×2n(Nn=N₀×2n)时间(min)020406080100120140160180分裂次数0123456789数量(个)1248163264128256512一、建构种群增长的模型向题探讨2.7

2h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?n=60min

×72h/20min=216Nn=1X

2n=22163.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问题1:回忆一下前面所学模型的类型?◆物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识

对象的特征。◆概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出

某些概念之间的关系。◆

数

学

模

型

：以

数学关系或坐标曲线图表示生物

学规律。描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型一

.建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法研究实例细菌每20

min分裂一次，怎样计算

细菌繁殖n代后的数量?资源和生存空间无限多，细菌种群

的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2

nNn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，对自己所建

立的模型进行检验或修正研究方法观察现象，提出问题提出合理的

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通过进一步实验或观察等，对

模型进行检验或

修正n代细菌数量Nn的计算公式是：

Nn=2n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：曲线图：

直观，但不够精确数学方程式：精确，但不够直观时间(min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量(个)248163264128216512指数形式212223242526272829一

.建构种群增长模型的方法细菌细胞数量(N)时间/min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。一

.建构种群增长模型的方法思考

·讨论讨论：1.这两个资料中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，因资源和空间是有限的

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图所示。一

.建构种群增长模型的方法思考

·讨论种群数量/只年份二、种群的"J"

形增长由以上实例可得，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，曲线

则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。时

间种群数量1.概念：自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，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型。2.模型假设：①食物和空间条件充裕②气候适宜③没有天敌④没有其他竞争物种等种群数量理想条件二

.种

群

的“J”形

增

长时

间II3.建立模型

种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的入倍。若起始数量为N₀,

则：t年后种群的数量为N₄=N₀

×λt

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的倍数4.特

点

：种群的数量每年以一定的倍数增长思

考

：种群数量变化符合数学公式N₁=N₀

×At

时，种群增长曲线一定是“J”形吗?二

.种

群

的“J”形

增

长①当λ=1时，种群数量

不变(相对稳定);②当λ>

1

时，种群数量

增长;③当0<

λ<1时，种群数量下降

；④当λ>1时，种群一定呈"J"

形增长吗?不一定；只有λ>1且为定值时，种群

增长才为"J"形增长；800λ=1.2600λ=1.1400λ=1.0λ=0.815

205.

λ与J形种群增长的数量关系：现有个体数原有个体数二

.种

群

的“J”形增长λ值的生物学意义图解种群数量/个λ=5

10时间/d2000增长率增长速率含义单位时间内净增加的个体数占原来

个体数的比例单位时间内增加的个体数量计算公式增长率=(现有个体数-原有个体数)

种群原有个体数增长速率=(现有个体数-原有个体数)增长时间举例一个种群有1000个个体，则该种群的增长率为：一年后增加到1100则该种群的增长速率为：1100-1000

=100个/年1年11000000×100%=10%二.种群的

“J”型增长6.特

点

：

增长率不能等同于增长速率种群的增长速率就

是曲线的斜率(即过

每一点的切线)二.种群的“J”型增长增长个体数增长个数所用的时间增长个体数原有个体数增长速率增长率“J”形图种个群增长率增长速率=种群增长速率增长率=种群数量=λ-17.适应对象：(1)实

验

室条

件

下

；(2)一个种群刚

迁

入到

一

个新的适宜环境时(外来入侵物种)。福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)紫茎泽兰(原产美洲的墨西哥)二

.种

群

的“J”

形

增

长水葫芦(原产于南美)三、种群的"S"形增长思考：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗?出生率降

低死亡率升高当出生率=死亡率时，种群增长停止。种内竞争

就会加剧种群密度增大思考

：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈

"J"形增长吗?不会三

.种群的“S”形增长400

K=375300-200-100-01

2

3

4

5

6时间/d第五天以后基本维持在375个左右。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。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。

二

.种

群的“S”形

增

长大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；生态学家高斯的实验大草履虫种群的增长曲线种群数量个2.形成条件：①资源和空间有限②种内竞争加剧③存在天敌④其他竞争的物种。出生率下降，死亡率升高时间1."S"

形增长的概念：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。

二

.种

群

的“S”形

增

长同一种生物的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值变

化

是下

降；当环境条件状况改善时，

K

值会上

升在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在

K值

附近上下波动。当种群数量偏离K值的时

候，会通过负

反

馈调节使种群数量回到K值。3.环境容纳量：一

定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。思考1:同一种群的K值是不是固定不变的呢?原来的环境容纳量

新的环境容纳量二

.种

群

的“S”形

增

长种群数量个种群数量2

3时

间K

值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群

所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。

二.种群的“S”形增长思考2:K

值

不是

(是/不是)种群数量的最大值?请据图分析：该种群的K

值为

K₂

OK

K,

K,043.曲线图分析：ab

段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；出生率>死亡率bc

段：资源和空间丰富，种群数量增

长迅速；三.种群的"S"

形增长出生率>死亡率，此时c种群增长速率最大；3.曲线图分析：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；出生率>死亡率，但是差值逐渐减小，增长速率逐渐减少

。de

段：

种群数量达到K

值，且维持相对稳定。种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。出生率约≈死亡率，增长率为为0,种群增长速率几乎为0三

.

种群的"S"

形

增

长种群增长速率的变化=N₀,

增长速率为0<K/2,

增长速率逐渐增大=K/2

,增长速率最大>K/2,

增长速率逐渐减小

=K

,

增长速率为0—K时

间

二

.种

群

的“S”形增长KK/2N₀05.增长特点：种群数量增长率max0

t1

t₂>

时间增长速率=增长个体数增长个数所用

的时间ft₂

时间0

K

数量三

.种群的"S"

形增长“S”

形增长

增长速率增长个体数增

长

率

=

原有个体数增长率5.特

点

：增长速率个个体百分比

死亡率出生率0

C'C

时间K/2

K个个体百分比死亡率三.种群的"S"

形增长出生率时间K值”与"K/2

值"四种不同的表示方法IBKK/2

K时间K/20形增长曲线的联系：线K(环境容纳量)-“S”

形

曲

线时间(1)图中阴影部分表示什么?环境阻力。(2)环境阻力如何用自然选择学说内容解释?

生存斗争中被淘汰的个体数。(3)“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?

不等同，已经存在环境阻力。理论上，

“S”形增长，在

初始阶段就开始受到资源空间的限制作用，因此

“S”

形曲线的开始部分并非

“J”

形增长。

二.种群的“S”形增长7."J"

形

曲

线

与

"S"个“J”

形

曲种群数量8.K

值与K/2

值在实践中的应用：(1)对野生生物资源和濒危物种的保护：例如：建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，

从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的

根本措施。三.种群的"S"

形增长二

.种

群

的“S”形增长8.K

值

和K/2

的

应

用

：(2)对野生资源的开发和利用：①持续获得最大捕鱼量：应在大

于K/2时开始捕捞，捕捞后种群的剩

余量维持在_K/2

左右。此时种群具有最大增

长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有

利于人类持续获得较大收获量。②获得最大日捕获量：应在K

值时捕捞，此时种群密度最大。时间8.K

值与K/2

值在实践中的应用：(3)对有害生物防治：降低环境容纳量例如：蝗虫，在b

点之前

捕杀。例如：灭