1.2 种群数量的变化（第一课时） 课件 高中生物新人教版选择性必修2（2022-2023学年）

第2节种群数量的变化（第一课时）本节聚焦:怎样建构种群增长的模型？种群的数量是怎样变化的？第1章种群及其动态图片中的手越白意味着越脏，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就通过二分裂繁殖一代。任务一：建构某种细菌种群的增长模型时间/min细菌数量/个细菌繁殖产生的后代数量1.推数量：根据假设计算出1个细菌在不同时间产生后代的数量，记录在表格中（教材P8）。时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）2483264128256512162.写公式：如果用N表示细菌数量，n表示第几代，写出n代细菌数量的计算公式。N=1×2n思考：初始数量为N0个细菌第n代细菌数量(N)的计算公式是什么？N=N0×2n任务一：建构某种细菌种群的增长模型3.画曲线：根据表格中得到的数据，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（教材P8图1-4）。【思考】曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？任务一：建构某种细菌种群的增长模型数学公式曲线图直观，但不够精确。

精确，但不够直观。通过进一步实验或观察等，对模型进行_____或_____根据实验数据，用适当的_____形式对事物的性质进行_____提出合理的_____研究实例细菌每20min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观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数Nn=2n研究方法观察现象，提出_____问题假设数学检验修正表达数学模型数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。物理模型以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。（注意：实物照片不是物理模型，比如DNA的电子显微镜照片就是研究对象DNA自身并没有对其特征进行抽象，所以不属于物理模型。）分泌蛋白分泌过程血糖平衡调节概念模型通过分析大量的具体形象，分类并揭示其共同本质，将其本质凝结在概念中，把各类对象的关系用概念与概念之间的关系来表述，用文字和符号突出表达对象的主要特征和联系。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

对点训练1模型建构1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。某同学在分析某种细菌(每20min分裂一次)在营养和空间没有限制的情况下数量变化模型时，采取如下的模型构建程序和实验步骤，你认为建构的模型和对应的操作不合理的一组是A.观察研究对象，提出问题：细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？B.提出合理假设：资源和生存空间无限时，细菌种群的增长不会受种群密度增加的制约C.根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达：Nn＝2nD.进一步实验或观察，对模型进行检验或修正：根据Nn＝2n画出数学“J”形曲线图典题应用2.在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(t个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，m小时后，理论上该种群的个体总数是A.t·2m B.t·220

C.t·22m D.t·23m典题应用问题一：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？分析其原因。不会，因为培养瓶中的营养物质和空间都是有限的。分析自然界种群增长的实例资料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。资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图所示。思考.讨论3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？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？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，因食物和空间有限讨论:分析自然界种群增长的实例思考.讨论0时间/min细菌数量/个10020030040050020406080100120140160180

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”形。某海岛上环颈雉种群数量的变化二、种群的“J”形增长二、种群的“J”形增长

学习任务阅读课本Ｐ9相关内容，完成下列问题：（2分钟）1.“J”形增长曲线模型假设是？2.写出“J”形增长曲线的数学模型(以数学公式表示)及解释各字母的含义。3.“J”形增长曲线的增长特点。理想状态：①食物充足，②空间不限，③气候适宜，④没有天敌和其他竞争物种等。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。1.模型假设：2.适用对象：3.“J”形增长的数学模型：①公式：Nt=N0

λt②曲线：N0：t：Nt：λ：时间(t)种群数量Nt二、种群的“J”形增长起始数量时间t年后该种群的数量该种群数量是一年前种群数量的倍数

800

60040020005101520时间/d种群的数量/个

深度思考：当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？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。①1-4年，种群数量呈_____形增长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1.据图说出种群数量如何变化“J”增长相对稳定下降下降11-12年下降，12-13年增长512132.0λ值1.51.00.50123456789101112时间（年）对点训练2λ与种群数量增长的关系2.将下图转换为种群数量随时间变化的曲线图。对点训练2λ与种群数量增长的关系3.研究人员调查了8年间某养兔场兔子种群数量的变化情况,并据此绘制了如图所示的λ值变化曲线,下列叙述错误的是 (

)A.第4~6年,兔的种群数量保持相对稳定B.第2~4年,兔的种群数量逐年下降C.第6~8年,兔的种群数量逐年上升D.第8年兔的种群密度大于刚开始的种群密度对点训练2λ与种群数量增长的关系①增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数＝×100％增长率＝末数－初数Nt－Nt-1Nt-1初数（λ>1，且不变）拓展：增长率和增长速率：增长率＝λ-1时间（t）N0种群数量Nt

（λ>1，且不变）②增长速率：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”形曲线的斜率拓展：增长率和增长速率：1.

关于种群“J”形增长曲线的叙述错误的是 (

)A.“J”形增长曲线是理想条件下得到的数学模型B.自然界中多数种群的增长类型为“J”形增长C.曲线图能直观反映种群数量的变化D.“J”形增长模型中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的倍数对点训练3“J”形增长曲线动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化；外来入侵物种的种群数量变化。“J”形增长的实例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。2.20世纪30年代环颈雉被引入美国的一个岛屿后,初期其种群数量的增长如图实线所示。下列相关叙述正确的是 (

)A.可用样方法调查环颈雉的种群密度B.图中5年内环颈雉种群数量增长曲线出现弯折是绘制失误造成的C.环颈雉种群数量的增长曲线近似“J”形(Nt=N0λt),其中λ>1D.环颈雉的种群增长率曲线也为“J”形对点训练3“J”形增长曲线资料1：科学家将50个大草履虫放入200ml培养液中，每隔24h统计一次大草履虫的数量，实验结果如下：资料2：生态学家高斯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。实验结果如下：问题二：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈”J“形增长吗？【实例】生态学家高斯的实验问1：大草履虫的数量在第几天增长较快？第二天和第三天问2：第几天以后基本维持在375个左右？第五天问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。问4：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”形增长

学习任务阅读课本Ｐ9相关内容，完成下列问题：（2分钟）1.什么是“S”形增长曲线？2.“S”形增长曲线形成原因是什么？3.“S”形增长曲线的增长特点。4.尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。5.什么是环境容纳量（K值）？如何运用？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。①资源和空间有限②种群密度增大时出生率降低死亡率升高1.概念：2.“S”形增长形成原因：③种内竞争加剧出生率＝死亡率时，种群稳定在一定的水平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。三、种群的“S”形增长三4.“S”曲线的分析：①ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；调整期资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；加速期资源和空间有限，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；减速期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。饱和期种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；转折期②bc段：③c点：⑤de段：④cd段：三、种群的“S”形增长1.请结合“S”形增长曲线及其斜率变化，研究种群增长速率变化规律，并完成填空。核心探讨种群数量＝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核心探讨：“S形”增长模型分析K/2K思考：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。核心探讨：“S形”增长模型分析2.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，会受到环境因素的影响。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。核心探讨：“S形”增长模型分析3.请据图分析：该种群的K值为

。K2思考1：K值是不是种群数量的最大值？思考2：曲线图中，M是环境容纳量吗？如何解释K1和K2值？思考3：在环境条件没有变化的情况下，种群数量达到K值后就不再变化了吗？核心探讨：“S形”增长模型分析不是；K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量不是；在K值上下波动，动态平衡。（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。种群数量时间0“J”形曲线“S”形曲线环境容纳量“S”形环境阻力淘汰（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

。“J”形核心探讨：“S形”增长模型分析4.右图体现了种群“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？A．曲线1表示一种理想状态下的种群数量变化B．曲线2所代表的种群的环境容纳量是K1C．图中阴影部分表示由于环境阻力而淘汰的个体D．AB段之间种群增长速率逐渐下降，但出生率大于死亡率1.如下图中曲线1、2分别表示不同环境下某野生动物种群数量变化情况。下列叙述错误的是(

)对点训练4“S”形增长曲线“J”型曲线“S”型曲线前提条件种群数量变化曲线

种群增长速率变化理想条件：①食物和空间充裕；②气候适宜；③没有天敌和其他竞争物种自然环境：①食物和空间有限；②有种内竞争和种间竞争；③有天敌(1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式(

)(2)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再发生变化(

)(3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响(

)(4)环境容纳量即为种群数量最大值(

)×××√判断正误3.如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√典题应用4.科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查，获得如图所示信息。下列叙述正确的是A.第5年的子午沙鼠种群属于稳定型B.第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同C.第1～5年，子午沙鼠种群增长模型呈“S”形D.第15～20年，子午沙鼠种群数量一直减少√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。场景1四、环境容纳量与现实生活——K值与K/2值的运用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。场景2防止老鼠种群数量达到K/2处四、环境容纳量与现实生活——K值与K/2值的运用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？场景3K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2“黄金开发点”四、环境容纳量与现实生活——K值与K/2值的运用千岛湖捕鱼的盛况a.渔业捕捞应在

;b.捕捞后鱼的种群数量维持在

。K/2以后K/2因为捕鱼后保留在K/2值处，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”，符合可持续发展的原则。1.

右图表示某一动物种群迁入适宜环境后的增长曲线图,下列有关说法错误的是 (

)A.此种群的增长曲线是“S”形,该环境条件所能维持的最大种群数量约是500只B.如果此种群是鱼类,则捕捞后的种群数量控制在曲线的b点最合适C.如果此种动物是老鼠,限制其种群数量的最好方法是尽量降低其K值D.种群的增长速率最大点是b点,达到K值后,种群数量将保持不变对点训练4“S”形增长曲线2.为了重现“江豚吹浪立,沙鸟得鱼闲”的美景,自2020年1月1日起,长江流域实施十年禁渔计划。据图分析,下列关于捕鱼的说法正