高中生物课件4.2种群数量的变化人教必修3

1、第 4 章 种群和群落,有效遏制蝗虫灾害需要研究蝗虫种群数量的变化规律，这节课我们共同学习第2节种群数量的变化。,2013年8月9日湖南省林业厅 发布信息：受持续晴热干旱天气 影响，从7月中旬至8月初，长沙、 益阳、常德、邵阳、娄底等多地 发生蝗虫灾害，受灾面积从23万 亩增加至31万亩，并有进一步扩 散蔓延趋势，灾害对竹产业造成一定影响。目前，湖南已采取三大措施遏制蝗虫病害：诱杀成蝗；重点地区组织化学防治；加强监测，调查产卵地，为明年防治打好基础。,本节目录,第2课时种群数量的变化,1、阅读分析教材P65细菌数量增长的实例，学会建构 种群增长模型的方法。 2、通过教材P6869探究培养液中酵

2、母菌种群数量的 变化，尝试建构种群增长的数学模型。 3、结合教材P66图45，理解种群“J”型增长的数学 模型。 4、结合教材P67图46，理解种群“S”型增长的数学 模型。,根据实例建构种群增长的“J”型、“S”型数学模型，并据此解释种群数量的变化和指导实践。,1请在下图中填写影响种群密度(数量)的因素,年龄组成,出生率,迁入率,死亡率,迁出率,性别比例,2根据达尔文的自然选择学说，生物都有 的倾向, 但物种内的个体数却能保持稳定，这是由于资源是有限的, 个体间、个体与环境间存在 的缘故。,过度繁殖,生存斗争,3 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，它 可对生命现象进行量化，以数量关系进

3、行描述，再运用逻 辑推理、求解和运算等方法，研究生命现象及规律。,数学模型,4种群研究的核心问题是种群数量的变化。试结合提供的材 料思考下面的问题：,图1 图2 图3,(1)图1水葫芦是外来物种，由于 ， ，水葫芦 的数量急剧增长。 (2)图2由于 ,目前海洋渔业资源正在枯竭。我国已制定 政策，以恢复鱼群数量，保护渔业资源。,环境适宜,没有天敌,过度捕捞,休渔区和休渔期,(3)图3中若牧民为取得经济利益而增加放牧量，可能造成 _ ，所以一定要 ，保护草原。,草场,合理放牧,退化，甚至沙漠化,建立数学模型可以描述、解释和预测种群数量的变化规律，试分析下面某种细菌在某条件下分裂繁殖的规律，结合图示

4、信息，完成下列思考题，掌握建构数学模型的方法。,探究点一建构种群增长模型的方法,探究点一,1若该细菌的营养和生存空间没有限制，请你仔细观察细菌分 裂繁殖的规律，完善下表。,512,2,4,8,16,5,6,9,探究点一,2观察上表中细菌数量(N)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相 应的方程式： 。,1若该细菌的营养和生存空间没有限制，请你仔细观察细菌分 裂繁殖的规律，完善下表。,N2n,探究点一,3根据所得到的方程式，在给出的坐标系中画出细菌种群数量 增长的曲线。,4上述得到的方程式和曲线图，实际上是在用某种恰当的数学 形式来表达种群数量的变化实质。请思考同数学方程式相比, 曲线图有什么优点？

5、,答案:同数学方程式相比,曲线图能更直 观地反映出种群数量的增长趋势。,探究点一,5我们从曲线的走向分析可以预计：在食物(养料)和空间条件 、气候 和没有 等理想条件下，细菌种群的增长 不会受 的影响，往往会持续增长。,答案：不会。因为培养基中的营养物质有限，空间等也有限, 细菌不可能无限繁殖。可以用实验计数法来检验或修正。,充裕,适宜,敌害,种群密度增加,6在一个培养基中，细菌的数量会一直按照上述数学模型增长 吗？为什么？如何验证你的观点？,探究点一,函数式： 几何式： Nn2n (N为细菌数量 n表示第几代),细菌每20min分裂一次,资源和空间无限时，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响

6、,观察、统计细菌数量对模型进行检验或修正,探究点一,1、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(m个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，T h后，该种群的个体总数是(),Am2T Bm220 C2 Dm23T,指数,3T,D,探究点二,探究点二种群增长的“J”型曲线,“探究点一”只是对理想条件下细菌数量增长的推测。在自 然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？试结合提供的材料完 成思考：,在20世纪30年代，人们将环颈雉（如图甲）引入美国的一个岛屿，图乙是在19371942年期间该种群数量的增长曲线图。,1从图乙看出,自然界的确有类似细菌在理

7、想条件下种群数量 增长的形式，即在理想条件下种群增长的曲线是“ ”型。,J,探究点二,2类比前述细菌种群数量模型构建过程，若在食物和空间条件 充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，某种群的起始数量为 N0，并且第二年的数量是第一年的倍（该种群每年的增长 倍数都保持不变），则： (1)一年后种群数量N1 ，两年后种群数量N2 ， t年后种群数量Nt (t为时间，Nt表示t年后该种群 的数量)。,N0,N02,N0t,(2)若1，请绘出数学方程式NtN0t中种群数量Nt随t的变 化曲线图,探究点二,1种群增长率是指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的 部分占 数量的比例。 2“J型”曲线中

8、年增长率公式可表示为种群增长率(NtNt1)/Nt11，由于是个定值，则种群增长率也是个定值。若1,种群数量 ；01,种群数量则 ；0,雌体没有繁殖，种群在下一代中 。,3“J型”曲线种群增长率如图所示：,减小,灭亡,不变,增加,初始,探究点二,2下图表示在良好的生长环境下,小球藻分裂繁殖中的个体数量、鸡产蛋数量(每天一个)和竹子自然生长的高度，这三种现象与时间的关系依次是（ ）,A.乙、甲、丁 B.甲、丙、丁 C.丙、甲、乙 D.丁、乙、丙,2n指数式,等差,不再,C,探究点二,探究点三 种群增长的“S”型曲线,生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，然后每

9、隔24h统计一次大草履虫的数量，连续6天，得到一曲线模式图(如图)：,1该模型曲线类似于英文字母 ，因此称为“ ”型曲线，此 类曲线形成的原因有： 有限； 增大, 导致 加剧； 数量增加等。,S,资源和空间,种群密度,天敌,种内竞争,S,答案：不是；不一定； 生物自身的遗传特性和所生存的环境条件。,2B点：出生率 死亡率，此时种群增长速率 ； C点：出生率 死亡率，此时种群的增长速率为 ，种群 数量趋于 ，种群数量达到 (即K值)。,大于,最大,等于,零,稳定,环境容纳量,3同一种群的K 值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的K 值一定相同吗？影响K 值大小的因素有哪些？,探究点三,4K 值在

10、实际生产生活中有着重要的指导意义，请分析： (1)大熊猫栖息地遭到破坏后，食物减少，活动范围缩小，K 值变 。建立 ，能改善其 ，从而提高 。 (2)若要控制鼠害，我们可采取什么具体措施以便降低环境容纳量？,答案：养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在 安全处。,小,自然保护区,栖息环境,环境容纳量,探究点三,5K/2 值在实际生产生活中有着重要的指导意义，请分析： (1)若要持续从池塘中获得鱼类资源，则应该使捕捞后鱼类 数量维持在B点，原因是 _ 。 (2)对有害生物防治的措施： _ 。,探究点三,6已知种群增长速率是指单位时间内种群数量的变化率(即时 间种群数量曲线的斜率)，请绘

11、出上述曲线的种群增长 速率随时间的变化曲线，并思考：,(1)t2时种群数量为 ，t2时该种群 的年龄组成为 。 (2)t3时种群数量为 ，t2t3期间该 种群数量的变化为 。,K/2,K,增长型,增加,探究点三,7种群增长率是指种群中增加的个体数占原来个体数的比例， 通常以百分比表示。“S”型曲线中,种群增长率 。 8在自然界中，影响种群数量变化的因素有哪些？种群数量 的变化只有增长吗？,逐渐减小,答案：影响因素有：气候、食物、天敌、传染病等； 种群数量的变化除了增长外，还有稳定、波动和下降, 而“J”型和“S”型曲线只研究了种群数量的增长现象。,探究点三,1.“J”型和“S”型曲线总结,2.

12、环境遭破坏,则K值下降,改 善条件,则K 值上升,如图：,探究点三,3如图所示为某种群的数量变化曲线， 判断下列说法的正误。,(1)B、b点种群增长速率最大，种群数量在K/2 左右，此时种内斗争也最激烈 () (2)c点种群增长速率明显减小只是由种内斗争引起的 (),【方法连接】,K 值的不同表示方法,探究点三,3如图所示为某种群的数量变化曲线， 判断下列说法的正误。,(1)B、b点种群增长速率最大，种群数量在K/2 左右，此时种内斗争也最激烈 () (2)c点种群增长速率明显减小只是由种内斗争引起的 (),【方法连接】,K 值的不同表示方法,探究点三,3如图所示为某种群的数量变化曲线， 判断

13、下列说法的正误。,(3)处理好这种生物与环境的协调与平衡, 需要考虑K值的大小 () (4)当这种生物与环境达到协调与平衡后, 在E点达到K 值，K 值将固定不变 ( ),【方法连接】,K 值的不同表示方法,探究点三,3如图所示为某种群的数量变化曲线， 判断下列说法的正误。,(5)进行海洋渔业捕捞的最佳时期是C时期 () (6)CD段种群数量仍在增长 (),【方法连接】,K 值的不同表示方法,探究点三,探究点二,探究点四探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”,1沿着科学探究的方法完成该实验的探究,(1)提出问题: _,培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？,J,消耗,积累,改变,S,(3)

14、探究步骤 将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 将酵母菌 到试管中的培养液。 将试管放在 条件下培养。,接种,25,(2)作出假设:培养液中的酵母菌数量开始一段时间呈“ ”型 增长，随着时间推移，由于营养物质的 、有害代谢产 物的 、pH的 ，酵母菌数量呈“ ”型增长。,探究点四,每天取样计数酵母菌数量。用 计数，估算10mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续观察七天，记录每天的数值。记录结果可设计成下面的记录表：,显微镜,探究点四,分析数据，画出曲线。进行数形转换，以 为横坐标， 为纵坐标，画出下面的坐标曲线图，分析曲线走向，揭示酵母菌种群数量变化规律。,时间,酵母菌数量,(4)

15、实验结论： 在有限的环境条件下酵母菌种群数量呈“ ”型增长。,S,探究点四,2思考与讨论,(1)从试管中吸出培养液进行计数之前,为什么要轻轻振荡几次? 。 (2)该探究需要设置对照及重复实验吗？ _ _ 。 (3)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,采取的措施是什么? 。,使酵母菌均匀分布，计数准确,可增大稀释倍数后再计数,(4)对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？ 。 (5)影响酵母菌种群生长的因素可能有哪些？ 。,只计数相邻两边及其顶角的酵母菌,养料、温度、pH及有害代谢废物等,探究点四,1、我们测定的酵母菌种群数量变化是在恒定容积的培养基中培 养测定的，与自然界中的数量变化有差异。

16、2、在进行酵母菌计数时，由于酵母菌是单细胞微生物，因此必 须在显微镜下计数，且我们不能准确计算其个数，只能估算。,探究点四,1酵母菌数量的计数。,(1)计数酵母菌：多取几个计数室取平均值，设为a。 (2)计数室体积：2mm2mm0.1mm0.4mm34104mL。 (3)酵母菌培养液体积：10mL。 10mL培养液中酵母菌数量： a2.5a104个。,2酵母菌增长曲线图(左图)及转化后的增长速率曲线图(右图),4为探究培养液中酵母菌种群数量的变化，某研究性学习小组 完成了A、B、C三组实验。定期对不同培养液中的酵母菌进行 计数，分别绘制出酵母菌细胞数目变化曲线依次为a、b、c， 见下图。关于对

17、此图的分析，不正确的是 (),A三组的环境容纳量可能不同，B 组的环境容纳量大 B探究的课题可能是影响种群数量 变化的外界因素 C三组的培养温度可能不同，A组 的培养温度最适宜 D三组的营养初始供给可能不同， C组营养初始供给最少,探究点四,A三组的环境容纳量可能不同，B 组的环境容纳量大 B探究的课题可能是影响种群数量 变化的外界因素 C三组的培养温度可能不同，A组 的培养温度最适宜 D三组的营养初始供给可能不同， C组营养初始供给最少,B,大,B,C,探究点四,J,S,波动和 下降,提出合理的假设,检验或修正,1,2,4,5,3,1,1建立数学模型一般包括以下步骤：根据实验数据，用适当 的

18、数学形式对事物的性质进行表达；观察研究对象，提出 问题；通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正; 提出合理的假设。下列排序正确的是 () A B C D,答案：B,4,5,2,3,解析：数学模型的建构步骤包括：提出问题作出假设建立 模型检验或修正。,2下列关于种群数量变化的叙述中，不正确的是 () A在理想条件下，种群数量增长可用一定的数学模型表示 B一个物种引入新的地区后，一定呈“J”型增长 C对家鼠等有害动物的控制，要尽量降低其K值 D研究一个呈“S”型增长的种群的增长速率可预测其K值,答案：B,解析：一个物种引入新的地区后，当地环境可能不适宜其生 长繁殖，故其增长也不一定是“J”型。呈“S”型增 长的种群，其增长速率最大值一般出现在K/2 时，只要 统计此时的种群密度就可估算出K 值。,1,4,5,2,3,3下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述，正确 的是() A用血细胞计数板计数酵母菌个数时，取适量培养液直接 滴加到计数室内 B对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四 条边及其顶角的酵母菌数 C已知血细胞计数板的方格为2mm2mm，若盖玻片下经稀 释10倍的培养液厚度为0.1mm，计数时观察值为M，则10 mL培养液中酵