【課件】第1章第2節(jié)種群數(shù)量的變化課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第2節(jié)種群數(shù)量的變化“J”形增長“S”形增長圖片中的手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈問題探討

我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一次。2.

72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？

2216個。1.n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：Nn=2n3.在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？不會，因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的?？梢杂脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來驗(yàn)證。研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正研究方法（以“問題探討”中的素材為例）1.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法（步驟）一、建構(gòu)種群增長模型的方法2.數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式及優(yōu)點(diǎn)Nn=2n數(shù)學(xué)公式曲線圖優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：科學(xué)、精確不夠直觀直觀不夠精確理想條件時間分鐘20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量

248163264128256512分析自然界種群增長的實(shí)例【思考·討論】【資料1】

1859年，一位來到澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制?！举Y料2】

20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年這個種群數(shù)量的增長如右圖所示。討論2.

種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？種群呈“J”形曲線增長的原因是食物和空間條件充裕、沒有天敵、氣候適宜等。理想條件1．含義：在

條件下，以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)，畫出的種群增長曲線大致呈“

”型。理想時間種群數(shù)量J2．適用對象：①實(shí)驗(yàn)室條件下；②當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時。二、種群的“J”形增長3.“J”形增長的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)理想條件在食物和空間條件充裕，氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。（2）建立模型：Nt=N0

λt

N0：為起始數(shù)量t：為時間Nt：表示t年后該種群的數(shù)量λ：表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)

（3）對“λ”的理解：Nt＝N0λt

表達(dá)式中，λ表示種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，不是增長率。項(xiàng)目種群數(shù)量變化年齡結(jié)構(gòu)λ>1

λ＝1

λ<1

增加增長型相對穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長?！舅伎肌慨?dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？A______________B______________C______________D______________【例】研究人員連續(xù)10年調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)中某動物的種群數(shù)量變化，繪制的λ值變化曲線如圖所示。A、B、C、D四點(diǎn)時的種群數(shù)量相比，最多的是

點(diǎn)；最少的是

點(diǎn)。年齡結(jié)構(gòu)增長型穩(wěn)定型衰退型BD穩(wěn)定型4.種群“J”形增長的增長率和增長速率曲線增長率增長速率含義計(jì)算公式舉例“一個種群有1000個個體，2年后增加到1100”，則該種群的增長速率為:“一個種群有1000個個體，2年后增加到1100”，則該種群的增長率為:×100%=10%1100-10001000=50個/年1100-10002年（1）增長率與增長速率的比較單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例單位時間內(nèi)增加的個體數(shù)量增長率=（現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù)）/種群原有個體數(shù)增長速率=（現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù)）/增長時間①增長率=（現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù)）/種群原有個體數(shù)增長率＝λ-1（λ>1，且不變）＝×100％增長率

＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1Nt-1初數(shù)=（λ-1）×100％（增長率>0，且不變）（λ>1，且不變）②增長速率：單位時間內(nèi)增加的個體數(shù)量。＝增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時間Nt－Nt-1(個)t(年)實(shí)質(zhì)就是“J”型曲線的斜率（λ-1）N0λt-1水葫蘆蟛蜞菊【小結(jié)】種群的“J”型增長1.理想條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下。2.發(fā)生時期：新物種遷入的開始階段、實(shí)驗(yàn)條件下3.種群J型增長方式的數(shù)學(xué)模型是：Nt=N0入t4.特點(diǎn)：種群數(shù)量連續(xù)增長；增長率保持不變（入-1）；增長速率呈指數(shù)函數(shù)增長（“J”型曲線的斜率）。如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？【實(shí)例分析】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。時間/d種群數(shù)量/個K=375大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快；第五天以后基本維持在375個左右。三、種群的“S”型增長1.“S”形增長含義資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力），種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“

”形。S2.適用對象：一般自然種群的增長3.環(huán)境容納量（K值）一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。轉(zhuǎn)折期，增長速率最快（K/2）加速期，個體數(shù)量增加，增長加速調(diào)整期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢穩(wěn)定期，增長速率幾乎為零K值：環(huán)境容納量KK/2（1）K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值請據(jù)圖分析：該種群的K值為

。K2不是（2）

種群的環(huán)境容納量（K）值是恒定不變的嗎？不是，K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量，在環(huán)境條件沒有變化的情況下，種群數(shù)量在K值上下波動，動態(tài)平衡。①野生生物的保護(hù)

建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。②有害生物的防治

增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量：打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲存在安全處、養(yǎng)殖或釋放天敵。（3）K值的應(yīng)用4.種群“S”形增長的增長率和增長速率曲線（1）K/2值的應(yīng)用——“黃金開發(fā)點(diǎn)”ABCABC①對資源開發(fā)與利用的措施種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半（K/2）時種群增長速率最大，再生能力最強(qiáng)，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。②對有害生物防治的措施控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處（否則會導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)）。漁業(yè)資源最佳捕撈時期？1/2K時何時防治？達(dá)到1/2K前【總結(jié)】K值與K/2值的應(yīng)用:K值減小環(huán)境阻力→增大K值→保護(hù)野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量K/2值漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處種群“J”形和“S”形增長曲線之間的關(guān)系（1）某種群生活在一個較理想的環(huán)境中，則此種群數(shù)量增長的曲線是

。（2）如果此種群生活在一個有限制的自然環(huán)境中，種群的個體數(shù)量增長的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，按自然選擇學(xué)說，就表示在生存斗爭中被

的個體數(shù)量?！癝”形曲線“J”形曲線環(huán)境阻力淘汰食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候、傳染病等環(huán)境阻力J型曲線S型曲線前提條件增長模型有無K值種群增長率種群增長速率理想條件存在環(huán)境阻力比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別無，持續(xù)保持增長有K值保持穩(wěn)定先增加后下降，有最大值逐漸下降逐漸增加，無上限

大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)；在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動和下降某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動1.下面三種曲線是同一生物種群數(shù)量變化的不同指標(biāo)。以下敘述正確的是（）A．圖1、2、3中的a、c、e點(diǎn)生存斗爭最激烈B．圖2和3中的c~d段、e~f段種群的增長率不變C．圖1中b點(diǎn)和圖3中f點(diǎn)的增長速率與圖2中的c點(diǎn)對應(yīng)D．圖1、2、3都可以表示該種群在有限環(huán)境條件下的增長規(guī)律練習(xí)：D2．假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S型增長，該種群的增長率隨種群數(shù)量的變化趨勢如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時開始捕獲，下列四個種群數(shù)量中合適的是（

）A．甲點(diǎn)

B．乙點(diǎn)

C．丙點(diǎn)

D．丁點(diǎn)D3．種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長（如圖曲線甲），在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長（如曲線乙）。下列有關(guān)種群增長曲線的敘述，正確的是（）A．圖中陰影部分表示在生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)，C點(diǎn)時，環(huán)境阻力最小B．若曲線乙表示草履蟲種群增長曲線，E點(diǎn)后種群中衰老個體的數(shù)量將基本維持穩(wěn)定C．若曲線乙表示酵母菌種群增長曲線，D點(diǎn)時出生率＜死亡率D．K值具有物種特異性，所以田鼠的種群增長曲線在不同環(huán)境下總是相同的B4．在某一片小麥田中，長著許多雜草，還有食草昆蟲、青蛙、鼠、蛇等動物活動。某研究小組對該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究，請根據(jù)所學(xué)的知識回答：（1）研究小組要估算該農(nóng)田中薺菜的種群密度，應(yīng)采用_________________法。在取樣時，關(guān)鍵要做到__________________。（2）消滅某種蟲害時，利用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲的雄性個體，破壞害蟲種群正常的_______________，就會使很多雌性個體不能完成交配，結(jié)果直接影響害蟲的出生率。（3）研究小組為了監(jiān)測和預(yù)報(bào)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)鼠害的發(fā)生情況，對田鼠種群數(shù)量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究．研究者通常采用________________法估算該地區(qū)田鼠的種群數(shù)量。樣方法隨機(jī)取樣性別比例標(biāo)記重捕（4）如圖1是種群在不同環(huán)境條件下的增長曲線，圖2表示某種草原布氏田鼠種群出生率與死亡率比值（R）的變化曲線（R=出生率/死亡率）。據(jù)圖回答問題：圖1中種群數(shù)量以A曲線增長時，種群增長率______________（填“增大”“不變”或“減少”）。圖2中，當(dāng)R值為c點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)值時，布氏田鼠種群的年齡組成類型為_____________。不變衰退型五、培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化①兼性厭氧型生物（單細(xì)胞真核生物）；②生長周期短，繁殖速度快，易于研究種群數(shù)量的變化探究?實(shí)踐實(shí)驗(yàn):探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1.實(shí)驗(yàn)原理:2.提出問題:培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時間變化的?3.作出假設(shè):在環(huán)境資源有限的條件下，酵母菌的數(shù)量變化隨時間呈“S”形增長曲線

在理想條件下，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線；在各種資源有限或者存在環(huán)境阻力的情況下，酵母菌種群增長呈“S”形曲線。

隨著時間推移，由于營養(yǎng)物質(zhì)的______、有害代謝產(chǎn)物的______、pH的_________，酵母菌數(shù)量呈_________形增長。消耗積累改變S4.材料用具:酵母菌菌種，無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或者肉湯培養(yǎng)液，血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，顯微鏡等。正面圖側(cè)面圖計(jì)數(shù)室滴液處計(jì)數(shù)室深度為0.1mm1個計(jì)數(shù)室的面積為1mm2，1個計(jì)數(shù)室內(nèi)有400個小方格。每個小方格的面積是1/400mm25.顯微鏡計(jì)數(shù)操作步驟:1.將蓋玻片放在血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)室上；2.用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)數(shù)室內(nèi)；3.待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在在載物臺中央4.計(jì)數(shù)一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)估計(jì)試管中酵母菌總數(shù)。

酵母菌的計(jì)數(shù)方法:抽樣檢測法滴液處大方格中方格小方格1/400mm2方格網(wǎng)上刻有9個大方格，其中只有中間的一個大方格為計(jì)數(shù)室，供微生物計(jì)數(shù)用。

放大后的計(jì)數(shù)室（1個中央大方格）6.計(jì)數(shù)工具——血細(xì)胞計(jì)數(shù)板及計(jì)算

計(jì)數(shù)室深度為0.1mm1個計(jì)數(shù)室的面積為1mm2，1個計(jì)數(shù)室內(nèi)有400個小方格。每個小方格的面積是1/400mm2計(jì)數(shù)室的兩種規(guī)格：規(guī)格2（25×16）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×25×104×稀釋倍數(shù)規(guī)格1（16×25）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×16×104×稀釋倍數(shù)練習(xí)1.檢測員將1mL水樣稀釋10倍后，用抽樣檢測的方法檢測每毫升藍(lán)藻的數(shù)量；將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取少許培養(yǎng)液使其自行滲入計(jì)數(shù)室，并用濾紙吸去多余液體。已知每個計(jì)數(shù)室由25×16＝400個小格組成，容納液體的總體積為0.1mm3。現(xiàn)觀察到圖中該計(jì)數(shù)室所示a、b、c、d、e5個中格80個小格內(nèi)共有藍(lán)藻n個，則上述水樣中約有藍(lán)藻

個／mL。5n×105

規(guī)格2（25×16）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×25×104×稀釋倍數(shù)2.將樣液稀釋100倍，采用血球計(jì)數(shù)板(規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm)計(jì)數(shù)，觀察到的計(jì)數(shù)室中細(xì)胞分布見圖3，則培養(yǎng)液中藻細(xì)胞的密度是________個/mL。1×10854344（2）從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次這是為什么？酵母菌會