種群的數(shù)量變化（教學(xué)課件）（第1課時(shí)）高二生物（人教版2019選擇性必修2）

1.2種群數(shù)量的變化第一章種群及其動(dòng)態(tài)第1課時(shí)問(wèn)題探討1859年，一位來(lái)到澳大利亞定居的英國(guó)人在他的農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔。讓他沒(méi)有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過(guò)6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭(zhēng)食牧草，還啃嚙樹(shù)皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來(lái)，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。那怎么能直觀反映野兔的數(shù)量得到了控制？模型構(gòu)建3一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型問(wèn)題1：回憶一下前面所學(xué)模型的類型？物理模型數(shù)學(xué)模型概念模型4一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型思考如何建立數(shù)學(xué)模型呢？5一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量

建立數(shù)學(xué)模型的步驟研究方法觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題細(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？模型準(zhǔn)備6一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量

建立數(shù)學(xué)模型的步驟研究方法提出合理的假設(shè)資源和生存空間沒(méi)有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響模型假設(shè)7一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型

建立數(shù)學(xué)模型的步驟研究方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型時(shí)間/min細(xì)菌數(shù)量/個(gè)20406080100120140160180Nn=2n或繪制曲線圖N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代模型建立8一、科學(xué)方法*構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型的步驟研究方法通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正模型修正9二、種群的“J”形增長(zhǎng)以上的公式和曲線呈現(xiàn)J型，是在理想條件下的預(yù)測(cè)。理想條件——食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有天地和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等實(shí)例1：澳大利亞野兔1859年，24只野兔1926年，全澳洲的野兔數(shù)量超過(guò)了100億只為了殲滅100億只野兔澳大利亞用上了轟炸機(jī)10二、種群的“J”形增長(zhǎng)實(shí)例2：20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼上，在最初的5年內(nèi)，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長(zhǎng)如圖所示。11二、種群的“J”形增長(zhǎng)實(shí)例3：“春風(fēng)吹又生”的加拿大一枝黃花總結(jié)J形曲線出現(xiàn)的情形：種群剛遷入新的適宜環(huán)境中（包括實(shí)驗(yàn)室、物種入侵）12二、種群的“J”形增長(zhǎng)1．“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)①食物和空間條件充裕②氣候適宜③沒(méi)有天敵(捕食和寄生天敵)④沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)物種等（2）建立模型(數(shù)學(xué)公式)

N0：為起始數(shù)量；t：為時(shí)間；Nt：表示t年后該種群的數(shù)量；λ：表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。種群數(shù)量N0

13二、種群的“J”形增長(zhǎng)（3）對(duì)“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(zhǎng)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(zhǎng)型相對(duì)穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型【思考】當(dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長(zhǎng)嗎？只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長(zhǎng)才為“J”形增長(zhǎng)。14二、種群的“J”形增長(zhǎng)現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：據(jù)圖說(shuō)出種群數(shù)量如何變化1-4年，種群數(shù)量___________________4-5年，種群數(shù)量________5-9年，種群數(shù)量_____________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量____________________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長(zhǎng)增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長(zhǎng)51215二、種群的“J”形增長(zhǎng)增長(zhǎng)速率：種群在單位時(shí)間內(nèi)凈增個(gè)體數(shù)=新增個(gè)體數(shù)/增長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)率：即自然增長(zhǎng)率指種群每年凈增的個(gè)體數(shù)占原個(gè)體總數(shù)的比率。=新增個(gè)體數(shù)/原有個(gè)體數(shù)時(shí)間λ-116三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化①培養(yǎng)液配制、分裝、滅菌將10ml無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中②接種將酵母菌接入試管中的培養(yǎng)液混合均勻③培養(yǎng)將試管在28℃條件下連續(xù)培養(yǎng)④計(jì)數(shù)每天取樣使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板統(tǒng)計(jì)酵母菌數(shù)量⑤分析結(jié)果，得出結(jié)論將所得數(shù)據(jù)用曲線圖表示出來(lái)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律17血細(xì)胞計(jì)數(shù)板先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將血球計(jì)數(shù)板放到顯微鏡計(jì)數(shù)一個(gè)小方格酵母菌數(shù)量以此估算試管酵母菌總數(shù)三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化18三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化計(jì)數(shù)室1個(gè)計(jì)數(shù)室的面積為1mm2，1個(gè)計(jì)數(shù)室內(nèi)有400個(gè)小方格。每個(gè)小方格的面積1/400mm2②1/400mm2的含義①0.10mm的含義計(jì)數(shù)室的深度為0.1mm19三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化計(jì)數(shù)室兩種規(guī)格25×16型16×25型20三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化54344

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(jiàn)圖3，則培養(yǎng)液中藻細(xì)胞的密度是________個(gè)/mL。1×10921三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化每天抽取酵母菌用顯微鏡計(jì)數(shù)，估算10ml酵母菌的初始種群數(shù)N0，然后連續(xù)觀察7天，記錄每天的數(shù)值第1天第4天第6天第7天22三、實(shí)驗(yàn)：探究酵母菌種群數(shù)量的變化繪制曲線生態(tài)學(xué)家高斯也曾做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲(chóng)，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量23時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到如圖所示的結(jié)果結(jié)論：無(wú)論是酵母菌還是草履蟲(chóng)，相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下很多種群有一個(gè)相對(duì)固定的變化過(guò)程——“S”形增長(zhǎng)曲線四、種群“S”形增長(zhǎng)24四、種群“S”形增長(zhǎng)2.“S”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè):①資源和空間有限②種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加?、鄞嬖谔鞌尝芷渌?jìng)爭(zhēng)的物種（2）建立模型環(huán)境容納量：一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量，又稱K值。25四、種群“S”形增長(zhǎng)（3）曲線分析種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速種群數(shù)量為K/2，種群增長(zhǎng)速率達(dá)到最大資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長(zhǎng)減緩出生率約等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對(duì)穩(wěn)定26四、種群“S”形增長(zhǎng)請(qǐng)結(jié)合數(shù)據(jù)研究種群增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的變化規(guī)律。時(shí)間（天）12345678酵母菌個(gè)數(shù)（106個(gè)）6.5618.9146.38107.3160191.2192.5192.6種群增長(zhǎng)率不計(jì)177%155%131%49%20%0.6%0種群增長(zhǎng)速率不計(jì)11.6328.1960.9252.731.21.3027四、種群“S”形增長(zhǎng)同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會(huì)影響動(dòng)物種群的環(huán)境容納量？同種生物的K值不是固定不變的。環(huán)境因素、生物自身的遺傳特性、食物、棲息場(chǎng)所、天敵及其他生存條件均會(huì)影響動(dòng)物種群的環(huán)境容納量。請(qǐng)據(jù)圖分析：該種群的K值為_(kāi)____。K2K值并不是種群數(shù)量的最大值28四、種群“S”形增長(zhǎng)K值和K/2值的運(yùn)用：場(chǎng)景1大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？種群數(shù)量銳減的原因：主要原因是大熊貓棲息地遭到破壞后，由于食物的減少和活動(dòng)范圍的縮小，其K值就會(huì)變小。保護(hù)措施：建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量，是保護(hù)大熊貓的根本措施。29四、種群“S”形增長(zhǎng)鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會(huì)傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施?①降低環(huán)境容納量增大環(huán)境阻力→降低K值→防治老鼠如斷絕或減少它們的食物來(lái)源；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。②在

捕殺K/2前防止老鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2處場(chǎng)景230四、種群“S”形增長(zhǎng)如何合理確定有益生物資源的采收量？采收后種群數(shù)量剩余

K/2左右。此時(shí)種群具有最大增長(zhǎng)速率，可以在最短時(shí)間恢復(fù)種群數(shù)量，有利于人類持續(xù)獲得較大收獲量，是可再生資源的最佳收獲策略。K種群數(shù)量時(shí)間0BCDEt1t2AK/2——“黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)”場(chǎng)景331課堂小結(jié)種群增長(zhǎng)模型建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法種群的“J”形增長(zhǎng)條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有天敵等特點(diǎn)：種群數(shù)量每年以一定倍數(shù)增長(zhǎng)種群的“S”形增長(zhǎng)條件：食物和空間有限特點(diǎn)：種群增長(zhǎng)速率先增大后減小，最后為0K值：一定環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量環(huán)境阻力32實(shí)戰(zhàn)演練1.關(guān)于“S”型曲線的敘述,錯(cuò)誤的是（

）

A.t0～t1之間，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間相對(duì)充裕，種群數(shù)量增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)率不斷增加B.t1～t2之間，由于資源和空間有限，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長(zhǎng)速率下降C.t2時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到K值，此時(shí)出生率等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率為0D.為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在t1前及時(shí)控制其種群密度√33