構(gòu)建種群增長模型的方法及種群數(shù)量的變化課件- 學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

高中生物2019

選擇性必修2

五常市第二中學(xué)校

生物組趙丹第二節(jié)種群數(shù)量的變化手越白意味著越臟，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就通過二分裂繁殖一代。討論：1、第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是什么？2、72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？3、在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按這個公式的趨勢增長嗎？

為什么？探究一

建構(gòu)種群增長模型的方法

根據(jù)P7《問題探討》，回答下列問題：時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128256512指數(shù)形式1、根據(jù)問題探討并結(jié)合下表，總結(jié)——第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是？212223242526272829設(shè)：細(xì)菌初始數(shù)量為N0那么第1次分裂產(chǎn)生的細(xì)菌為第1代——數(shù)量為N0x2，第n代的數(shù)量為Nn=N0×2n。2、以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，

畫出細(xì)菌種群的數(shù)量增長曲線。3、曲線圖能更直觀地反應(yīng)出種群的增長趨勢，但是與數(shù)學(xué)公式比

曲線圖表示的模型有什么局限性？（前提：無限營養(yǎng)＋生存空間）Nn=N0×2n優(yōu)局限性數(shù)學(xué)公式曲線圖精確不夠直觀能直觀地反映變化趨勢不夠精確根據(jù)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)——即建立數(shù)學(xué)模型觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)進(jìn)一步觀察等，檢驗或修正模型細(xì)菌每20min分裂一次，細(xì)菌數(shù)量是怎樣變化的？資源和生存條件沒有限制條件下，細(xì)菌種群增長不受種群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正

建立數(shù)學(xué)模型（7）研究方法研究實例Nn=2nN01、數(shù)學(xué)模型概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式表現(xiàn)形式——曲線圖、數(shù)學(xué)公式一般步驟：提出問題→提出合理的假設(shè)→用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物

進(jìn)行表達(dá)→對模型進(jìn)行性質(zhì)檢驗或修正作用：描述、解釋＋預(yù)測探究二

種群數(shù)量的變化

根據(jù)P8《思考討論》，回答下列問題：

《思考.討論》p8分析自然界種群增長的實例資料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。讓他沒想到的是，

一個世紀(jì)之后，這24只兔子的后代竟超過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，黏液瘤病毒控制了野兔的種群數(shù)量。資料2：20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個小島。1937——1942年，5年間這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。討論:1、這兩個資料中種群增長有什么共同點?2、種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？3、這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？種群數(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。食物充足，缺少天敵等不能，因食物和空間有限

1、種群的“J”形增長（1）含義：在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。（2）數(shù)學(xué)模型

①模型假設(shè)條件：

食物和空間條件充裕、氣候適宜、

沒有天敵和其他競爭等。數(shù)量變化：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——t年后種群數(shù)量表達(dá)式

Nt=N0λt③各參數(shù)含義

N0——

t——Nt——λ——種群的起始數(shù)量時間t年后該種群的數(shù)量該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)

④增長模型——曲線圖“J”形增長

？？？種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式種群增長曲線一定是“J”形嗎？Nt=N0λt引用自人教版教師教學(xué)用書識圖不一定?。é酥档么笮Q定了曲線類型）思維激活——對應(yīng)的年齡結(jié)構(gòu)呢？λ＞1？λ＝1？λ＜1？

生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過單獨培養(yǎng)大草履蟲的實驗：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如右圖所示。

（1）含義：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“S”形。

（2）數(shù)學(xué)模型①模型假設(shè)資源和空間有限種群密度增大時種內(nèi)競爭加劇→出生率降低死亡率升高→出生率＝死亡率時，種群穩(wěn)定在一定的水平2、種群的“S”形增長P9②建立模型：一定環(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。AB段→出生率＞死亡率，種群數(shù)量增加B點(K/2)→出生率與死亡率差值最大，

種群增長速率最大BC段→出生率＞死亡率，差值在減小，

種群增長速率下降C點(K)→出生率＝死亡率，種群增長

速率＝0，種群數(shù)量達(dá)到最大，

趨于穩(wěn)定。

t0t1t2

時間

0K/2K數(shù)量增長速率fgh乙（3）S形增長特點（4）在實踐中的應(yīng)用（4）在實踐中的應(yīng)用銳減原因＋應(yīng)對措施

《思考討論》10

鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)采取什么措施？答：3！降低有害生物環(huán)境容納量——是防治有害生物根本措施“J”形增長與“S”形增長的聯(lián)系“J”形增長與“S”形增長聯(lián)系1、圖中陰影部分表示什么？2、如何用自然選擇學(xué)說內(nèi)容

解釋陰影部分？3、“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？為什么？核心探究1、λ和增長率、增長速率的分析2、環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活（1）假如大熊貓棲息地遭受破壞，K值會受到什么影響？

有哪些措施可以保護(hù)大熊貓？（2）從環(huán)境容納量的角度分析，對家鼠等有害動物的控

制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？

課堂總結(jié)1、在理想條件下，種群數(shù)量會實現(xiàn)快速的增長，其數(shù)學(xué)模型為:

，呈“J”形曲線。2、由于資源和空間的限制，種群數(shù)量不可能無限增長。3、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(K值)。4、由于資源和空間的限制，有的種群在數(shù)量快速增長到K值后能保持相對穩(wěn)定，使種群增長呈“S”形曲線。Nt=N0λt課堂練習(xí)12一、概念檢測1.在自然界，種群數(shù)量的增長既是有規(guī)律的，又是復(fù)雜多樣的。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）將一種生物引入一個新環(huán)境中，在一定時期內(nèi)，這個生物種群就會出現(xiàn)“J”形增長。（

）（2）種群的“S”形增長只適用于草履蟲等單細(xì)胞生物。（

）（3）由于環(huán)境容納量是有限的，種群增長到—定數(shù)量就會保持穩(wěn)定。（

）2.對一個生物種群來說，環(huán)境容納量取決于環(huán)境條件。據(jù)此判斷下列表述正確的是（

）A.對甲乙兩地的蝮蛇種群來說，環(huán)境容納量是相同的B.對生活在凍原的旅鼠來說，不同年份的環(huán)境容納量是不同的C.當(dāng)種群數(shù)量接近環(huán)境容納量時，死亡率會升高，出生率不變D.對生活在同一個湖泊中的鰱魚和鯉魚來說，環(huán)境容納量是相同的二、拓展應(yīng)用1.種群的“J”形增長和“S”形增長，分別會在什么條件下出現(xiàn)？你能舉出教材以外的例子加以說明嗎？【答案】a在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒有天敵等優(yōu)越條件下，種群可能會呈“J”形增長。例如，澳大利亞昆蟲學(xué)家曾對果園中薊馬種群進(jìn)行過長達(dá)14年的研究，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境條件較好的年份，它們的種群數(shù)量增長