【課件】種群的數(shù)量變化（第1課時）（人教版2019選擇性必修2）

聚焦學習目標：

1.構(gòu)建種群增長模型的方法2.“J”型增長與“S”型增長第2節(jié)

種群的數(shù)量變化第1課時

問題探討我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，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，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。時間/min20406080100120140160180細菌數(shù)量/個1.72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？2.第n代細菌數(shù)量的計算公式是什么?模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性描述。物理模型數(shù)學模型概念模型一.構(gòu)建種群增長模型的方法1.數(shù)學模型用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。2.類型數(shù)學公式Nn＝N0×2n曲線圖描述、解釋和預(yù)測研究實例研究方法在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受到種群密度增加的影響2.提出合理的假說Nn=2nN代表細菌數(shù)量，n表示第n代3.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達，即建立數(shù)學模型。觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正.4.通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正1.觀察研究對象，提出問題細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？3.步驟一.構(gòu)建種群增長模型的方法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？思考?討論:資料1：1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。種群數(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。食物、空間等資源充足，缺少天敵等二.種群的“J”形增長資料2：20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年，這個種群增長如右圖所示。1.概念：在理想條件下，以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標，畫出的種群增長曲線大致呈“J”形。2.適用條件：1)實驗室條件下；2)當一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境的早期階段。二.種群的“J”形增長3.模型假設(shè)：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。假設(shè):種群數(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。N1=N0λN2=N1λ=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后該種群的數(shù)量種群的起始數(shù)量每年增長倍數(shù)時間λ=當年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量4.數(shù)學公式

Nt=N0λtλ=當年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量①

λ>1種群數(shù)量增長②

λ=1種群數(shù)量不變（相對穩(wěn)定）③

λ<1種群數(shù)量下降種群數(shù)量變化符合數(shù)學公式Nt=N0×λt，種群增長曲線不一定是“J”形。當λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？不一定；只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；①1～4年，種群數(shù)量_______________②4～5年，種群數(shù)量_______________③5～9年，種群數(shù)量_______________④9～10年，種群數(shù)量______________⑤10～11年，種群數(shù)量_____________⑥11～13年，種群數(shù)量_____________

。⑦

前9年，種群數(shù)量第_______年最高⑧9～13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11～12下降，512知識鞏固：據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化12～13增長λ=當年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量5.“J”形增長的增長率和增長速率時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789細菌數(shù)量（個）2481632641282565121)增長率：指在單位時間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例，是一個百分比，無單位。請同學們根據(jù)表中數(shù)據(jù)推算增長率計算公式。N0λt＋1－N0λtN0λt=λ－1新增個體數(shù)

原有個體數(shù)增長率=①公式O增長率λ-1②曲線時間2)增長速率：指種群數(shù)量在單位時間內(nèi)的改變數(shù)值，有單位（如：個/年等）。O增長速率時間新增個體數(shù)

單位時間增長速率

=6.“J”形增長中λ和增長率的關(guān)系1)當λ=1時，增長率=0，種群數(shù)量相對穩(wěn)定；年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型；2)當λ＞1時，增長率＞0，種群數(shù)量增長；年齡結(jié)構(gòu)為增長型；3)當0＜λ＜1時，增長率＜0，種群數(shù)量下降；年齡結(jié)構(gòu)為衰退型；4)當λ=0時，雌體沒有繁殖，種群在下一代中滅亡。練一練①a段：“λ”＞1且恒定——種群數(shù)量

；②b段：“λ”盡管下降，但仍大于1，此段種群出生率大于死亡率—種群數(shù)量

；③c段：“λ”＝1——種群數(shù)量

；④d段：“λ”＜1——種群數(shù)量

；⑤e段：盡管“λ”呈上升趨勢，但仍未達到1——種群數(shù)量

⑥至A點（或此前一年）時種群數(shù)量達到

。呈“J”形增長一直增長維持相對穩(wěn)定逐年下降逐年下降最少大草履蟲種群增長的曲線呈“S”形。把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復實驗，結(jié)果如下：問題1：大草履蟲種群增長的曲線與“J”形曲線有什么不同？問題2：為什么高斯的實驗結(jié)果不呈現(xiàn)“J”形曲線，原因可能有哪些？隨著大草履蟲數(shù)量增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導致種群出生率降低，死亡率升高。【生態(tài)學家高斯的實驗】斜率：先增大后減小。種群數(shù)量：先快速增長，后增長速度放緩，最終穩(wěn)定在一定水平。把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復實驗，結(jié)果如下：問題3：觀察曲線，我們可以發(fā)現(xiàn)曲線的斜率有什么變化？這說明大草履蟲的數(shù)量增長出現(xiàn)什么變化？問題4：在實驗第5天后，大草履蟲的數(shù)量基本維持在375個左右，這個數(shù)值意味著什么？該環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量，即環(huán)境容納量，又稱K值。【生態(tài)學家高斯的實驗】三.種群的“S”形增長1.定義：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。這種類型的種群增長稱為“S”形增長。一般自然條件下（現(xiàn)實狀態(tài)）種群的增長——資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）。2.適用條件

AB段：種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，出生率大于死亡率，增長較緩慢；BC段：資源和空間相對豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；C點：種群數(shù)量為K/2，出生率與死亡率差值最大，種群增長速率達到最大；3.“S”形增長曲線分析K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2CD段：資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；DE段：出生率等于死亡率，種群增長速率為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/23.“S”形增長曲線分析1)增長率受種群密度制約，種群增長率不斷減小。種群增長率=種群凈增加數(shù)原種群數(shù)量×100%4.“S”形增長的增長率和增長速率

時間/t增長率增長速率時間t1t2①增長速率先增大后減小，最后為0。②當種群數(shù)量為k/2時，增長速率達到最大。K/2K2)增長速率種群增長速率=種群凈增加數(shù)單位時間×100%4.“S”形增長的增長率和增長速率

同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量？N0

同種生物的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境因素的影響。生物自身的遺傳特性和食物、棲息場所、天敵及其他生存條件均會影響動物種群的環(huán)境容納量。5.同一種群的K值不是固定不變的3)K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值，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)該種群的K值為

。K2不是增加減小2)同一種群的K

值不是固定不變的，會受到環(huán)境因素的影響:環(huán)境改善,K值

；環(huán)境惡化，K值

。6.K值和K/2值的應(yīng)用思考1：野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？野生大熊貓的棲息地遭到破壞，由于食物的減少和活動范圍的縮小，K值就會變小。思考2：保護大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的生活空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量（K值變大）。機械、藥物捕殺施用避孕藥、激素養(yǎng)殖或釋放天敵將食物儲存在安全處增大死亡率降低環(huán)境容納量（K值變?。┙档统錾仕伎?：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)當采取什么措施？（P10）硬化地面、搞好衛(wèi)生6.K值和K/2值的應(yīng)用思考4：從環(huán)境容納量的角度思考，何時對家鼠等有害生物防治的防治效果比較好？種群數(shù)量達到K/2前，控制種群數(shù)量，嚴防達到K/2值處。6.K值和K/2值的應(yīng)用思考5：為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平？為什么？應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平，因為在這個水平上種群增長速率最大，可實現(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。K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2—“黃金開發(fā)點”6.K值和K/2值的應(yīng)用小結(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，嚴防達到K/2值處1.在自然界，種群數(shù)量的增長既是有規(guī)律的，又是復雜多樣的。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胞生物。(

)(3)由于環(huán)境容納量是有限的，種群增長到一定數(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B××隨堂練習《創(chuàng)新