【高中生物】種群數(shù)量的變化課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第2節(jié)種群數(shù)量的變化聚焦：

怎樣建構(gòu)種群增長的模型?

種群的數(shù)量是怎樣變化的？建構(gòu)種群增長模型的方法,觀察視頻思考回答1個(gè)大腸桿菌繁殖n代可產(chǎn)生多少個(gè)大腸細(xì)菌？2.

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

2216個(gè)。1.n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：Nn=2n可以用實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)來驗(yàn)證。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20min就通過分裂繁殖一代。3.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個(gè)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。二種群的“J”形增長三種群的“S”形增長一建構(gòu)種群增長模型的方法四種群數(shù)量的波動1.建立數(shù)學(xué)模型的步驟觀察分析提出問題做出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型對模型進(jìn)行檢驗(yàn)修正研究方法研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算繁殖n代的數(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，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)模型：用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。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時(shí)間/min020406080100120140160180繁殖代數(shù)0123456789細(xì)菌數(shù)量/個(gè)20248163264128256512請算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間數(shù)量，并填入下表，畫出細(xì)菌種群數(shù)量的增長曲線。自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群（呈J型）增長的形式嗎？思考·討論：分析自然界種群增長的實(shí)例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長如右圖討論：1.這兩個(gè)資料中的種群增長有什么共同點(diǎn)？

出現(xiàn)這種增長的原因是什么？種群呈“J”形曲線增長。原因是食物和空間條件充裕、沒有天敵、氣候適宜等。2.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？不能。因?yàn)橘Y源和空間是有限的。1．含義：在理想條件下，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，

種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出的種群增長曲線大致呈“J”形。（2）建立模型(數(shù)學(xué)公式)

食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)和其它競爭物種2．“J”形增長的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)（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(shí)，種群增長才為“J”形增長?！舅伎肌慨?dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長嗎？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種群數(shù)量最早第___年達(dá)到最高；⑧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年下降，12-13年增長512練一練：據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化增長率＝λ-1（λ>1，且不變）＝×100％增長率

＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1Nt-1初數(shù)（增長率>0，且不變）種群增長率不受種群密度制約，增長率保持不變。=（λ-1）×100％Nt＝N0λt

(4)增長率：單位時(shí)間內(nèi)凈增加的個(gè)體數(shù)占原來個(gè)體數(shù)的比例（λ>1，且不變）（5）增長速率：單位時(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量。＝增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時(shí)間Nt－Nt-1(個(gè))t(年)實(shí)質(zhì)就是“J”型曲線的斜率（λ-1）N0λt-1Nt＝N0λt

在自然條件下，種群的增長形式能又是怎樣的呢？【實(shí)例分析】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，不更換到更大容器中，不添加新的培養(yǎng)液，連續(xù)觀察、記錄，第5天后基本維持375個(gè)左右，結(jié)果如下表：時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375時(shí)間0123456數(shù)量520137319369375373請繪制大草履蟲的種群增長曲線373.3369.020.4319.0137.2375.01.“S”形增長含義種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈S形。2.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。原因：資源和空間有限，隨種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，使得出生率降低和死亡率升高，二者相等時(shí)種群停止增長，有時(shí)會穩(wěn)定在一定水平。ab段：種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；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；出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達(dá)到最大；4.“S”形增長曲線圖分析：bc段：c點(diǎn)：de段：cd段：(1)增長速率(dN/dt)①增長速率先增大后減小，最后為0。②當(dāng)種群數(shù)量為k/2時(shí)，增長速率達(dá)到最大。實(shí)質(zhì)就是“S”型曲線的斜率（2）增長率增長率受種群密度制約，密度越大，增長率越小。時(shí)間0123456數(shù)量520137319369375373(k-N)/K【問題探究】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

。同一種群的K值是固定不變的嗎？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。K2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的環(huán)境容納量。不是K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(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。5．K值的應(yīng)用①野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？最根本原因是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。（1）實(shí)踐應(yīng)用1——野生生物的保護(hù)②保護(hù)大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護(hù)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。？（2）實(shí)踐應(yīng)用2——有害生物的防治機(jī)械捕殺施用激素藥物捕殺施用避孕藥養(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)境容納量搞好衛(wèi)生降低出生率防治有害生物的根本措施硬化地面5．K值的應(yīng)用【問題探究】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(shí)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(shí)期？1/2K時(shí)何時(shí)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

例1

資源的合理使用可使產(chǎn)量最大化，又不影響資源的持久利用。自然種群增長呈“S”型曲線。假設(shè)種群的K值為200，N表示種群數(shù)量，據(jù)表分析正確的是(

)A.環(huán)境阻力對種群增長的影響出現(xiàn)在S4點(diǎn)之后B．防治蝗蟲應(yīng)在蝗蟲數(shù)量達(dá)到S3點(diǎn)時(shí)進(jìn)行C．漁業(yè)捕撈后需控制剩余量在S3點(diǎn)D．(K－N)/K值為0.25時(shí)，種群增長率最大曲線上的點(diǎn)N(K－N)/KS1200.90S2500.75S31000.50S41500.25S51800.10C【總結(jié)】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(gè)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(gè)有限制的自然環(huán)境中，種群的個(gè)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(gè)體數(shù)量?！癝”形“J”形環(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在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動1.種群數(shù)量的相對穩(wěn)定2.種群數(shù)量的波動在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動。3.種群數(shù)量的爆發(fā)處在波動狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等。東亞飛蝗的爆發(fā)東亞飛蝗在我國的大發(fā)生沒有周期性規(guī)律，干旱是大發(fā)生的主要原因。在黃河三角洲上的濕生草地，若遇到連年干旱，土壤中的蝗卵成活率就會提高，這是造成蝗蟲大發(fā)生的主要原因。在淮河流域，前一年大澇，第二年飛蝗大發(fā)生的概率最大。故河北蝗區(qū)常出現(xiàn)“先澇后旱，螞蚱成片”，“大水之后，必鬧蝗災(zāi)”的情況。3.種群數(shù)量的爆發(fā)加拿大一枝黃花水葫蘆4.種群數(shù)量的下降當(dāng)種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞。種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體數(shù)量為基礎(chǔ)。當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。對于那些已經(jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。捕鯨現(xiàn)場1．下圖為種群數(shù)量增長曲線，不考慮遷入和遷出，下列有關(guān)敘述不正確的是

（

）A．種群的數(shù)量變化除了“J”形和“S”形增長，還有穩(wěn)定、波動和下降等B．bc段種群增長速率逐漸下降，是因?yàn)槌錾市∮谒劳雎蔆．自然狀態(tài)下種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群的增長速率接近于0D．當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，種群的K值也會發(fā)生相應(yīng)的變化B2．科學(xué)家對某荒原上的子午沙鼠種群數(shù)量進(jìn)行連續(xù)多年的調(diào)查，獲得如圖所示信息。下列敘述正確的是（

）A．第5年的子午沙鼠種群屬于衰退型B．第10年和第20年的子午沙鼠種群數(shù)量相同C．第1～5年，子午沙鼠種群增長模型呈“S”形D．第15～20年，子午沙鼠種群數(shù)量一直減少D（2021?山東卷）19.種群增長率是出生率與死亡率之差，若某種水蚤種群密度與種群增長率的關(guān)系如圖所示。下列相關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.水蚤的出生率隨種群密度增加而降低B.水蚤種群密度為1個(gè)/cm3時(shí)，種群數(shù)量增長最快C.單位時(shí)間內(nèi)水蚤種群的增加量隨種群密度的增加而降低D.若在水蚤種群密度為32個(gè)/cm3時(shí)進(jìn)行培養(yǎng)，其種群的增長率會為負(fù)值BC

2.(不定項(xiàng))生態(tài)策略是生物在種群水平上對環(huán)境變化的適應(yīng)策略。其中r對策生物通常個(gè)體小、壽命短、生殖力強(qiáng)但存活率低，親代對后代缺乏保護(hù)；K對策生物通常個(gè)體大、壽命長、生殖力弱但存活率高，親代對后代有很好的保護(hù)。圖中兩條曲線分別表示K、r對策生物當(dāng)年的種群數(shù)量(Nt)和一年后的種群數(shù)量(Nt＋1)之間的關(guān)系，虛線表示Nt＋1＝Nt，K對策物種的動態(tài)曲線有X和S兩個(gè)平衡點(diǎn)，r對策物種的曲線只有S一個(gè)平衡點(diǎn)。下列判斷正確的是(

)A.圖中r對策物種的S平衡點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量即為該種群的環(huán)境容納量B.圖中K對策物種的種群數(shù)量一旦低于X平衡點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量就會走向滅絕C.圖中r對策物種很難滅絕，在種群密度極低時(shí)也能迅速回升D.對于瀕危的K對策動物，其保護(hù)措施應(yīng)以提高生殖力為主ABC①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(shí)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(shí)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(shí)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”S“4.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5.顯微鏡計(jì)數(shù)操作步驟:

酵母菌的計(jì)數(shù)方法:抽樣檢測法⑤計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。①先將蓋玻片放在血細(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。③多余的培養(yǎng)液用濾紙吸去。④待酵母菌全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在載物臺的中央。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(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(gè)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(gè)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