【課件】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二

圖片中的手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈圖片中的手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈時間/min細菌數(shù)量/個細菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量問題探討

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。第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化人教版·選擇性必修21構(gòu)建細菌種群增長模型1.推數(shù)量：根據(jù)假設(shè)計算出1個細菌在不同時間產(chǎn)生后代的數(shù)量，記錄在表

格中（教材P8）。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）2483264128256512162.寫公式：如果用N表示細菌數(shù)量，n表示第幾代，寫出n代細菌數(shù)量的計

算公式。N=1×2n思考：初始數(shù)量為N0個細菌第n代細菌數(shù)量(N)的計算公式是什么？N=N0×2n構(gòu)建細菌種群增長模型3.畫曲線：根據(jù)表格中得到的數(shù)據(jù)，以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌種群的增長曲線（教材P8圖1-4）?！舅伎肌壳€圖與數(shù)學(xué)方程式比較，

有哪些優(yōu)缺點？數(shù)學(xué)公式曲線圖直觀，但不夠精確。

精確，但不夠直觀。構(gòu)建細菌種群增長模型細菌的分裂方式是什么？72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎?如何驗證你的觀點？n＝(72h×60min)÷20min＝216Nn＝1X２n

＝2216(個)不會，因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的二分裂任務(wù)一數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式

提出問題做出假設(shè)構(gòu)建模型檢驗或修正模型怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？在資源和生存空間無限的條件下，細菌數(shù)量會一直增長通過實驗，觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對模型進行檢驗或修正構(gòu)立數(shù)學(xué)模型的步驟

數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟，下列排列順序正確的是(

)①觀察研究對象，提出問題

②通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正

③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達④提出合理的假設(shè)A．①②③④ B．②①③④C．③④①② D．①④③②任務(wù)二√生物模型的常見類型物理模型：以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。概念模型：用線條和文字直觀而形象地表示出某些概念之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)模型：以數(shù)學(xué)關(guān)系或坐標曲線圖表示生物學(xué)規(guī)律。描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型2種群的“J”形增長種群的“J”形增長資料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。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。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？數(shù)量增長迅猛,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.含義：在理想條件下，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出

曲線來表示，曲線則大致星“J”形。這種類型的種群增長稱為

“J”形增長。時間（t）種群數(shù)量N02.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3.適用對象：①實驗室條件下；②當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境的早期階段“J”形種群的“J”形增長4.“J”形增長的數(shù)學(xué)模型：①公式：Nt=N0

λt②曲線：N0：t：Nt：λ：時間(t)種群數(shù)量Nt起始數(shù)量時間t年后該種群的數(shù)量該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)

種群的“J”形增長5.“J”形增長中的λ：Nt＝N0λt表達式中，λ：種群數(shù)量是前一年的倍數(shù)種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍思考：當(dāng)λ滿足什么條件時，種群數(shù)量呈“J”形增長？項目種群數(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λ>1λ<1λ=1種群數(shù)量時間0只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長λ=種群當(dāng)年個體數(shù)種群前一年個體數(shù)

=NtNt-1種群的“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11-12年下降，12-13年增長512任務(wù)三λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化：下降6.“J”形曲線的增長率和增長速率：種群的“J”形增長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)＝×100％增長率＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1Nt-1初數(shù)λ-1（λ>1，且不變）時間（t）種群增長率N0②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)

實質(zhì):“J”型曲線的斜率時間（t）種群增長速率N0增長率＝λ-13種群的“S”形增長種群的“S”形增長資料1：資料：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。實驗結(jié)果如下：討論：1：大草履蟲的數(shù)量在第幾天增長較快？3：為什么大草履蟲種群沒出現(xiàn)“J”形增長？4：這種類型的種群增長稱為什么？隨數(shù)量的增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導(dǎo)致出生率下降，死亡率升高。“S”形增長2：第幾天以后基本維持在375個左右？第2-3天第5天一1.含義：2.形成原因：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3.適用對象：①資源和空間有限②種群密度增大時③種內(nèi)競爭加劇一般自然種群的增長4.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)定在一定的水平種群的“S”形增長BCDEA5.“S”曲線的分析：種群的“S”形增長①ab段種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；調(diào)整期資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；加速期資源和空間有限，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；減速期出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。飽和期種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達到最大；轉(zhuǎn)折期②bc段③c點⑤de段④cd段任務(wù)四3.請據(jù)圖分析：該種群的K值為

。K21.K值是不是種群數(shù)量的最大值？不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數(shù)量2.同一種群的K值是固定不變的嗎？不是一成不變的：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。S型曲線增長速率曲線增長速率時間t1t2

特點：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，增長速率達到最大。K/2KABCDE請以時間為橫坐標，種群增長速率為縱坐標，畫出種群“S”形增長的增長速率曲線，有什么特點？任務(wù)五調(diào)查種群密度的方法種群數(shù)量達到K值時，種群增長停止（增長速率為0）種群數(shù)量在K/2值時，種群增長最快（增長速率最大）K/2增長速率時間K/2（出生率＝死亡率）KK/2K6.種群的“S”形增長曲線的分析種群的“S”形增長7.“S”形曲線的增長率和增長速率：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＝末數(shù)－初數(shù)初數(shù)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N0種群的“S”形增長隨種群密度增大而下降先增大后減小，最后為0，當(dāng)種群數(shù)量為k/2時，增長速率達到最大。增長速率先增大后減小增長率逐漸減小4“J”形增長和“S”形增長的比較

（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。種群數(shù)量時間0“J”形曲線“S”形曲線環(huán)境容納量“S”形環(huán)境阻力淘汰（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

?！癑”形任務(wù)六“J”形增長和“S”形增長的比較項目J型曲線S型曲線曲線模型前提條件有無K值無K值，持續(xù)保持增長有K值理想狀態(tài)：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。實際狀態(tài)：環(huán)境資源有限，存在天敵和其他競爭物種?！癑”形增長和“S”形增長的比較項目J型曲線S型曲線增長率增長速率時間/t增長率6K值和K/2值的運用

K值和K/2值的運用

野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？保護大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。場景1怎樣做才能最有效的滅鼠？K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2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源；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。①降低環(huán)境容納量②在

捕殺K/2前防治有害生物的根本措施。場景2防止老鼠種群數(shù)量達到K/2處K值和K/2值的運用

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？場景3——“黃金開發(fā)點”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率最大。K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2要獲得當(dāng)日做大的捕撈量呢？K值K值和K/2值的運用

K值和K/2值的運用總結(jié)

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K值常見的表示方式圖7種群數(shù)量的波動

1.一段時期內(nèi)維持相對穩(wěn)定非洲草原上的野牛、獅種群數(shù)量相對穩(wěn)定2.處于規(guī)則或不規(guī)則波動中3.持續(xù)性的或急劇的下降，甚至衰退、消亡原因：人類亂捕濫殺、棲息地破壞。

種群數(shù)量過少，近親繁殖使種群適應(yīng)性降低。種群數(shù)量的波動（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護。

研究意義（2）對有害動物的防治。（3）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。種群數(shù)量的波動環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入率種群數(shù)量的變化食物、氣候、天敵、傳染病等增或減增長、波動、穩(wěn)定、下降等直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：年齡組成和性別比例重要因素：人類的活動自然因素：食物、氣候、天敵、傳染病等影響種群數(shù)量變化的因素小結(jié)種群數(shù)量的變化種群增長模型“S”形增長“J”形增長自然種群的數(shù)量變動條件：食物和空間充裕、氣候適宜、無天敵和其他競爭物種特點：種群數(shù)量每年以一定倍數(shù)增長一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定(接近K值）條件：食物和空間有限特點：種群增長速率先增大后減小，最后為0K值：一定環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量持續(xù)性的或急劇的下降，甚至衰退和消亡規(guī)則或不規(guī)則波動。（K值是種群數(shù)量波動的平均值，波動中的生物，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)）“建構(gòu)種群增長模型的方法”小結(jié)8培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化

酵母菌生長周期短，增殖速度快，在含糖的液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)中酵母菌能迅速形成一個種群，通過定時的細胞計數(shù)可以測定酵母菌種群隨時間而發(fā)生的數(shù)量變化。酵母菌①酵母真菌—真核生物②兼性厭氧菌—屬于異養(yǎng)生物③有氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳

無氧呼吸產(chǎn)生二氧化碳和酒精培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化提出問題培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時間變化的?作出假設(shè)設(shè)計實驗配制酵母菌培養(yǎng)液接種酵母菌到培養(yǎng)液中培養(yǎng)計數(shù)統(tǒng)計分析得出結(jié)論酵母菌在開始一段時間呈“J”型增長，隨著時間的推移，由于資源和空間有限，呈“S”型增長，時間再延長，由于養(yǎng)料不足酵母菌數(shù)量會下降。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化自變量：時間因變量：酵母菌數(shù)量無關(guān)變量：培養(yǎng)液的體積等計數(shù)方法：抽樣檢測法材料用具變量設(shè)置酵母菌，無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或者肉湯培養(yǎng)液，試管、滴管、血細胞計數(shù)板（計數(shù)工具），顯微鏡等。酵母菌菌種培養(yǎng)液血細胞計數(shù)板培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化將試管放在28℃的恒溫箱中培養(yǎng)7天培養(yǎng)將酵母菌接種到支試管中接種每天取樣計數(shù)酵母菌的數(shù)量，連續(xù)觀察7天并記錄這7天的數(shù)值。計數(shù)將10ml馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中準備如何利用血細胞計數(shù)板對酵母菌進行計數(shù)？培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化計數(shù)板正面方格網(wǎng)計數(shù)室

每塊計數(shù)板由H形凹槽分為2個同樣的計數(shù)區(qū)。每個計數(shù)區(qū)分為9個大方格。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)格一：25×16型A1A2A3A4A5規(guī)格二：16×25型A1A3A2A4每個計數(shù)室共有：

400小格，總?cè)莘e為：

0.1mm3A1A2A3A4A51mL=103mm31mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)：=小方格中細胞數(shù)量的平均值×400×10×1000×稀釋倍數(shù)每個計數(shù)室共有400小格，總?cè)莘e為0.1mm3。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實驗結(jié)果，建構(gòu)模型時間/天1234567數(shù)量/個單位（109

個/mL）0.120.893.475.236.136.797.02培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量：

前期呈“S”形增長，后期數(shù)量下降。(1)開始培養(yǎng)時，營養(yǎng)、空間相對充足，

條件適宜，酵母菌大量繁殖種群數(shù)量呈

“S”形增長；(2)隨酵母菌數(shù)量不斷增加，營養(yǎng)不斷消耗，

代謝產(chǎn)物積累、pH變化，空間不足等

種群數(shù)量下降。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化思考1：對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當(dāng)怎么計數(shù)？取相鄰兩邊及其夾角思考2：如果小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，難以數(shù)清，怎么辦？進行稀釋思考3：你能用公式表示種群密度嗎？①通常用血球計數(shù)板對培養(yǎng)液中酵母菌進行計數(shù)，若計數(shù)室為1mm×1mm×0.1mm方格，由400個小方格組成。將樣液稀釋100倍后計數(shù)，多次重復(fù)計數(shù)后，算得每個小方格中平均有5個酵母菌，則1mL該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有

個。2×109②若使用的血細胞計數(shù)板(規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm)每個計數(shù)室分為25個中方格，

每個中方格又分為16個小方格，將樣液稀釋100倍后計數(shù)，發(fā)現(xiàn)計數(shù)室四個角及中央

共5個中方格內(nèi)的酵母菌總數(shù)為20