1.2.1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2

討論:1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是什么？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就通過分裂繁殖一次。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789細(xì)菌數(shù)量212223242526272829

，第n代的數(shù)量為Nn=N0×2n。2.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？

2216個設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌數(shù)量會一直按這個公式描述的趨勢增長嗎?如何驗證你的觀點？不會。因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。4.以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線。Nn=N0×2n【思考】曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學(xué)方程式：精確，但不夠直觀。2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式公式法曲線圖法Nn=N0×2n準(zhǔn)確直觀1.數(shù)學(xué)模型概念：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。3.數(shù)學(xué)模型意義：描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。構(gòu)建種群增長模型的方法細(xì)菌每20min分裂一次在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2n，

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究實例研究方法觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)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(jìn)行表達(dá),即建立數(shù)學(xué)模型通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正4.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟1.種群數(shù)量增長迅猛，且呈無限增長趨勢；2.食物充足、缺少天敵；3.不能，因為資源和空間是有限的；

鳳眼蓮（水葫蘆）實例3：鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸。它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。

由以上實例可得，自然界有類似細(xì)菌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，曲線則大致呈“J”形，這種類型的種群增長稱為“J”形增長。1.模型假設(shè)（1）條件：____________________________________________________________________（2）數(shù)量變化：____________________________________________________________

食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害、

沒有其他競爭物種（即無環(huán)境阻力）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倍思考：哪些情況下可能出現(xiàn)這種條件？實驗室條件下、遷移入新環(huán)境（如物種入侵）思考：生物遷入新環(huán)境一定會出現(xiàn)J形增長嗎？不一定2.建立模型（1）數(shù)學(xué)公式

t年后種群的數(shù)量為______________；參數(shù)含義：

N0為______________；

t為______；

Nt表示________________；

λ表示_____________________________；（2）曲線圖Nt=N0λt該種群的起始數(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)*注意：該曲線的起點不是原點；思考：當(dāng)λ=1時，種群數(shù)量如何變化？當(dāng)λ＞1時，種群數(shù)量如何變化？當(dāng)λ＜1時，種群數(shù)量如何變化？當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？種群數(shù)量不變（相對穩(wěn)定）種群數(shù)量增長種群數(shù)量下降不一定；只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；《金版》P12點撥提升現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：據(jù)圖說出種群數(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”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11-12下降，12-13增長512《金版》P12例2＝增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時間Nt－Nt-1(個)1(年)＝×100％增長率＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1初數(shù)Nt-1

例如，某一種群的數(shù)量在一年內(nèi)，由初數(shù)量Nt-1（個）增長到末數(shù)量Nt（個），則這一單位時間內(nèi)種群的增長率和增長速率的計算分別為：種群“J”型增長：種群增長率和增長速率

種群增長率：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。種群增長速率：指單位時間內(nèi)增長的數(shù)量，有單位（如:個/年等），是曲線上通過每一點的切線(即斜率)

λ=＝λ-1種群的增長率時間P（增長率）=λ-1增長倍數(shù)λ為定值且>1種群數(shù)量“J”型增長λ>1，種群數(shù)量增長，λ=1，種群數(shù)量維持穩(wěn)定，0<λ<1,種群數(shù)量下降，λ=0，種群在下一代中滅亡O時間種群增長速率*種群數(shù)量曲線不能從原點出發(fā)，增長速率曲線可以從原點出發(fā)；

如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？如何驗證？不會生態(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，得出了下圖所示的結(jié)果：

從圖中可以看出，大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快，第五天以后基本維持在375個左右

像這樣，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量__________，增長曲線呈_____形，這種類型的種群增長稱為“S”形增長趨于穩(wěn)定“S”1.模型假設(shè)

條件：____________________________________________________________________

資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）2.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。ABC0種群增長速率最大0C段(不包括C):B點:C點:出生率大于死亡率此時，種群數(shù)量趨于穩(wěn)定，種群數(shù)量達(dá)到K值

3.曲線圖分析0B段:種群增長速率增大BC段:種群增長速率減小出生率等于死亡率；種群的增長速率為0思考：S形曲線對應(yīng)的增長速率圖像應(yīng)該怎么畫？*種群數(shù)量曲線不能從原點出發(fā)，增長速率曲線可以從原點出發(fā)；b（K/2）c（K）1.甲圖B點之前相當(dāng)乙圖0—b，種群數(shù)量增長速率逐漸增加。2.甲中K/2相當(dāng)b點，種群數(shù)量增長速率最大。3.甲圖BC相當(dāng)乙圖b—c，種群數(shù)量增長速率逐漸減少。4.甲中K相當(dāng)h點，種群數(shù)量增長速率為0。ABC0K值時K/2值時K值、K/2的四種不同表示方法：K值思考：1.種群數(shù)量到達(dá)K值后就不再變化了嗎？2.K值是不是種群數(shù)量的最大值？3.同一種群的K值是固定不變的嗎？在K值上下波動，動態(tài)平衡不是；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)量不是；食物減少和活動范圍縮小等不利條件下，K值會變?。皇澄锍渥愫蜕婵臻g擴(kuò)大等有利條件下，K值會增大；4.K值和1/2K值的應(yīng)用（1）野生生物的保護(hù)

建立自然保護(hù)區(qū)，提供更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，減小環(huán)境阻力，從而提高環(huán)境容納量，是保護(hù)它們的根本措施；①從環(huán)境容納量考慮：②從1/2K值考慮：（2）有害生物的防治增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量，如打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲存在安全處、養(yǎng)殖或釋放天敵。

在K/2之前通過器械捕殺、藥物捕殺等嚴(yán)防種群數(shù)量達(dá)K/2值（3）資源的合理利用

捕魚時，超過種群的數(shù)量K/2時開始捕魚；捕到數(shù)量下降到K/2時停止；

（因為在K/2水平上種群增長速率最大）現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：若下圖表示對瀕危動物和有害動物作出措施后，種群數(shù)量的不同變化：AB___圖為瀕危動物，具體做法為_____________；___圖為有害動物，具體做法為_____________；A提高環(huán)境容納量B降低環(huán)境容納量在環(huán)境不遭受破壞的情況下,

種群數(shù)量會在

上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候,會通過

調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。K值附近負(fù)反饋現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”形增長，該種群的增長速率隨種群數(shù)量的變化趨勢如圖所示：

若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時開始捕獲，應(yīng)為____點對應(yīng)的種群數(shù)量丁“J”形增長“S”形增長條件模型增長速率有無K值增長倍數(shù)食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害（即無環(huán)境阻力）資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）Nt=N0λt增長速率逐漸增大S形曲線的增長速率先變大，在種群數(shù)量為K/2時達(dá)到最大，后逐漸減小，直至為零（K值）無有λ為大于1的定值增長倍數(shù)大于1，不是定值“J”形增長曲線和“S”形增長曲線之間的陰影部分表示種群數(shù)量的差異，它是什么原因造成的？(科學(xué)思維)提示：“J”形增長曲線是在無環(huán)境阻力的情況下形成的，“S”形增長曲線是在有環(huán)境阻力的情況下形成的，陰影部分是環(huán)境阻力（按自然選擇學(xué)說它就是在生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)）思考：1.圖中陰影部分表示什么？2.環(huán)境阻力如何用自然選擇學(xué)說內(nèi)容解釋？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？環(huán)境阻力生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)不等同；已經(jīng)存在環(huán)境阻力；種群增長的兩種曲線的比較J型曲線S型曲線條件特點有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限連續(xù)增長增長到K值后穩(wěn)定無有K值環(huán)境阻力食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等K值：環(huán)境容納量總結(jié)自然界中種群的數(shù)量一定會穩(wěn)定在K值附近嗎？

對于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動中；種群波動的影響（1）處于波動中的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)________；如_____、_____、______等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長的結(jié)果種群爆發(fā)蝗災(zāi)鼠災(zāi)赤潮（2）當(dāng)種群長期處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)______或_____的_____；如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞；種群的延續(xù)需要有______________為基礎(chǔ)；當(dāng)一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于________等原因而____、_____；持續(xù)性急劇下降一定的個體數(shù)量近親繁殖衰退消亡*對于那些已經(jīng)____________________________的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)；低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量

同一種群的K值是不是固定不變的呢？(1)K值不是一成不變的：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。(2)在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。(3)K值并不是種群數(shù)量的最大值：K值是環(huán)境容納量，即在保證環(huán)境不被破壞前提下所能容納的最大值；種群所達(dá)到的最大值會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為環(huán)境已遭到破