種群數(shù)量的變化(第1課時)課件高二上學期生物人教版選擇性必修2

第2節(jié)種群數(shù)量的變化“J”形增長“S”形增長第1章種群及其動態(tài)(第1課時)一、建構種群增長的模型假設在營養(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。細菌的生殖方式：二分裂1.第n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？時間（min)020406080100120140160180分裂次數(shù)0123456789數(shù)量（個）1248163264128256512問題探討設細菌初始數(shù)量為N0，第一次分裂產生的細菌為第一代，數(shù)量為N0×2，第n代的數(shù)量為N0×2n（Nn=N0×2n）一、建構種群增長的模型細菌的生殖方式：二分裂2.72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數(shù)量是多少？n＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n＝2216問題探討3.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？不會。因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質和空間是有限的一.建構種群增長模型的方法物理模型：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系。數(shù)學模型：以數(shù)學關系或坐標曲線圖表示生物學規(guī)律。問題1：回憶一下前面所學模型的類型？描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學模型通過進一步實驗或觀察等，對模型進行_____或_____根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)腳____形式對事物的性質進行_____提出合理的_____一、建構種群增長模型的方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？資源和生存空間無限多，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正

Nn代表繁殖n代后細菌數(shù)量，n代表繁殖代數(shù)Nn=2n研究方法觀察現(xiàn)象，提出_____問題假設數(shù)學檢驗修正表達一.建構種群增長模型的方法時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128216512指數(shù)形式212223242526272829n代細菌數(shù)量Nn的計算公式是：Nn=2n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：精確，但不夠直觀曲線圖：直觀，但不夠精確數(shù)學方程式：一.建構種群增長模型的方法思考·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。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。一.建構種群增長模型的方法思考·討論

資料2：20世紀30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年內，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長如圖所示。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，因資源和空間是有限的討論:

由以上實例可得，自然界有類似細菌在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標，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。二、種群的“J”形增長二.種群的“J”形增長2.模型假設:1.概念:自然界確有類似的細菌在

條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以

為橫坐標，

為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“

”型。理想時間種群數(shù)量J①食物和空間條件充裕②氣候適宜③沒有天敵④沒有其他競爭物種等理想條件種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。若起始數(shù)量為N0，則：二.種群的“J”形增長3.建立模型

t年后種群的數(shù)量為

Nt=N0×λtN0為該種群的起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的的倍數(shù)4.特點：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長思考：種群數(shù)量變化符合數(shù)學公式Nt=N0×λt

時，種群增長曲線一定是“J”形嗎？二.種群的“J”形增長5.λ與J形種群增長的數(shù)量關系：λ=Nt+1Nt①當λ=1時，種群數(shù)量

；②當λ＞1時，種群數(shù)量

；③當0＜λ＜1時，種群數(shù)量

；④當λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？不變(相對穩(wěn)定)增長下降不一定；

只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；6.特點：增長率增長速率含義計算公式舉例

則該種群的增長速率為:

則該種群的增長率為:×100%=10%1100-10001000=100個/年1100-10001年單位時間內凈增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例單位時間內增加的個體數(shù)量種群原有個體數(shù)增長率=（現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù)）增長速率=（現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù)）增長時間增長率不能等同于增長速率二.種群的“J”型增長

一個種群有1000個個體，一年后增加到1100O時間種群增長率O時間種群增長速率O時間種群數(shù)量增長速率增長率種群的增長速率就是曲線的斜率(即過每一點的切線)λ-1二.種群的“J”型增長“J”形圖二.種群的“J”形增長7.適應對象:(1)實驗室條件下；(2)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時(外來入侵物種)。福壽螺(原產中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū))紫莖澤蘭(原產美洲的墨西哥)水葫蘆(原產于南美)種群密度增大死亡率升高種內競爭就會加劇出生率降低當出生率=死亡率時，種群增長停止。三、種群的“S”形增長思考：如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈

“J”形增長嗎？三.種群的“S”形增長思考：如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？不會二.種群的“S”形增長生態(tài)學家高斯的實驗大草履蟲種群的增長曲線時間/d種群數(shù)量/個K=375在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經反復實驗，結果如下圖所示。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。隨著大草履蟲數(shù)量的增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導致出生率下降，死亡率升高。二.種群的“S”形增長1.“S”形增長的概念：種群經過一定時間的

后，數(shù)量趨于

，增長曲線呈“

”形。S穩(wěn)定增長2.形成條件：①資源和空間有限②種內競爭加?、鄞嬖谔鞌尝芷渌偁幍奈锓N。出生率下降，死亡率升高二.種群的“S”形增長3.環(huán)境容納量：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。在環(huán)境條件沒有遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在

附近上下波動。當種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過

調節(jié)使種群數(shù)量回到K值。思考1：同一種群的K值是不是固定不變的呢？同一種生物的K值不是固定不變的，K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化,當環(huán)境遭受破壞時，K值變化是____；當環(huán)境條件狀況改善時，K值會____。下降上升負反饋K值二.種群的“S”形增長K值是環(huán)境容納量,即在保證環(huán)境不被破壞的前提下所能容納的最大值;種群所達到的最大值會超過K值,但這個值存在的時間很短,因為環(huán)境已遭到破壞。思考2：K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值？不是請據(jù)圖分析：該種群的K值為

。K23.曲線圖分析:ab段:bc段:種群基數(shù)小，需要適應新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，種群數(shù)量增長迅速；出生率>死亡率出生率>死亡率,此時c種群增長速率最大;三.種群的“S”形增長cd段:de段:資源和空間有限，種群密度增大，種內競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量達到最大,且種內斗爭最劇烈。出生率>死亡率，但是差值逐漸減小，增長速率逐漸減少。出生率約≈死亡率，增長率為為0，種群增長速率幾乎為0三.種群的“S”形增長3.曲線圖分析:二.種群的“S”形增長5.增長特點：種群增長速率的變化種群數(shù)量=N0，?K/2，=K/2，?K/2，=K，增長速率為0增長速率為0增長速率逐漸減小增長速率最大增長速率逐漸增大K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量Kabcdet0t1t2

時間

0K/2K數(shù)量增長速率fgh“S”形增長增長速率增長率5.特點:三.種群的“S”形增長K/2K/2K6、三.種群的“S”形增長“K值”與“K/2值”四種不同的表示方法KK/2KK二.種群的“S”形增長7.“J”形曲線與“S”形增長曲線的聯(lián)系：(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說內容解釋？(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，已經存在環(huán)境阻力。理論上，“S”形增長，在初始階段就開始受到資源空間的限制作用，因此“S”形曲線的開始部分并非“J”形增長。8.K值與K/2值在實踐中的應用:（1）對野生生物資源和瀕危物種的保護:例如：建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量，是保護大熊貓的根本措施。K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量Kabcde三.種群的“S”形增長二.種群的“S”形增長①持續(xù)獲得最大捕魚量：應在

時開始捕撈，捕撈后種群的剩余量維持在

左右。此時種群具有最大增長速率，可以在最短時間恢復種群數(shù)量，有利于人類持續(xù)獲得較大收獲量。大于K/2K/2②獲得最大日捕獲量:應在

時捕撈，此時種群密度最大。K值8.K值和K/2的應用：(2)對野生資源的開發(fā)和利用:（3）對有害生物防治:例如：蝗蟲，在

捕殺。降低環(huán)境容納量b點之前例如：滅鼠，及時控制種群數(shù)量（養(yǎng)貓、儲存好食物等），嚴防達到________值，若達到該值，會導致該有害生物成災。K/2K/2

t0t1t2

時間種群數(shù)量Kabcde三.種群的“S”形增長8.K值與K/2值在實踐中的應用:三.種群數(shù)量的波動(1)處于波動狀態(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、鼠災、赤潮等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長的結果。1.在自然界，有的種群能夠在一段時期內維持數(shù)量的相對穩(wěn)定。2.對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。(2)當種群長期處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性