2021—2022学年 高二上学期 人教版 必修三4.2 种群数量的变化 课件（30张ppt）

(共30张PPT)
第4章　种群和群落
第2节
种群数量的变化
大肠杆菌
一、建构种群增长模型
时间（min）
细胞数
0
20
40
60
80
100
1
2
4
8
16
32
种群数量的变化
在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。
问题探讨：
讨论2：根据上表,写出n代细菌数量的计算公式：
讨论3：72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
讨论1：请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量:
时间分钟
20
40
60
80
100
120
140
160
180
细菌数量
2
4
8
16
32
64
128
256
512
问题探讨：
Nn
=
1×2n
n＝
60min
72h／20min＝216
　　Nn＝２n
＝2216
讨论4：请根据讨论1表中数据，绘出大肠杆菌种群的增长曲线
时间（min)
20
40
60
80
100
120
140
160
180
分裂次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
数量（个）
2
4
8
16
32
64
128
256
512
数学方程式：Nn＝2n
更精确，但较抽象不够直观。
曲线图：
更直观地反映出种群数量的增长趋势，但没有数学公式精确。
数学模型法
100
200
300
400
500
0
细菌数量（个）
时间（min）
20
40
60
80
100
180
0
160
1、数学模型：
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2、数学模型建构的步骤
一、建构种群增长模型的方法
提出问题
作出假设
数学表达
检验或修正
细菌每20min分裂一次
在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
Nn=2n
，N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
一、建构种群增长的数学模型
5、如果细菌的起始数量不是1个，而是N0
，增长倍数不是2，而是λ，那么繁殖t次以后的种群数量（Nt）又该如表示？
Nt=N0
λt
一、建构种群增长的数学模型
6、请计算细菌每20分钟的增长率？看有何特点？
增长率：r=（N后-N前）/N前×100％
增长率（r）稳定不变
一、建构种群增长的数学模型
7、增长率（r）和增长倍数（λ）之间是什么关系？
r
=
λ-
1
由于增长率（r）稳定不变，所以增长倍数（λ）也保持不变。
一、建构种群增长的数学模型
8、增长率（r）的曲线是怎样的？
增长率
时间
增长率的变化曲线
一、建构种群增长的数学模型
9、计算细菌每20分钟的增长速率？看有何特点？
增长速率：v=（N后-N前）/t
增长速率越来越快
10、能否从曲线上看出增长速率的变化？
一、建构种群增长的数学模型
11、细菌增长的曲线像什么字母？
J
类似细菌在理想条件下的种群增长曲线，称为“J”型曲线。
　　
自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“Ｊ”型．
时
间
种群数量
二、种群增长的“J”型曲线
①产生条件：
理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；
②增长特点：
持续增长——种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
③量的计算：t年后种群的数量为
Nt
=
N0λt
注：N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为一年前种群数量的倍数。
④例：实验室条件下、外来物种入侵、外来物种入侵早期阶段。
指数增长
二、种群增长的“J”型曲线
N0
?
增长率=
末数-初数
初数
增长速率=
末数-初数
单位时间
5.“J”型增长的增长率和增长速率
二、种群增长的“J”型曲线
种群增长率
种群增长速率
（无单位）
“J”型增长能一直持续下去吗？
达尔文估计，一对象，如果保证食物和其他条件，在没有其他生物或天敌危害的情况下，740～750年后就可以繁殖成具有19000000个个体的巨大种群，但是这一现象并没有在自然界中发生。
环境阻力：
食物有限
空间有限
种内斗争
种间竞争
天敌捕食……
高斯对大草履虫种群研究的实验
高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：
时间（天）
0
1
2
3
4
5
6
种群数量（个）
5
20
137
319
369
375
375
K=375
在环境条件不受破坏的情况下，一定空间所能维持的种群的最大数量称为环境容纳量，又称为K值
三、种群增长的“S”型曲线
2.产生条件：
存在环境阻力
1.种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线．
①资源和空间有限；②种内斗争加剧；③天敌数量增加；④出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡。(出生率等于死亡率)
3.特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后将停止增长，围绕K值上下波动；当生存环境改变时，K值也会相应改变。
三、种群增长的“S”型曲线
4.
“S”型曲线的特征：
该曲线的斜率变化是怎样的？说明了什么？
B
A
C
K/2
A
B
C
增长速率
曲线的斜率先增后减，说明种群数量的增长速率先增后减。
时间
三、种群增长的“S”型曲线
5.
“S”型曲线的特征：
有最大值，称为_______。
增长速率最大时，种群数量为______，
在K值时增长速率为_______。
K/2
0
B
A
C
K/2
A
B
C
增长速率
K值
时间
6.“S”型增长的增长率和增长速率
K/2
K
种群增长速率
A
B
C
D
K
K/2
②有害生物的防治：
（1）K值的应用
①野生生物资源保护：
减小环境阻力，增大K值。
(如：为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)
增大环境阻力，降低K值。
7.
K值
与
K/2
的应用
控制种群数量，严防达到K/2值处(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)
(2)K/2的应用
①资源开发与利用：
捕捞后数量要维持在
K/2
，保证最大持续捕捞量，因为在这个水平上种群增长速率最大。
②有害生物防治：
最大日捕捞量：种群数量达到最大值（K值）时捕捞
项目
“J”型曲线
“S”型曲线
曲线
模型
形成条件
增长率
有无K值
增长速率曲线
小结
资源无限的理想条件
资源有限的自然条件
不变
逐渐减小
无K值，持续增加
有K值，可在K值附近上下波动
代表环境阻力—其数量表示生存斗争中被淘汰的个体数。
食物不足、空间有限、种内斗争、天敌捕食、气候不适等
讨论
：图中阴影部分代表的什么？
大多数种群的数量总是在波动之中的，
东亚飞蝗种群数量的波动
四、种群数量的波动和下降
（1）影响种群数量变化的因素：
A.内部/直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率
B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。
C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制
（2）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。
（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
课堂练习
1.建构种群增长数学模型的方法包括以下步骤（
）
提出合理的假设
对模型进行检验或修正
用适当的数学形式对事物的性质进行表达
观察研究对象，提出问题
A.1234
B.2314
C.4132
D.4123
C
T1
T2
T0
种群增长速率
2.下图表示某种鱼迁入某一生态系统后，种群数量的增长速率随时间的变化曲线，下列叙述正确的是（
）
B
在T0-T2时，种群数量呈“J”型增长
若在T2时种群的数量为N，则在T1时种群的数量为N/2；
捕获该鱼的最佳时期为T2时
在TI-T2时，该鱼种群数量呈下降趋势。
3、种群在理想环境中，呈“J”型曲线增长（如图中甲）；在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长（如图中乙）。下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是(
)
A．若该图表示草履虫种群增长曲线，当种群数量达到e点后，增长速率为0
B．种群中出现环境阻力是在d点之后
C．若该图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害的防治应在c点之后
D．K值是环境的最大容纳量，不随环境的变化而变化
A