2021-2022学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2 1.2.1 构建种群增长模型的方法及种群数量的变化课件(共39张PPT)
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2 1.2.1 构建种群增长模型的方法及种群数量的变化课件(共39张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 12.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-11-12 20:10:13 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
高中生物2019
选择性必修2
第二节
种群数量的变化
手越白意味着越脏，越黑意味着越干净
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖
速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养
和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每
20 min就通过二分裂繁殖一代。
讨论：
1、第n代细菌数量的计算公式是什么？
2、72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
3、在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按这个公式的趋势增长吗？
为什么？
探究一 建构种群增长模型的方法
根据P7《问题探讨》，回答下列问题：
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
指数形式
1、根据问题探讨并结合下表，总结——第n代细菌数量的计算公式是？
21
22
23
24
25
26
27
28
29
设：细菌初始数量为N0
那么
第1次分裂产生的细菌为第1代——数量为N0x2，
第n代的数量为Nn= N0×2n。
2、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，
画出细菌种群的数量增长曲线。
3、曲线图能更直观地反应出种群的增长趋势，但是与数学公式比
曲线图表示的模型有什么局限性？（前提：无限营养＋生存空间）
Nn= N0×2n
优 局限性
数学公式
曲线图
精确
不够直观
能直观地反映变化趋势
不够精确
根据数据，用适当的数学形式表达——即建立数学模型
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
进一步观察等，检验或修正模型
细菌每20min分裂一次，细菌数量是怎样变化的？
资源和生存条件没有限制条件下，细菌种群增长不受种群密度增加的影响
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
建立数学模型（7）
研究方法
研究实例
Nn=2n N0
1、数学模型
概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式
表现形式——曲线图、数学公式
一般步骤：
提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式对事物 进行表达→对模型进行
性质
检验或修正
作用：描述、解释＋预测
探究二 种群数量的变化
根据P8《思考讨论》，回答下列问题：
《思考.讨论》p8
分析自然界种群增长的实例
资料1：1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场 中放 生了24 只野兔。让他没想到的是， 一个世纪之后，这24只兔子的后代竟超过6 亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。
资料2：20世纪30年代， 人们将环颈雉引入某地一个小岛。1937——1942年，5年间这个种群数量的增长如下图所示。
讨论:
1、这两个资料中种群增长有什么共同点
2、种群出现这种增长的原因是什么？
3、这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等
不能，因食物和空间有限
1、种群的“J”形增长
（1）含义：在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。
（2）数学模型
①模型假设
条件：
食物和空间条件充裕、气候适宜、
没有天敌和其他竞争等。
数量变化：
种群的数量每年以一定的倍数增长，
第二年的数量是第一年的λ倍。
②建立模型——t年后种群数量表达式
Nt=N0λt
③各参数含义
N0——
t——
Nt ——
λ——
种群的起始数量
时间
t年后该种群的数量
该种群数量是前一年种群数量的倍数
④增长模型——曲线图
“J”形增长
？？？种群数量变化符合数学公式
种群增长曲线一定是“J”形吗？
Nt=N0λt
引用自人教版教师教学用书
识图
不一定！
（λ值得大小决定了曲线类型）
思维激活——对应的年龄结构呢？
λ＞1？
λ＝1？
λ＜1？
生态学家高斯曾经做过单独培
养大草履虫的实验：在0.5 mL培养
液中放入5个大草履虫，然后每隔
24 h统计一次大草履虫的数量。
经过反复实验，结果如右图所示。
（1）含义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定， 增长曲线呈“S”形。
（2）数学模型
①模型假设
资源和空间有限
种群密度增大时
种内竞争加剧
→
出生率降低
死亡率升高
→
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
2、种群的“S”形增长P9
②建立模型：一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
AB段→出生率＞死亡率，种群数量增加
B点(K/2)→出生率与死亡率差值最大，
种群增长速率最大
BC段→出生率＞死亡率，差值在减小，
种群增长速率下降
C点(K)→出生率＝死亡率，种群增长
速率＝0，种群数量达到最大，
趋于稳定。
t0 t1 t2 时间
0 K/2 K 数量
增长速率
f
g
h
乙
（3）S形增长特点
（4）在实践中的应用
（4）在实践中的应用
锐减原因＋应对措施
《思考讨论》10
鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？
答：3！
降低有害生物环境容纳量——是防治有害生物根本措施
“J”形增长与“S”形增长的联系
“J”形增长与“S”形增长联系
1、图中阴影部分表示什么？
2、如何用自然选择学说内容 解释阴影部分？
3、“S”形曲线中，有一段时期
近似于“J”形曲线，这一段是否
等同于“J”形曲线？为什么？
核心探究
1、λ和增长率、增长速率的分析
2、环境容纳量与现实生活
（1）假如大熊猫栖息地遭受破坏，K值会受到什么影响？
有哪些措施可以保护大熊猫？
（2）从环境容纳量的角度分析，对家鼠等有害动物的控
制，应当采取什么措施？
课堂总结
1、在理想条件下，种群数量会实现快速的增长，其数学模型为: ，呈“J”形曲线。
2、由于资源和空间的限制，种群数量不可能无限增长。3、一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量(K值)。
4、由于资源和空间的限制，有的种群在数量快速增长到K值后能保持相对稳定，使种群增长呈“S”形曲线。
Nt=N0λt
课堂练习12
一、概念检测
1.在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1）将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3）由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
2.对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A.对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B.对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D.对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
二、拓展应用
1.种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？
【答案】a在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。b在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。
书山有路勤为径
2021.11.10 赵丹
高中生物2019
选择性必修2
第二节
种群数量的变化
手越白意味着越脏，越黑意味着越干净
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖
速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养
和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每
20 min就通过二分裂繁殖一代。
讨论：
1、第n代细菌数量的计算公式是什么？
2、72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
3、在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按这个公式的趋势增长吗？
为什么？
探究一 建构种群增长模型的方法
根据P7《问题探讨》，回答下列问题：
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
指数形式
1、根据问题探讨并结合下表，总结——第n代细菌数量的计算公式是？
21
22
23
24
25
26
27
28
29
设：细菌初始数量为N0
那么
第1次分裂产生的细菌为第1代——数量为N0x2，
第n代的数量为Nn= N0×2n。
2、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，
画出细菌种群的数量增长曲线。
3、曲线图能更直观地反应出种群的增长趋势，但是与数学公式比
曲线图表示的模型有什么局限性？（前提：无限营养＋生存空间）
Nn= N0×2n
优 局限性
数学公式
曲线图
精确
不够直观
能直观地反映变化趋势
不够精确
根据数据，用适当的数学形式表达——即建立数学模型
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
进一步观察等，检验或修正模型
细菌每20min分裂一次，细菌数量是怎样变化的？
资源和生存条件没有限制条件下，细菌种群增长不受种群密度增加的影响
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
建立数学模型（7）
研究方法
研究实例
Nn=2n N0
1、数学模型
概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式
表现形式——曲线图、数学公式
一般步骤：
提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式对事物 进行表达→对模型进行
性质
检验或修正
作用：描述、解释＋预测
探究二 种群数量的变化
根据P8《思考讨论》，回答下列问题：
《思考.讨论》p8
分析自然界种群增长的实例
资料1：1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场 中放 生了24 只野兔。让他没想到的是， 一个世纪之后，这24只兔子的后代竟超过6 亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。
资料2：20世纪30年代， 人们将环颈雉引入某地一个小岛。1937——1942年，5年间这个种群数量的增长如下图所示。
讨论:
1、这两个资料中种群增长有什么共同点
2、种群出现这种增长的原因是什么？
3、这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等
不能，因食物和空间有限
1、种群的“J”形增长
（1）含义：在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。
（2）数学模型
①模型假设
条件：
食物和空间条件充裕、气候适宜、
没有天敌和其他竞争等。
数量变化：
种群的数量每年以一定的倍数增长，
第二年的数量是第一年的λ倍。
②建立模型——t年后种群数量表达式
Nt=N0λt
③各参数含义
N0——
t——
Nt ——
λ——
种群的起始数量
时间
t年后该种群的数量
该种群数量是前一年种群数量的倍数
④增长模型——曲线图
“J”形增长
？？？种群数量变化符合数学公式
种群增长曲线一定是“J”形吗？
Nt=N0λt
引用自人教版教师教学用书
识图
不一定！
（λ值得大小决定了曲线类型）
思维激活——对应的年龄结构呢？
λ＞1？
λ＝1？
λ＜1？
生态学家高斯曾经做过单独培
养大草履虫的实验：在0.5 mL培养
液中放入5个大草履虫，然后每隔
24 h统计一次大草履虫的数量。
经过反复实验，结果如右图所示。
（1）含义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定， 增长曲线呈“S”形。
（2）数学模型
①模型假设
资源和空间有限
种群密度增大时
种内竞争加剧
→
出生率降低
死亡率升高
→
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
2、种群的“S”形增长P9
②建立模型：一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
AB段→出生率＞死亡率，种群数量增加
B点(K/2)→出生率与死亡率差值最大，
种群增长速率最大
BC段→出生率＞死亡率，差值在减小，
种群增长速率下降
C点(K)→出生率＝死亡率，种群增长
速率＝0，种群数量达到最大，
趋于稳定。
t0 t1 t2 时间
0 K/2 K 数量
增长速率
f
g
h
乙
（3）S形增长特点
（4）在实践中的应用
（4）在实践中的应用
锐减原因＋应对措施
《思考讨论》10
鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？
答：3！
降低有害生物环境容纳量——是防治有害生物根本措施
“J”形增长与“S”形增长的联系
“J”形增长与“S”形增长联系
1、图中阴影部分表示什么？
2、如何用自然选择学说内容 解释阴影部分？
3、“S”形曲线中，有一段时期
近似于“J”形曲线，这一段是否
等同于“J”形曲线？为什么？
核心探究
1、λ和增长率、增长速率的分析
2、环境容纳量与现实生活
（1）假如大熊猫栖息地遭受破坏，K值会受到什么影响？
有哪些措施可以保护大熊猫？
（2）从环境容纳量的角度分析，对家鼠等有害动物的控
制，应当采取什么措施？
课堂总结
1、在理想条件下，种群数量会实现快速的增长，其数学模型为: ，呈“J”形曲线。
2、由于资源和空间的限制，种群数量不可能无限增长。3、一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量(K值)。
4、由于资源和空间的限制，有的种群在数量快速增长到K值后能保持相对稳定，使种群增长呈“S”形曲线。
Nt=N0λt
课堂练习12
一、概念检测
1.在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1）将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3）由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
2.对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A.对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B.对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D.对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
二、拓展应用
1.种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？
【答案】a在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。b在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。
书山有路勤为径
2021.11.10 赵丹