生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化（共17张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化（共17张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 24.4MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-06-28 00:08:00 | ||
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文档简介
(共17张PPT)
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
时间/min 细菌数量/个
0 20
20 21
40 22
60 23
80 24
100 32 25
120 64 26
1．请你算出一个细菌产生的后代在不
同时间（单位为min）的数量，并填入下表，然后以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。（P8页）
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个 2 4 8 16 32 64 128 256 512
///////////////////////////////////////////////////////
比较数学公式与曲线图表示的模型的优缺点。
数学公式能准确地反映种群数量的变化，但不够直观；曲线图能更直观地反映出种群数量的变化趋势，但不够准确。
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
时间/min 细菌数量/个
0 20
20 21
40 22
60 23
80 24
100 32 25
120 64 26
2．第n代细菌数量的计算公式是什么？
提示：设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0×2，第n代的数量为Nn=N0×2n。
？
从上面的问题探讨分析过程中，我们利用数学模型描述、解释和预测种群数量的变化。
一、建构种群增长模型的方法——数学模型
1．概念：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2．常见类型：
⑴数据分析表格
⑵数学方程
⑶坐标图（曲线图、柱状图等）
一、建构种群增长模型的方法——数学模型
3．建立数学模型的步骤
1.观察研究对象，提出问题
细菌每20分钟分裂一次，
问题：细菌数量是怎样变化的？
2.提出合理的假设
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
3.根据实验数据，用适当数学的形式对事物性质进行表达
Nn＝1×2n
N代表细菌数量，n表示第几代
4.通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
观察统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
思考：上述问题探讨中细菌生存所需的营养和生存空间真的没有限制吗？
所以我们所得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测。那么在自然界中，真实的种群数量变化情况是怎样的呢？
分析自然界种群增长的实例
资料1 澳大利亚的野兔灾害。
资料2 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937－1942年，这个种群数量的增长如右图所示。
有限制。
思考·讨论
？
讨论1：这两个资料中的种群增长有什么共同点？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长的趋势。
讨论2：种群出现这种增长的原因是什么？
食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
讨论3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能，因为食物等资源和空间不可能是无限的。
由此可知，自然界有类似细菌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。
二、种群的“J”形增长
1．模型假设
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。
2．增长特点
种群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。
3．模型公式
t年后种群数量为：Nt＝N0λt
模型中各参数的意义：N0为该种群的_________，t为时间，Nt表示t年后该种群的______，λ表示该种群数量是前一年种群数量的_____。
思考：λ的变化与种群数量有何关系？
起始数量
数量
倍数
种群数量
时间
λ的生物学意义： λ＞1，种群数量上升； λ＝1，种群数量稳定；0＜ λ＜1，种群数量下降； λ＝0，种群中个体没有繁殖，种群在下一代灭亡（如右图）。
800
600
400
200
0
5
10
15
20
时间/d
种群数量/个
λ＝1.0
λ＝1.2
λ＝1.1
λ＝0.8
质疑：若遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
资料：生态学家高斯（G.F.Gause，1910－1986）的大草履虫实验。在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次数量。经过反复实验，得出了如右图所示结果。
0
100
200
300
400
种群数量/个
1
2
3
4
5
6
t/d
K=375
大草履虫种群的增长曲线
讨论1：曲线的形状像什么？其种群数量达到基本稳定的数量值称为什么？
讨论2：种群数量未达K值时曲线能否认为“J”型增长曲线吗？
S。K值。
不能。
二、种群的“S”形增长
1．形成原因
资源和空间总是有限的（又称环境阻力）。当种群密度增大时，种内竞争就会加剧（调节作用），以该种群为食的动物的数量也会增加，导致种群的出生率降低，死亡率增加。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平（如右图）。
2．增长特点
种群数量达到环境所允许的最大值（K值），并在K值附近波动，保持相对稳定。
K值：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
K/2值：种群增长速率最快。
出生率或死亡率
种群密度
出生率
死亡率
K
种群数量
时间
K
K/2
K值在哪里？
J
请指出环境阻力。
环境阻力
二、种群的“S”形增长
质疑：同一种群的K值是不是固定不变的呢？（教材P9相关内容）
小结：K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
环境容纳量与现实生活
讨论1：有人说目前全世界人口数量已达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多的人。对此你持什么观点？你有哪些证据支持你的观点？
提示：大家可以从不同角度作出回答，要言之有据。
思考·讨论
？
二、种群的“S”形增长
环境容纳量与现实生活
讨论2：鼠害导致作用减产，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，应当采取什么措施？
对鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌；搞好环境卫生等等。
小结：K值的应用
1．野生生物资源保护：建立自然保护区，改善它们的栖息环境。
2．有害生物防治：减少食物来源，缩小活动范围，引入天敌等。
思考·讨论
？
三、种群数量的波动
在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，但对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中，表现为周期性和非周期性。
1．种群数量波动的原因
⑴非生物因素：气候条件、水资源等。
⑵生物因素：天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀以及本物种其他个体对空间资源的竞争等。
2．种群的延续需要有一定的个体数量为基础
当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。因此，对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
培养液中酵母菌种群数量的变化
实验原理：
1．用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
2．在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
探究过程：
1．提出问题：_____________________________________________。
2．作出假设：_______________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
探究·实践
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
培养液中的酵母菌数量开始一段时间，呈“J”型增长，随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH值的剧烈变化，酵母菌数量呈“S”型增长。培养液中酵母菌的数量先增多后稳定再减少。
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
⑴怎样对酵母菌进行计数？
科学小知识——血球计数板。
探究·实践
XB-K-25
计数室
汤麦式
25(中)×16(小)
16(中)×25(小)
抽样检测法
①统计5个中格的酵母菌总数记为a，则1mL培养液中含酵母菌总数计算为：
a÷80÷(0.1÷400)×1000×稀释倍数
或(a/5)×25×10000×稀释倍数。
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
②从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要将试管轻轻振荡？
这样做可使酵母菌分布均匀，防止酵母菌凝聚沉淀，提高计数的代表性和准确性。
③如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取什么措施？
应将培养液稀释后再计数。
④对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
⑵本探究需要设置对照吗？如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。
不需要设置对照，因为随着时间的推移，酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照。
探究·实践
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
⑶要做重复实验吗？为什么？
本实验需要做重复实验以确保结果的可靠性。
⑷怎样记录结果？记录表怎样设计？
记录结果最好用记录表，如下表所示：
探究·实践
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个 ……
4．进行实验：首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。
5．分析结果，得出结论：将所得数值用曲线表示出来。
6．表达和交流
练一练
1．下列关于构建种群增长模型方法的说法，错误的是（ ）
A．曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势
B．数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图
C．数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化
D．在数学建模过程中也常用到假说－演绎法
2．下图表示种群增长“J”形曲线和“S”形曲线。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．生物入侵后早期阶段的增长曲线近似于曲线X
B．曲线X的种群增长速率（ N/ t）不断增加，曲线Y的bc段种群增长速率（ N/ t）逐渐下降
C．图中阴影部分可以表示克服环境阻力生存下来的个体
D．曲线Y表示自然状态下种群数量的变化趋势
C
种群数量
时间
a
K
0
b
c
曲线X
曲线Y
B
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
时间/min 细菌数量/个
0 20
20 21
40 22
60 23
80 24
100 32 25
120 64 26
1．请你算出一个细菌产生的后代在不
同时间（单位为min）的数量，并填入下表，然后以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。（P8页）
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个 2 4 8 16 32 64 128 256 512
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比较数学公式与曲线图表示的模型的优缺点。
数学公式能准确地反映种群数量的变化，但不够直观；曲线图能更直观地反映出种群数量的变化趋势，但不够准确。
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
时间/min 细菌数量/个
0 20
20 21
40 22
60 23
80 24
100 32 25
120 64 26
2．第n代细菌数量的计算公式是什么？
提示：设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0×2，第n代的数量为Nn=N0×2n。
？
从上面的问题探讨分析过程中，我们利用数学模型描述、解释和预测种群数量的变化。
一、建构种群增长模型的方法——数学模型
1．概念：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2．常见类型：
⑴数据分析表格
⑵数学方程
⑶坐标图（曲线图、柱状图等）
一、建构种群增长模型的方法——数学模型
3．建立数学模型的步骤
1.观察研究对象，提出问题
细菌每20分钟分裂一次，
问题：细菌数量是怎样变化的？
2.提出合理的假设
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
3.根据实验数据，用适当数学的形式对事物性质进行表达
Nn＝1×2n
N代表细菌数量，n表示第几代
4.通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
观察统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
思考：上述问题探讨中细菌生存所需的营养和生存空间真的没有限制吗？
所以我们所得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测。那么在自然界中，真实的种群数量变化情况是怎样的呢？
分析自然界种群增长的实例
资料1 澳大利亚的野兔灾害。
资料2 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937－1942年，这个种群数量的增长如右图所示。
有限制。
思考·讨论
？
讨论1：这两个资料中的种群增长有什么共同点？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长的趋势。
讨论2：种群出现这种增长的原因是什么？
食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
讨论3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能，因为食物等资源和空间不可能是无限的。
由此可知，自然界有类似细菌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。
二、种群的“J”形增长
1．模型假设
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。
2．增长特点
种群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。
3．模型公式
t年后种群数量为：Nt＝N0λt
模型中各参数的意义：N0为该种群的_________，t为时间，Nt表示t年后该种群的______，λ表示该种群数量是前一年种群数量的_____。
思考：λ的变化与种群数量有何关系？
起始数量
数量
倍数
种群数量
时间
λ的生物学意义： λ＞1，种群数量上升； λ＝1，种群数量稳定；0＜ λ＜1，种群数量下降； λ＝0，种群中个体没有繁殖，种群在下一代灭亡（如右图）。
800
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时间/d
种群数量/个
λ＝1.0
λ＝1.2
λ＝1.1
λ＝0.8
质疑：若遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
资料：生态学家高斯（G.F.Gause，1910－1986）的大草履虫实验。在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次数量。经过反复实验，得出了如右图所示结果。
0
100
200
300
400
种群数量/个
1
2
3
4
5
6
t/d
K=375
大草履虫种群的增长曲线
讨论1：曲线的形状像什么？其种群数量达到基本稳定的数量值称为什么？
讨论2：种群数量未达K值时曲线能否认为“J”型增长曲线吗？
S。K值。
不能。
二、种群的“S”形增长
1．形成原因
资源和空间总是有限的（又称环境阻力）。当种群密度增大时，种内竞争就会加剧（调节作用），以该种群为食的动物的数量也会增加，导致种群的出生率降低，死亡率增加。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平（如右图）。
2．增长特点
种群数量达到环境所允许的最大值（K值），并在K值附近波动，保持相对稳定。
K值：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
K/2值：种群增长速率最快。
出生率或死亡率
种群密度
出生率
死亡率
K
种群数量
时间
K
K/2
K值在哪里？
J
请指出环境阻力。
环境阻力
二、种群的“S”形增长
质疑：同一种群的K值是不是固定不变的呢？（教材P9相关内容）
小结：K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
环境容纳量与现实生活
讨论1：有人说目前全世界人口数量已达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多的人。对此你持什么观点？你有哪些证据支持你的观点？
提示：大家可以从不同角度作出回答，要言之有据。
思考·讨论
？
二、种群的“S”形增长
环境容纳量与现实生活
讨论2：鼠害导致作用减产，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，应当采取什么措施？
对鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌；搞好环境卫生等等。
小结：K值的应用
1．野生生物资源保护：建立自然保护区，改善它们的栖息环境。
2．有害生物防治：减少食物来源，缩小活动范围，引入天敌等。
思考·讨论
？
三、种群数量的波动
在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，但对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中，表现为周期性和非周期性。
1．种群数量波动的原因
⑴非生物因素：气候条件、水资源等。
⑵生物因素：天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀以及本物种其他个体对空间资源的竞争等。
2．种群的延续需要有一定的个体数量为基础
当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。因此，对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
培养液中酵母菌种群数量的变化
实验原理：
1．用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
2．在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
探究过程：
1．提出问题：_____________________________________________。
2．作出假设：_______________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
探究·实践
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
培养液中的酵母菌数量开始一段时间，呈“J”型增长，随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH值的剧烈变化，酵母菌数量呈“S”型增长。培养液中酵母菌的数量先增多后稳定再减少。
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
⑴怎样对酵母菌进行计数？
科学小知识——血球计数板。
探究·实践
XB-K-25
计数室
汤麦式
25(中)×16(小)
16(中)×25(小)
抽样检测法
①统计5个中格的酵母菌总数记为a，则1mL培养液中含酵母菌总数计算为：
a÷80÷(0.1÷400)×1000×稀释倍数
或(a/5)×25×10000×稀释倍数。
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
②从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要将试管轻轻振荡？
这样做可使酵母菌分布均匀，防止酵母菌凝聚沉淀，提高计数的代表性和准确性。
③如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取什么措施？
应将培养液稀释后再计数。
④对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
⑵本探究需要设置对照吗？如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。
不需要设置对照，因为随着时间的推移，酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照。
探究·实践
培养液中酵母菌种群数量的变化
探究过程：
3．设计实验：
⑶要做重复实验吗？为什么？
本实验需要做重复实验以确保结果的可靠性。
⑷怎样记录结果？记录表怎样设计？
记录结果最好用记录表，如下表所示：
探究·实践
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个 ……
4．进行实验：首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。
5．分析结果，得出结论：将所得数值用曲线表示出来。
6．表达和交流
练一练
1．下列关于构建种群增长模型方法的说法，错误的是（ ）
A．曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势
B．数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图
C．数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化
D．在数学建模过程中也常用到假说－演绎法
2．下图表示种群增长“J”形曲线和“S”形曲线。下列有关叙述不正确的是（ ）
A．生物入侵后早期阶段的增长曲线近似于曲线X
B．曲线X的种群增长速率（ N/ t）不断增加，曲线Y的bc段种群增长速率（ N/ t）逐渐下降
C．图中阴影部分可以表示克服环境阻力生存下来的个体
D．曲线Y表示自然状态下种群数量的变化趋势
C
种群数量
时间
a
K
0
b
c
曲线X
曲线Y
B