生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群的数量变化（共38张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群的数量变化（共38张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-06 12:11:55 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
种群数量的变化
目录
CONTENTS
问题探讨
建构种群增长模型的方法
种群的“J”形增长
种群的“S”形增长
增长率与增长速率
01
02
03
04
05
延迟符
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
第n代细菌数量的计算公式是什么？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
Nn= N0×2n
假设细菌初始数量为N0
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
繁殖代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
细菌数量/个
2
4
8
16
32
64
128
256
512
N0= 1
n＝ 60min ×72h／20min＝216
Nn＝1×２n ＝2216
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
不会
因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
可以用实验计数法来验证。
建构种群增长模型的方法
1
精确
数学公式
直观
曲线图
一、建构种群增长模型的方法
1.数学模型：
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，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，对自己年建立的模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表述，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
一、建构种群增长模型的方法
2.研究方法及实例
研究实例
研究方法
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
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。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过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，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
【资料1】
环颈雉
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下图所示。
【资料2】
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
讨论1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？
讨论2.种群出现这种增长的原因是什么？
讨论3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
这两个资料中，种群数量增长曲线都大致呈“J”形。
种群呈“J”形曲线增长的原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
不能
理想条件
因为食物等资源和空间是有无限的。
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
种群的“J”形增长
2
1.模型假设
①理想条件
食物和空间条件充裕。
二. 种群的“J”形增长
时间（t）
N0
种群数量
气候适宜
没有天敌和其他竞争物种等
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增长特点：
2.建立模型：
Nt=N0 λt
N0 ：为起始数量；
t：为时间；
Nt ：表示t年后该种群的数量；
λ ：表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
二. 种群的“J”形增长
时间（t）
N0
种群数量
①当入=1时，种群数量如何变化
②当入>1时，种群数量如何变化
③当入<1时,种群数量如何变化
④当入>1时，种群一定呈“J”形增长吗
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
不一定;只有入>1且为定值时，种群增长才为“J”形增长;
1-4年，种群数量__________
4-5年，种群数量__________
5-9年，种群数量__________
9-10年，种群数量_______
10-11年，种群数量_____________
11-13年，种群数量_____________________前9年，种群数量第___年最高
9-13年，种群数量第______年最低
呈“J”形增长
增长
相对稳定
下降
下降
11-12年下降，12-13年增长
5
12
据图说出种群数量如何变化
种群的“S”形增长
3
三、种群的“S”型增长
【实例分析】生态学家高斯的实验：
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。
大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；
第五天以后基本维持在375个左右。
1.“S”形增长含义
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“ ”形。
S
2．“S”形增长的数学模型产生的原因
在自然资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争加剧，这就导致种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，种群数量有时会稳定在一定水平。
三、种群的“S”型增长
3、环境容纳量（K值）
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，又称K 值。
三、种群的“S”型增长
ab段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；
4、“S”形增长曲线图分析：
bc段：
c点：
de段：
cd段：
三、种群的“S”型增长
5.同一种群的K值是不是固定不变的呢
(1)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。
(2)在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
三、种群的“S”型增长
请从环境容纳量的角度，对鼠、蚊、虫等有害动物的防控提出指导意见？若使池塘中的草鱼增产，又该如何做？
增长率与增长速率
4
①增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数
＝
×100％
增长率＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
增长率＝λ-1
（λ>1，且不变）
1.J型曲线
（λ>1，且不变）
②增长速率：单位时间内增加的个体数量。
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1(个)
t(年)
实质就是“J”型曲线的斜率
（λ-1）N0λt-1
1.J型曲线
种群“S”形增长的增长率和增长速率曲线
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
a
b
c
d
e
2.S型曲线
图中阴影部分表示什么
环境阻力如何用自然选择学说内容解释
“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
环境阻力。
生存斗争中被淘汰的个体数。
不等同，已经存在环境阻力。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
5
实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。
实验原理：用液体培养基（培养液）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。
提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
材料用具：酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。
血细胞计数板构造
计数室
1mm
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
1
2
3
4
大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3；计数室通常有两种规格：25×16型，即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格；16×25型，即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格。不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
酵母菌的计数
先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘
让培养液自行渗入
多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻
待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部
计数板移至载物台的中央
计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中的酵母菌总数
立即将数据填到记录表格中，如记数时发现细胞数较多，不易分辨，吸取的样液应当稀释
5
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
酵母细胞数/ml=80小格内酵母细胞个数/80×400×104×稀释倍数
酵母细胞数/ml=100小格内酵母细胞个数/100×400×104×稀释倍数
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
（1）从试管中吸出培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？
（2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？
（3）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数
使培养液中酵母菌分布均匀，以保证估算准确，减少误差。
可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。
只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
本实验需要设置对照吗
需要做重复实验吗 为什么？
怎样记录结果？记录表怎样设计？
不需要，因为本实验在时间上形成自身前后对照。
需要重复实验,以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值。
次数 时间 1 2 3 4 5 6 7
1
2
3
平均
6
7
8
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
实施计划
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，分布记录下这7天的数值。
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
死亡细胞多集结成团，可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
实验结论
在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长；
种群的增长速率是：先增加后减少，在K/2时增长速率最大。
进一步探究：温度或者营养物质对酵母菌数量的影响
试管编号 培养液/mL 无菌水/mL 酵母菌母液/mL 温度（℃）
A 10 — 0.1 28
B 10 — 0.1 5
C — 10 0.1 28
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
9
注意事项
（1）取样时间需一致，且应做到随机取样（每天同一时间取样，或者每隔相同一段时间取样。
（2）抽取样液之前，需要振荡，使酵母菌均匀分布，若直接从静置的菌液上层中吸取，所测数值可能偏小，因为酵母菌会沉降在瓶底。
（3）若保持培养条件，酵母菌种群数量不会一直保持稳定，将会下降，因为营养物质减少、代谢废物增多、空间有限、pH降低等。
（4）血细胞计数板使用完毕后，用水冲洗干净或浸泡在酒精溶液中，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度。
10
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
谢
谢
观
看
种群数量的变化
目录
CONTENTS
问题探讨
建构种群增长模型的方法
种群的“J”形增长
种群的“S”形增长
增长率与增长速率
01
02
03
04
05
延迟符
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
第n代细菌数量的计算公式是什么？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
Nn= N0×2n
假设细菌初始数量为N0
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
繁殖代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
细菌数量/个
2
4
8
16
32
64
128
256
512
N0= 1
n＝ 60min ×72h／20min＝216
Nn＝1×２n ＝2216
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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？
时间/min
细菌数量/个
细菌繁殖产生的后代数量
不会
因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
可以用实验计数法来验证。
建构种群增长模型的方法
1
精确
数学公式
直观
曲线图
一、建构种群增长模型的方法
1.数学模型：
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，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，对自己年建立的模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表述，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
一、建构种群增长模型的方法
2.研究方法及实例
研究实例
研究方法
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
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。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过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，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
【资料1】
环颈雉
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下图所示。
【资料2】
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
讨论1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？
讨论2.种群出现这种增长的原因是什么？
讨论3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
这两个资料中，种群数量增长曲线都大致呈“J”形。
种群呈“J”形曲线增长的原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
不能
理想条件
因为食物等资源和空间是有无限的。
分析自然界种群增长的实例
问题 · 讨论
种群的“J”形增长
2
1.模型假设
①理想条件
食物和空间条件充裕。
二. 种群的“J”形增长
时间（t）
N0
种群数量
气候适宜
没有天敌和其他竞争物种等
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增长特点：
2.建立模型：
Nt=N0 λt
N0 ：为起始数量；
t：为时间；
Nt ：表示t年后该种群的数量；
λ ：表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
二. 种群的“J”形增长
时间（t）
N0
种群数量
①当入=1时，种群数量如何变化
②当入>1时，种群数量如何变化
③当入<1时,种群数量如何变化
④当入>1时，种群一定呈“J”形增长吗
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
不一定;只有入>1且为定值时，种群增长才为“J”形增长;
1-4年，种群数量__________
4-5年，种群数量__________
5-9年，种群数量__________
9-10年，种群数量_______
10-11年，种群数量_____________
11-13年，种群数量_____________________前9年，种群数量第___年最高
9-13年，种群数量第______年最低
呈“J”形增长
增长
相对稳定
下降
下降
11-12年下降，12-13年增长
5
12
据图说出种群数量如何变化
种群的“S”形增长
3
三、种群的“S”型增长
【实例分析】生态学家高斯的实验：
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。
大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；
第五天以后基本维持在375个左右。
1.“S”形增长含义
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“ ”形。
S
2．“S”形增长的数学模型产生的原因
在自然资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争加剧，这就导致种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，种群数量有时会稳定在一定水平。
三、种群的“S”型增长
3、环境容纳量（K值）
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，又称K 值。
三、种群的“S”型增长
ab段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；
4、“S”形增长曲线图分析：
bc段：
c点：
de段：
cd段：
三、种群的“S”型增长
5.同一种群的K值是不是固定不变的呢
(1)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。
(2)在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
三、种群的“S”型增长
请从环境容纳量的角度，对鼠、蚊、虫等有害动物的防控提出指导意见？若使池塘中的草鱼增产，又该如何做？
增长率与增长速率
4
①增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数
＝
×100％
增长率＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
增长率＝λ-1
（λ>1，且不变）
1.J型曲线
（λ>1，且不变）
②增长速率：单位时间内增加的个体数量。
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1(个)
t(年)
实质就是“J”型曲线的斜率
（λ-1）N0λt-1
1.J型曲线
种群“S”形增长的增长率和增长速率曲线
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
a
b
c
d
e
2.S型曲线
图中阴影部分表示什么
环境阻力如何用自然选择学说内容解释
“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
环境阻力。
生存斗争中被淘汰的个体数。
不等同，已经存在环境阻力。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
5
实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。
实验原理：用液体培养基（培养液）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。
提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
材料用具：酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。
血细胞计数板构造
计数室
1mm
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
1
2
3
4
大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3；计数室通常有两种规格：25×16型，即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格；16×25型，即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格。不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
酵母菌的计数
先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘
让培养液自行渗入
多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻
待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部
计数板移至载物台的中央
计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中的酵母菌总数
立即将数据填到记录表格中，如记数时发现细胞数较多，不易分辨，吸取的样液应当稀释
5
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
酵母细胞数/ml=80小格内酵母细胞个数/80×400×104×稀释倍数
酵母细胞数/ml=100小格内酵母细胞个数/100×400×104×稀释倍数
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
（1）从试管中吸出培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？
（2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？
（3）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数
使培养液中酵母菌分布均匀，以保证估算准确，减少误差。
可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。
只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
本实验需要设置对照吗
需要做重复实验吗 为什么？
怎样记录结果？记录表怎样设计？
不需要，因为本实验在时间上形成自身前后对照。
需要重复实验,以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值。
次数 时间 1 2 3 4 5 6 7
1
2
3
平均
6
7
8
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
实施计划
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，分布记录下这7天的数值。
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
死亡细胞多集结成团，可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）。
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
实验结论
在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长；
种群的增长速率是：先增加后减少，在K/2时增长速率最大。
进一步探究：温度或者营养物质对酵母菌数量的影响
试管编号 培养液/mL 无菌水/mL 酵母菌母液/mL 温度（℃）
A 10 — 0.1 28
B 10 — 0.1 5
C — 10 0.1 28
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
9
注意事项
（1）取样时间需一致，且应做到随机取样（每天同一时间取样，或者每隔相同一段时间取样。
（2）抽取样液之前，需要振荡，使酵母菌均匀分布，若直接从静置的菌液上层中吸取，所测数值可能偏小，因为酵母菌会沉降在瓶底。
（3）若保持培养条件，酵母菌种群数量不会一直保持稳定，将会下降，因为营养物质减少、代谢废物增多、空间有限、pH降低等。
（4）血细胞计数板使用完毕后，用水冲洗干净或浸泡在酒精溶液中，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度。
10
探究·实践·培养液中酵母菌种群数量的变化
谢
谢
观
看