生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化（共45张ppt）

(共45张PPT)
第一章
第二节 种群数量的变化
图片中的手越白意味着越脏，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20min就通过分裂繁殖一代。
讨论
1.第n代细菌数量的计算公式是什么？
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
2. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
Nn=N0×2n n=72×60÷20=216，N0=1 Nn=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
3.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？
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
数学模型构建的步骤
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
研究实例
研究方法
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
提出问题
作出假设
建构模型
检验、修正模型
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
时间/min
1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
细菌 数量/个
构建细菌种群增长曲线
数学公式和坐标曲线图
(1)数学公式能准确反映种群数量，
但不够直观。
(2)坐标曲线图能直观地反映种群数
量的变化趋势,但不够准确。
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
小龙虾是怎么一步步混成“史上最耻辱”入侵物种的？
中国螃蟹肆虐欧洲，泛滥成灾到逼疯外国人，请求中国吃货支援！
课堂探究
探究点一：种群的“J”形增长
资料1：德国小蠊是一种外来物种，适应性强，繁殖速度快，生活在密缝和夹杂物中，不易防治。
（1）德国小蠊侵入中国后，种群数量如何变化？你能用曲线图表示吗？
（2）种群数量出现这种变化的原因是什么？
提示：种群数量呈指数形式增长。
提示：食物充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种。
小组活动：【建构模型】
假设对德国小蠊而言，本地食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种，第一年德国小蠊的数量为N0只，第二年是第一年的λ倍，那么t年后，德国小蠊的数量为多少？
（1）讨论并建构德国小蠊的种群增长的数学模型。
（2）你能算出每年的增长率吗？
Nt=N0 λt
提示：增长率=种群数量差/初始总数×100%=λ-1
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;
种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt ，种群增长曲线不一定是“J”形。
二、种群的“J”形增长
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1(个)
t(年)
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1(个)
t(年)
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
实例
凤眼莲（水葫芦）
J形增长能一直持续下去吗？
资料2：生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。
探究点二：种群的“S”形增长
1、大草履虫种群增长的曲线与“J”形曲线有什么不同？
提示：大草履虫种群增长的曲线呈“S”形增长
2、分析出现此曲线的原因是什么？
3、实验第五天，大草履虫的数量基本维持在375只，这个数值意味着什么？
提示：随着大草履虫数量的增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致种群出生率降低，死亡率升高，当死亡率和出生率相等时，种群的增长就会停止，稳定在一定水平。
提示：该环境条件下所能维持的种群最大数量即环境容纳量。
“S”形增长模型构建的过程
模型假设
资源和空间有限，
存在天敌和其他竞争的物种。
建立模型
ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢
bc段：资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速
cd段：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
de段：出生率等于死亡率，种群增长速率为0，故种群达到K值，且维持相对稳定
K/2
时间
K
种群数量
d
e
b
a
c
t/2
t
种群数量
=N0，
K/2，
=K/2，
K/2，
=K，
增长速率为0
增长速率逐渐增大
增长速率最大
增长速率逐渐减小
增长速率为0
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
小组讨论：
【建构模型】观察曲线，大草履虫的增长速率曲线是怎么样的？
增长速率变化:
0～K/2时逐渐增大
K/2～K时逐渐减小
在 K/2时达到最大
在K时增长速率为0
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
图中阴影部分表示什么
“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
因环境阻力，被淘汰的个体数。
不等同，已经存在环境阻力。
探究点三：种群数量变化的研究意义
解决生活问题：
1、针对德国小蠊泛滥事件，
结合本节课所学内容，给出你的建议？
2、濒危物种，如何保护？
提示：建立自然保护区保护濒危物种，增大环境容纳量。
提示：降低德国小蠊的环境容纳量，并在K/2前进行人工干预。具体措施如：投放蟑螂药进行药物防治；清除垃圾降低环境容纳量。
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
5.某研究所调查发现：某种鱼迁入一生态系统后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示，请分析回答下列问题：
(1)在t0～t3时间内，种群数量增长曲线呈_____型；若在t3时种群数量为N，则在t1时种群数量为___。t1时该种群的年龄组成可能为________。
“S”
增长型
(2)捕获该鱼的最佳时期为____(填“t1”“t2”或“t3”)时，原因是__________
____________________________________________________________________________________________。
在t1时种群增长速率最大，t2时捕获该鱼并使捕捞后维持在t1时的数量，获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生
t2
(3)在t3时期后，该鱼种群数量变化将呈现______状态，主要原因是__________
______、________________。
波动
加剧
捕食者数量增加
种内斗争
1.概念：
种群中的个体数量是随时间而变化的。
大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡
五、种群数量的波动
种群波动的影响
（1）处于波动中的种群，在某些特定条件下可能出现________；如_____、_____、______等就是种群数量爆发增长的结果
种群爆发
蝗灾
鼠灾
赤潮
（2）当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现______或_____的_____；如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏；
种群的延续需要有_________________为基础；
当一个种群的数量过少，种群可能会由于________等原因而____、_____；
持续性
急剧
下降
一定的个体数量
近亲繁殖
衰退
消亡
*对于那些已经_______________________________________的物种，需要采取有效的措施进行保护；
低于种群延续所需要的最小种群数量
1.实验原理
(1)酵母菌生长周期短，增殖速度快且世代间不重叠，在含糖的液体培养基(培养液) 中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
(2)养分、氧气、温度和代谢废物等是影响种群数量持续增长的限制因素。
酵母菌
①酵母真菌—真核生物
②兼性厌氧菌—属于异养生物
③进行出芽生殖和有性生殖
④有氧呼吸产生二氧化碳
无氧呼吸产生二氧化碳和酒精
C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2O + 能量
酶
C6H12O6
酶
2C2H5OH+ 2CO2 +（少量）能量
实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
①培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”型增长；
②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的改变，酵母菌数量呈“S”型增长。
自变量：________________________
因变量：________________________
无关变量：_______________________
时间
酵母菌数量
培养液的体积等
提出问题:
作出假设:
实验思路:
实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
计数板正面
计数室
计数室
计数板侧面
实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
取样方法：抽样检测法
大方格
中方格
小方格
16*25型计数板
25*16型计数板
计四角的4个中方格，共100个小方格中的酵母菌数量，记为a
计四角和正中间的5个中方格，共80个小方格中的酵母菌数量，记为a
计数方法
酵母菌细胞个数/ml=(a/100)*400*104*稀释倍数
酵母菌细胞个数/ml=(a/80)*400*104*稀释倍数
计数公式
两种不同计数室的取样方法不同
实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
如图为某同学取1 mL培养液稀释100倍后，用血细胞计数板(1 mm×1 mm×0.1 mm)通过显微镜观察到的培养液中的酵母菌在血细胞计数板中的分布情况。回答下列问题：
A．该培养液中酵母菌的数量为6×10 8个/mL
B．选择图示乙规格的计数室，含25个中方格、400个小方格
C．一个血细胞计数板中央仅含有2个计数室
D．取样时滴管从静置的培养液底部吸取，会导致数据偏大
（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
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
培养液中酵母菌种群数量的变化
酵母菌增长的总趋势是先增加再降低。
原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增。
随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。
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
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
(1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式(　　)
(2)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再发生变化(　　)
(3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响(　　)
(4)环境容纳量即为种群数量最大值(　　)
×
×
√
×
下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等
B．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率
C．自然状态下种群数量达到K值时，种群的增长速率接近于0
D．当环境条件发生变化时，种群的K值也会发生相应的变化
B
科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查，获得如图所示信息。下列叙述正确的是(　　)
A．第5年的子午沙鼠种群属于衰退型
B．第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同
C．第1～5年，子午沙鼠种群增长模型呈“S”形
D．第15～20年，子午沙鼠种群数量一直减少
D
某生物实验小组将酵母菌接种到装有10 mL液体培养基的试管中，通气培养并定时取样计数，然后绘制增长曲线。图甲是小组成员用血细胞计数板观察到的培养结果(样液稀释10倍，血细胞计数板规格1 mm×1 mm×0.1 mm)，图乙曲线a、b是两批次酵母菌培养的结果。分析回答问题：
(1)取样时应先振荡试管，原因是　　　　　　　　。制片时应该在盖盖玻片　　　　(填“前”或“后”)滴加样液。(2)在计数前常采用台盼蓝染液染色，若细胞被染成蓝色，则　　　　(填“需要”或“不需要”)计数。计数时若图甲双边线内有4个细胞为蓝色，此时试管中酵母菌数量约为　　　　个。(3)比较图乙中t1时两批次培养的种群增长速率、种内斗争的强度以及t2时两批次培养液中营养物质的剩余量依次是　　　　、　　　　、　　　　(填“a>b”“a＝b”或“a答案　(1)使酵母菌分布均匀　后　(2)不需要　5×108(3)a>b　ab　(4)营养物质过度消耗，有害代谢产物大量积累，pH不适宜
课堂小结