生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化 课件 （共34张ppt）

(共34张PPT)
种群数量的变化
第二节
教学重难点
重点：
1、尝试构建种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化；
2、分析理解“J”型增长和“S”型增长的曲线特点及形成原因；
难点：
理解并区分“J”型增长和“S”型增长中“增长率”和“增长速率”。
讨论：
1.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.在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？
Nn＝1×２n
2216
不会。
在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂增殖一次。
积极思维：细菌的繁殖速度
时间（min） 细菌数量
20 2
40 4
60 8
80 16
100 32
120 64
140 128
160 256
180 512
数学模型
一、构建种群增长模型的方法
Nn＝1×２n
探究新知
1.数学模型：
2.数学模型的表现形式:
数学公式
曲线图
3.建构数学模型的意义:
描述、解释和预测种群数量的变化。
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
精确，但不够直观。
直观，但不够精确。
数学公式和曲线图是比较常见的数学模型表现形式。
一、构建种群增长模型的方法
一、建构种群增长模型的方法
通过进一步实验或观察等，对模型进行_____或_____
根据实验数据，用适当的_____形式对事物的性质进行_____
提出合理的_____
研究实例
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
资源和生存空间无限多，细菌种群的增长不会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
Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数
Nn=2n
研究方法
观察现象，提出_____
问题
假设
数学
检验
修正
表达
（模型建构法）
资料1：1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。
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，这个种群增长如右图所示。
分析自然界种群增长的实例
分析自然界种群增长的实例
3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
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？
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，因资源和空间是有限的
讨论:
二、种群的“J” 形增长
2.模型假设:
①食物和空间充足
②气候适宜
③没有天敌
④没有其他竞争物种
1.概念:
自然界确有类似的细菌在 条件下种群数量增长的形式，如果以
为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“ ”型。
理想
时间
种群数量
J
(1)条件：
理想条件
二、种群的“J” 形增长
t年后种群的数量为:
Nt=N0λt
3.建立模型:
一年后种群的数量为:
N1=N0λ1
二年后种群的数量为:
N2=N1λ=N0λ2
三年后种群的数量为:
N3=N2λ =N0 λ3
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。若起始数量为N0，则：
t年后该种群的数量
该种群的起始数量
前一年种群数量的倍数
时间
①当λ=1时，种群数量 ；
②当λ＞1时，种群数量 ；
③当λ＜1时，种群数量 ；
④当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
不变(相对稳定)
增长
下降
不一定；
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
J型增长曲线公式：Nt=N0×λt
λ：增长倍数
1-4年，种群数量呈_____形增长
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
“J”
增长
相对稳定
下降
下降
11-12年下降，12-13年增长
5
12
【现学现用】据图说出种群数量如何变化
(1)实验室条件下；
(2)一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时(外来入侵物种)。
福寿螺
(原产中美洲的热带和亚热带地区)
水葫芦
(原产于南美)
种群”J”形增长的实例
单位时间内种群数量变化率，即种群在单位时间内净增加的个体数占原来个体总数的比率。
增长率
1
增长率＝
增长速率
2
增长速率是指单位时间种群增长数量。
种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线斜率。
“J”型增长能一直持续下去吗？
在大自然中
食物有限
空间有限
种内斗争
种间竞争
天敌捕食
环境阻力
种群密度越大环境阻力越大
1.实例证明：生态学家高斯的实验
大草履虫种群的增长曲线
时间/d
种群数量/个
K=375
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。
随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
三、种群的“S” 形增长
2.“S”形增长的概念：
种群经过一定时间的 后，数量趋于 ，增长曲线呈“ ”形。
S
稳定
增长
3.模型假设:
(1)条件：
一般自然种群的增长
①资源和空间有限
②种内竞争加剧
③存在天敌
④其他竞争的物种。
三、种群的“S” 形增长
三、“S”形增长模型
曲线解读
Ⅰ.a点之前是生物对环境的适应期，此时期种群数
量增长较慢的原因是 。
Ⅱ.ab段是快速增长期，种群数量快速增长，此时 、空间相对充裕， _____数量少。
个体数量少，因此增长速率很小
食物
天敌
Ⅲ.bc段：随着种群数量的增加，由于受环
境条件和自身因素的限制，种群内个体可
利用的 变小、 减少，
结果种群的 会降低，___ ___会增
加，当种群的出生率等于死亡率时，种群
数量就会停止增长，种群数量达到最大值。
3.环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群 ，用 值表示。
生存空间
资源
出生率
死亡率
最大数量
K
种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢
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
曲线解读
三、种群的“S” 形增长
该种群的K值为 。
思考1.K值是固定不变的吗？
在环境不遭受破坏的情况下, 种群数量会在_________上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过_________调节使种群数量回到K值。
K值附近
负反馈
时间
K1
K2
K3
种群的数量
0
K2
思考2.K值是种群数量的最大值吗？
注意：种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。
时间
K1
K2
K3
种群的数量
0
K2
该种群的K值为 。
“J”形曲线与“S”形增长曲线的联系：
(1)图中阴影部分表示什么？
(2)环境阻力如何用自然选择学说内容解释？
(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？
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。
K/2
种群数量在K/2值时，种群增长_______；
最快
种群数量小于K/2值时，种群增长_______；
加快
种群数量大于K/2值时，种群增长_______；
减慢
(1)试从环境容纳量上分析保护大熊猫的根本措施
原因：野生大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围缩小，其K值就会变小。
若要保护濒危动植物，应建立自然保护区，改善栖息环境提高 ，
降低 。
K值(或环境容纳量)
环境阻力
K值和K/2的应用：
K值和K/2的应用：
(2)对有害生物防治:
K值
J型
时间
种群数量
环境阻力
增大环境阻力，降低K值
①从环境容纳量考虑：
增大 ，
降低 ；
②从K/2考虑：
控制有害生物害虫数量务必要及时，一般在 时就进行防治。严防种群数量达到 。
K/2前
K/2
环境阻力
K值(或环境容纳量)
(3)对野生资源的开发和利用:
K/2
种群增长速率最大
①持续获得最大捕鱼量：
应在 时开始捕捞，捕捞后种群的剩余量维持在 左右。此时种群具有最大增长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量。
大于K/2
K/2
②获得最大日捕获量:
应在 时捕捞，此时种群密度最大。
K值
K值和K/2的应用：
(1)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果。
四、种群数量的波动
1.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。
2.对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
四、种群数量的波动
(2)当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
(3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
捕鲸现场
北极熊栖息地遭到破坏
种群数量的变化
种群数量增长
非密度制约
密度
制约
J型增长
S型增长
种群数量波动
低于最小种群数量
构建种群增长模型的方法
提出问题
提出假说
建立数学
模型
对模型进行检验或修正
增长率不变
增长率下降
爆发
下降
消亡
课堂小结
N代个体数— N-1代个体数
N-1代个体数
增长率
增长速率
N代个体数 —( N-1)代个体数
单位时间
出生率—死亡率
增长速率：指单位时间内增长的数量。
注意：1. “增长率” ≠ “增长速率”
2. “增长速率”就是曲线通过每一点的切线斜率
（曲线斜率）
规律总结
【方法规律】K值的四种表示方法
K值
K值
K/2
K值
K/2
K值
K/2
1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，种群增长的数学模型有曲线图和数学方程式。下列关于种群“J”型增长的叙述，错误的是
A.数学方程式模型可表示为t年后种群数量Nt＝N0λt
B.条件是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
C.“J”型增长曲线中λ大于1
D.增长速率是固定的
D
2.(2021·北京清华附中检测)自然界中的种群数量增长一般呈现出“S”型曲线的走势，在此增长趋势中
A.种群的增长与种群密度无关 B.达到K值时种群数量不再变化
C.种群的增长受到环境因素制约 D.同一种群的K值固定不变
C
巩固练习
课堂小结
种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，实际上是“S”型增长的最初阶段，“J”型增长是一定时间内的增长方式，最终是以”S”型增长结束，这是生态因素和物种本身相互影响的结果。