1.2种群数量的变化及实验探究课件（30张ppt）高中生物学苏教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 1.2种群数量的变化及实验探究课件（30张ppt）高中生物学苏教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-06 18:46:48 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
种群数量的变化及实验探究
思 考
东北豹
大熊猫
老鼠
蝗虫
人为
保护
种群数量还是不能迅速增长
各种防治
种群仍然数量繁多
一
构建种群增长模型的方法
目录 /CONTENTS
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
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。
问题探讨
探究活动一：建构种群增长模型的方法
2.由一个细菌分裂产生的第n代细菌数量Nn的计算公式是什么？
3. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
（一）问题情境：理想条件下细菌数量增长的分析
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次。讨论并回答下列问题：
Nn=2n
2216个
1. 填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量
时间(min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数（代数） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量(个) 20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
5.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个曲线描述的趋势增长吗 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。用实验验证。探究活动一：建构种群增长模型的方法4. 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，请在图中画出细菌的数量增长曲线：204060801001201401601800100200300400500600细菌数量/个时间/分钟
探究活动一：建构种群增长模型的方法
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
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或绘制曲线图
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
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，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
研究方法
研究实例
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
探究活动二：种群的“J”形增长
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.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？
种群数量迅猛增长，且呈无限增长趋势。
食物充足，气候适宜，缺少天敌等。
（一）资料分析：分析自然界种群增长的实例（书本第8页），讨论回答下列问题
类似，均呈“J”形。
某岛屿环颈雉种群数量的增长曲线
探究活动二：种群的“J”形增长
（二）建立种群“J”形增长的数学模型
1.模型假设：
（1）所需条件：
（2）数量变化：
（理想的无限环境）
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条件。
种群的数量每年以一定倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。
2.建立模型：
（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量）
（1）数学方程式：
（2）增长曲线：
0
N1=N0λ
N2=N1λ= N0λ2
N3=N2λ= N0λ3
探究活动二：种群的“J”形增长
（三）种群的“J”形增长中λ值变化的相关分析
λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数。请分析当λ>1、λ＝1、0<λ<1时，种群的数量变化及其年龄结构类型：
项目 种群数量的变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
0<λ<1
增长
不变
减少
增长型
稳定型
衰退型
【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
A______________
B______________
C______________
D______________
研究人员连续10年调查生态系统中某动物的种群数量变化，绘制的λ值变化曲线如图所示。思考并回答下列问题：
2.A、B、C、D 四点时的种群数量相比，最多的是 点；最少的是 点。
1.A、B、C、D 四点时种群的年龄结构类型分别是：
增长型
稳定型
衰退型
B
D
稳定型
问题探究
探究活动二：种群的“J”形增长
（四）构建种群的“J”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长率
1.增长率：
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
＝
×100％
增长率 ＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
=（λ-1）×100％
N0λt-N0λt-1
N0λt-1
＝
×100％
λ-1
探究活动二：种群的“J”形增长
（四）构建种群的“J”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长速率
2.增长速率：
单位时间内增加的个体数量，实质就是“J”形曲线的斜率。
N0λt-N0λt-1
＝
t
（λ-1）N0λt -1
＝
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1
t
种群的"J"形增长的实例分享
外来入侵物种的种群数量变化
福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物,原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
探究活动三：种群的“S”形增长
（一）资料分析:生态学家高斯把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，不更换到更大容器中，不添加新的培养液，然后每隔24小时统计一次大草履虫的数量，第5天后基本维持375个左右，结果如下表：
时间/d
种群数量/个
K=375
时间 0 1 2 3 4 5 6
数量 5 20 137 319 369 375 373
请绘制大草履虫的种群增长曲线：
373.3
369.0
20.4
319.0
137.2
375.0
探究活动三：种群的“S”形增长
（二）建立种群的“S”形增长的数学模型
（自然的有限环境）
1.模型假设：
资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种内竞争加剧，导致种群的出生率降低，死亡率升高，当出生率与死亡率相等时，种群稳定在一定水平。
2.建立模型：
K（环境容纳量）
时间
“S”形增长曲线
种群数量
K值是种群在一定环境条件下所能维持的种群最大数量。
问题探究
3.请据图分析：该种群的K 值是多少？
1.同一种群的K 值是固定不变的吗？
K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。
K2
不是，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
2.K 值是种群数量的最大值吗？
研究分析种群数量变化曲线图（如下图），思考回答下列关于种群K值的相关问题：
探究活动三：种群的“S”形增长
（三）构建种群的“S”形增长的增长率和增长速率数学模型
1.增长率：
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
＝
×100％
增长率 ＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
时间 0 1 2 3 4 5 6
数量 5 20 137 319 369 375 373
增长率 …
增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。
时间
增长率
探究活动三：种群的“S”形增长
（三）构建种群的“S”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长速率
K/2
K
2.增长速率：
单位时间内增加的个体数量，实质就是“S”型曲线的斜率。
时间
“S”形增长曲线
种群数量
K
K/2
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1
t
【总结分析】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系
1.某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。
2.某种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是 。
3.图中两曲线间的阴影部分代表 ，按自然选择学说，就表示在 中被淘汰的个体数量。
“S”形
“J”形
环境阻力
环境阻力
生存斗争
食物不足
空间有限
种内竟争
天敌捕食
气候、传染病等
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
四
种群数量的波动
三
种群的“S”形增长
探究活动四：种群数量的波动
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
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。但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。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。
探究活动四：种群数量的波动
当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。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。
种群数量的下降
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（一）野生生物的保护
东北豹
大熊猫
1.东北虎、大熊猫等珍稀野生生物种群数量锐减的重要原因是什么？
2.保护这些珍稀野生生物最根本的措施是什么？
野生大熊猫等珍稀生物的栖息地遭到破坏，由于食物和活动范围缩小，环境容纳量（K值）降低。
建立自然保护区，给它们更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（二）有害生物的防治
结合本节课所学的关于种群数量变化的相关知识和原理，思考如何对有害生物进行有效的防治？
老鼠
蝗虫
采用合适的化学或物理的方法控制现存有害生物的量。
通过减少有害生物的食物来源和生存空间等方法降低其环境容纳量。
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（三）资源的合理利用
从理论上说，“S”形增长的种群在种群数量达到K值时，出生率和死亡率相等，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加，怎样确定合适的捕捞量才既能使鱼的产量维持在一个较高的水平，又不危害种群数量增长的持续性？
中等强度的捕捞（捕捞量在K/2左右）有利于持续获得较大的产量。
谢^_^谢
种群数量的变化及实验探究
思 考
东北豹
大熊猫
老鼠
蝗虫
人为
保护
种群数量还是不能迅速增长
各种防治
种群仍然数量繁多
一
构建种群增长模型的方法
目录 /CONTENTS
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
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。
问题探讨
探究活动一：建构种群增长模型的方法
2.由一个细菌分裂产生的第n代细菌数量Nn的计算公式是什么？
3. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
（一）问题情境：理想条件下细菌数量增长的分析
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次。讨论并回答下列问题：
Nn=2n
2216个
1. 填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量
时间(min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数（代数） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量(个) 20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
5.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个曲线描述的趋势增长吗 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。用实验验证。探究活动一：建构种群增长模型的方法4. 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，请在图中画出细菌的数量增长曲线：204060801001201401601800100200300400500600细菌数量/个时间/分钟
探究活动一：建构种群增长模型的方法
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
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或绘制曲线图
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
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，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
研究方法
研究实例
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
探究活动二：种群的“J”形增长
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.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？
种群数量迅猛增长，且呈无限增长趋势。
食物充足，气候适宜，缺少天敌等。
（一）资料分析：分析自然界种群增长的实例（书本第8页），讨论回答下列问题
类似，均呈“J”形。
某岛屿环颈雉种群数量的增长曲线
探究活动二：种群的“J”形增长
（二）建立种群“J”形增长的数学模型
1.模型假设：
（1）所需条件：
（2）数量变化：
（理想的无限环境）
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条件。
种群的数量每年以一定倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。
2.建立模型：
（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量）
（1）数学方程式：
（2）增长曲线：
0
N1=N0λ
N2=N1λ= N0λ2
N3=N2λ= N0λ3
探究活动二：种群的“J”形增长
（三）种群的“J”形增长中λ值变化的相关分析
λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数。请分析当λ>1、λ＝1、0<λ<1时，种群的数量变化及其年龄结构类型：
项目 种群数量的变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
0<λ<1
增长
不变
减少
增长型
稳定型
衰退型
【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
A______________
B______________
C______________
D______________
研究人员连续10年调查生态系统中某动物的种群数量变化，绘制的λ值变化曲线如图所示。思考并回答下列问题：
2.A、B、C、D 四点时的种群数量相比，最多的是 点；最少的是 点。
1.A、B、C、D 四点时种群的年龄结构类型分别是：
增长型
稳定型
衰退型
B
D
稳定型
问题探究
探究活动二：种群的“J”形增长
（四）构建种群的“J”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长率
1.增长率：
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
＝
×100％
增长率 ＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
=（λ-1）×100％
N0λt-N0λt-1
N0λt-1
＝
×100％
λ-1
探究活动二：种群的“J”形增长
（四）构建种群的“J”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长速率
2.增长速率：
单位时间内增加的个体数量，实质就是“J”形曲线的斜率。
N0λt-N0λt-1
＝
t
（λ-1）N0λt -1
＝
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1
t
种群的"J"形增长的实例分享
外来入侵物种的种群数量变化
福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物,原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
探究活动三：种群的“S”形增长
（一）资料分析:生态学家高斯把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，不更换到更大容器中，不添加新的培养液，然后每隔24小时统计一次大草履虫的数量，第5天后基本维持375个左右，结果如下表：
时间/d
种群数量/个
K=375
时间 0 1 2 3 4 5 6
数量 5 20 137 319 369 375 373
请绘制大草履虫的种群增长曲线：
373.3
369.0
20.4
319.0
137.2
375.0
探究活动三：种群的“S”形增长
（二）建立种群的“S”形增长的数学模型
（自然的有限环境）
1.模型假设：
资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种内竞争加剧，导致种群的出生率降低，死亡率升高，当出生率与死亡率相等时，种群稳定在一定水平。
2.建立模型：
K（环境容纳量）
时间
“S”形增长曲线
种群数量
K值是种群在一定环境条件下所能维持的种群最大数量。
问题探究
3.请据图分析：该种群的K 值是多少？
1.同一种群的K 值是固定不变的吗？
K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。
K2
不是，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
2.K 值是种群数量的最大值吗？
研究分析种群数量变化曲线图（如下图），思考回答下列关于种群K值的相关问题：
探究活动三：种群的“S”形增长
（三）构建种群的“S”形增长的增长率和增长速率数学模型
1.增长率：
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
＝
×100％
增长率 ＝
末数－初数
Nt－Nt-1
Nt-1
初数
时间 0 1 2 3 4 5 6
数量 5 20 137 319 369 375 373
增长率 …
增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。
时间
增长率
探究活动三：种群的“S”形增长
（三）构建种群的“S”形增长的增长率和增长速率数学模型
时间
增长速率
K/2
K
2.增长速率：
单位时间内增加的个体数量，实质就是“S”型曲线的斜率。
时间
“S”形增长曲线
种群数量
K
K/2
＝
增长速率＝
末数－初数
单位时间
Nt－Nt-1
t
【总结分析】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系
1.某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。
2.某种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是 。
3.图中两曲线间的阴影部分代表 ，按自然选择学说，就表示在 中被淘汰的个体数量。
“S”形
“J”形
环境阻力
环境阻力
生存斗争
食物不足
空间有限
种内竟争
天敌捕食
气候、传染病等
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
五
种群数量变化研究的应用
二
种群的“J”形增长
四
种群数量的波动
三
种群的“S”形增长
探究活动四：种群数量的波动
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
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。但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。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。
探究活动四：种群数量的波动
当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。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。
种群数量的下降
目录 /CONTENTS
一
构建种群增长模型的方法
二
种群的“J”形增长
三
种群的“S”形增长
四
种群数量的波动
五
种群数量变化研究的应用
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（一）野生生物的保护
东北豹
大熊猫
1.东北虎、大熊猫等珍稀野生生物种群数量锐减的重要原因是什么？
2.保护这些珍稀野生生物最根本的措施是什么？
野生大熊猫等珍稀生物的栖息地遭到破坏，由于食物和活动范围缩小，环境容纳量（K值）降低。
建立自然保护区，给它们更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（二）有害生物的防治
结合本节课所学的关于种群数量变化的相关知识和原理，思考如何对有害生物进行有效的防治？
老鼠
蝗虫
采用合适的化学或物理的方法控制现存有害生物的量。
通过减少有害生物的食物来源和生存空间等方法降低其环境容纳量。
探究活动五：种群数量变化研究的应用
（三）资源的合理利用
从理论上说，“S”形增长的种群在种群数量达到K值时，出生率和死亡率相等，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加，怎样确定合适的捕捞量才既能使鱼的产量维持在一个较高的水平，又不危害种群数量增长的持续性？
中等强度的捕捞（捕捞量在K/2左右）有利于持续获得较大的产量。
谢^_^谢
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