生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化课件（共63张ppt）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修2 1.2种群数量的变化课件（共63张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 13.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-10 22:27:13 | ||
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文档简介
(共63张PPT)
第一章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
学习目标
1.通过建构种群数量增长的数学模型，解释种群数量的变化；
2.比较种群数量“J”型增长曲线和“S”型增长曲线，运用种群数量变化规律解决生产生活中的实践问题；
3.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。
你了解“七步洗手法”吗？了解手上细菌的检测吗？
图片中的手越白意味着越脏，越黑意味着越干净
假设：1个细菌在营养和生存空间没有限制的情况下，增殖不受限制，每20分钟繁殖一代。
计算：72小时后细菌的数量为多少？
问题探讨：
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个）
规律
任务1：
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，将细菌的数量增长公式变为增长曲线。
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
规律 Nn=1×2n
数学模型
用来的描述一个系统或它的性质的数学形式。
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
规律 Nn=1×2n
数学模型
表现形式
优点
局限
数学公式
曲线图
精确
能直观反映变化趋势
不够直观
不够精确
任务2——思考讨论：
（1）细菌的种群数量增长有什么特点？
（2）为什么细菌的数量会迅速增长呢？
（3）怎么防治呢？
建构数学模型的意义：
描述、解释和预测种群数量的变化。
任务3：
如何建构种群增长的数学模型呢？
科学方法
建立数学模型
细菌每20 min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
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
通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正
一.建构种群增长模型的方法
资料分析P8：
自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的？
一.建构种群增长模型的方法
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
资料1：1859年英国殖民者托马斯.奥斯汀，此公在英国时就是狂热的狩猎爱好者，于是他就委托自己的侄子从英国邮寄了一些野兔，放生了24 只野兔以满足狩猎的需求。一个世纪之后，澳大利亚野兔超过6 亿只。
后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。
资料1：澳大利亚野兔
一.建构种群增长模型的方法
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
资料2：
20世纪30年代， 环颈雉引入某地小岛。5年间增长如图所示。
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
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，且呈无限增长趋势。
2.种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
一.建构种群增长模型的方法
自然界中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。
过渡：
怎样用数学公式表示“J”形增长的数学模型？
二、种群的“J”形增长
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.数学模型：
Nt=N0λt
λ=当年种群数量/前一年种群数量
凤眼莲（俗称水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。
3.实例
2
二、种群的“J”形增长
西场：互花米草侵占海滩
加拿大一枝黄花
2000年之前我国人口变化
实例
二、种群的“J”形增长
①当λ=1时，种群数量如何变化？
②当λ＞1时，种群数量如何变化？
③当λ＜1时，种群数量如何变化？
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
λ
现有个体数
原有个体数
=
3.说明
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。
④当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
二、种群的“J”型增长
脑细胞动起来：据图说出种群数量如何变化
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下降，12-13增长
5
12
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24 h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。
不会
如何验证这个观点？
进一步思考：
（3）这种种群增长的趋势能不能一直持 续下去？为什么？
1.模型假设 :
资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）
三.种群的“S”形增长
2. 建立模型 : 一定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。
3.曲线图分析:
ab段:
bc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，种群数量增长迅速；
出生率> 死亡率
出生率>死亡率, 此时c种群增长速率最大;
三.种群的“S”形增长
cd段:
de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；
种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。
出生率>死亡率，但是差值逐渐减小，增长速率逐渐 减少 。
出生率约≈死亡率，增长率为为0，种群增长速率几乎为0。
三.种群的“S”形增长
3.曲线图分析:
（2）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。
（1）同一种生物的K值不是固定不变的
会随着环境的改变而发生变化：
当环境遭受破坏时，K值变化是_____；
当环境条件状况改善时,K值会_____。
负反馈
下降
上升
K值附近
K值
(3)K值并不是种群数量的最大值:
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。
拓展1
—比较种群增长两种曲线的联系与区别
J型曲线 S型曲线
条件
种群增长速率
有无K值
曲线
环境资源无限
环境资源有限
一直增大
先升后降
无
有K值
环境阻力
K值：环境容纳量
食物不足
空间有限
种内竞争
天敌捕食
气候不适
寄生虫
传染病等
种群增长速率
时间/min
0
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
增长速率v （个/20min）
增长越来越快
现有个体数－原有个体数
增长时间
增长速率＝
2
4
8
16
32
64
128
256
种群增长速率：指种群数量在单位时间内变化的量。
1.“J”形种群增长速率和增长率
【思考&提升2】
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
增长率 （个/20min 个）
增长率保持不变
种群增长率
时间/min
0
现有个体数－原有个体数
原有个体数
增长率＝
＝
出生率－死亡率＝λ － 1
1
1
1
1
1
1
1
1
种群增长率：指单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例。
【思考&提升2】
1.“J”形种群增长速率和增长率
拓展2
—J和S两种增长曲线比较
J型曲线
S型曲线
说明：
理论上，S形增长时，在初始阶段就开始受到资源空间的限制作用。但在实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制。
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物减少和活动范围缩小，K值变小。
4.K值与K/2值在实践中的应用:
①对野生生物和濒危物种的保护：
减小环境阻力，
提高环境容纳量
②对野生生物资源的利用:（合理开发利用）
渔业捕捞应在 ;
捕捞后鱼的种群数量维持在 。
K/2以后
K/2
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
A.要持续获得最大捕捞量:______
剩余量K/2
B.要获得日捕获量:________
K值时
4.K值与K/2值在实践中的应用:
③对有害生物防治:例如蝗虫
在 捕杀。
降低环境容纳量;
b点之前
实例：如灭鼠时及时控制种群数量，严防达到____值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。
K/2
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
4.K值与K/2值在实践中的应用:
实例：如灭鼠时及时控制种群数量，严防达到K/2值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。
控制家鼠数量的思路和相应具体措施：
A.思路：增大死亡率。具体措施：机械捕杀、药物毒杀等。
B.思路：降低出生率。具体措施：施用避孕药、降低生殖率的激素等。
C.思路：降低环境容纳量。具体措施：养殖家猫捕食家鼠、搞好环境卫生、硬化地面、安全储藏食物等。
总结
---K值与K/2值的应用
K值
减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源
增大环境阻力→降低K值→防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
四.种群数量的波动
在自然界中，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，但是对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
如蝗灾、赤潮等。
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下降或急剧的下降。
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。对于那些已经低于种群延续所需的最小种群数量的物种，需要采取有效保护措施进行保护。
四.种群数量的波动
选择性必修2 第一章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化（第2课时）
链接
—J和S两种增长曲线比较
J型曲线
S型曲线
说明：
理论上，S形增长时，在初始阶段就开始受到资源空间的限制作用。但在实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制。
迁移
---K值与K/2值的应用
K值
减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源
增大环境阻力→降低K值→防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究 实践
二、实验原理
三、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
四、作出假设
在资源有限的条件下，酵母菌种群的数量随时间呈“S”形增长。
在理想条件下，酵母菌种群增长呈“J”形曲线；在存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。
一、实验目的
培养液中酵母菌种群数量的变化。
五、实验设计
任务1：阅读P11，思考并讨论以下几个问题。
1.该探究实验的自变量和因变量分别是什么？如何设置自变量？
2.怎样对酵母菌进行计数？
3.本实验是否需要设置对照和重复实验？
4.怎样记录和处理结果？
实验设计
(1)变量分析：
自变量： ；因变量： ；
无关变量： 等。
时间
酵母菌数量
培养液的体积
1.该探究实验的自变量和因变量分别是什么？如何设置自变量？
(2)实际操作中自变量的设置
将试管放在28℃的恒温箱中培养7天每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。
or
2.怎样对酵母菌进行计数？
血细胞计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。
计数时，常采用抽样检测法。
(1)酵母菌的计数方法:
抽样检测法
实验设计
血细胞计数板
计数室
血细胞计数板侧面观
计数室深度为0.1mm
计数室边长
为1mm
计数室
血细胞计数板
计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3 ，合_________mL。
0.1
1×10-4
中方格
小方格
计数室
1mL样品中
酵母菌数=
A1、A2、A3、A4、A5分别为五个中方格中的酵母菌数。
1mL=103mm3
规格一：25×16型
A1
A2
A3
A4
A5
A1+A2+A3+A4+A5
80
×400÷0.1mm3×103×稀释倍数
=
80
×400×104×稀释倍数
A1+A2+A3+A4+A5
1mL样品中酵母菌数=
A1+A2+A3+A4
100
×400÷0.1mm3×103×稀释倍数
A1、A2、A3、A4
分别为四个中方格中的酵母菌数。
=
100
×400×104×稀释倍数
A1+A2+A3+A4
规格二：16×25型
A1
A2
A4
A3
1mL=103mm3
先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，进行计数。
先盖后滴
1.利用血细胞计数板(25×16型)对酵母菌进行计数，取1 mL培养液加9 mL无菌水，若观察到所选5个中方格内共有酵母菌300个，则培养液中酵母菌的种群密度为 个/mL
1.5×108
2.检测员将1 mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。
现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻 个／mL。
5n×105
(2)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？
使培养液中的酵母菌分布均匀，减小误差。
(3)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？
稀释培养液重新计数。
(4)对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数
只计相邻两边及其夹角上的酵母菌，
一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
3.本实验需要设置对照吗
不需要对照, 在时间上形成前后自身对照。
如果担心培养过程中有污染，则需单设不接种酵母菌的空白对照组。
4.需要做重复实验吗
需要重复实验,对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性。
5.怎样记录结果 记录表怎样设计？
连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
重复组
3组实验的平均值
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？
死亡细胞多集结成团；
也可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）
分析结果，得出结论
实验结论:
在资源有限的条件下，酵母菌种群的数量随时间呈“S”形增长。
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。如果未振荡试管就吸出培养液，可能出现两种情况：一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大; 二是从试管上部吸出的培养液浓度偏小。因为酵母菌会沉降在底部。
4.制好玻片后，应稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察。
5.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。
3.先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
下列关于本实验的相关操作，判断对错：
①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧。
②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养。
③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液。
④在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液。
⑤将计数板放在载物台中央，培养液渗入计数室时应立即开始在显微镜下观察、计数
⑥计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角。显微计数结果比实际结果偏大。
⑦早期培养不需取样，培养后期每天取样一次。
×
√
√
×
×
√
×
待酵母菌全部沉降到计数室底部后才能计数
死细胞会被计入
练习与应用
一、概念检测
1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
×
×
×
练习与应用
2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
B
练习与应用
二、拓展应用
1. 种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？
【答案】
在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。
在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。
练习与应用
二、拓展应用
2. 假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多 少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和 空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査 阅有关的书籍或网站。
【提示】同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。
1.2 必背内容
1.种群呈“J”型增长的条件？
2.当λ＞1、λ=1、λ＜1时，种群数量分别如何变化？
3.种群呈“S”型增长的条件？
4.一定环境条件所能维持的种群最大数量称为什么？
5.“S”型曲线中出生率与死亡率是怎样变化的？
6.J”型和“S”型曲线的增长速率分别如何变化？
7.酵母菌的计数方法？
8.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？
9.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？
10.该实验需要设置对照吗
11.需要做重复实验吗
第一章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
学习目标
1.通过建构种群数量增长的数学模型，解释种群数量的变化；
2.比较种群数量“J”型增长曲线和“S”型增长曲线，运用种群数量变化规律解决生产生活中的实践问题；
3.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。
你了解“七步洗手法”吗？了解手上细菌的检测吗？
图片中的手越白意味着越脏，越黑意味着越干净
假设：1个细菌在营养和生存空间没有限制的情况下，增殖不受限制，每20分钟繁殖一代。
计算：72小时后细菌的数量为多少？
问题探讨：
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个）
规律
任务1：
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，将细菌的数量增长公式变为增长曲线。
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
规律 Nn=1×2n
数学模型
用来的描述一个系统或它的性质的数学形式。
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
规律 Nn=1×2n
数学模型
表现形式
优点
局限
数学公式
曲线图
精确
能直观反映变化趋势
不够直观
不够精确
任务2——思考讨论：
（1）细菌的种群数量增长有什么特点？
（2）为什么细菌的数量会迅速增长呢？
（3）怎么防治呢？
建构数学模型的意义：
描述、解释和预测种群数量的变化。
任务3：
如何建构种群增长的数学模型呢？
科学方法
建立数学模型
细菌每20 min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
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
通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正
一.建构种群增长模型的方法
资料分析P8：
自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的？
一.建构种群增长模型的方法
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
资料1：1859年英国殖民者托马斯.奥斯汀，此公在英国时就是狂热的狩猎爱好者，于是他就委托自己的侄子从英国邮寄了一些野兔，放生了24 只野兔以满足狩猎的需求。一个世纪之后，澳大利亚野兔超过6 亿只。
后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。
资料1：澳大利亚野兔
一.建构种群增长模型的方法
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
资料2：
20世纪30年代， 环颈雉引入某地小岛。5年间增长如图所示。
思考.讨论
—分析自然界种群增长的实例
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，且呈无限增长趋势。
2.种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
一.建构种群增长模型的方法
自然界中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。
过渡：
怎样用数学公式表示“J”形增长的数学模型？
二、种群的“J”形增长
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.数学模型：
Nt=N0λt
λ=当年种群数量/前一年种群数量
凤眼莲（俗称水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。
3.实例
2
二、种群的“J”形增长
西场：互花米草侵占海滩
加拿大一枝黄花
2000年之前我国人口变化
实例
二、种群的“J”形增长
①当λ=1时，种群数量如何变化？
②当λ＞1时，种群数量如何变化？
③当λ＜1时，种群数量如何变化？
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
λ
现有个体数
原有个体数
=
3.说明
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。
④当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
二、种群的“J”型增长
脑细胞动起来：据图说出种群数量如何变化
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下降，12-13增长
5
12
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24 h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。
不会
如何验证这个观点？
进一步思考：
（3）这种种群增长的趋势能不能一直持 续下去？为什么？
1.模型假设 :
资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）
三.种群的“S”形增长
2. 建立模型 : 一定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。
3.曲线图分析:
ab段:
bc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，种群数量增长迅速；
出生率> 死亡率
出生率>死亡率, 此时c种群增长速率最大;
三.种群的“S”形增长
cd段:
de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；
种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。
出生率>死亡率，但是差值逐渐减小，增长速率逐渐 减少 。
出生率约≈死亡率，增长率为为0，种群增长速率几乎为0。
三.种群的“S”形增长
3.曲线图分析:
（2）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。
（1）同一种生物的K值不是固定不变的
会随着环境的改变而发生变化：
当环境遭受破坏时，K值变化是_____；
当环境条件状况改善时,K值会_____。
负反馈
下降
上升
K值附近
K值
(3)K值并不是种群数量的最大值:
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。
拓展1
—比较种群增长两种曲线的联系与区别
J型曲线 S型曲线
条件
种群增长速率
有无K值
曲线
环境资源无限
环境资源有限
一直增大
先升后降
无
有K值
环境阻力
K值：环境容纳量
食物不足
空间有限
种内竞争
天敌捕食
气候不适
寄生虫
传染病等
种群增长速率
时间/min
0
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
增长速率v （个/20min）
增长越来越快
现有个体数－原有个体数
增长时间
增长速率＝
2
4
8
16
32
64
128
256
种群增长速率：指种群数量在单位时间内变化的量。
1.“J”形种群增长速率和增长率
【思考&提升2】
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
增长率 （个/20min 个）
增长率保持不变
种群增长率
时间/min
0
现有个体数－原有个体数
原有个体数
增长率＝
＝
出生率－死亡率＝λ － 1
1
1
1
1
1
1
1
1
种群增长率：指单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例。
【思考&提升2】
1.“J”形种群增长速率和增长率
拓展2
—J和S两种增长曲线比较
J型曲线
S型曲线
说明：
理论上，S形增长时，在初始阶段就开始受到资源空间的限制作用。但在实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制。
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物减少和活动范围缩小，K值变小。
4.K值与K/2值在实践中的应用:
①对野生生物和濒危物种的保护：
减小环境阻力，
提高环境容纳量
②对野生生物资源的利用:（合理开发利用）
渔业捕捞应在 ;
捕捞后鱼的种群数量维持在 。
K/2以后
K/2
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
A.要持续获得最大捕捞量:______
剩余量K/2
B.要获得日捕获量:________
K值时
4.K值与K/2值在实践中的应用:
③对有害生物防治:例如蝗虫
在 捕杀。
降低环境容纳量;
b点之前
实例：如灭鼠时及时控制种群数量，严防达到____值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。
K/2
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
4.K值与K/2值在实践中的应用:
实例：如灭鼠时及时控制种群数量，严防达到K/2值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。
控制家鼠数量的思路和相应具体措施：
A.思路：增大死亡率。具体措施：机械捕杀、药物毒杀等。
B.思路：降低出生率。具体措施：施用避孕药、降低生殖率的激素等。
C.思路：降低环境容纳量。具体措施：养殖家猫捕食家鼠、搞好环境卫生、硬化地面、安全储藏食物等。
总结
---K值与K/2值的应用
K值
减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源
增大环境阻力→降低K值→防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
四.种群数量的波动
在自然界中，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，但是对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
如蝗灾、赤潮等。
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下降或急剧的下降。
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。对于那些已经低于种群延续所需的最小种群数量的物种，需要采取有效保护措施进行保护。
四.种群数量的波动
选择性必修2 第一章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化（第2课时）
链接
—J和S两种增长曲线比较
J型曲线
S型曲线
说明：
理论上，S形增长时，在初始阶段就开始受到资源空间的限制作用。但在实例中，我们认为开始阶段并没有受到限制。
迁移
---K值与K/2值的应用
K值
减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源
增大环境阻力→降低K值→防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究 实践
二、实验原理
三、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
四、作出假设
在资源有限的条件下，酵母菌种群的数量随时间呈“S”形增长。
在理想条件下，酵母菌种群增长呈“J”形曲线；在存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。
一、实验目的
培养液中酵母菌种群数量的变化。
五、实验设计
任务1：阅读P11，思考并讨论以下几个问题。
1.该探究实验的自变量和因变量分别是什么？如何设置自变量？
2.怎样对酵母菌进行计数？
3.本实验是否需要设置对照和重复实验？
4.怎样记录和处理结果？
实验设计
(1)变量分析：
自变量： ；因变量： ；
无关变量： 等。
时间
酵母菌数量
培养液的体积
1.该探究实验的自变量和因变量分别是什么？如何设置自变量？
(2)实际操作中自变量的设置
将试管放在28℃的恒温箱中培养7天每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。
or
2.怎样对酵母菌进行计数？
血细胞计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。
计数时，常采用抽样检测法。
(1)酵母菌的计数方法:
抽样检测法
实验设计
血细胞计数板
计数室
血细胞计数板侧面观
计数室深度为0.1mm
计数室边长
为1mm
计数室
血细胞计数板
计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3 ，合_________mL。
0.1
1×10-4
中方格
小方格
计数室
1mL样品中
酵母菌数=
A1、A2、A3、A4、A5分别为五个中方格中的酵母菌数。
1mL=103mm3
规格一：25×16型
A1
A2
A3
A4
A5
A1+A2+A3+A4+A5
80
×400÷0.1mm3×103×稀释倍数
=
80
×400×104×稀释倍数
A1+A2+A3+A4+A5
1mL样品中酵母菌数=
A1+A2+A3+A4
100
×400÷0.1mm3×103×稀释倍数
A1、A2、A3、A4
分别为四个中方格中的酵母菌数。
=
100
×400×104×稀释倍数
A1+A2+A3+A4
规格二：16×25型
A1
A2
A4
A3
1mL=103mm3
先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，进行计数。
先盖后滴
1.利用血细胞计数板(25×16型)对酵母菌进行计数，取1 mL培养液加9 mL无菌水，若观察到所选5个中方格内共有酵母菌300个，则培养液中酵母菌的种群密度为 个/mL
1.5×108
2.检测员将1 mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。
现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻 个／mL。
5n×105
(2)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？
使培养液中的酵母菌分布均匀，减小误差。
(3)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？
稀释培养液重新计数。
(4)对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数
只计相邻两边及其夹角上的酵母菌，
一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
3.本实验需要设置对照吗
不需要对照, 在时间上形成前后自身对照。
如果担心培养过程中有污染，则需单设不接种酵母菌的空白对照组。
4.需要做重复实验吗
需要重复实验,对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性。
5.怎样记录结果 记录表怎样设计？
连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
重复组
3组实验的平均值
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？
死亡细胞多集结成团；
也可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）
分析结果，得出结论
实验结论:
在资源有限的条件下，酵母菌种群的数量随时间呈“S”形增长。
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。如果未振荡试管就吸出培养液，可能出现两种情况：一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大; 二是从试管上部吸出的培养液浓度偏小。因为酵母菌会沉降在底部。
4.制好玻片后，应稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察。
5.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。
3.先盖盖玻片，再将培养液滴加于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
下列关于本实验的相关操作，判断对错：
①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧。
②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养。
③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液。
④在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液。
⑤将计数板放在载物台中央，培养液渗入计数室时应立即开始在显微镜下观察、计数
⑥计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角。显微计数结果比实际结果偏大。
⑦早期培养不需取样，培养后期每天取样一次。
×
√
√
×
×
√
×
待酵母菌全部沉降到计数室底部后才能计数
死细胞会被计入
练习与应用
一、概念检测
1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
×
×
×
练习与应用
2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
B
练习与应用
二、拓展应用
1. 种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？
【答案】
在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。
在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。
练习与应用
二、拓展应用
2. 假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多 少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和 空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査 阅有关的书籍或网站。
【提示】同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。
1.2 必背内容
1.种群呈“J”型增长的条件？
2.当λ＞1、λ=1、λ＜1时，种群数量分别如何变化？
3.种群呈“S”型增长的条件？
4.一定环境条件所能维持的种群最大数量称为什么？
5.“S”型曲线中出生率与死亡率是怎样变化的？
6.J”型和“S”型曲线的增长速率分别如何变化？
7.酵母菌的计数方法？
8.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？
9.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？
10.该实验需要设置对照吗
11.需要做重复实验吗