1.2种群数量的变化第1课时课件(共17张PPT)2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

(共17张PPT)
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，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。
【探究思考】
1.计算1个细菌繁殖不同时间所获得的后代数量，并填入表格中(P8)
2.利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线（P8）
3.用公式表示出第n代的细菌数量Nn。
时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
繁殖代数(Nn) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个）
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1
Nn=1×2n
思考：1.这里得到的表格、公式、曲线属于什么模型？
2.不同数学模型的优缺点：
①数学公式：科学、准确，但不______。
②曲线图：直观但不够________。
3.该曲线是在什么样的条件下得到的？
数学模型
直观
准确
情景导入
理想条件
数学模型是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，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
研究实例
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
1.观察研究对象，提出问题。
研究方法
2.提出合理的假设。
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。
4.通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
3.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。
构建种群增长模型的方法
建立数学模型
分析自然界种群增长的实例
资料1
1859年，澳大利亚
24只野兔
6亿只野兔
1个
世纪
资料2
1937—1942年，某岛屿上环颈雉种群数量增长如下图
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。
3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能。因为资源和空间是有限的。
通过资料1和2可知：
自然界中有类似细菌在理想条件下种群增长的形式。
构建种群增长模型的方法
思考·讨论
种群的“J”型增长
概念：自然界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，曲线大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。
条件：____________________________________________________。
N0:该种群的 数量
Nt:t年后该种群的数量
λ:该种群数量是一年前种群数量的______
t:时间
曲线特点：种群的数量以一定的_______连续增长。
起始
倍数
倍数
公式
食物和空间条件充裕、气候适宜，没有敌害和其他竞争物种
________条件下
种群 一个适宜的环境时
实验室
刚迁入
产生情形
λ＞1，种群数量增加
λ =1，种群数量不变
λ＜1，种群数量减少
Nt= N0 λ t
种群的“J”型增长
概念：自然界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，曲线大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。
【练习】如图为调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化，图中λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，请思考：
基本不变(因λ＝1)。
2.图中第4年和第10年的乌鸦种群数量是否相同？图中显示第8年种群数量最小，对吗？
在第4年到第10年间，λ＜1，说明种群数量一直在减少，第10年种群数量最少，而不是第8年最少。
3.第16～20年乌鸦种群数量将如何增长？为什么？
“J”型增长，因λ＞1，且λ为定值。
1.前4年种群数量应为增大、减小还是基本不变？
λ＞1且保持不变时，种群数量呈“J”型增长
不相同。
种群的“J”型增长
例3 [2023·四川师大附中月考] 某地乌鸦连续10年的种群数量增长情况如图1-2-7所,
λ表示某一年的种群数量是前一年的倍数。下列叙述正确的是(　)
A.第3年乌鸦种群数量最大B.第3年以前乌鸦种群呈指数增长C.第6年以前乌鸦种群数量一直增加
D.第5年和第7年的乌鸦种群数量相同
图1-2-7
例2 下列关于种群“J”形增长曲线的叙述错误的是(　)
A.“J”形增长曲线是理想条件下得到的数学模型B.自然界中多数种群的增长类型为“J”形增长C.曲线图能直观反映种群数量的变化D.“J”形增长数学公式中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的倍数
图1-2-6
种群的“J”型增长（导学案例2、例3）
B
A
【情境分析】生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5 mL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。经过反复实验，得出了如表所示的结果。　　
时间（天） 1 2 3 4 5 6 7
数量 5 50 110 290 375 375 376
资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）
种群的“S”型增长
概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。
这种类型的种群增长称为“S”形增长
种群数量达到环境条件所允许的___________（即K值）后， 将停止增长。
条件：_______________________________________________。
曲线特点
产生情形：
资源和空间条件有限,存在敌害等（即存在环境阻力）
种群数量达到K/2时,__________最大
环境容纳量
思考：1.K值是固定不变的吗？为什么？
2.种群数量到达K值后就不再变化了吗？
种内竞争
增加
出生率
死亡率
出生率=死亡率
增长速率
同一种生物的K值不是固定不变的，会受环境的影响。
当环境遭受破坏时，K值下降；当环境改善时，K值上升。
概念：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。
种群的“S”型增长
在K值上下波动，动态平衡。
此时种群的增长速率为 ，种群数量趋于稳定，种群数量达到环境容纳量(即K 值)。
资源和空间丰富，种群数量增长迅速；
AB段:
BC段:
资源和空间有限，种群密度 ，种内竞争 ，
死亡率 ，出生率 ，种群增长 ；
出生率 死亡率
增大
加剧
减缓
＞
出生率 死亡率
上升
下降
C点后:
出生率 死亡率
≈
A
B
C
0
B点:
此时种群增长速率最大;
出生率 死亡率
＞
＞
0
种群的“S”型增长
思考：种群的“S”型增长曲线中各段即各点分别代表什么意思？
想一想：增长速率和增长率相同吗？
(1)增长率：一段时间结束时，种群增加的个体数占原有个体数的比例。
增长率＝(现有个体数—原有个体数)/原有个体数（无单位）
“J”型增长曲线
“S”型增长曲线
拓展延伸（种群增长率和增长速率的辨别）
(2)增长速率：单位时间内种群的增加数目（即种群数量增长曲线的斜率）
增长速率＝(现有个体数—原有个体数)/增长时间（有单位，如个/年）
“J”型增长曲线
“S”型增长曲线
拓展延伸（种群增长率和增长速率的辨别）
拓展延伸（分析K值和K/2在生产中的应用）
项目 资源的保护和利用 有害生物的防治
K值 在资源保护方面，须减小环境阻力，增大K值，如建立自然保护区；在资源利用方面，如养殖量不能超过K值，否则会破坏环境，导致K值下降 增大环境阻力，降低K值，如为防鼠害而严密封存粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等
K/2值 捕捞（或捕获）后的种群数量维持在K/2附近，原因是种群数量在K/2时，种群增长速率最大，可以在最短时间恢复种群数量。 及时控制种群数量，严防达到K/2
两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同。
环境阻力（按自然选择学说，阴影部分表示在生存斗争中被淘汰的个体数）
S
J
拓展延伸（“J”型增长和“J”型增长的关系）
例4 如图1-2-13为某种群在有限环境条件下数量增长的“S”形曲线图。下列有关叙述正确的是(　)
A.该曲线表示种群数量和食物的关系B.种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后C.防治害虫应在数量达到c点时进行D.K 值会因环境条件的变化而改变
图1-2-13
例5 [2023·陕西长安一中月考] 图甲为种群增长的“J”形和“S”形曲线,图乙为两种增长方式中增长速率的变化情况。下列相关叙述中,正确的是(　)
图1-2-14
A.图甲中b曲线对应的是“J”形增长曲线B.图乙②中曲线的顶点与图甲b曲线的最大值相对应C.图甲中的阴影部分可代表环境阻力淘汰的个体D.自然情况下种群不可能出现图甲中a曲线所示的增长方式
即时训练（导学案例4、例5）
D
C
种群数量的波动
在自然界中，有的种群能够在一段时间内维持数量稳定，但是大多数生物种群，种群数量总是在波动之中。
蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量暴发增长的结果
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
当种群长久处于不利条件下，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。
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。
1.爆发
2.下降
3.消亡