1.2种群数量的变化课件(第1课时)(共27张PPT)人教版（2019）选择性必修2 生物与环境
文档属性
| 名称 | 1.2种群数量的变化课件(第1课时)(共27张PPT)人教版（2019）选择性必修2 生物与环境 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 9.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-05-27 20:40:20 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第2节
种群数量的变化
(第1课时)
第1章 种群及其动态
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。
问题探讨
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？
n=72×60÷20=216，N0=1,Nn=2216
细菌繁殖产生的后代数量
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。
用实验验证。
物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。
概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。
数学模型：以数学关系或坐标曲线图表示生物学规律。
一、建构种群增长模型的方法
描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型
分泌蛋白分泌过程
数学模型概念:
建构数学模型的步骤：
研究实例
研究方法
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
观察研究对象，提出问题
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
提出合理的假设
Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代
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
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
1
2
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
（以“问题探讨”中的素材为例）
科学方法----建立数学模型
21
22
23
24
25
26
27
28
29
n代细菌数量Nn的计算公式是：
Nn=2n
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线：
精确，但不够直观
曲线图：
直观，但不够精确
数学方程式：
同数学方程式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？
思考：自然界中有此类型吗？
时间/min
细菌数量 /个
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。
思考·讨论 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:
思考·讨论 分析自然界种群增长的实例
二、种群的“J” 形增长
2.模型假设:
①食物和空间条件充裕
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
3.建立模型:
时间（t）
N0
种群数量
t年后的种群数量
起始数量
时间
种群数量是前年种群数量的倍数
λ=
当年种群数量
前一年种群数量
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=
当年种群数量
前一年种群数量
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
二、种群的“J” 形增长
4.适应对象:
(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)
紫茎泽兰
(原产美洲的墨西哥)
水葫芦
(原产于南美)
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
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
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
种群数量达到最大,且种内斗争最剧列。
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
(2)特点：
三、种群的“S” 形增长
在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在 附近上下波动。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。
三、种群的“S” 形增长
3.环境容纳量：
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。
同一种群的K值是不是固定不变的呢？
同一种生物的K值不是固定不变的，K值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____。
下降
上升
负反馈
K值
K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;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。
【问题探究】K 值 （是/不是）种群数量的最大值
不是
请据图分析：该种群的K 值为 。
K2
三、种群的“S” 形增长
4.“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。
5.K值和K/2的应用：
(1)对野生生物资源和濒危物种的保护:
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。
②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活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
K值
J型
环境阻力
时间
种群数量
减小环境阻力，提高K值
5.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：
环境阻力， 环境容纳量；
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
增大
降低
5.K值和K/2的应用：
(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
1.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点 你有哪些证据支持你的观点
世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长；
随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。
思考·讨论 环境容纳量与现实生活
开放性题目
2.鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施
对鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。
从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量：
①将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；
②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；
③养殖或释放它们的天敌；
④搞好环境卫生。
思考·讨论 环境容纳量与现实生活
增大死亡率
降低环境容纳量
施用避孕药、降低生殖率的激素等。
降低出生率
防治有害生物的根本措施？
(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
讲师：姚老师
生物学
选择性必修2 《生物与环境》
谢谢观看！
第2节
种群数量的变化
(第1课时)
第1章 种群及其动态
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。
问题探讨
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？
n=72×60÷20=216，N0=1,Nn=2216
细菌繁殖产生的后代数量
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。
用实验验证。
物理模型：以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。
概念模型：用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。
数学模型：以数学关系或坐标曲线图表示生物学规律。
一、建构种群增长模型的方法
描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型
分泌蛋白分泌过程
数学模型概念:
建构数学模型的步骤：
研究实例
研究方法
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
观察研究对象，提出问题
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
提出合理的假设
Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代
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
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
1
2
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
（以“问题探讨”中的素材为例）
科学方法----建立数学模型
21
22
23
24
25
26
27
28
29
n代细菌数量Nn的计算公式是：
Nn=2n
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线：
精确，但不够直观
曲线图：
直观，但不够精确
数学方程式：
同数学方程式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？
思考：自然界中有此类型吗？
时间/min
细菌数量 /个
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。
思考·讨论 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:
思考·讨论 分析自然界种群增长的实例
二、种群的“J” 形增长
2.模型假设:
①食物和空间条件充裕
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
3.建立模型:
时间（t）
N0
种群数量
t年后的种群数量
起始数量
时间
种群数量是前年种群数量的倍数
λ=
当年种群数量
前一年种群数量
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=
当年种群数量
前一年种群数量
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
二、种群的“J” 形增长
4.适应对象:
(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)
紫茎泽兰
(原产美洲的墨西哥)
水葫芦
(原产于南美)
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
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
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
种群数量达到最大,且种内斗争最剧列。
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
(2)特点：
三、种群的“S” 形增长
在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在 附近上下波动。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。
三、种群的“S” 形增长
3.环境容纳量：
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。
同一种群的K值是不是固定不变的呢？
同一种生物的K值不是固定不变的，K值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____。
下降
上升
负反馈
K值
K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;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。
【问题探究】K 值 （是/不是）种群数量的最大值
不是
请据图分析：该种群的K 值为 。
K2
三、种群的“S” 形增长
4.“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。
5.K值和K/2的应用：
(1)对野生生物资源和濒危物种的保护:
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。
②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活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
K值
J型
环境阻力
时间
种群数量
减小环境阻力，提高K值
5.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：
环境阻力， 环境容纳量；
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
增大
降低
5.K值和K/2的应用：
(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
1.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点 你有哪些证据支持你的观点
世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长；
随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。
思考·讨论 环境容纳量与现实生活
开放性题目
2.鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施
对鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。
从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量：
①将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；
②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；
③养殖或释放它们的天敌；
④搞好环境卫生。
思考·讨论 环境容纳量与现实生活
增大死亡率
降低环境容纳量
施用避孕药、降低生殖率的激素等。
降低出生率
防治有害生物的根本措施？
(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
讲师：姚老师
生物学
选择性必修2 《生物与环境》
谢谢观看！