1.2种群数量的变化（教学课件）——高中生物人教版（2019） 选择性必修二(共23张PPT)

(共23张PPT)
第一章种群及其动态
第2节 种群数量的变化
讨论：
1.第n代细菌数量的计算公式是什么
设细菌初始数量为N ; 第一次分裂产生的细菌为第 一代，数量为N ×2; 第n代的数量为Nn=N ×2n。
2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 2216个
细 胞 数
0min
分 裂
40
60
80
32
64
512
4096
16777216
68719476736
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 就通过分裂繁殖一次。
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
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
问题探讨
细菌繁殖产生的后代数量
=2°
=2
=2
=2
=2
=2
=2
=2
=2 2
=2 4
=2 6
180
240
480
720
时 间 /min
100
120
20
一、建构种群增长模型的方法
1.建立数学模型
建立数学模型的步骤
观察分析
提出问题
建立
数学模型
检验修正
做出假设
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,N 代表细菌数量，n 代表第几代
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型 进行检验或修正
一、建构种群增长模型的方法
研究实例
任务二：n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn=2n
任务三：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。
同数学公式相比，曲线图表示的数学模型不够精确。
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
细菌数量/个 2 4 8 16 32 64 128 256
512
2.细菌种群增长曲线
任务一：计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量
资料11859年，一位来到澳大利亚定居的英国人
在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是， 一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。
漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃树皮， 造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了 黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
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，人们将环颈雉引入某地一
个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如图所示。
年份
思考 ·讨论 ·分析自然界种群增长的实例
讨 论
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。
1.定义
在理想条件下，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。这种 类型的种群增长称为 “J” 形增长。
2.适用条件：
① 食物和空间条件充裕
② 气候适宜
③ 没有天敌(捕食和寄生天敌)
④ 没有其他竞争物种等
3.适用对象：
①实验室条件下；
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。
二、种群的“J” 形增长
在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下， 种群的数量每年以一定的倍数增长， 第二年的数量是第一年的入倍。
(2)建立模型：
Nt=N λt 时间
每年增长倍数
t年后该种群的数量 该种群的起始数量
λ>1,种群数量增长
λ=1,种群数量不变 λ<1,种群数量下降
二、种群的“J” 形增长
当年种群数量
前一年种群数量
4.“J” 形增长的数学模型
理想条件
(1)模型假设
种群数量
入=
二、种群的“J”形增长
■问题：
“J”型增长能一直持续下去吗
存在环境阻力
自然界的资源和空间总是有限的；种内斗争就
会加剧；捕食者增加等。
当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会
稳定在一定的水平。
型的种群增长称为“S”形增长。
2.适用条件：①资源和空间有限
②存在天敌和其他竞争的物种。
3.特点①初始一段时间种群增长较快；
②当种群密度增大时，种内竞争加
K=375。
300
200
100
5 6
时间/d
三、种群的“S”形增长总结
1.定义 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
剧，种群增长较慢；
③种群数量稳定在一定水平(K 值)。
种群数量
种群数量/个
0 2 3
400
ab段：种群基数小，需要适应新环境，
增长较缓慢；
bc段 ： 资源和空间丰富，出生率升高，
种群数量增长迅速；
cd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；
de 段：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。
三、种群的“S”形增长
曲线图分析
三、种群的“S”形增长总结
同一种群的K值是不是固定不变的呢

(1)K 值不是一成不变的：受 到环境因素的影响
K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时 ，K值会下降； 当环境条件状况改善时 ，K 值会上升。
(2)在环境条件没有遭受破坏的情况下，种 群 数 量 会 在K 值附近上下波动。 当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
(3)生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物 的环境容纳量。
J型曲线 S型曲线
条件 环境资源无限 环境资源有限
种群增长率 保持稳定 逐渐降低
有无K值 无，持续保持增长 有K值
曲线 K值：环境容纳量 1 环境阻力 时间
食物不足
空间有限
种内斗争
天敌捕食
气候不适
寄生虫
传染病等
比较种群增长两种曲线的联系与区别
个体数量
思考 · 讨论环境容纳量与现实生活
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，需要控制人口出生 率，有人却认为科技进步可以提高地球对人类的环境容纳量，对此你持什么 观点 你有哪些证据支持你的观点
开放性题目
>例如，世界范围内存在的资源危机和能源问题，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。
>例如，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。
三、种群的“S”形增长
三、种群的“S”形增长
思考 · 讨论环境容纳量与现实生活
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
对鼠害等有害动物的控制，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搞好环境卫生等。
(1)“J”形曲线
(2)“S” 形曲线
三、种群的“S”形增长
增长率和增长速率
种群增长速率
种群增长率
①t 时，种群数量N , 种群增长速率为0;
②t 之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率
逐渐增大；
③当种群数量为K/2值时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值；
④t ~t ,由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数 量增加，种群增长速率逐渐下降；
⑤t 时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。
时 死亡率 丙
出生率
出生率或死亡率
种群数量
K
K/2
t t t2 时间
K/2值时
K值时 t t 时间 图 乙
种群“S”形增长曲线分析
种群增长速率
时间
K值时
K/2值
图 甲
图
to
t
(1)AB 段：出生率大于死亡率，种群数量增加。
(2)B 点(K/2): 出生率与死亡率差值最大，种群增长速率 最大。
(3)BC 段：出生率仍大于死亡率，但差值在减小，种群增长速率下降。
(4)C 点(K 值):出生率等于死亡率，种群增长速率为 0 ,种群数量达 到 最大(K 值 ),趋于稳定。
K/2值时
K 值时
率
2 时 间
种群数量C
K
K/2 B
A
to t t 时 间
出生率
出生率或死亡率
种群“S”形增长曲线分析
死 亡
t
t
四、种群数量的波动
种群数量波动的影响
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。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
(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。
(2)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。如遭遇人 类乱捕滥杀和栖息地破坏。
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。 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。
对于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。
四、种群数量的波动
(1)为害虫的预测及防治提供科学依据。
(2)有利于野生生物资源的合理利用及保护。
(3)拯救和恢复濒危动物种群。
(4)为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、 适时捕捞、采伐等提供理论指导。
(5)为引进外来物种提供理性的思考
研究种群数量变化的意义
四、种群数量的波动