1.2 种群数量的变化 第1课时 课件(共22张PPT)2024-2025学年人教版（2019）高中生物学选择性必修2

(共22张PPT)
1.2 种群数量的变化
第1课时
1、能够通过建立数学模型解释种群的数量变动。
2、举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长的特征，并阐明这两种曲线在生活中的应用。
3、能说出研究种群数量的波动的意义。
细菌的数量变化
资料：我们手上难免沾染细菌。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就通过二分裂繁殖一代。
1.在此条件下，一个细菌3h后会增殖为多少？（P8表格）
时 间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个
128
2
4
8
16
32
64
256
512
2.如果我们用N0表示细菌起始数量，n表示繁殖代数，第n代细菌数量Nn的计算公式？
Nn=N0×2n
3.利用表格中的数据在坐标中画出细菌增长的曲线。
（横轴为时间，纵轴为细菌数量）p8左上图
一、建构种群增长模型的方法
科学方法:
研究方法
公式： 曲线图：
Nn＝N0×2n
(N为细菌数量；n表示第几代)
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量
资源和空间无限时，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
进一步实验或观察，对模型进行检测或修正
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
0
100
200
300
400
500
600
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
细菌数量/个
时间/min
但不够精确
精确，
描述、解释和预测种群数量的变化
但不够直观
提出问题
作出假设
建立模型
检验或修正
直观，
时 间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个
128
2
4
8
16
32
64
256
512
二、种群的“J”形增长
分析自然界种群增长的实例
思考·讨论
讨论1. 这两个资料中的种群增长有什么共 同点？
讨论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？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。
讨论2. 种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
类似
资料1：澳大利亚野兔
1859年，24只野兔 6亿只以上的野兔
近100年后
资料2：某岛屿环颈雉
→理想条件
J形
构建模型
【模型假设】在食物和空间条件充裕、气候适宜，没有敌害和其他竞争物种等条件下，种群的起始数量为N0,每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。
【建立模型】
一年后该种群的数量应为：
N1=N0 λ
二年后该种群的数量应为：
N2=N1 λ =N0 λ2
t 年后种群数量应为：
…… ……
Nt=N0 t
时间
种群数量
“J”形
表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
非生物因素
生物因素
λ ：
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为该种群数量前一年种群数量的倍数。）
种群 “J”型增长的数学模型公式：
Nt=N0 λt
λ =Nt/Nt-1
思考：种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt 时，种群增长曲线一定是“J”形吗？
项目 种群数量变化
λ>1
λ＝1
λ<1
增加
相对稳定
减少
“J”形增长特点：①λ＞1且为定值时
表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
λ =Nt/Nt-1
【模型完善】
②增长速率:
逐渐增大
（增长速率：单位时间内增长的数量，即曲线斜率）
增长速率曲线
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，种群数量____________________________
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
1.据图说出种群数量如何变化
【模型应用】
时间
种群数量
A______________
B______________
C______________
D______________
2.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。
A、B、C、D 四点时的种群数量相比，最多的是 点；最少的是 点。
年龄结构
增长型
稳定型
衰退型
B
D
稳定型
【实例】
福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)
已成为世界性的外来入侵生物。
紫茎泽兰(原产于墨西哥)
“J”型增长能一直持续下去吗？
存在环境阻力———
　 自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。
当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。
有实例证明吗？
三、种群的“S”形增长
1.高斯对大草履虫种群研究的实验
把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：
思考：为什么草履虫的种群数量会呈现“S”型增长？
时间（天） 0 1 2 3 4 5 6
种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 375
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定。
“S”形
1.高斯对大草履虫种群研究的实验
把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验。
“S”形增长原因：
一定的环境条件所能维持的种群的最大数量称为环境容纳量，又称为K值。
K=375
环境条件改变，则K值亦改变
食物和空间有限
种内竞争加剧
出生率降低，死亡率升高
当出生率=死亡率时，停止增长
当种群密度增大时，
N0
A
B
C
K
K/2
对应种群数量为k/2
对应种群数量为k
种群数量在 K/2值时，种群—
增长最快
种群数量小于K/2值时，种群—
食物、空间条件充裕，随时间增加，增长逐渐加快
种群数量大于K/2值时，种群—
种内竞争加剧，出生率逐渐减低，死亡率升高，
随时间增加种群增长逐渐减慢，直至出生率=死亡率，
种群增长停止。
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
t0 t1 t2 时间
0 K/2 K 数量
增长速率
K/2
k值不是恒定不变的，取决于环境资源，随着环境的变化而变化。
2.“S”形曲线的增长速率：
先增后减为0
下图中关于“S”形曲线的叙述，错误的是(　　)
A．t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，种群数量增长较快
B．t1～t2之间，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内竞争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降
C．t2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
D．在t1时控制有害生物最有效
D
因为t1时种群增长速率最大
【模型应用1】
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
②保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。
场景1
K的应用
【模型应用2】
机械捕杀
施用激素
药物捕杀
施用避孕药
养殖或
释放天敌
断绝或减少食物来源
增大
死亡率
降低环境容纳量,在 捕杀。
打扫卫生
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
降低
出生率
是防治有害生物
的根本措施。
场景2
防止老鼠种群数量达到K/2处
K/2前
K/2的应用
为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？
场景3
a.渔业捕捞应在 ;
K/2以后
b.捕捞后鱼的种群数量维持在 。
K/2
因为捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，符合可持续发展的原则。
K/2的应用
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。
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
种群数量的下降
研究种群数量变化的意义
（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。
项目 “J”型曲线 “S”型曲线
曲线 模型
形成条件
有无K值 无K值， 持续增加
增长速率曲线
资源无限的理想条件
资源有限的自然条件
有K值，可在K值
附近上下波动
K/2
Nt=N0 λ t
（λ >1且定值）
“J”型增长曲线和“S”型增长曲线的比较