人教版高中生物选择性必修2第1章种群及其动态第2节种群数量的变化课件(共62张PPT)

(共62张PPT)
第1章　种群及其动态
第2节　种群数量的变化
[素养目标]　1.通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。2.通过分析 与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点。3.通过探究培养液中 酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。4.运用种群数量 变化规律解决生产生活中的实际问题.关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。
第*页
研习任务一　种群数量增长曲线
数学形式　
（2）建立数学模型的一般步骤与实例（连线）
数学公式　
数量的变化　
时间　
种群数量　
（2）模型假
Nt ＝ N0λ t 　
稳定　
资源和空间　
种内竞争　
降低　
升高　
相等　
一定的环境　
最大数量　
K 值　
栖息地　
K 值　
自然保护区　
环境容纳量　
4. 种群“J”形增长和“S”形增长的比较
项目 “J”形增长 “S”形增长
前提
条件 理想状态：①食物和空间条件充 裕；②气候适宜；③没有天敌和其 他竞争物种 自然状态：①资源和空间有限；② 种群密度增大时，种内竞争加剧
增长
模型
种群
增长
速率
曲线
种群
增长
率曲
线　
项目 “J”形增长 “S”形增长
二者
联系
特点 种群数量以恒定倍数连续增长， Nt ＝ N0λ t 种群数量增长经历慢→快→慢，最 终达到 K 值后基本保持稳定
有无
K 值 无 有
项目 “J”形增长 “S”形增长
波动　
蝗灾　
鼠灾　
下降　
个体数量　
最小种群数量　
解析：我国西北干旱地区不适合沙蝗生存，沙蝗不会呈现“J”形增长。

（3）对于“S”形曲线，同一种群的 K 值是固定不变的，与环境因素无关。
（ ）
√


互动探究
1. 种群的“J”形增长
【实验情境】细菌的繁殖速率很快。假定在营养和生存空间没有限制的情况下，某种 细菌每20 min就繁殖一代，如图所示。完成下列思考，体验建构数学模型的方法。
（1）模型构建过程
①仔细观察细菌分裂繁殖的规律，完善下表：
时间（min） 20 40 60 80 100 120 180
繁殖代数（代） 1 2 3 4 5 6 　　
细菌数量（个） 　　 　　 　　 　　 32 64 　　
②总结细菌数量（ N ）和繁殖代数（ n ）之间的关系，写出相应的数学公 式： 　　　　　　　。
提示：（1）①9　2　4　8　16　512　② N ＝2 n
③根据②所得到的数学公式，画出细菌种群数量增长的曲线。
提示：③
（2）曲线分析
①尝试分析种群数量“J”形增长的条件有哪些。
　　　　　　　。
（2）①a.理想条件下；b.实验室条件下；c.食物和空间条件充裕、气候适宜和没有 天敌和其他竞争物种等；d.外来物种入侵早期阶段；e.无环境阻力情况。
②根据“J”形曲线公式： Nt ＝ N0·λ t （ N0为该种群的起始数量， t 为时间，λ表示该种 群数量是前一年种群数量的倍数），可知“J”形增长的增长率为 　　，分析当λ不同 时，种群数量的变化及此时种群年龄结构的所属类型。
λ值 种群数量 年龄结构类型
＞1 　　 增长型
＝1 不变 　　
　　 减小 衰退型
③在自然界中是否存在种群“J”形增长曲线？
　　　　　　　。
②λ－1　增大　稳定型　＜1
③不存在。因为自然界中的空间和资源总是有限的，而“J”形增长曲线需要空间和 资源充裕等条件。
2. 种群的“S”形增长
【实验情境】生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5 mL培养液中放入5个 大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图 所示的结果。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。
大草履虫种群的增长曲线
（1）“S”形增长形成的原因
依据题图分析，大草履虫呈“S”形增长，原因是什么？
（2）出生率和死亡率分析
①分析图中A点、B点时种群的出生率和死亡率的大小。
②增长率＝出生率－死亡率。“S”形增长曲线的增长率如何变化？
提示：（1）随着大草履虫数量增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致出 生率降低，死亡率升高。
（2）①A点时，出生率大于死亡率；B点时出生率等于死亡率。
②呈逐渐减小趋势。
（3） K 值分析和应用
①同一种群的 K 值是固定不变的吗？同一物种不同种群的 K 值一定相同吗？
②思考东北虎数量锐减的原因，如何才是有效的保护？
③从种群数量角度考虑，需要降到多少数量才是有效的灭鼠手段？
（3）①不是；不一定。
②主要是栖息地遭到破坏；建立自然保护区。
③应该将鼠的数量控制在 K /2以下。
典题评析
[例1]　如图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是 （　　）
A. 种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等
B. bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率
C. 自然状态下种群数量达到 K 值时，种群的增长速率接近于0
D. 当环境条件发生变化时，种群的 K 值也会发生相应的变化
B
解析：bc段种群增长速率逐渐下降，但是种群的增长速率仍然大于零，出生率大于死 亡率，B错误。
（2）种群增长速率：单位时间内新增加的个体数（即种群数量增长曲线的斜率）， 即增长速率＝一定时间内增长的个体数量/时间。
假设某一种群的数量在某一单位时间 t （如一年）内，由初始数量 N0增长到 Nt ，则该 种群的增长率和增长速率的计算公式分别为：
A. 种群在c点之前呈“J”形增长，c点之后呈“S”形增长
B. 种群数量增长最快的时期是c点时期
C. c点时此种群的个体总数达到其环境容纳量（ K 值）
D. 曲线表明种群数量变化受食物的影响
C
解析：由图可知，种群在c点之前增长率一直下降，增长曲线不呈“J”形，若为 “J”形曲线，则增长率不变，c点之后增长率小于零，种群数量下降，也不为“S” 形曲线，A错误；种群数量增长最快的时期应该是增长速率最大的时候，即 K /2时，c 点时增长速率为零，B错误；c点时出生率等于死亡率，增长速率为零，种群数量达到 最大值，即种群的个体总数达到环境容纳量，C正确；曲线只表明了种群的出生率与 死亡率的变化，不能得出种群数量变化受食物的影响的结论，D错误。
A. 条件是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
B. “J”形增长曲线有 K 值，只是 K 值较大，图中没有表示出来
C. 数学方程式模型可表达为 t 年后种群数量： Nt ＝ N0λ t
D. “J”形增长曲线模型中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的 倍数
解析：“J”形增长的数学模型中没有 K 值，B错误。
B
A. 甲种群在 O ～ t3段的年龄结构为增长型
B. 乙种群在 O ～ t1段的种群数量呈“J”形增长
C. 乙种群在 t2时数量最少
D. 甲种群在 t3后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善
B
解析：题中的 Nt＋1/N t 表示增长倍数λ，若 Nt＋1/N t ＞1，则种群数量增加；若 Nt＋1/N t ＜ 1，则种群数量下降；若 Nt＋1/N t ＝1，种群数量不变。据图可知，甲种群在 O ～ t3段的 种群数量先减少再增加，而增长型的种群数量一直增加，A错误；乙种群在 O ～ t1段 的 Nt＋1/N t ＞1且恒定，种群数量呈“J”形增长，B正确；乙种群在 t2～ t3段的种群数 量仍在下降，C错误；甲种群在 t3后种群呈“J”形增长，D错误。
第*页
研习任务二　探究培养液中酵母菌种群数量的变化
真核　
液体　
“J”　
消耗　
积累　
改变　
“S”　
（4）重复（2）（3）步骤：连续观察7天，统计数目
（5）构建模型分析：将所得数据用曲线表示出来，得出酵母菌种群数量变化规律
6. 实验结果分析
酵母菌数量增长曲线图（如图1）及酵母菌增长速率曲线图（如图2）。
图1
图2
先上升，稳定一段时间后下降　
死亡率　
出生率　
（1）本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成前后对照；需要做重复实 验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
（2）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中 的酵母菌均匀分布，减少误差。
（3）制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让 培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
（4）制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行 观察、计数。
①如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严 密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。此外，先盖盖玻 片再滴加培养液，还能避免因直接滴加培养液时，在计数室内产生气泡，导致计数室 相对体积减小而造成误差。
②如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时，就可能出现以下现 象：要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。
7. 实验注意事项
（5）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线， 数左线不数右线”的原则计数。
（6）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应适当稀释培养液重新计数，以每 个小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
（7）每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表，如：
时间（d） 1 2 3 4 5 6 ……
数量（个） ……
（1）血细胞计数板：通常有两种规格，一种是一个大方格分成16个中方格，每个中 方格又分成25个小方格；另一种是一个大方格分成25个中方格，每个中方格又分成16 个小方格。但无论哪种规格的计数板，每个大方格都有16×25＝400个小方格。一个 大方格长和宽各为1 mm，深度为0.1 mm，容积为0.1 mm3。
8. 血细胞计数板及其使用
（2）计数方法：对于16×25的计数板而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中 的个体数量；而对于25×16的计数板而言，计四角和正中间的（共5个）中方格共计 80个小方格中的个体数量。（如下图所示）
　　
（16×25） （25×16）
（3）计算方法
①16×25型的计数板：酵母细胞个数/mL＝（100个小方格细胞总数/100）×400×10 000×稀释倍数。
②25×16型的计数板：酵母细胞个数/mL＝（80个小方格细胞总数/80）×400×10 000×稀释倍数。
√

√

互动探究
1. 实验设计与操作
（1）用培养液培养酵母菌时，种群数量增长的主要影响因素有 　　　　　　　等。
（2）从试管中吸出培养液之前，将试管轻轻振荡几次的目的： 　　　　　　　。
（3）本实验在不同时期内的数量可以 　　　　　　　，
因此不需要另设 　　组；但需要 　　实验，以保证计数的准确性。
提示：（1）培养液成分、空间、pH、温度
（2）使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差
（3）相互对照　对照　重复
2. 酵母菌的计数
（1）使用血细胞计数板计数时，要先盖盖玻片后滴加酵母菌培养液是为 了 　　　　　　　，
若先滴后盖会导致计数结果 　　。
（2）计数原则同“样方法”，即 　　　　　　　。
对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶点的酵母菌。
（3）若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是： 　　　　　　　。
提示：（1）防止气泡产生，影响计数　偏大
（2）计上不计下，计左不计右
（3）稀释后再计数
3. 酵母菌种群数量变化的原因分析
如图是某同学绘制的酵母菌种群数量变化曲线，试分析曲线中AB段、BC段的变 化原因。
（1）A→B： 　　　　　　　。
（2）B→C： 　　　　　　　。
提示：（1）开始时培养液中营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁 殖，种群数量快速增加，随酵母菌种群数量增加，种内竞争加剧，出生率下降，死亡 率上升，当出生率等于死亡率时，种群数量维持相对稳定
（2）随着酵母菌培养时间的延长，营养物质大量消耗、pH变化等，生存条件恶化， 酵母菌死亡率升高，种群数量下降
典题评析
[例2]　（2024·山东烟台检测）进行酵母菌计数时，先将盖玻片放在血细胞计数板的 计数室上（0.1 mm3），然后将稀释100倍的培养液滴在盖玻片边缘，让其自行渗入。 如图是在显微镜下观察到的一个中方格的酵母菌分布情况，相关叙述错误的是 （　　）
A. 该规格计数室酵母菌种群密度（个/mL）计算公式为：中方格中酵母菌数量的平均值×25×106
B. 该计数板的一个计数室中有16个中方格
C. 未对酵母菌进行台盼蓝染色会导致计数的活菌值比实际值偏高
D. 计数时，对压在小方格界线上的酵母菌，依据“计上不计下，计左不计右”的原则处理
B
解析：计数室含有400个小方格，题图中的中方格内含有16个小方格，则计数室的中 方格含有25个，根据单位换算，1 mL＝103 mm3，则该规格计数室酵母菌种群密度 （个/mL）计算公式为：中方格中酵母菌数量的平均值×25÷0.1×103×100＝中方格 中酵母菌数量的平均值×25×106，A正确，B错误；死细胞会被台盼蓝染成蓝色，若 未对酵母菌进行台盼蓝染色，则死菌也会计算进去，导致计数的活菌值比实际值偏 高，C正确；计数时，对压在小方格界线上的酵母菌，要遵循“计上不计下，计左不 计右”的原则，D正确。
试管号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
培养液体积/mL 10 5 10 5
起始酵母菌数/103个 10 5 5 10
A. 4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”形增长
B. 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
C. 试管Ⅲ内种群的 K 值与试管Ⅱ不同
D. 试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
B
解析：由于初始阶段，培养液中的营养物质十分充足，酵母菌的数量比较少，4个试 管中的种群都会经历“J”形曲线增长，A正确；利用血细胞计数板计数时，应先放置 盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，吸去多余 培养液，再进行计数，B错误；试管Ⅱ、Ⅲ中的起始酵母菌的数量相同，但是培养液 体积不同，故二者的 K 值不同，C正确；试管Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积相同，但是试管 Ⅳ内的起始酵母菌数量多，种群数量先于试管Ⅱ开始下降，D正确。
A. 培养酵母菌前，加热去除培养液中的溶解氧
B. 用吸管从静置的锥形瓶中吸取一定量的培养液滴在血细 胞计数板的中央进行计数
C. 图中c点和d点相比，d点的生存环境更恶劣
D. e点和f点种群数量相同，两点对应的出生率和死亡率均 相同
C
解析：酵母菌在有氧条件下繁殖快，故不用去除培养液中的溶解氧，A错误；吸取培 养液前应先振荡摇匀，使培养液中的酵母菌分布均匀，然后用吸管从锥形瓶中部吸取 一定量的培养液滴在盖玻片的边缘，待培养液从边缘处自行渗入计数室，吸去多余培 养液，再进行计数，B错误；图中d点比c点的种群数量低，所以d点的生存环境更恶 劣，C正确；e点种群数量下降，出生率小于死亡率，f点种群数量增长，出生率大于 死亡率，D错误。
课堂小结
课堂记要：
　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　
　　　　　　　　
第*页
课堂强研习 合作学习 精研重难
课堂小测试　诊断学习效果
A. 振荡培养的主要目的是增大培养液中的溶氧量
B. 取等量藻液滴加到血细胞计数板上，盖好盖玻片，稍待片刻后再计数
C. 若一个小格内小球藻过多，应稀释到每小格1～2个再计数
D. 为了分析小球藻种群数量变化总趋势，需连续统计多天的数据
解析：振荡培养的主要目的是增大培养液中的溶二氧化碳量，A错误；在血细胞计数 板上，盖好盖玻片，取等量藻液滴加到盖玻片边缘，让其自行渗入计数室，稍待片刻 后再计数，B错误；若一个小格内小球藻过多，应进行稀释，一般稀释到每小格4～5 个左右较为合适，C错误；为了分析小球藻种群数量变化总趋势，需连续统计多天的 数据，D正确。
D
1
2
3
4
5
A. a B. b C. c D. d
B
解析：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，种群达到环境容纳量时，其出生率与死亡率相等，种群的增长停止且稳定在一定的水平。从图中可知， 当出生率等于死亡率时，对应的种群数量是b。因此B正确。
1
2
3
4
5
A. 该种群的数量呈“J”形增长
B. 该种群的年龄结构属于稳定型
C. 自然界中符合上图特征的种群较少
D. 该种群性别比例可能比较适宜
B
1
2
3
4
5
解析：由图示可知，该种群出生率大于死亡率，即增长率大于0且稳定不变，故该种 群数量的增长曲线呈“J”形，A正确；种群年龄结构的三种类型为增长型、稳定型、 衰退型，由于本题出生率恒大于死亡率，故该种群的年龄结构为增长型，B错误；题 图中种群数量的出生率和死亡率都保持不变，且出生率大于死亡率，即种群自然增长 率大于0且稳定不变，则该种群是在理想条件下，在自然界中符合图示特征的种群较 少，C正确；性别比例可以改变种群的出生率，从而导致图中两条曲线位置发生变 化，而该种群出生率和死亡率都保持不变，故其性别比例可能比较适宜，D正确。
1
2
3
4
5
4. 检测员将1 mL水样稀释10倍后，用血细胞计数板检测每毫升水样蓝细菌的数量； 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。
A
A. 5 n ×105 B. 5 n ×106
C. 8 n ×105 D. 8 n ×106
1
2
3
4
5
解析：根据题意和图示分析可知：每毫升水样中蓝细菌数量＝（80个小方格细胞总数 /80）×400×10 000×稀释倍数＝ n ×5×10 000×10＝5 n ×105。
1
2
3
4
5
5. 自然界中种群的数量特征是种群最重要的特征之一，如图表示某动物种群在不同 条件下数量变化情况的曲线图，请回答以下问题：
数学　
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
1
2
3
4
5
。
K1　
环境容纳量是指一定的环境条件
下所能维持的种群最大数量，而不是指种群所能达到的最大数量
波动　
遭遇人类乱捕滥杀或栖息地被破
坏
1
2
3
4
5