1.2 种群数量的变化（第1课时）课件(共46张PPT)--2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选择性必修2

(共46张PPT)
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
第1课时　建构种群增长模型的方法
及种群数量的变化
学习目标
核心素养
科学思维：学会构建种群数量增长的数学模型。
社会责任：关注人类活动对种群数量变化的影响。
1.尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。
2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。
3. 阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
问题探讨（教材P7）
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。
讨论:
1.第n代细菌数量的计算公式是什么？
2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
3.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗 如何验证你的观点？
用实验验证
Nn=N0×2n
2216个
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
数学公式 曲线图
建立数学模型
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
Nn=N0 · 2n
精确
直观
一
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或绘制曲线图
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
研究方法
研究实例
一
建立数学模型
提出合理的假设
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
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
1. 填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量
（教材P8）
时间 (min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量 （个）
2
4
8
16
32
64
128
256
512
一
建立数学模型
问题探讨
2.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
时间/min
细菌数量/个
一
建立数学模型
（教材P8）
问题探讨
思考·讨论：
分析自然界种群增长的实例
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。
一
建立数学模型
一
建立数学模型
讨论:
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？
3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能，因食物和空间有限
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
思考·讨论：
分析自然界种群增长的实例
理想条件
食物和空间充裕
气候适宜
没有天敌和其他竞争物种等
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λ倍。
种群的“J”形增长
二
1
模型假设
2
增长特点
Nt=N0 λt
N0——该种群的起始数量
t ——时间
Nt ——t年后该种群的数量
λ ——该种群数量是前一年种群数量的倍数
二
种群的“J”形增长
3
建立模型
4
模型中各参数的意义
λ
现有个体数
原有个体数
=
【思考1】
①当λ=1时，种群数量如何变化？
②当λ＞1时，种群数量如何变化？
③当λ＜1时，种群数量如何变化？
【思考2】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
二
种群的“J”形增长
【现学现用】据图说出种群数量如何变化
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
二
种群的“J”形增长
动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化；外来入侵物种的种群数量变化。
福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)
紫茎泽兰(原产于墨西哥)
二
种群的“J”形增长
5
实例
凤眼莲（俗称水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。
二
种群的“J”形增长
动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化；外来入侵物种的种群数量变化。
5
实例
1.查一查历年来世界和我国人口增长的数据，分析人口是否呈“J”形增长？
2.如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗
近代以来，世界人口呈现出“J”形增长；我国人口在20世纪大部分时间呈现出“J”形增长，在1979年之后则基本稳定在较低的增长率水平上。
不会
生态学家高斯的实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　　
种群的“S”形增长
三
在有限的资源和空间条件下，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率和出生率相等时，种群的增长就会停止，稳定在一定水平。
三
种群的“S”形增长
1
模型产生原因
一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。
K
三
种群的“S”形增长
2
环境容纳量
K
K2
种群数量
=N0，
K/2，
=K/2，
K/2，
=K，
增长速率为0
增长速率逐渐增大
增长速率最大
增长速率逐渐减小
增长速率为0
种群增长速率
三
种群的“S”形增长
3
种群增长速率的变化
（1）K值不是一成不变的：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。
三
种群的“S”形增长
4
同一种群的K值是不是固定不变的呢？
（1）野生生物的保护
建立自然保护区，提供更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施。
三
种群的“S”形增长
5
K值和K/2值的应用
（2）有害生物的防治
①从环境容纳量考虑：增大环境阻力，降低环境容纳量；
②从K/2考虑：在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。（绝对不能让种群数量增长到K/2值）
三
种群的“S”形增长
5
K值和K/2值的应用
（3）资源的合理利用
捕鱼时，在超过K/2时开始捕捞；要使被捕种群的剩余量维持在K/2值附近。
目的：以持续获得最大的捕捞量。
三
种群的“S”形增长
5
K值和K/2值的应用
环境容纳量与现实生活
1. 你认为当今人口是否已达到K值？科技进步是否能够提高地球对人类的环境容纳量？有什么证据可以支持你的观点？
例如：
资源危机和能源紧缺→人口已经接近或达到环境容纳量
开发、利用和保护资源能力加强→提高地球对人的环境容纳量
思考·讨论：
2. 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？
采取适当措施降低有害动物种群的环境容纳量，如密封粮食、硬化地面、引入天敌、搞好环境卫生等等
环境容纳量与现实生活
思考·讨论：
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
问题探讨
种群数量达到K值后，一定会在K值左右保持稳定吗？
1. 处于波动中的种群，在某些特定条件下可能出现___________；
如_______、_______、________等就是种群数量爆发增长的结果。
种群爆发
蝗灾
鼠灾
赤潮
种群数量的波动
四
2. 当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现________或______的______；
如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏；
种群的延续需要有___________________为基础；
当一个种群的数量过少，种群可能会由于__________等而______、______；
持续性
急剧
下降
一定的个体数量
近亲繁殖
衰退
消亡
*对于那些已经____________________________ 的物种，需要采取有效的措施进行保护。
低于种群延续所需要的最小种群数量
种群数量的波动
四
(有单位，如个/年)
种群增长率与增长速率
五
种群增长率
种群增长速率
一定时间内增长的数量
初始数量
=
一定时间内增长的数量
时间
=
出生数－死亡数
时间
=
就是曲线上通过每一点的切线(即斜率)
看曲线的斜率（即过每一点的切线）
J形曲线
S形曲线
在“J”形曲线中，种群增长速率逐渐增大
在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小
种群增长率与增长速率
五
1
增长速率变化
“J”形增长率的变化：
t年后种群的数量为: Nt=N0λt
增长率
N0λt－ N0λt －1
N0λt －1
=
= λ-1
增长率
种群增长率与增长速率
五
一定时间内增长的数量
初始数量
=
Nt - Nt －1
Nt
=
2
增长率变化
看（λ-1）
“S”形增长率的变化：
种群增长率与增长速率
五
t1
t2
max
2
增长率变化
种群的“S”形增长率一直减小。
？
（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。
种群增长率与增长速率
五
课堂小结
1. 建构种群增长模型的方法
①观察研究对象，提出问题
②提出合理的假设
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
④通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
“J”形增长 “S”形增长
前提条件
增长模型
理想条件：
气候适宜；
没有天敌和其他竞争物种等
食物和空间充裕；
自然状态：
气候变化；
天敌和其他竞争物种等制约
食物和空间有限；
2.“J”形与“S”形增长曲线的比较
课堂小结
2.“J”形与“S”形增长曲线的比较
课堂小结
“J”形增长 “S”形增长
种群增长率曲线
种群增长速率曲线
2.“J”形与“S”形增长曲线的比较
课堂小结
“J”形增长 “S”形增长
特点
有无K值
种群数量以恒定倍数连续增长，Nt＝N0λt
种群数量增长经历慢→快→慢，最终达到K值后基本保持稳定
无
有
2.“J”形与“S”形增长曲线的比较
课堂小结
“J”形增长 “S”形增长
二者联系 概念检测：
例：在自然界，种群数量的增长既是有规律的，又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1）将一种生物引入一个新的环境，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长（ ）
（2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物（ ）
×
×
课堂反馈
1.对于一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是（ ）
A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
B
课堂反馈
2.在调查某林场松鼠的种群数量时，计算当年种群数量与前一年种群数量的比值(λ)，并得到如图所示的曲线。据此图分析下列结论，错误的是(　　)
A．前4年该种群数量基本不变，第5年调查的年龄结构可能为衰退型
B．第4～8年间种群数量下降，原因可能是食物短缺和天敌增多
C．第8年的种群数量最少，第8～16年间种群数量增加，且呈“S”形曲线增长
D．如果持续第16～20年间的趋势，后期种群数量将呈“J”形曲线增长
C
课堂反馈
3.如图为某种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线。若不考虑迁入和迁出，下列有关叙述错误的是(　　)
A．某种群迁入大量同种个体可使该种群K值提高
B．在b点，曲线Y对应的种群数量大小为环境容纳量的一半
C．c点时种群增长速率为零，出生率等于死亡率
D．理想条件下，种群数量增长的曲线可用图中“曲线X”表示，没有K值
A
课堂反馈
4. 图甲是种群在不同环境条件下的增长曲线，图乙是研究人员对某草场进行生态学调查后绘制的某昆虫种群λ值的变化曲线(未发生迁入和迁出)。请分析回答：
(1)图甲中A曲线表示的种群生活在____________________________________________
__________________________________的环境中。
(2)图甲中B曲线呈“____”形，阴影部分表示______________________的个体数量。
食物及空间条件充裕、气候适宜、没有天敌
和其他竞争物种(或理想条件下)
S
在生存斗争中被淘汰
课堂反馈
(3)图乙中该昆虫在0～5年间，种群数量呈现图甲中____(填“A”或“B”)形曲线增长，可推测该昆虫种群的年龄结构类型是________。
(4)该昆虫种群数量在第15年时________(填“是”或“不是”)最小值，在第20～25年间种群数量________(填“增多”“不变”或“减少”)。
A
增长型
不是
不变
4. 图甲是种群在不同环境条件下的增长曲线，图乙是研究人员对某草场进行生态学调查后绘制的某昆虫种群λ值的变化曲线(未发生迁入和迁出)。请分析回答：
课堂反馈
谢谢观看