1.2 种群数量的变化(第1课时)课件(共40张PPT)-高中生物2025-2026学年人教版(2019)选择性必修2

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名称 1.2 种群数量的变化(第1课时)课件(共40张PPT)-高中生物2025-2026学年人教版(2019)选择性必修2
格式 pptx
文件大小 8.5MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2026-03-16 00:00:00

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文档简介

(共40张PPT)
第1章 种群及其动态
建构种群增长模型的方法及种群数量的变化
第2节 第1课时
人教版高中生物 选择性必修2
1
尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化(重、难点)。
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(重点)。
资料1 据报道由于水质的污染,鱼类易感染某些致病菌,如嗜水气单胞菌可以产生毒性很强的外毒素引发细菌性败血症,染病的鱼主要表现为身体多处出血,病势较猛,死亡率很高。了解该细菌的生长特点,为本病的预防和治疗提供一定的理论依据。
细菌繁殖产生的后代数量
问题探讨
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快,因而我们要经常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
繁殖代数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
细菌数量/个
2
4
8
16
32
64
128
256
512
请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量,并填入下表:
问题探讨
讨论:
1.第n代细菌数量的计算公式是什么?
2.72h后,由第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?
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。
n= 60 min × 72 h ÷ 20 min=216
N0= 1
Nn=1×2n =2216
不会,因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的,可以用实验计数法来验证。
>
<
目标一
建构种群增长模型的方法
建立数学模型
细菌每20 min分裂一次,怎样计算繁殖n代的数量?
研究实例
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表示第几代
观察、统计细菌数量,对自己年建立的模型进行检验或修正
观察研究对象,提出问题
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
研究方法
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
数学模型
用来描述一个系统或它的性质的 形式
数学公式、 。
观察研究对象, →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 进行表达→通过进一步 等,对模型进行 。
概念
表现
形式
构建
步骤
数学
曲线图
提出问题
性质
实验或观察
检验或修正
一边阅读,一边完成学案上的表格
活动1
建立数学模型
下面请你算出一个细菌产生的后代在不同时间(单位为min)的数量,并填入下表,然后以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌种群增长的曲线
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个
21
22
23
24
25
26
27
28
29
试着自己画一画
一边阅读,一边完成学案上的表格
活动1
建立数学模型
同数学公式相比,曲线图表示的模型不够精确。
曲线图能更直观地反映出种群的增长趋势,但是同数学公式相比,曲线图表示的模型有什么局限性?
PK
1.下列关于构建种群增长模型方法的叙述,不正确的是
A.数学模型可以用来描述、解释和预测种群数量的变化
B.数学公式是常见的数学模型,而曲线图更直观,是物理模型的一种
C.构建模型过程中需要通过进一步实验或观察,对模型进行检验或修正
D.在数学建模过程中也常用到假说—演绎法

2.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。调查发现某种一年生植物(当年播种、当年开花结果)的种群中存在下列情形:
①由于某种原因该植物中大约只有80%的种子能够发育成成熟植株 ②该植物平均每株可产生500粒种子 ③该植株为自花传粉植物
目前种子数量为a,则m年后该植物的种子数N可以表示为
A.500a×0.8m B.0.8a×500m C.a×400m D.400am

解析 据题意可知,设初始数量为a,则该种群一年后种子的数量为a×80%×500,则两年后种子的数量为a×80%×500×80%×500=a×(80%×500)2,三年后种子的数量为a×80%×500×80%×500×80%×500=a×(80%×500)3,以此类推,m年后种子的数量为a×(80%×500)m=a×400m,C正确。
>
<
目标一
种群数量的变化
资料2 导致黄河土著鱼陷入绝境的原因有很多,但是外来物种入侵带来的危害最为严重。让人深感震撼的是,在黄河的下游发现过雀鳝。雀鳝是一种不折不扣的肉食性鱼类,性情凶猛,体格健壮,是江河湖泊中的顶级猎食者。一条雀鳝可以存活28年以上,光是产卵期就多达10年之久,能产200多万个子代。如果雀鳝形成了自然种群,自然状态下该种群很可能呈“J”形增长。
雀鳝
如果雀鳝形成了自然种群,自然状态下该种群很可能如何发展?
实例1
1859年,澳大利亚
24只
野兔
6亿只野兔
1个
世纪
实例2
1937—1942年,某岛屿上环颈雉种群数量增长如图
分析自然界种群增长的其他实例
2.1 种群的“J”形增长
2.1 种群的“J”形增长
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,因食物和空间有限
讨论:
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λ倍。
理想条件
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。
2.1 种群的“J”形增长
1.含义
2.模型假设
Nt = N0 λt
Nn = 1×2n
2.1 种群的“J”形增长
3. “J”形增长的数学模型
t年后该种群的数量
为起始数量
表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
时间
1.请据图分析,种群数量变化符合数学公式:Nt=N0λt时,种群增长曲线一定是“J”形吗?
当λ<1时,种群数量减少;
当λ=1时,种群数量相对稳定;
只有当λ>1时,种群数量增多,曲线呈“J”形。
一边阅读,一边完成学案上的表格
活动2
“J”形增长模型分析
①增长率 =(现有个体数-原有个体数)/种群原有个体数

× 100%
增长率=
末数-初数
Nt-Nt-1
Nt-1
初数
(λ>1,且不变)
λ-1
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活动2
“J”形增长模型分析
2.请根据“J”形增长数学公式,分别构建“J”形增长种群的增长率和增长速率曲线模型。
②增长速率:单位时间内增加的个体数量。

增长速率=
末数-初数
单位时间
Nt-Nt-1(个)
t(年)
实质就是“J”形曲线的斜率
(λ>1,且不变)
(λ-1)N0λt-1
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活动2
“J”形增长模型分析
资料3 黄河鲤鱼本是黄河渔业的一张重要名片,但现在野生族群千金难求,造成这一现状的原因,可谓是“杀鱼于无形之中”——外来物种的杂交。由于黄河鲤鱼和德国镜鲤亲缘关系过于亲近,如今杂交的后代已遍布黄河中下游。当基因被彻底污染,原本的“纯种”就等于被消灭了。为保护黄河鲤鱼种质资源,在黄河沿岸均有黄河鲤鱼养殖基地。其中,山东地区所产的鲤鱼最接近原黄河鲤的亲鱼。如果对正宗的苗种进行养殖,黄河鲤鱼种群数量最终会稳定在一定的水平。
黄河鲤鱼
如果对正宗的苗种进行养殖,黄河鲤鱼种群数量会呈“J”形增长吗?
  生态学家高斯(G.F.Gause,1910-1986)曾经做过单独培养大草履虫的实验:在0.5mL培养液中放入5个大草履虫,然后每隔24h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。  
资源和空间有限,天敌的制约等
(即存在环境阻力)
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。
模型假设
1
2
建立模型
2.2 种群的“S”形增长
(1)种群数量
= N0 ,增长速率为_________
<K/2,增长速率_________
= K/2,增长速率_________
>K/2,增长速率_________
= K,增长速率为_________
0
逐渐增大
最大
逐渐减小
0
(2)根据以上分析尝试构建种群数量“S”形增长的增长速率的曲线。
特点:先增大,后减小
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活动3
“S”形增长模型分析
1. 从图中可以看出,黄河鲤鱼种群会呈现“S”形增长。请结合此曲线及其斜率变化,研究种群增长速率变化规律,并完成填空。
同种生物的K值不是固定不变的。
会受到环境因素的影响、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种群的环境容纳量。
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活动3
“S”形增长模型分析
2.同种生物的K值是固定不变的吗?哪些因素会影响动物种群的环境容纳量?
3. 请据图分析:该种群的K值为_____。
K2
环境容纳量(K值),即在保证环境不被破坏前提下所能维持的种群最大数量;
在环境不遭到破坏的情况下,种群数量也会在K值附近上下波动;
种群所达到的最大值有时会超过K 值,但这个值存在的时间很短,因为环境已遭到破坏。
K值并不是种群数量的最大值
一边阅读,一边完成学案上的表格
活动3
“S”形增长模型分析
食物不足
空间有限
种内斗争
天敌捕食
气候、传染病等
它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量。
环境阻力
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活动3
“S”形增长模型分析
4.下图体现了种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系,二者之间的阴影部分代表什么?
研究种群数量变化的应用
1.对大熊猫应采取保护措施:
建立自然保护区,给大熊猫更宽广的生存空间,改善它们的栖息环境,从而提高环境容纳量,是保护大熊猫的根本措施。
2.对渔业捕捞既能获得较大收益,又能保持鱼类数量的恢复,为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,根据种群增长的S型曲线,应使大于K/2时捕捞,捕捞后保持在K/2水平。这样即可获得较大捕捞量,又可保持种群的高速增长,不影响资源的再生。
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活动4
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?
资源危机和能源紧缺说明人口已经接近或达到环境容纳量。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。因而可以提高地球对人的环境容纳量。
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活动4
环境容纳量与现实生活
2.请参考类似案例,分析控制家鼠种群数量的思路和措施。
资料4 1976年科学家在某地区调查时,发现当年6~7月在该地采用0.2%氟乙酰胺喷雾灭鼠,当年鼠种群密度由58.66只/公顷剧降为1.88只/公顷。但4年后,种群密度恢复为165只/公顷。
具体措施:药物毒杀,但
思路:增大死亡率
效果不持久。
(1)以上资料中控制鼠兔数量的思路和相应具体措施是什么?
该控制方法效果如何?
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活动4
环境容纳量与现实生活
(2)资料中控制害虫种群数量的思路和具体措施是什么?该控制方法效
果如何?
2.请参考类似案例,分析控制家鼠种群数量的思路和措施。
资料4 
思路:降低环境容纳量。
具体措施:引进捕食者。
效果评价:效果持久,降低有害生物环境容纳量是防治有害生物的根本措施。
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活动4
环境容纳量与现实生活
机械捕杀
施用激素
药物捕杀
施用避孕药
养殖或释放天敌
将食物储存在安全处
增大死亡率
降低环境容纳量
搞好卫生
降低出生率
防治有害生物的根本措施
硬化地面
(3)请据以上分析,提出控制家鼠数量的思路和相应具体措施。
2.请参考类似案例,分析控制家鼠种群数量的思路和措施。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
2.3 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)对于大多数生物来说,种群数量总是在波动中。
(3)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。
(4)当种群长久处于不利的条件下,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
捕鲸现场
加拿大一枝黄花
3.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.K是一定的环境条件所能维持的种群最大数量,种群数量可以超过环境容纳量
D.保护濒危物种可以提高种群环境容纳量如建立自然保护区

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,即出生率大于死亡率,B错误。
4.如图表示生物科技工作者对一个孤岛上的某动物种群的λ值(λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数)进行了13年的连续研究后绘制的变化曲线。下列分析正确的是
A.从开始研究到第5年间该种群的种群数量先不变后下降
B.第5年到第9年间该种群的增长率不变,呈“J”形增长
C.第10年的λ值是0.5,因此第10年该种群的数量是第9年的一半
D.从第11年开始该种群数量不断上升,到第13年达到K值

解析 由图可知,在第1~5年间λ>1,种群数量在不断增加,A错误;
在第5~9年间λ=1,种群数量维持稳定,增长率为0,不符合“J”形增长,B错误;
λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数,第10年的λ值是0.5,因此第10年该种群的数量是第9年的一半,C正确;
第11~12年间λ<1,该种群数量下降,D错误。
课堂小结