【課件】第1章第2節(jié)種群數(shù)量的變化課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第2節(jié)種群數(shù)量的變化“J”形增長(zhǎng)“S”形增長(zhǎng)圖片中的手越白意味著越臟，越黑意味著越干凈問(wèn)題探討

我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一次。2.

72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？

2216個(gè)。1.n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：Nn=2n3.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式描述的趨勢(shì)增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀(guān)點(diǎn)？不會(huì)，因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的?？梢杂脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來(lái)驗(yàn)證。研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？在資源和生存空間沒(méi)有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀(guān)察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀(guān)察研究對(duì)象，提出問(wèn)題提出合理的假設(shè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀(guān)察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正研究方法（以“問(wèn)題探討”中的素材為例）1.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法（步驟）一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法2.數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式及優(yōu)點(diǎn)Nn=2n數(shù)學(xué)公式曲線(xiàn)圖優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：科學(xué)、精確不夠直觀(guān)直觀(guān)不夠精確理想條件時(shí)間分鐘20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量

248163264128256512分析自然界種群增長(zhǎng)的實(shí)例【思考·討論】【資料1】

1859年，一位來(lái)到澳大利亞定居的英國(guó)人在他的農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔。讓他沒(méi)有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過(guò)6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭(zhēng)食牧草，還啃嚙樹(shù)皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來(lái)，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。【資料2】

20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個(gè)島嶼。1937-1942年這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如右圖所示。討論2.

種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？種群呈“J”形曲線(xiàn)增長(zhǎng)的原因是食物和空間條件充裕、沒(méi)有天敵、氣候適宜等。理想條件1．含義：在

條件下，以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)大致呈“

”型。理想時(shí)間種群數(shù)量J2．適用對(duì)象：①實(shí)驗(yàn)室條件下；②當(dāng)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)。二、種群的“J”形增長(zhǎng)3.“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)理想條件在食物和空間條件充裕，氣候適宜、沒(méi)有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。（2）建立模型：Nt=N0

λt

N0：為起始數(shù)量t：為時(shí)間Nt：表示t年后該種群的數(shù)量λ：表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)

（3）對(duì)“λ”的理解：Nt＝N0λt

表達(dá)式中，λ表示種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，不是增長(zhǎng)率。項(xiàng)目種群數(shù)量變化年齡結(jié)構(gòu)λ>1

λ＝1

λ<1

增加增長(zhǎng)型相對(duì)穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長(zhǎng)才為“J”形增長(zhǎng)。【思考】當(dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長(zhǎng)嗎？A______________B______________C______________D______________【例】研究人員連續(xù)10年調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)中某動(dòng)物的種群數(shù)量變化，繪制的λ值變化曲線(xiàn)如圖所示。A、B、C、D四點(diǎn)時(shí)的種群數(shù)量相比，最多的是

點(diǎn)；最少的是

點(diǎn)。年齡結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)型穩(wěn)定型衰退型BD穩(wěn)定型4.種群“J”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率曲線(xiàn)增長(zhǎng)率增長(zhǎng)速率含義計(jì)算公式舉例“一個(gè)種群有1000個(gè)個(gè)體，2年后增加到1100”，則該種群的增長(zhǎng)速率為:“一個(gè)種群有1000個(gè)個(gè)體，2年后增加到1100”，則該種群的增長(zhǎng)率為:×100%=10%1100-10001000=50個(gè)/年1100-10002年（1）增長(zhǎng)率與增長(zhǎng)速率的比較單位時(shí)間內(nèi)凈增加的個(gè)體數(shù)占原來(lái)個(gè)體數(shù)的比例單位時(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量增長(zhǎng)率=（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù)）/種群原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)速率=（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù)）/增長(zhǎng)時(shí)間①增長(zhǎng)率=（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù)）/種群原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)率＝λ-1（λ>1，且不變）＝×100％增長(zhǎng)率

＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1Nt-1初數(shù)=（λ-1）×100％（增長(zhǎng)率>0，且不變）（λ>1，且不變）②增長(zhǎng)速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量。＝增長(zhǎng)速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時(shí)間Nt－Nt-1(個(gè))t(年)實(shí)質(zhì)就是“J”型曲線(xiàn)的斜率（λ-1）N0λt-1水葫蘆蟛蜞菊【小結(jié)】種群的“J”型增長(zhǎng)1.理想條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等條件下。2.發(fā)生時(shí)期：新物種遷入的開(kāi)始階段、實(shí)驗(yàn)條件下3.種群J型增長(zhǎng)方式的數(shù)學(xué)模型是：Nt=N0入t4.特點(diǎn)：種群數(shù)量連續(xù)增長(zhǎng)；增長(zhǎng)率保持不變（入-1）；增長(zhǎng)速率呈指數(shù)函數(shù)增長(zhǎng)（“J”型曲線(xiàn)的斜率）。如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會(huì)呈“J”形增長(zhǎng)嗎？【實(shí)例分析】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲(chóng)，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375大草履蟲(chóng)的數(shù)量在第二天和第三天增長(zhǎng)較快；第五天以后基本維持在375個(gè)左右。三、種群的“S”型增長(zhǎng)1.“S”形增長(zhǎng)含義資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力），種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長(zhǎng)曲線(xiàn)呈“

”形。S2.適用對(duì)象：一般自然種群的增長(zhǎng)3.環(huán)境容納量（K值）一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱(chēng)為環(huán)境容納量，又稱(chēng)K值。轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快（K/2）加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)速率幾乎為零K值：環(huán)境容納量KK/2（1）K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值請(qǐng)據(jù)圖分析：該種群的K值為

。K2不是（2）

種群的環(huán)境容納量（K）值是恒定不變的嗎？不是，K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時(shí)，K值會(huì)下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)上升。K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量，在環(huán)境條件沒(méi)有變化的情況下，種群數(shù)量在K值上下波動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡。①野生生物的保護(hù)

建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。②有害生物的防治

增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量：打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲(chǔ)存在安全處、養(yǎng)殖或釋放天敵。（3）K值的應(yīng)用4.種群“S”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率曲線(xiàn)（1）K/2值的應(yīng)用——“黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)”ABCABC①對(duì)資源開(kāi)發(fā)與利用的措施種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半（K/2）時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)，維持被開(kāi)發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長(zhǎng)”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。②對(duì)有害生物防治的措施控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處（否則會(huì)導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)）。漁業(yè)資源最佳捕撈時(shí)期？1/2K時(shí)何時(shí)防治？達(dá)到1/2K前【總結(jié)】K值與K/2值的應(yīng)用:K值減小環(huán)境阻力→增大K值→保護(hù)野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大載畜量不超過(guò)K值→合理確定載畜量K/2值漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處種群“J”形和“S”形增長(zhǎng)曲線(xiàn)之間的關(guān)系（1）某種群生活在一個(gè)較理想的環(huán)境中，則此種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲線(xiàn)是

。（2）如果此種群生活在一個(gè)有限制的自然環(huán)境中，種群的個(gè)體數(shù)量增長(zhǎng)的曲線(xiàn)可能是

。（3）圖中兩曲線(xiàn)間的陰影部分代表

，按自然選擇學(xué)說(shuō)，就表示在生存斗爭(zhēng)中被

的個(gè)體數(shù)量。“S”形曲線(xiàn)“J”形曲線(xiàn)環(huán)境阻力淘汰食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)天敵捕食氣候、傳染病等環(huán)境阻力J型曲線(xiàn)S型曲線(xiàn)前提條件增長(zhǎng)模型有無(wú)K值種群增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)速率理想條件存在環(huán)境阻力比較種群增長(zhǎng)兩種曲線(xiàn)的聯(lián)系與區(qū)別無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)有K值保持穩(wěn)定先增加后下降，有最大值逐漸下降逐漸增加，無(wú)上限

大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)；在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)1.下面三種曲線(xiàn)是同一生物種群數(shù)量變化的不同指標(biāo)。以下敘述正確的是（）A．圖1、2、3中的a、c、e點(diǎn)生存斗爭(zhēng)最激烈B．圖2和3中的c~d段、e~f段種群的增長(zhǎng)率不變C．圖1中b點(diǎn)和圖3中f點(diǎn)的增長(zhǎng)速率與圖2中的c點(diǎn)對(duì)應(yīng)D．圖1、2、3都可以表示該種群在有限環(huán)境條件下的增長(zhǎng)規(guī)律練習(xí)：D2．假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S型增長(zhǎng)，該種群的增長(zhǎng)率隨種群數(shù)量的變化趨勢(shì)如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時(shí)開(kāi)始捕獲，下列四個(gè)種群數(shù)量中合適的是（

）A．甲點(diǎn)

B．乙點(diǎn)

C．丙點(diǎn)

D．丁點(diǎn)D3．種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長(zhǎng)（如圖曲線(xiàn)甲），在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長(zhǎng)（如曲線(xiàn)乙）。下列有關(guān)種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)的敘述，正確的是（）A．圖中陰影部分表示在生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)，C點(diǎn)時(shí)，環(huán)境阻力最小B．若曲線(xiàn)乙表示草履蟲(chóng)種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)，E點(diǎn)后種群中衰老個(gè)體的數(shù)量將基本維持穩(wěn)定C．若曲線(xiàn)乙表示酵母菌種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)，D點(diǎn)時(shí)出生率＜死亡率D．K值具有物種特異性，所以田鼠的種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)在不同環(huán)境下總是相同的B4．在某一片小麥田中，長(zhǎng)著許多雜草，還有食草昆蟲(chóng)、青蛙、鼠、蛇等動(dòng)物活動(dòng)。某研究小組對(duì)該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)回答：（1）研究小組要估算該農(nóng)田中薺菜的種群密度，應(yīng)采用_________________法。在取樣時(shí)，關(guān)鍵要做到__________________。（2）消滅某種蟲(chóng)害時(shí)，利用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲(chóng)的雄性個(gè)體，破壞害蟲(chóng)種群正常的_______________，就會(huì)使很多雌性個(gè)體不能完成交配，結(jié)果直接影響害蟲(chóng)的出生率。（3）研究小組為了監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)鼠害的發(fā)生情況，對(duì)田鼠種群數(shù)量的變化規(guī)律進(jìn)行了研究．研究者通常采用________________法估算該地區(qū)田鼠的種群數(shù)量。樣方法隨機(jī)取樣性別比例標(biāo)記重捕（4）如圖1是種群在不同環(huán)境條件下的增長(zhǎng)曲線(xiàn)，圖2表示某種草原布氏田鼠種群出生率與死亡率比值（R）的變化曲線(xiàn)（R=出生率/死亡率）。據(jù)圖回答問(wèn)題：圖1中種群數(shù)量以A曲線(xiàn)增長(zhǎng)時(shí)，種群增長(zhǎng)率______________（填“增大”“不變”或“減少”）。圖2中，當(dāng)R值為c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)，布氏田鼠種群的年齡組成類(lèi)型為_(kāi)____________。不變衰退型五、培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化①兼性厭氧型生物（單細(xì)胞真核生物）；②生長(zhǎng)周期短，繁殖速度快，易于研究種群數(shù)量的變化探究?實(shí)踐實(shí)驗(yàn):探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1.實(shí)驗(yàn)原理:2.提出問(wèn)題:培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的?3.作出假設(shè):在環(huán)境資源有限的條件下，酵母菌的數(shù)量變化隨時(shí)間呈“S”形增長(zhǎng)曲線(xiàn)

在理想條件下，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“J”形曲線(xiàn)；在各種資源有限或者存在環(huán)境阻力的情況下，酵母菌種群增長(zhǎng)呈“S”形曲線(xiàn)。

隨著時(shí)間推移，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的______、有害代謝產(chǎn)物的______、pH的_________，酵母菌數(shù)量呈_________形增長(zhǎng)。消耗積累改變S4.材料用具:酵母菌菌種，無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或者肉湯培養(yǎng)液，血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，顯微鏡等。正面圖側(cè)面圖計(jì)數(shù)室滴液處計(jì)數(shù)室深度為0.1mm1個(gè)計(jì)數(shù)室的面積為1mm2，1個(gè)計(jì)數(shù)室內(nèi)有400個(gè)小方格。每個(gè)小方格的面積是1/400mm25.顯微鏡計(jì)數(shù)操作步驟:1.將蓋玻片放在血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)室上；2.用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)數(shù)室內(nèi)；3.待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在在載物臺(tái)中央4.計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)估計(jì)試管中酵母菌總數(shù)。

酵母菌的計(jì)數(shù)方法:抽樣檢測(cè)法滴液處大方格中方格小方格1/400mm2方格網(wǎng)上刻有9個(gè)大方格，其中只有中間的一個(gè)大方格為計(jì)數(shù)室，供微生物計(jì)數(shù)用。

放大后的計(jì)數(shù)室（1個(gè)中央大方格）6.計(jì)數(shù)工具——血細(xì)胞計(jì)數(shù)板及計(jì)算

計(jì)數(shù)室深度為0.1mm1個(gè)計(jì)數(shù)室的面積為1mm2，1個(gè)計(jì)數(shù)室內(nèi)有400個(gè)小方格。每個(gè)小方格的面積是1/400mm2計(jì)數(shù)室的兩種規(guī)格：規(guī)格2（25×16）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個(gè)數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×25×104×稀釋倍數(shù)規(guī)格1（16×25）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個(gè)數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×16×104×稀釋倍數(shù)練習(xí)1.檢測(cè)員將1mL水樣稀釋10倍后，用抽樣檢測(cè)的方法檢測(cè)每毫升藍(lán)藻的數(shù)量；將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取少許培養(yǎng)液使其自行滲入計(jì)數(shù)室，并用濾紙吸去多余液體。已知每個(gè)計(jì)數(shù)室由25×16＝400個(gè)小格組成，容納液體的總體積為0.1mm3。現(xiàn)觀(guān)察到圖中該計(jì)數(shù)室所示a、b、c、d、e5個(gè)中格80個(gè)小格內(nèi)共有藍(lán)藻n個(gè)，則上述水樣中約有藍(lán)藻

個(gè)／mL。5n×105

規(guī)格2（25×16）：1mL培養(yǎng)液中細(xì)胞個(gè)數(shù)＝中方格中酵母菌數(shù)量的平均值×25×104×稀釋倍數(shù)2.將樣液稀釋100倍，采用血球計(jì)數(shù)板(規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm)計(jì)數(shù)，觀(guān)察到的計(jì)數(shù)室中細(xì)胞分布見(jiàn)圖3，則培養(yǎng)液中藻細(xì)胞的密度是________個(gè)/mL。1×10854344（2）從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次這是為什么？酵母菌會(huì)