《種群數(shù)量的變化》 教學(xué)PPT課件【人教版高中生物必修3】

第四章·第二節(jié)

種群的數(shù)量變化1901年，水葫蘆被引入中國(guó)，現(xiàn)在被稱為世界百大外來(lái)入侵種之一。許多河道和湖泊被水葫蘆覆蓋水面，導(dǎo)致大量水生生物死亡，它為什么能生長(zhǎng)的如此迅猛？水葫蘆的危害激趣導(dǎo)學(xué)1.通過(guò)探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化和細(xì)菌數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。2.通過(guò)資料分析、師生交流，能夠闡明種群的“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)。3.通過(guò)查閱資料、小組討論，關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)導(dǎo)思點(diǎn)撥數(shù)學(xué)模型：是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等形式。關(guān)聯(lián)知識(shí)描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。新課講授在營(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)分裂繁殖一代。問(wèn)題探討新課講授時(shí)間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個(gè)）2481632641282565121234567891、填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2．n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：

Nn3．72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？＝1×2n解：n＝60minx72h／20min＝216Nn＝1×2n

＝2216新課講授細(xì)菌數(shù)量4、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？曲線圖：直觀但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：精確但不夠直觀。新課講授建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1新課講授1、觀察研究對(duì)象提出問(wèn)題細(xì)菌每20分鐘分裂一次，問(wèn)題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設(shè)在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響3、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)列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式4、通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正新課講授例1：1859年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定居，他帶來(lái)了24只野兔。一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭(zhēng)食牧草，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。新課講授例2：鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等數(shù)十個(gè)國(guó)家造成危害。1901年作為花卉引入中國(guó)，30年代作為畜禽飼料引入中國(guó)內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。新課講授例3：在20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)的一個(gè)島嶼。在1937－1942年期間，這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。

如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來(lái)表示，曲線大致呈什么型？新課講授①產(chǎn)生條件：理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒(méi)有天敵等；②增長(zhǎng)特點(diǎn)：種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的λ倍。種群增長(zhǎng)的“J”型曲線2新課講授③種群“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：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為年均增長(zhǎng)率．）④例子：實(shí)驗(yàn)室條件下、外來(lái)物種入侵、遷移入新環(huán)境。新課講授在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？為什么？如何驗(yàn)證這個(gè)觀點(diǎn)？不會(huì)。原因是資源和空間是有限的。生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲(chóng)，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)果。問(wèn)題探討新課講授思考：1、曲線形狀象什么？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？“S”型曲線2、大草履蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？K值種群增長(zhǎng)的“S”型曲線3新課講授種群增長(zhǎng)率不斷降低種群數(shù)量K/2→K值時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群增長(zhǎng)率為零，但種群數(shù)量達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭(zhēng)最劇烈。種群數(shù)量在K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)率最大種群數(shù)量由0→K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)率增大K/2轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速潛伏期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢飽和期，增長(zhǎng)速率為零新課講授①產(chǎn)生條件：自然條件(現(xiàn)實(shí)狀態(tài))——食物等資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。②增長(zhǎng)特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值），將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。存在環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大新課講授J型曲線S型曲線條件種群增長(zhǎng)率有無(wú)K值曲線環(huán)境資源無(wú)限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)天敵捕食氣候不適寄生蟲(chóng)傳染病等新課講授種群數(shù)量變化曲線與種群增長(zhǎng)率曲線的關(guān)系⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c點(diǎn)。⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的de段。K/2abcde甲ghf乙新課講授種群增長(zhǎng)曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過(guò)降低其環(huán)境容納量（K值）②受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過(guò)改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量為K/2時(shí)最好；而殺蟲(chóng)效果最好的時(shí)期在潛伏期。新課講授大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。種群數(shù)量的波動(dòng)和下降4新課講授

種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群數(shù)量的變化氣候、食物、被捕食、傳染病等增或減增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素新課講授1、為野生生物資源的合理利用及保護(hù)提供理論指導(dǎo)。既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長(zhǎng)速率為最大值。2、為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。研究種群數(shù)量變化的意義5新課講授3、通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害生物的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。

降低環(huán)境的負(fù)荷量（K值）。如鼠害防治可通過(guò)嚴(yán)密封存糧食、清除生活垃圾、保護(hù)老鼠的天敵等措施來(lái)降低K值。4、為引進(jìn)外來(lái)物種提供理性的思考。

必須考慮所引入的外來(lái)物種是否會(huì)構(gòu)成對(duì)原來(lái)物種的危害，即是否會(huì)構(gòu)成生物入侵。新課講授1、為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在什么水平?根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)量最大。設(shè)問(wèn)尋疑2、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。設(shè)問(wèn)尋疑1．在下列圖中，表示種群在無(wú)環(huán)境阻力狀況下增長(zhǎng)的是（）B診斷反饋2、某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充足利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A、3000噸B、1650噸C、1500噸D、不超過(guò)300噸D診斷反饋3、下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)增加（）A.CD段（增長(zhǎng)速度慢）B.DE段（速度加快）C.EF段（變化速率加快）D.FG段（速度逐漸變慢）D診斷反饋4、以下關(guān)于“J”型曲線與“S”型曲線的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A.“J”型曲線只適用于實(shí)驗(yàn)室條件下或種群遷入新的適宜環(huán)境后B.兩種增長(zhǎng)方式的差異主要在于有無(wú)環(huán)境阻力對(duì)種群數(shù)量增長(zhǎng)的影響C.“S”型曲線和“J”型曲線一樣，增長(zhǎng)率始終保持不變D.環(huán)境阻力主要有種內(nèi)斗爭(zhēng)的加劇、種間關(guān)系的影響以及無(wú)機(jī)環(huán)境的影響D診斷反饋問(wèn)題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的？