種群數(shù)量的變化（名師完整版講課件）高二生物（人教版選擇性必修2）

第2節(jié)種群數(shù)量的變化建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法,觀察視頻思考回答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=2n可以用實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來(lái)驗(yàn)證。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20min就通過(guò)分裂繁殖一代。3.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。二種群的“J”型增長(zhǎng)三種群的“S”型增長(zhǎng)一建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法目錄CONTENTS四種群數(shù)量的波動(dòng)1.建立數(shù)學(xué)模型的步驟觀察分析提出問(wèn)題做出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)修正研究方法研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算繁殖n代的數(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表示第幾代觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正2.數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式及優(yōu)點(diǎn)Nn=2n數(shù)學(xué)公式曲線圖優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：科學(xué)、精確不夠直觀直觀不夠精確時(shí)間/min020406080100120140160180繁殖代數(shù)0123456789細(xì)菌數(shù)量/個(gè)20248163264128256512請(qǐng)你算出一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間數(shù)量，并填入下表，畫出細(xì)菌種群數(shù)量的增長(zhǎng)曲線。自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群（呈J型）增長(zhǎng)的形式嗎？思考·討論：分析自然界種群增長(zhǎng)的實(shí)例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長(zhǎng)如右圖討論：1.這兩個(gè)資料中的種群增長(zhǎng)有什么共同點(diǎn)？

出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？種群呈“J”形曲線增長(zhǎng)。原因是食物和空間條件充裕、沒(méi)有天敵、氣候適宜等。2.這種種群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能不能一直持續(xù)下去？為什么？不能。因?yàn)橘Y源和空間是有限的。理想條件1．含義：在

條件下，以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)，畫出的種群增長(zhǎng)曲線大致呈“

”形。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)。“J”形增長(zhǎng)需滿足哪些條件呢,數(shù)學(xué)模型（公式）是怎樣的呢？（2）建立模型(數(shù)學(xué)公式)

N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

食物和空間條件充裕氣候適宜沒(méi)有天敵(捕食和寄生天敵)沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)物種等3．“J”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)（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1】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)定型變式：調(diào)查某地烏鴉連續(xù)10年的種群數(shù)量變化，圖中λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，下列分析正確的是(

)A．烏鴉的種群密度采用樣方法調(diào)查B．第3年和第9年的烏鴉種群數(shù)量相同C．第6年以前烏鴉種群數(shù)量為“J”型增長(zhǎng)D．第9～10年的烏鴉種群數(shù)量最少

D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)（增長(zhǎng)率>0，且不變）種群增長(zhǎng)率不受種群密度制約，增長(zhǎng)率保持不變。=（λ-1）×100％Nt＝N0λt

(4)增長(zhǎng)率：?jiǎn)挝粫r(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（λ>1，且不變）（5）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”型曲線的斜率（λ-1）N0λt-1Nt＝N0λt

在自然條件下，種群的增長(zhǎng)形式能又是怎樣的呢？【實(shí)例分析】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，不更換到更大容器中，不添加新的培養(yǎng)液，連續(xù)觀察、記錄，第5天后基本維持375個(gè)左右，結(jié)果如下表：時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375時(shí)間0123456數(shù)量520137319369375373請(qǐng)繪制大草履蟲的種群增長(zhǎng)曲線373.3369.020.4319.0137.2375.01.“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)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。ab段：種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢；調(diào)整期資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速；加速期資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長(zhǎng)減緩；減速期出生率約等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對(duì)穩(wěn)定。飽和期種群數(shù)量為K/2，種群增長(zhǎng)速率達(dá)到最大；轉(zhuǎn)折期4.“S”形增長(zhǎng)曲線圖分析：bc段：c點(diǎn)：de段：cd段：4.種群“S”形增長(zhǎng)曲線分析（1）AB段：出生率

死亡率，種群數(shù)量增加。

（2）B點(diǎn)（K/2）：出生率與死亡率差值

，種群增長(zhǎng)速率

。（3）BC段：出生率仍

死亡率，但差值在減小，種群增長(zhǎng)速率

。（4）C點(diǎn)（K值）：出生率

死亡率，種群增長(zhǎng)速率為

，種群數(shù)量達(dá)到

，趨于穩(wěn)定。ABC大于最大最大大于下降等于0最大（K值）(1)增長(zhǎng)速率(dN/dt)①增長(zhǎng)速率先增大后減小，最后為0。②當(dāng)種群數(shù)量為k/2時(shí)，增長(zhǎng)速率達(dá)到最大。實(shí)質(zhì)就是“S”型曲線的斜率（2）增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率受種群密度制約，密度越大，增長(zhǎng)率越小。密度制約系數(shù)：1—N/K總資源為1，1—N/K表示種群數(shù)量為N時(shí)，剩余的資源。1/K為每個(gè)個(gè)體所占有的資源，N/K為N個(gè)個(gè)體所占有的資源。6.種群“S”形增長(zhǎng)的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率曲線時(shí)間0123456數(shù)量520137319369375373(k-N)/K【問(wèn)題探究】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

。同一種群的K值是固定不變的嗎？同一種群的K

值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境因素的影響。K2生物自身的遺傳特性和食物、棲息場(chǎng)所、天敵及其他生存條件均會(huì)影響動(dòng)物的環(huán)境容納量。不是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。5．K值的應(yīng)用①野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？最根本原因是野生大熊貓的棲息地遭到破壞，由于食物的減少和活動(dòng)范圍的縮小，K值就會(huì)變小。（1）實(shí)踐應(yīng)用1——野生生物的保護(hù)②保護(hù)大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的生活空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。？（2）實(shí)踐應(yīng)用2——有害生物的防治機(jī)械捕殺施用激素藥物捕殺施用避孕藥養(yǎng)殖或釋放天敵將食物儲(chǔ)存在安全處增大死亡率降低環(huán)境容納量搞好衛(wèi)生降低出生率防治有害生物的根本措施硬化地面5．K值的應(yīng)用【問(wèn)題探究】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

例2

資源的合理使用可使產(chǎn)量最大化，又不影響資源的持久利用。自然種群增長(zhǎng)呈“S”型曲線。假設(shè)種群的K值為200，N表示種群數(shù)量，據(jù)表分析正確的是(

)A.環(huán)境阻力對(duì)種群增長(zhǎng)的影響出現(xiàn)在S4點(diǎn)之后B．防治蝗蟲應(yīng)在蝗蟲數(shù)量達(dá)到S3點(diǎn)時(shí)進(jìn)行C．漁業(yè)捕撈后需控制剩余量在S3點(diǎn)D．(K－N)/K值為0.25時(shí)，種群增長(zhǎng)率最大曲線上的點(diǎn)N(K－N)/KS1200.90S2500.75S31000.50S41500.25S51800.10C【總結(jié)】種群“J”形和“S”形增長(zhǎng)曲線之間的關(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)的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，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?！癝”形“J”形環(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S型曲線前提條件增長(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)上限二種群的“J”型增長(zhǎng)三種群的“S”型增長(zhǎng)一建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法目錄CONTENTS四種群數(shù)量的波動(dòng)在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于大多數(shù)生物種群來(lái)說(shuō)，種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)1.種群數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定2.種群數(shù)量的波動(dòng)在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動(dòng)。3.種群數(shù)量的爆發(fā)處在波動(dòng)狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等。東亞飛蝗的爆發(fā)東亞飛蝗在我國(guó)的大發(fā)生沒(méi)有周期性規(guī)律，干旱是大發(fā)生的主要原因。在黃河三角洲上的濕生草地，若遇到連年干旱，土壤中的蝗卵成活率就會(huì)提高，這是造成蝗蟲大發(fā)生的主要原因。在淮河流域，前一年大澇，第二年飛蝗大發(fā)生的概率最大。故河北蝗區(qū)常出現(xiàn)“先澇后旱，螞蚱成片”，“大水之后，必鬧蝗災(zāi)”的情況。3