1.2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

第一章種群及其動(dòng)態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代。Nt=N0λt1.根據(jù)假設(shè)計(jì)算出1個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間產(chǎn)生后代的數(shù)量，記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中。時(shí)間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個(gè)）2481632641282565123.72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn＝1×２n＝2216Nn=1×２n2.第n代細(xì)茵數(shù)量的計(jì)算公式是什么？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)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察研究對(duì)象，提出問題提出合理的假設(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)或修正研究方法研究實(shí)例建立數(shù)學(xué)模型四步驟:一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法數(shù)學(xué)公式與曲線圖各有什么優(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。用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，可以為數(shù)學(xué)公式、曲線圖第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式：Nn=1×２n資料1：1859年，澳大利亞某農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔。一個(gè)世紀(jì)之后，澳大利亞野兔超過6億只。后來，黏液瘤病毒控制了野兔的種群數(shù)量。資料2：20世紀(jì)30年代，環(huán)頸雉引入某地小島。5年間增長(zhǎng)如圖所示。不能，因食物和空間有限討論:1.這兩個(gè)資料中種群增長(zhǎng)有什么共同點(diǎn)?2.種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？3.這種種群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能不能一直持續(xù)下去？為什么？食物充足，缺少天敵等種群數(shù)量增長(zhǎng)迅猛,且呈無限增長(zhǎng)趨勢(shì)。J二、種群的“J”形增長(zhǎng)

數(shù)學(xué)模型1：曲線圖1.模型假設(shè)食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種（即無環(huán)境阻力、理想條件下）。在理想條件下種群增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。*注意：該曲線的起點(diǎn)不是原點(diǎn)?！舅伎肌磕男┣闆r下可能出現(xiàn)這種條件？實(shí)驗(yàn)室條件下、遷移入新環(huán)境（如物種入侵）【思考】生物遷入新環(huán)境一定會(huì)出現(xiàn)J形增長(zhǎng)嗎？不一定（1）產(chǎn)生條件：二、種群的“J”形增長(zhǎng)N1=N0λ1N2=N1·λ=(N0為起始數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，t為時(shí)間。)2.建立模型（數(shù)學(xué)公式）:t年后種群的數(shù)量為:Nt=N0λt一年后種群的數(shù)量為:二年后種群的數(shù)量為:N0λ23.特點(diǎn):種群數(shù)量數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，沒有上限意義：反映了種群增長(zhǎng)的潛力或者趨勢(shì)λ現(xiàn)有個(gè)體數(shù)原有個(gè)體數(shù)=【思考1】①當(dāng)λ=1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？②當(dāng)λ＞1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？③當(dāng)0＜λ＜1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？④當(dāng)λ=0時(shí)，種群數(shù)量如何變化？【思考2】當(dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長(zhǎng)嗎？增長(zhǎng)率=0,種群數(shù)量不變(相對(duì)穩(wěn)定)增長(zhǎng)率>0,種群數(shù)量增長(zhǎng)增長(zhǎng)率<0，種群數(shù)量下降不一定；只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長(zhǎng)才為“J”形增長(zhǎng)。雌體沒有繁殖，種群在下一代中滅亡種群增長(zhǎng)率與種群增長(zhǎng)速率①種群增長(zhǎng)率：指種群在一定時(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)占原來個(gè)體總數(shù)的比率，即增長(zhǎng)率＝(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù))／原有個(gè)體數(shù)×100％②種群增長(zhǎng)速率：指單位時(shí)間內(nèi)新增加的個(gè)體數(shù)，增長(zhǎng)速率＝(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù))／單位時(shí)間×100％

種群增長(zhǎng)速率就是曲線上每一點(diǎn)的切線(即斜率)0

時(shí)間種群增長(zhǎng)速率增長(zhǎng)率=(Nt－Nt－1)/Nt－1N0λt－N0λt－1N0λt－1==（λ-1）X100%在“J”形曲線中，種群增長(zhǎng)速率逐漸增大，增長(zhǎng)率基本不變。在題目中出現(xiàn)以下條件時(shí)，可視為“J”形增長(zhǎng)①理想條件下②實(shí)驗(yàn)室條件下③食物和空間條件充裕、氣候適宜和沒有敵害等幾個(gè)條件同時(shí)滿足④外來物種入侵早期階段⑤無環(huán)境阻力狀況

實(shí)例福壽螺福壽螺原產(chǎn)中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū)，如阿根廷、玻利維亞、巴西、巴拉圭及烏拉圭等。廣泛分布于北美、亞洲、非洲等十多個(gè)國(guó)家，已成為世界性的外來入侵生物。鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國(guó).由于繁殖迅速，又幾乎沒有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和天敵，我國(guó)目前有184萬噸.它對(duì)其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。

1-4年，種群數(shù)量呈____形增長(zhǎng)4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量____________________________前9年，種群數(shù)量第____年最高；9-13年，種群數(shù)量第____年最低“J”增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長(zhǎng)512練習(xí)：據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會(huì)呈“J”形增長(zhǎng)嗎？不會(huì)高斯實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如下圖所示的結(jié)果。種群增長(zhǎng)的“S”型曲線“S”型曲線形成原因？種群的________率和______率_______，種群增長(zhǎng)________，有時(shí)會(huì)________在一定水平。______________；當(dāng)種群密度增加時(shí)，種內(nèi)_______加劇，使種群的出生率降低，死亡率升高資源和空間有限競(jìng)爭(zhēng)出生死亡相等停止穩(wěn)定環(huán)境容納量（K值）：一定的環(huán)境條件下所能維持的種群最大的數(shù)量。自然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捕食者的數(shù)量增加出生率等于死亡率達(dá)到K值1.曲線圖分析:ab段:（適應(yīng)期）種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢；（加速期）資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速；（減速期）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；（飽和期）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。種群數(shù)量達(dá)到最大,且種內(nèi)斗爭(zhēng)最劇。bc段:c點(diǎn)：cd段:（轉(zhuǎn)折期）出生率大于死亡率,此時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大。de段:你能根據(jù)這些線索畫出種群增長(zhǎng)速率隨時(shí)間的變化嗎？種群增長(zhǎng)率？時(shí)間（D）種群大小120.42137.23319.04369.05375.36375.4“S”形曲線S形曲線的增長(zhǎng)速率先變大，在種群數(shù)量為K/2時(shí)達(dá)到最大，后逐漸減小，直至為零（K值）*種群數(shù)量曲線不能從原點(diǎn)出發(fā)，增長(zhǎng)速率曲線可以從原點(diǎn)出發(fā)[檢測(cè)]“S”形曲線與其增長(zhǎng)速率的關(guān)系K/2

t0t1t2

時(shí)間種群數(shù)量Kabcde⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的

段⑵圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的

點(diǎn)⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的

段⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的

段甲乙增長(zhǎng)速率變化:0～K/2時(shí)逐漸增大K/2～K時(shí)逐漸減小在K/2時(shí)達(dá)到最大在K時(shí)增長(zhǎng)速率為0acccddet0t1t2

時(shí)間0K/2K

數(shù)量增長(zhǎng)速率fgh【思考】1.自然條件下，為什么種群增長(zhǎng)到K值左右便會(huì)趨于穩(wěn)定？

自然條件下，資源和空間總是有限的。當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加劇，這就會(huì)使種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平（K值）。種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用。

同一種生物的K值不是固定不變的K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭受破壞時(shí)，K值變化是______；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)______在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會(huì)在________上下波動(dòng)。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時(shí)候，會(huì)通過_____調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值下降上升K值附近反饋K值不是種群數(shù)量的最大值K值是環(huán)境容納量，即在環(huán)境不被破壞的前提下所能容納的最大值；種群所達(dá)到的最大值會(huì)超過K值，但超過K值后，環(huán)境容納不下，種群數(shù)量會(huì)迅速降下來K值的大小主要由環(huán)境資源決定呼和浩特大草原，由于未知原因遷來少量老鼠，則該草原上鼠的K值______（增大、不變或減小），原因是_____________________不變K值是由環(huán)境資源量決定的，與遷入率無關(guān)（1）將某種單細(xì)胞菌接種到裝有10mL液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)基M）的試管中，培養(yǎng)并定時(shí)取樣進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)后發(fā)現(xiàn)，試管中該種菌的總數(shù)達(dá)到a時(shí)，種群數(shù)量不再增加。由此可知，該種群增長(zhǎng)曲線為

型，且種群數(shù)量為

時(shí)，種群增長(zhǎng)最快。（2）若將該種菌接種在5mL培養(yǎng)基M中，培養(yǎng)條件同上，則與上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，該種菌的環(huán)境容納量（K值）

（填“增大”“不變”或“減小”）。若在5mL培養(yǎng)基M中接種該菌的量增加一倍，則與增加前相比，K值

（填“增大”“不變”或“減小”），原因是

。

（2019全國(guó)卷III·31）K值是由環(huán)境資源量決定的，與接種量無關(guān)S

a/2減小不變①

對(duì)應(yīng)的種群增長(zhǎng)速率為0,數(shù)量最大,為K值。②

對(duì)應(yīng)的種群增長(zhǎng)速率最大,為K/2值。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群出生率與死亡率相等,種群數(shù)量達(dá)到最大,為

。A點(diǎn)A'點(diǎn)K值K值、K/2的四種表示方法:①②①

對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量為K值。②

對(duì)應(yīng)的種群出生率與死亡率差值最大，為K/2值。①

對(duì)應(yīng)的種群個(gè)體數(shù)最多,即K值。②

對(duì)應(yīng)的種群個(gè)體數(shù)為K/2值。C點(diǎn)C'點(diǎn)D點(diǎn)D'點(diǎn)③④K值、K/2的四種表示方法:四、K值和1/2K值的應(yīng)用1.對(duì)野生生物資源和瀕危物種的保護(hù)應(yīng)對(duì)措施：建立自然保護(hù)區(qū)，提高環(huán)境容納量（K值），野生大熊貓數(shù)量銳減的原因：棲息地遭到破壞，食物減少、活動(dòng)范圍縮小，K值變小。①?gòu)沫h(huán)境容納量考慮：增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量。2.有害生物的防治措施：斷絕或減少食物來源；減少挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；搞好環(huán)境衛(wèi)生等等。②從1/2K值考慮：在種群增長(zhǎng)剛開始（達(dá)到1/2K之前）的時(shí)候就進(jìn)行防治；（絕對(duì)不能讓種群數(shù)量增長(zhǎng)到1/2K值）3.對(duì)野生生物資源的合理利用種群數(shù)量＞K/2時(shí)是最佳捕撈時(shí)期！草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量①要持續(xù)獲得最大捕撈量:__________捕撈；②要獲得最大日捕獲量:應(yīng)在__________捕撈。K/2之后達(dá)到K值時(shí)目的：以持續(xù)獲得最大的捕撈量捕魚時(shí)，在剛超過1/2K時(shí)開始捕撈；要使被捕種群的剩余量維持在1/2K附近?，F(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”形增長(zhǎng)，該種群的增長(zhǎng)速率隨種群數(shù)量A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)開始捕獲，應(yīng)為____點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量。丁1.“J”形曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過度繁殖的特性。用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J”、“S”型曲線時(shí)間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值“J”形曲線無K值，

無種內(nèi)斗爭(zhēng)，

無天敵。種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)，實(shí)際上是“S”型增長(zhǎng)的最初階段，“J”型增長(zhǎng)是一定時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)方式，最終是以”S”型增長(zhǎng)結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果。2.圖中陰影部分表示：________；用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。環(huán)境阻力五、種群增長(zhǎng)的兩種曲線的比較J形曲線S形曲線條件特點(diǎn)有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限連續(xù)增長(zhǎng)增長(zhǎng)到K值后穩(wěn)定無有K值環(huán)境阻力食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)天敵捕食氣候不適傳染病等K值：環(huán)境容納量P12②但對(duì)于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。處在波動(dòng)狀態(tài)的種群，在特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、赤潮等。

東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)①在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。四、種群數(shù)量的波動(dòng)③當(dāng)種群長(zhǎng)期處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性或急劇的下降；如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞。種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體數(shù)量為基礎(chǔ)；當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。*對(duì)于那些已經(jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。【典例】圖1表示某種群數(shù)量變化的相關(guān)曲線圖，圖2是在理想環(huán)境和自然條件下的種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()DA.圖2中曲線X可表示圖1中前5年種群數(shù)量的增長(zhǎng)情況B.圖1中第10年種群數(shù)量對(duì)應(yīng)圖2中曲線Y上的C點(diǎn)C.圖2中B點(diǎn)時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大D.圖1中第15年種群數(shù)量最少圖1為植食性昆蟲遷入該生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長(zhǎng)速率變化曲線，圖2為λ(λ是當(dāng)年種群數(shù)量與前一年種群數(shù)量的比值)隨時(shí)間的變化曲線。下列有關(guān)敘述，正確的是()A.圖1中t1～t2與圖2中a～b時(shí)期種群都是衰退型B.圖2中a、c時(shí)期種群的出生率均與死亡率相當(dāng)C.圖1和圖2中K值出現(xiàn)的時(shí)間分別是t2和dD.圖1和圖2可分別表示種群的“S”形和“J”形增長(zhǎng)過程B圖2中種群數(shù)量最多的時(shí)候是

，最少的時(shí)候是

。呈“J”形增長(zhǎng)的時(shí)間段是

。cedeA.甲種群在t1～t2段的種群數(shù)量不斷增加B.乙種群在t1～t2段的種群數(shù)量一直減少C.乙種群在t3后種群數(shù)量保持不變D.甲種群在t3后數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定可能是生存條件得到了改善【對(duì)點(diǎn)小練】(2021·山東濰坊一中月考)科研小組對(duì)某地兩個(gè)種群的數(shù)量進(jìn)行了多年的跟蹤調(diào)查，并研究λ＝隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，結(jié)果如下圖所示(圖中Nt表示第t年的種群數(shù)量，Nt＋1表示第t＋1年的種群數(shù)量)。下列分析正確的是()C釀酒和做面包都需要酵母菌，這些酵母菌可以用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）來培養(yǎng)。培養(yǎng)液中酵母菌種群的增長(zhǎng)情況，與發(fā)酵食品的制作有密切關(guān)系。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐1.單細(xì)胞真核生物2.兼性厭氧菌3.出芽生殖（主要）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼醪綄W(xué)會(huì)酵母菌等微生物的計(jì)數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。2.實(shí)驗(yàn)原理：用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）培養(yǎng)酵母菌，種群的增長(zhǎng)受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。3.提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的？4.材料用具：酵母菌、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板、滴管、顯微鏡等。5.討論思路：自變量：因變量：無關(guān)變量：時(shí)間酵母菌數(shù)量培養(yǎng)液的體積等計(jì)數(shù)室1mm大方格的長(zhǎng)和寬各為1mm，深度為0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容積為0.1mm3計(jì)數(shù)室血細(xì)胞計(jì)數(shù)板：專門用于計(jì)數(shù)單細(xì)胞微生物的一種儀器1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1/400mm2②1/400mm2的含義①0.10mm的含義計(jì)數(shù)室的深度為0.1mm計(jì)數(shù)室通常有兩種規(guī)格：25×16型：即大方格內(nèi)分為25中格，每一中格又分為16小格16×25型：即大方格內(nèi)分為16中格，每一中格又分為25小格不管計(jì)數(shù)室是哪一種構(gòu)造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400個(gè)小方格組成取樣方法：如圖B所示，25中格×16小格的計(jì)數(shù)板，需要對(duì)四個(gè)頂角及中央5個(gè)中格中的酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)；如圖C所示，16中格×25小格的計(jì)數(shù)板，則只需對(duì)四個(gè)頂角中格中的酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。隨后估算出每個(gè)小方格中的酵母菌數(shù)。（1）怎樣對(duì)酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)？采用抽樣檢測(cè)的方法：蓋→吸→滴→滲→再吸→沉→計(jì)如果先加培養(yǎng)液再蓋蓋玻片，那么蓋玻片可能由于已加入液滴的表面張力而不能嚴(yán)密地蓋到計(jì)數(shù)板表面，使計(jì)數(shù)室內(nèi)部液體增多，導(dǎo)致計(jì)數(shù)結(jié)果偏高。計(jì)算方法：培