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(共34张PPT)
第2节 种群数量的变化（第1课时）
年 级： 高二
主讲人：
学 科：生物学（人教版）
学 校：
人教版 选择性必修2
学习目标
4.从生物学视角关注人类活动对种群数量的变化。
1.通过问题探讨，自主探究、梳理建构数学模型的方法。
2.通过资料分析，归纳总结种群数量增长规律为“J”型和“S”型曲线。
3.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数学变化情况。
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。一双未洗过的手上最多有80万个细菌，一克指甲垢里藏有38亿个细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。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。
1.72h后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
2.第n代细菌数量的计算公式是什么？
2216
Nn＝1×２n
任务一：自主探究、分析资料、回答问题，梳理建构数学模型的方法。
问题探讨
3.计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量填入下表，画出细菌的数量增长曲线。
问题：
比较分析数学公式相比和曲线图表的数学模型各有什么优点？
时间/min 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量/个
2
4
8
16
32
64
128
256
512
② 种群增长曲线可以直观地反映出种群的增长趋势，但不够精确。
① 数学公式Nt=2n更加的精确，但不能反映出种群的增长趋势。
数学模型法
某种细菌数量的增长
一.建构数学模型的方法
1.数学模型建构的步骤
提出问题
作出假设
数学表达
检验或修正
细菌每20min分裂一次
在资源和空间无限多的环境中，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，对自己所建立的模型进行检验或修正
4.数学模型:
描述、解释和预测种群数量的变化
2.数学模型的表达形式
数学方程式
曲线图
3.建构数学模型的意义:
图表
一.建构数学模型的方法
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？
任务二：分析资料，小组合作讨论回答问题，归纳种群的“J”“S”形增长规律。
二.种群的“J”形增长
资料1：1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
二.种群的“J”形增长
资料2： 20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内， 1937—1942年期间该种群数量增长如图。
资料3：凤眼莲（水葫芦）原产于南美，1901年作为花卉引入我国。30年代作为畜禽伺料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前有这种凤眼莲184万吨，成为我国淡水水体中主要外来入侵物种之一。
二.种群的“J”形增长
问题1：这三个资料中的种群增长有什么共同点？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。
问题2：种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足，缺少天敌等。
问题3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能，因为资源和空间是有限的。
二.种群的“J”形增长
通过上述两个实例可以看出，自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，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。
二.种群的“J”形增长
1.N0为某种动物种群的起始数量，种群数量每年以一定倍数增长，第二年的数量是第一年的 倍，则t年后，Nt的计算公式怎么表示？
时间（t）
N0
种群数量
t年后的种群数量
起始数量
种群数量是前年种群数量的倍数
时间
思考
2.模型假设条件：
食物或养料充足，生存空间充裕，气候适宜，没有天敌等理想的环境
二.种群的“J”形增长
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
问题
三、种群的“S”形增长
资料 高斯对大草履虫种群研究的实验：高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：
时间（天） 0 1 2 3 4 5 6
种群数量（个） 5 20 137 319 369 375 375
任务二：分析资料，小组合作讨论回答问题，归纳种群的“J”“S”形增长规律。
1.尝试把上述表格数据转化成坐标曲线，画出的曲线名称是什么？
问题
3.分析种群的“S”形增长形成的条件是什么？
4.同一种群的K值是不是固定不变的呢？
2.什么是环境容纳量？并举例说明。
三、种群的“S”形增长
K=375
在环境条件不受破坏的情况下，一定空间所能维持的种群的最大数量称为环境容纳量，又称为K值
1.尝试把上述表格数据转化成坐标曲线，画出的曲线名称是什么？
问题
2.什么是环境容纳量？并举例说明。
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线．
三、种群的“S”形增长
存在环境阻力
①资源和空间有限；②种内斗争加剧；③天敌数量增加；④出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡。(出生率等于死亡率)
3.分析种群的“S”形增长形成的条件是什么？
思考2：将“J”型和“S”形曲线绘制在一个坐标系中，阴影部分别是什么意思？
环境阻力
三、种群的“S”形增长
存在环境阻力
①资源和空间有限；②种内斗争加剧；③天敌数量增加；④出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡。(出生率等于死亡率)
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后将停止增长，围绕K值上下波动；当生存环境改变时，K值也会相应改变。
3.分析种群的“S”形增长形成的条件是什么？
4.同一种群的K值是不是固定不变的呢？
（1）图中阴影部分表示什么？
（2）环境阻力如何用自然选择学说
内容解释？
（3）“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？
环境阻力。
生存斗争中被淘汰的个体数。
不等同，已经存在环境阻力。
“J”型曲线无 K值, 无种内斗争, 无天敌。
7. “J”形曲线与“S”形曲线比较
三、种群的“S”形增长
1.“S”型曲线的斜率变化是怎样的？说明了什么？
B
A
C
K/2
A
B
C
增长速率
曲线的斜率先增后减，说明种群数量的增长速率先增后减。
时间
分析思考 ：
2.观察曲线，找到大草履虫增长速率最快的大致位置。
一、“S”形增长
思考:
曲线各段的出生率和死亡率如何变化？为什么？
0——
：出生率大于死亡率
：出生率约等于死亡率
：出生率远大于死亡率
：出生率大于死亡率
——K
K
三、种群的“S”形增长
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
场景1
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。
②保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
联系生活实际
任务三：联系生活实际，利用所学知识解决实际问题，并提出合理化建议。
三、种群的“S”形增长
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
场景2
降低环境容纳量,在K/2前捕杀。
防治有害生物的根本措施
防止老鼠种群数量
达到K/2处
增大
死亡率
机械捕杀
药物捕杀
降低
出生率
施用避孕药施用激素
养殖或
释放天敌
断绝或减少食物来源
打扫卫生
为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？
场景3
a.渔业捕捞应在K/2以后;
b.捕捞后鱼的种群数量维持在K/2。
因为捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，符合可持续发展的原则。
三、种群的“S”形增长
联系生活实际
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。
1.种群数量的相对稳定：
野牛
狮群
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。
1.种群数量的相对稳定：
狮群
2.种群数量的波动：
种群数量波动包括周期性波动和非周期性波动。
周期性波动
非周期性波动
任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。
反之则为非周期性波动。
对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。
周期性波动
任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。
季节性波动
年间波动
周期性波动
非周期性波动
任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。
季节性波动
年间波动
大多数
1913
1917
1921
1925
1929
1933
1937
1941
1945
1949
1953
1957
1961
年份
种群数量/相对值
2
4
6
8
10
0
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
该东亚飞蝗的种群数量在1913—1961年一直处于不规则的波动状态
处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。
东亚飞蝗在我国的大发生，没有周期性规律，干旱是大发生的主要原因。在黄河三角洲上的湿生草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大发生的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。
3.种群数量的爆发：
4.种群数量的下降：
当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
▲对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护，如保护动物
“J”形增长 “S”形增长
产生条件
增长特点
K值
曲线
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理想条件。
资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。
每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。
种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。
温故知新：“J”与“S”增长的比较
时间(t)
种群数量
t0 t1 t2时间
增长速率
时间
种群数量
t/2
t
无
有K值
环境因素
种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率
种群数量的变化
食物、气候、天敌、传染病等
增或减
增长、波动、稳定、下降等
直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出
间接因素：年龄结构和性别比例
重要因素：人类的活动
自然因素：食物、气候、天敌、传染病等
影响种群数量变化的因素小结
1．下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．自然状态下种群数量达到K 值时，种群的增长速率接近于0
D．当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化
B

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