资源简介

(共26张PPT)
第2节 种群数量的变化
新人教版（2019）
选择性必修二《生物与环境》
本节聚焦：
怎样建构种群增长的模型？
种群的数量是怎么样变化的？
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。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20 min就通过分裂繁殖一代。
讨论：
1.第n代细茵数量的计算公式是什么？
设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0x2，第n代的数量为Nn= N0×2n。
细菌繁殖产生的后代数量
2、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。
3、数学公式与曲线图各有什么优缺点？
曲线图：直观，但不够准确。
数学公式：准确，但不够直观。
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
观察研究对象，提出问题
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
提出合理的假设
Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
一. 建构种群增长模型的方法
数学模型
1.概念:
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.步骤:
研究实例
研究方法
讨论：
4.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？
一. 建构种群增长模型的方法
思考·讨论
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。
一. 建构种群增长模型的方法
思考·讨论
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年期间该种群数量的增长如图所示。
1.这两个资料中种群增长有什么共同点
2.种群出现这种增长的原因是什么？
3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等
不能，因资源和空间是有限的
讨论:
二. 种群的“J”形增长
2.模型假设:
1.概念:
自然界确有类似的细菌在 条件下种群数量增长的形式，如果以
为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“ ”型。
理想
时间
种群数量
J
①食物和空间条件充裕
②气候适宜
③没有天敌
④没有其他竞争物种等
理想条件（无环境阻力）
注意：
该曲线的起点不是原点；
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。若起始数量为N0，则：
二. 种群的“J”形增长
3. 建立模型
t年后种群的数量为 Nt=N0×λt
N0为该种群的起始数量， t为时间，
Nt表示t年后该种群的数量，
λ表示该种群数量是前一年种群数量的的倍数
4.特点：
种群的数量每年以一定的倍数增长
思考：
种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt 时，种群增长曲线一定是“J”形吗？
二. 种群的“J”形增长
5. λ与J形种群增长的数量关系：
λ=
Nt+1
Nt
①当λ=1时，种群数量 ；
②当λ＞1时，种群数量 ；
③当0＜λ＜1时，种群数量 ；
④当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
不变(相对稳定)
增长
下降
不一定； 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
二. 种群的“J”形增长
1-4年，种群数量呈_____形增长；
4-5年，种群数量__________；
5-9年，种群数量__________；
9-10年，种群数量 ；
10-11年，种群数量________；
11-13年，种群数量_________________
_________________
前9年，种群数量第_____年最高；
9-13年，种群数量第____年最低。
“J”
增长
相对稳定
下降
下降
11-12年下降，12-13年增长
5
12
【演练1】据图说出种群数量如何变化
各阶段属于什么年龄结构？
二. 种群的“J”形增长
增长率=
增长个体数
原有个体数
增长速率=
增长个体数
增长个数所用的时间
6.“J”形增长的增长率和增长速率
时间
λ-1
=λ-1
二. 种群的“J”形增长
7.适应对象:
(1)实验室条件下；
(2)一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时(外来入侵物种)。
福寿螺
(原产中美洲的热带和亚热带地区)
紫茎泽兰
(原产美洲的墨西哥)
水葫芦
(原产于南美)
思考：生物迁入新环境一定会出现“J”形增长吗？
不一定
二. 种群的“J”形增长
旁栏思考：查一查历年来世界和我国人口增长的数据，分析人口是否呈“J”形增长？
2000年之前我国人口变化
近代以来，世界人口呈现出“J”形增长；我国人口在20世纪大部分时间呈现出“J”形增长，在1979年之后则基本稳定在较低的增长率水平上。
思考：
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
不会
二. 种群的“S”形增长
1.实例证明：生态学家高斯的实验
大草履虫种群的增长曲线
时间/d
种群数量/个
K=375
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　
大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；
第五天以后基本维持在375个左右。
随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
二. 种群的“S”形增长
2.“S”形增长的概念：
种群经过一定时间的 后，数量趋于 ，增长曲线呈“ ”形。
S
稳定
增长
3.模型假设:
条件：
①资源和空间有限
②种内竞争加剧
③存在天敌
④其他竞争的物种。
出生率下降，死亡率升高
二. 种群的“S”形增长
4.环境容纳量：
一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
思考1：同一种群的K值是不是固定不变的呢？
同一种生物的K值不是固定不变的，K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值变化是____；当环境条件状况改善时，K值会____。
下降
上升
二. 种群的“S”形增长
K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
思考2：K 值 （是/不是）种群数量的最大值？
不是
请据图分析：该种群的K 值为 。
K2
二. 种群的“S”形增长
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定
5特点：
种内竞争对种群数量起调节作用
二. 种群的“S”形增长
t0 t1 t2 时间
增长速率
K/2
K
6.“S”形增长的增长率和增长速率
增长率=
增长个体数
原有个体数
增长速率=
增长个体数
增长个数所用的时间
二. 种群的“S”形增长
7.“J”形曲线与“S”形增长曲线的联系：
(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。
二. 种群的“S”形增长
8.K值和K/2的应用：
(1)对野生生物资源和濒危物种的保护:
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。
②保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
二. 种群的“S”形增长
①从环境容纳量考虑：
环境阻力， 环境容纳量；
②从K/2考虑：
控制有害生物害虫数量务必要及时，一般在 时就进行防治。严防种群数量达到 。
K/2前
K/2
增大
降低
8.K值和K/2的应用：
(2)对有害生物防治:
机械捕杀
施用激素
药物捕杀
施用避孕药
养殖或
释放天敌
将食物储存在安全处
增大
死亡率
降低环境
容纳量
打扫卫生
降低
出生率
是防治有害生物
的根本措施。
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
二. 种群的“S”形增长
①持续获得最大捕鱼量：
应在 时开始捕捞，捕捞后种群的剩余量维持在 左右。此时种群具有最大增长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量。
大于K/2
K/2
②获得最大日捕获量:
应在 时捕捞，此时种群密度最大。
K值
8.K值和K/2的应用：
(3)对野生资源的开发和利用:
三. 种群数量的波动
(1)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果。
1.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。
2.对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。
(2)当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
(3)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。
捕鲸现场
北极熊栖息地遭到破坏
三. 种群数量的波动
影响因素: 自然因素和人为因素（人类活动）
1．图1、2、3是某森林中喜鹊的种群数量变化曲线。图4为该森林大山雀种群数量变化曲线（图中λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数），下列说法错误的是（ ）
A．图1中A点和图3中E点的增长速率与图2中的C点对应B．图1、2中的B、D点都可以表示种群达到了环境容纳量，K值并不是一成不变的C．若用图3表示蝗虫种群数量变化情况，为有效防治蝗灾，应在E点前控制其种群密度D．图4中第4年和第8年种群数量相等
D

展开更多......

收起↑