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(共29张PPT)
第2节 种群数量的变化
教学目标
通过分析影响种群数量变化的因素
，形成稳态与平衡观。(生命观念)
01
通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”
形增长的条件和特点;通过探究培养液中酵母菌种
群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数
学模型。(科学思维、科学探究)
02
03
运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题
，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。
(社会责任)
目标
情景材料一
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20min就通过分裂繁殖一代。
细菌的增殖（视频）
合作探究一：细菌的生殖方式是怎样的？
二分裂
合作探究二：第n代细菌数量的计算公式是什么？
时间（min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 1
Nn=2n
2
4
8
16
32
64
128
256
512
情景材料一
合作探究三：72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
n＝ 60min ×72h／20min＝216
Nn＝1 X ２n ＝2216
合作探究四：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？为了验证你的观点，我们可以采用什么学科方法来研究？
不会
建立数学模型
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20min就通过分裂繁殖一代。
观察分析
提出问题
做出假设
建立
数学模型
对模型进行检验修正
研究方法
研究实例
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
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
Nn=2n
N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正
1.定义：
一、建构种群增长模型的方法
建立数学模型
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.步骤：
0
时间/min
细菌数量/个
100
200
300
400
500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
一、建构种群增长模型的方法
建立数学模型
合作探究五：请根据表格信息，尝试小组合作以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。
时间(min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
3.类型及优缺点：
(1)数学公式
(2)曲线图
①优点：科学、精确
②不足：不够直观
①优点：直观
②不足：不够精确
　实战训练　
1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，建立数学模型一般包括以下步骤，下列排列顺序正确的是(　　 ) ①观察研究对象，提出问题　
②提出合理的假设　
③根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达　
④通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 A．①②③④ B．②①③④ C．③④①② D．②③①④
　实战训练　
2.下列关于建构种群增长模型方法的说法，不正确的是(　　)
A.曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势
B.数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图
C.数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化
D.在数学建模过程中也常用到假说一演绎法
合作探究六：在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？有类似细菌在理想条件下种群增长的形式吗？
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。
资料1
一、建构种群增长模型的方法
分析自然界种群增长实例
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左图所示
一、建构种群增长模型的方法
分析自然界种群增长实例
合作探究七：通过以上材料的学习，请小组合作思考以下问题？
1. 这两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。
3. 这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
2. 种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
不能，因为资源和空间是有限的。
4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？
类似，均成“J”形。
一、建构种群增长模型的方法
分析自然界种群增长实例
0
时间/min
细菌数量/个
100
200
300
400
500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
二、种群的“J”形增长
自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”形。
某海岛上环颈雉种群数量的变化
二、种群的“J”形增长
合作探究八：自主学习课本P8-9页相关内容，请小组合作完成以下问题。
1.“J”形增长曲线模型假设和适用对象是什么？
2.写出“J”形增长曲线的数学模型(以数学公式表示)及解释各字母的含义。
3.“J”形增长曲线的增长特点。
4.查阅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。
理想状态：①食物充足，②空间不限，③气候适宜，④没有敌害等。
①实验室条件下；
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。
二、种群的“J”形增长
1.模型假设：
2.适用对象：
3.“J”形增长的数学模型公式：
①公式：Nt=N0 λt
②曲线式：
N0 ：为起始数量
t ：为时间
Nt ：表示t年后该种群的数量
λ：表示该种群数量是一年前种群数量的倍数
时间(t)
种群数量Nt
二、种群的“J”形增长
3.“J”形增长的特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
合作探究九：当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？
项目 种群数量变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
λ<1
增加
增长型
相对稳定
稳定型
减少
衰退型
λ >1
λ <1
λ =1
种群数量
时间
0
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
中国人口数据增长曲线
世界人口数据增长曲线
二、种群的“J”形增长
4.人口数据增长曲线：
人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长
合作探究十：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
【实例】生态学家高斯的实验：
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。　
二、种群的“S”形增长
（1）大草履虫的数量在第几天增长较快？
第二天和第三天
（2）第几天以后基本维持在375个左右？
第五天
（3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
【实例】生态学家高斯的实验：
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。　
二、种群的“S”形增长
（3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
由于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。
（4）这种类型的种群增长称为什么？
种群的“S”形增长
二、种群的“S”形增长
合作探究十一：自主学习课本P9页相关内容，请小组合作完成以下问题。
1.什么是“S”形增长曲线？
2.“S”形增长曲线形成原因是什么？
3.“S”形增长曲线的适用对象是什么？
4.“S”形增长曲线的增长特点。
5.尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。
6.什么是环境容纳量（K值）？如何运用？
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。
①资源和空间有限
②种群密度增大时
出生率降低
死亡率升高
二、种群的“S”形增长
1.“S”形增长的含义：
2.“S”形增长形成原因：
③种内竞争加剧
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
3.适用对象：
一般自然种群的增长
4.环境容纳量：
一定的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。
二、种群的“S”形增长
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。
(1)AB段：
(2)BC段：
(3)C点：
(4)CD段：
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。
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；
调整期
加速期
转折期
减速期
(5)DE段：
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。
饱和期
二、种群的“S”形增长
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
合作探究十二：请小组合作以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，画出种群“S”形增长的增长速率曲线。
S型曲线增长速率曲线
增长速率
时间
t1
t2
①增长速率先增大后减小，最后为0。
②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。
K/2
K
A
B
C
D
E
二、种群的“S”形增长
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
合作探究十三：同一种群的K值是固定不变的吗？
不是，生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。
合作探究十四：K 值是种群数量的最大值吗？
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。
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
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。
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。
二、种群的“S”形增长
6.K值和K/2值的运用：
场景1
怎样做才能最有效的灭鼠？
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
增大环境阻力→降低K值→防治老鼠
如断绝或减少它们的食物来源；养殖或释放它们的天敌，等等。
①降低环境容纳量
②在 捕杀
K/2前
防治有害生物的根本措施。
二、种群的“S”形增长
6.K值和K/2值的运用：
场景2
防止老鼠种群数量达到K/2处
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？
应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。
二、种群的“S”形增长
6.K值和K/2值的运用：
场景3
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
——“黄金开发点”
　实战训练　
3.如下图中曲线1、2分别表示不同环境下某野生动物种群数量变化情况。下列叙述错误的是(　　 )
A．曲线1表示一种理想状态下的种群数量变化B．曲线2所代表的种群的环境容纳量是K1C．图中阴影部分表示由于环境阻力而淘汰的个体D．AB段之间种群增长速率逐渐下降，但出生率大于死亡率
　实战训练　
4.如图表示某种群在理想环境中(图1)和有环境阻力条件下(图2)的数量增长曲线，下列相关叙述错误的是(　　 )
A．图1中a点和b点时的增长率相等B．图2中d点时的增长速率最快C．防治蝗灾最好在图2中e点对应的时刻进行D．水葫芦入侵云南滇池的开始阶段，种群数量的增长情况可用图1表示
谢谢欣赏

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