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人教版 (新课标)必修3《稳态与环境》第2节 种群数量的变化评课课件ppt
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这是一份人教版 (新课标)必修3《稳态与环境》第2节 种群数量的变化评课课件ppt，共49页。PPT课件主要包含了Nn＝２n，公式精确不直观，曲线图直观不精确，提出合理的假设，实例1澳大利亚野兔，产生条件，NtN0λt，增长特点，种群增长速率，种群增长率等内容，欢迎下载使用。
细菌一代代繁殖，怎样计算数量呢？
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。
②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
n＝ 60min x72h／20min＝216 Nn＝２n ＝2216
细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。
①n代细菌数量的计算公式？
③在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？
1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.数学模型的表现形式
3.建构数学模型的意义
描述、解释和预测种群数量的变化。
一、建构种群增长模型的方法
观察研究对象， 提出问题
通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达
细胞每20min分裂一次
资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
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.数学模型建构的步骤
2 4 8 16 32 64 128 256 512
填写P66的表格，然后再图4-4画出细菌的种群增长曲线。
细菌种群增长模型（曲线图）
你能否将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图？
理想条件下细菌数量增长的推测，自然界中有此类型吗？
二、种群增长的“J”型曲线
实例2：引入美国一个岛屿的环颈雉
“ J ”型增长的数学模型
理想状态——食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等；
（ N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为种群数量增长倍数。）
3.种群 “ J ”型增长的数学模型公式：
种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
4. 适用情形： 实验室条件下、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最初一段时间。
单位时间内种群增长的数量。
J型曲线的增长率= （N0.λt+1 - N0.λt）/ N0.λt=λ-1
=(第二年数量-第一年数量)/第一年数量
=(第二年数量-第一年数量)/时间
自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高。
当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。
“J”型增长能一直持续下去吗？
P67 生态学家高斯的实验
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、种群增长的“S”型曲线
加速期，个体数量增加，增长加速
调整期，个体数量较少增长缓慢
环境容纳量: 在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
2.N≈K／2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。
1.产生条件：存在环境阻力
①食物有限②空间有限③种内竞争④种间竞争⑤天敌捕食。种群密度越大环境阻力越大。
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
3. 种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系
⑴图乙的fg段相当于图甲的ac段⑵图乙的g点相当于图甲的c点⑶图乙的gh段相当于图甲的cd段⑷图乙的h点相当于图甲的d点
0—K/2时逐渐增大，K/2 —K时逐渐减小，在 K/2时达到最大，在K时增长速率为0。
D: 出生率＝死亡率，即种群数量处于K值。
B: 出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于K/2值。
Ａ B C D
2、某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（ ）A.在t0-t2时，种群数量呈“J”型增长B.若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2；C.捕获该鱼的最佳时期为t2时D.在t1-t2时，该鱼种群数量呈下降趋势。
3.某同学在“研究大肠杆菌数量变化时.提出的数学模型是:Nn＝2n(N代表细菌数量.n代表细菌繁殖代数).他建立的这个数学模型的合理假设是（ ）A．细菌可以通过有丝分裂不断增加数目 B．在资源和空间无限多的环境中.细菌种群数量增长不受种群密度的制约 C．细菌没有细胞核.结构简单.分裂速度快 D．细菌微小.需要的营养物质少.繁殖速度快
4. 自然界中的种群增长一般呈现出S型曲线的走势，在此增长趋势中（ ）A、种群的增长与自身密度无关B、达到K值时种群数量不再变化C、种群的增长受到环境因素制约D、同一种群的K值始终保持固定
（1）K值的应用 ①有害生物的防治：增大环境阻力，降低K值。 ②野生生物资源保护：应通过改善其栖息环境，减小环境阻力，提高K值。
（2）K/2的应用①资源开发与利用：种群数量达K/2时种群增长速率最大，再生能力最强，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。
例：对养殖的生物进行捕获时，捕获后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取高产量。
注意：最大持续捕获量≠最大单次捕获量
最大日捕捞量：K值时；最大年捕捞量：K/2值时。
②有害生物防治：务必趁早控制种群数量，严防达K/2处。(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)。
从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低老鼠种群的K值，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。
怎样做才是最有效的灭鼠措施？
怎样做才是保护大熊猫的根本措施？
建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。
K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。
比较种群增长两种曲线的联系与区别
食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等
种群增长的 “J”型曲线
种群增长的 “S”型曲线
种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，近似于“S”型增长的最初阶段，但不等同。
用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线
1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大 环境阻力越大3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。
“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？
东亚飞蝗种群数量的波动
四、种群数量的波动和下降
大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄组成、性别比例等。B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。（2）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
1.有利于野生生物资源的合理利用及保护。
2.为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。
3.通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。
五、研究种群数量变化的意义
4.有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
1. 如图所示为自然环境中生物种群数量变化曲线，下列有关叙述错误的是（ ）A．d处波动主要是因为出生率和死亡率变动所致B．“涸泽而渔”会使鱼虾数量下降至b以下，使生态系统发展停滞甚至崩溃C．灭鼠时如果仅杀死一半老鼠，可能效果适得其反D．c处种群数量不再上升与环境容纳量无关
2.下图是某调查小组的同学从当地主管部门获得的某物种种群数量的变化图，据此不能得出的结论是( ) A．1～5年种群呈J型增长B．20～30年之间种群增长率为零C．到30年时种群的数量最多D．15～20年间种群数量不断减少
问题：培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？
探究 培养液中酵母菌种群数量的变化
1.作出什么样的假设？
2.怎样进行酵母菌的计数？
3.怎样记录实验观察数据？
4.怎样制定并实施计划？
5.怎样预防可能出现的问题？
1.统计数据，绘制曲线图。
2.分析增长曲线的总趋势。
3.影响酵母菌种群数量变化的因素可能有哪些？
4.实验中的收获体会与存在的问题。
探究培养液中酵母菌种群数量的变化1．实验原理(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水， 无氧时产生二氧化碳和酒精。(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(3)在理想条件下，酵母菌增长曲线为“J”型， 在有限的环境下，酵母菌增长曲线呈“S”型。
2．实验步骤(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中(2)将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀(3)将试管在28 °C条件下连续培养。(4)每天采用抽样检测方法计数酵母菌
血球计数板计数法计数方法：血球计数板有两种方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。如图所示。
计算方法：大方格长度为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)×400×104×稀释倍数。
注意 1显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。2．从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
4.画出酵母菌增长曲线图
迅速增长，前期为“J”型曲线
食物有限，生存空间有限。种内斗争加剧。
代谢产物增多，生存环境恶化。
培养液中酵母菌数量的动态变化
细菌一代代繁殖，怎样计算数量呢？
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。
②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
n＝ 60min x72h／20min＝216 Nn＝２n ＝2216
细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。
①n代细菌数量的计算公式？
③在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？
1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.数学模型的表现形式
3.建构数学模型的意义
描述、解释和预测种群数量的变化。
一、建构种群增长模型的方法
观察研究对象， 提出问题
通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达
细胞每20min分裂一次
资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
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.数学模型建构的步骤
2 4 8 16 32 64 128 256 512
填写P66的表格，然后再图4-4画出细菌的种群增长曲线。
细菌种群增长模型（曲线图）
你能否将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图？
理想条件下细菌数量增长的推测，自然界中有此类型吗？
二、种群增长的“J”型曲线
实例2：引入美国一个岛屿的环颈雉
“ J ”型增长的数学模型
理想状态——食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等；
（ N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为种群数量增长倍数。）
3.种群 “ J ”型增长的数学模型公式：
种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
4. 适用情形： 实验室条件下、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最初一段时间。
单位时间内种群增长的数量。
J型曲线的增长率= （N0.λt+1 - N0.λt）/ N0.λt=λ-1
=(第二年数量-第一年数量)/第一年数量
=(第二年数量-第一年数量)/时间
自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高。
当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。
“J”型增长能一直持续下去吗？
P67 生态学家高斯的实验
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、种群增长的“S”型曲线
加速期，个体数量增加，增长加速
调整期，个体数量较少增长缓慢
环境容纳量: 在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
2.N≈K／2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。
1.产生条件：存在环境阻力
①食物有限②空间有限③种内竞争④种间竞争⑤天敌捕食。种群密度越大环境阻力越大。
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
3. 种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系
⑴图乙的fg段相当于图甲的ac段⑵图乙的g点相当于图甲的c点⑶图乙的gh段相当于图甲的cd段⑷图乙的h点相当于图甲的d点
0—K/2时逐渐增大，K/2 —K时逐渐减小，在 K/2时达到最大，在K时增长速率为0。
D: 出生率＝死亡率，即种群数量处于K值。
B: 出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于K/2值。
Ａ B C D
2、某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（ ）A.在t0-t2时，种群数量呈“J”型增长B.若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2；C.捕获该鱼的最佳时期为t2时D.在t1-t2时，该鱼种群数量呈下降趋势。
3.某同学在“研究大肠杆菌数量变化时.提出的数学模型是:Nn＝2n(N代表细菌数量.n代表细菌繁殖代数).他建立的这个数学模型的合理假设是（ ）A．细菌可以通过有丝分裂不断增加数目 B．在资源和空间无限多的环境中.细菌种群数量增长不受种群密度的制约 C．细菌没有细胞核.结构简单.分裂速度快 D．细菌微小.需要的营养物质少.繁殖速度快
4. 自然界中的种群增长一般呈现出S型曲线的走势，在此增长趋势中（ ）A、种群的增长与自身密度无关B、达到K值时种群数量不再变化C、种群的增长受到环境因素制约D、同一种群的K值始终保持固定
（1）K值的应用 ①有害生物的防治：增大环境阻力，降低K值。 ②野生生物资源保护：应通过改善其栖息环境，减小环境阻力，提高K值。
（2）K/2的应用①资源开发与利用：种群数量达K/2时种群增长速率最大，再生能力最强，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。
例：对养殖的生物进行捕获时，捕获后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取高产量。
注意：最大持续捕获量≠最大单次捕获量
最大日捕捞量：K值时；最大年捕捞量：K/2值时。
②有害生物防治：务必趁早控制种群数量，严防达K/2处。(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)。
从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低老鼠种群的K值，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。
怎样做才是最有效的灭鼠措施？
怎样做才是保护大熊猫的根本措施？
建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。
K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。
比较种群增长两种曲线的联系与区别
食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等
种群增长的 “J”型曲线
种群增长的 “S”型曲线
种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，近似于“S”型增长的最初阶段，但不等同。
用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线
1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大 环境阻力越大3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。
“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？
东亚飞蝗种群数量的波动
四、种群数量的波动和下降
大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄组成、性别比例等。B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。（2）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
1.有利于野生生物资源的合理利用及保护。
2.为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。
3.通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。
五、研究种群数量变化的意义
4.有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
1. 如图所示为自然环境中生物种群数量变化曲线，下列有关叙述错误的是（ ）A．d处波动主要是因为出生率和死亡率变动所致B．“涸泽而渔”会使鱼虾数量下降至b以下，使生态系统发展停滞甚至崩溃C．灭鼠时如果仅杀死一半老鼠，可能效果适得其反D．c处种群数量不再上升与环境容纳量无关
2.下图是某调查小组的同学从当地主管部门获得的某物种种群数量的变化图，据此不能得出的结论是( ) A．1～5年种群呈J型增长B．20～30年之间种群增长率为零C．到30年时种群的数量最多D．15～20年间种群数量不断减少
问题：培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？
探究 培养液中酵母菌种群数量的变化
1.作出什么样的假设？
2.怎样进行酵母菌的计数？
3.怎样记录实验观察数据？
4.怎样制定并实施计划？
5.怎样预防可能出现的问题？
1.统计数据，绘制曲线图。
2.分析增长曲线的总趋势。
3.影响酵母菌种群数量变化的因素可能有哪些？
4.实验中的收获体会与存在的问题。
探究培养液中酵母菌种群数量的变化1．实验原理(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水， 无氧时产生二氧化碳和酒精。(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(3)在理想条件下，酵母菌增长曲线为“J”型， 在有限的环境下，酵母菌增长曲线呈“S”型。
2．实验步骤(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中(2)将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀(3)将试管在28 °C条件下连续培养。(4)每天采用抽样检测方法计数酵母菌
血球计数板计数法计数方法：血球计数板有两种方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。如图所示。
计算方法：大方格长度为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)×400×104×稀释倍数。
注意 1显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。2．从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
4.画出酵母菌增长曲线图
迅速增长，前期为“J”型曲线
食物有限，生存空间有限。种内斗争加剧。
代谢产物增多，生存环境恶化。
培养液中酵母菌数量的动态变化
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