人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化精品ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化精品ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了问题探讨，2216个，数学模型，建构数学模型的步骤，研究实例，研究方法，Nn2n，数学模型的种类，模型假设，建立模型等内容，欢迎下载使用。

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就通过分裂繁殖一次。
讨论：1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？3.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？
细菌繁殖产生的后代数量
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N0×2；第n代的数量为Nn=N0×2n。
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
科学方法——建立数学模型
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
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
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
（以“问题探讨”中的素材为例）
任务一：计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量
任务二：n代细菌数量Nn的计算公式是：
任务三：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。
同数学公式相比，曲线图表示的数学模型不够精确。
同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？
数学方程式：精确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。
资料1 1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，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，还啃树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
资料2 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如图所示。
思考·讨论·分析自然界种群增长的实例
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，因为资源和空间是有限的。
t年后种群数量为Nt=N0×λt（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数）
二、种群的“J”形增长
在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条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍
1-4年，种群数量__________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
11-12年下降，12-13年增长
据图说出种群数量如何变化
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？
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。
　　生态学家高斯（,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。　　
资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）
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。
三、种群的“S”形增长
ab段：bc段：cd段：de段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；
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。
同一种群的K值是不是固定不变的呢？
（1）K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。（2）在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
（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？
生存斗争中被淘汰的个体数。
不等同，已经存在环境阻力。
建立自然保护区，提供更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施。
①从环境容纳量考虑：增大环境阻力，降低环境容纳量； ②从K/2考虑：在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。（绝对不能让种群数量增长到K/2值）
捕鱼时，在超过K/2时开始捕捞；要使被捕种群的剩余量维持在K/2值附近。目的：以持续获得最大的捕捞量。
K/2时是最佳捕捞时期！
1.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点?你有哪些证据支持你的观点?
世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长；随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。
思考·讨论·环境容纳量与现实生活
2.鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施?
对鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将粮食和其他食物储藏在安全处，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；搞好环境卫生；等等。
（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。
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
（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。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。
研究种群数量变化的意义
（1）为害虫的预测及防治提供科学依据。（2）有利于野生生物资源的合理利用及保护。（3）拯救和恢复濒危动物种群。（4）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。
实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。
实验原理：用液体培养基（培养液）培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
材料用具：酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。
大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3；计数室通常有两种规格：25×16型，即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格；16×25型，即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格。不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。
先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘
多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻
待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部
计数板移至载物台的中央
计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中的酵母菌总数
立即将数据填到记录表格中，如记数时发现细胞数较多，不易分辨，吸取的样液应当稀释
酵母细胞数/ml=80小格内酵母细胞个数/80×400×104×稀释倍数
酵母细胞数/ml=100小格内酵母细胞个数/100×400×104×稀释倍数
（1）从试管中吸出培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？（2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？（3）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数?
使培养液中酵母菌分布均匀，以保证估算准确，减少误差。
可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。
只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
本实验需要设置对照吗?需要做重复实验吗?为什么？怎样记录结果？记录表怎样设计？
不需要，因为本实验在时间上形成自身前后对照。
需要重复实验，以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值。
首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
死亡细胞多集结成团，可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）。
在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长； 种群的增长速率是：先增加后减少，在K/2时增长速率最大。
进一步探究：温度或者营养物质对酵母菌数量的影响
（1）取样时间需一致，且应做到随机取样（每天同一时间取样，或者每隔相同一段时间取样。（2）抽取样液之前，需要振荡，使酵母菌均匀分布，若直接从静置的菌液上层中吸取，所测数值可能偏小，因为酵母菌会沉降在瓶底。（3）若保持培养条件，酵母菌种群数量不会一直保持稳定，将会下降，因为营养物质减少、代谢废物增多、空间有限、pH降低等。（4）血细胞计数板使用完毕后，用水冲洗干净或浸泡在酒精溶液中，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度。
1.图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是（ ） A.J形和S形曲线均是数学模型的一种表现形式 B.J形所示增长仅决定于种群的内在因素 C.bc段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率 D.改善空间和资源条件有望使K值提高 
2.对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是（ ） A.对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的 B.对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的 C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变 D.对生活在同一个湖泊的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
3.如图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境容纳量约为(　　) A．100只 B．200只 C．300只 D．400只
4.下列关于利用血细胞计数板探究培养液中酵母菌种群数量变化实验的叙述，正确的是（ ） A.使用血细胞计数板时，应先滴加待测样液再盖上盖玻片 B.培养过程中，酵母菌种群的增长速率随种群密度的增长而升高 C.培养过程中，不同时期的酵母菌数量一定不同 D.培养过程中，pH逐渐降低
1.在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到-定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。2.同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。