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高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化多媒体教学ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化多媒体教学ppt课件，共42页。PPT课件主要包含了学习目标，想一想，NtN0λt，环境阻力，探究·实践，探究过程，五点取样法等内容，欢迎下载使用。
1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
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？
n ＝ ６０min x７２h／２０min＝２１６
Nn＝２n ＝２ ２１６
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
一、构建种群增长模型的方法
数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为数学公式、曲线图等形式。
描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。
1、观察研究对象，提出问题
细菌每20分钟分裂一次，问题：怎样计算繁殖n代后的数量？
在资源和空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
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
Nn＝２nN代表细菌数量，n表示第几代
4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
建立数学模型一般包括以下步骤（以“问题探讨”中的素材为例）
已知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。
步骤一：请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填写在表格中。
2 4 8 16 32 64 128 256 512
步骤二：以表格中的数据，画出细菌种群的增长曲线。（以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标）。
2.数学模型的表现形式
描述一个系统或它的性质的数学形式。
描述、解释和预测种群数量的变化。
总结：构建种群增长模型的方法
曲 线 图：数学公式：
[应用示例] (2021·广东实验中学月考)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解析 建构数学模型的一般步骤是提出问题→作出假设→用数学形式表达→检验或修正，故在数学建模过程中也常用到假说—演绎法
前面所得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测，在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？
思考 · 讨论：分析自然界种群增长的实例
资料1 1859年，24只野兔由英国来到澳大利亚
资料2 20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图。
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？
种群数量迅猛增长，且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等。
不能，因食物和空间是有限的。
二、种群的“J”形增长
1.概念：自然界确有类似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，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长
（1）食物和空间条件充裕（2）气候适宜（3）没有天敌和其他竞争物种
在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等的条件下，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是前一年的λ 倍。
t年后种群的数量为:
一年后种群的数量为:
二年后种群的数量为:
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倍数
（λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数）
当λ= 1时： 当λ＞1时： 当λ＜1时：
曲线的斜率代表增长速率
种群增长速率：指单位时间内种群增长的数量
例：某种群现有数量为1000，一年后，该种群数为1100，该种群增长速率为：
（1100-1000）/1年
什么情况下种群可能出现“J”形增长？
实验室条件下；迁移入新环境（如物种入侵）
凤眼莲（水葫芦）
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”型增长吗？
在大自然中（现实状态）:
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．
高斯: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，结果如右图所示：
像这样，种群经过一定时间的增长后，数量__________，增长曲线呈_____形，这种类型的种群增长称为“S”形增长。
三、种群的“S”形增长
2.模型假设: 资源和空间有限，天敌的 制约等（即存在环境阻力）
种群密度增大时种内竞争加剧
出生率=死亡率时，种群数量达到最大
3.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。
ab段:bc段:cd段:de段:
适应期。种群基数小，增长较缓慢。
快速增长期。资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。
减速增长期。种群密度增大，资源和空间有限，种内竞争加剧，种群增长减缓；
稳定期。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。
种群数量达到最大,且种内竞争最剧烈。
种群数量达到K值时，种群—
种群数量在 K/2值时，种群—
在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小。
（种群数量达到最大,且种内竞争最剧烈）
1.种群数量到达K值后就不再变化了吗？2.K值是不是种群数量的最大值？
在K值上下波动，动态平衡。
不是，K值是种群在一定环境条件下所能维持的种群最大数量。
3.同一种群的K值是固定不变的吗？
环境条件改变，K值也随之发生改变即改善环境条件可使K值增大；如环境条件受到破坏，则K值将会减小。
1、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？
建立自然保护区，改善大熊猫栖息环境，提高K值。
3、为保护鱼类资源不受破坏，并持续获得最大捕鱼量，被捕鱼群种群数量保持在什么水平?
2、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？
增大环境阻力，降低环境容纳量（如封储粮食，清除生活垃圾，养殖它们天敌）；严防其种群数量达到K/2。
种群数量达到K/2时，种群增长速率最大。因此对养殖的生物进行捕捞时，要在种群数量超过K/2时捕捞，并使捕捞后的种群数量维持在K/2处，以保证持续获取高产量。
种群的“J”形增长与“S”形增长的比较
无（以一定的倍数连续增长）
理想状态：①食物、空间条件充裕②气候适宜③没有天敌和其他竞争物种
现实状态：①食物、空间有限②各种生态因素综合作用
②但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等。
东亚飞蝗种群数量的波动
①在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。
③当种群长久处于不利条件下，种群数量会持续性的或急剧的下降。
④当一个种群数量过少，种群可能会衰退、消亡。
捕鲸现场成了血的海洋
酿酒和做面包都要用到酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。 那么如何估算酵母菌种群数量的变化？
培养液中酵母菌种群数量的变化
1.单细胞真核生物2.兼性厌氧菌
1. 提出问题：2. 作出假设：3. 实验步骤：
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”型增长，并最终将全部死亡。
① 将10mL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℃条件下连续培养7d；④ 每天取样计数酵母菌数量；⑤ 分析结果，得出结论。
一、酵母菌的计数1. 计数工具——血细胞计数板
血细胞计数板是一种专门用于计数较大单细胞微生物的一种仪器。
（1）计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3 ，合_________mL。
注：1ml = 1cm3
计数室分为25中格（双线边）
每一中格又分为16小格
（2）计数室是由___________个小格组成
（2）计数时先将盖玻片盖在计数室上，再从边缘滴加 培养液，滤纸吸去多余的培养液
（1）每天同一时间计数
（3）培养后期，要将吸取的培养液进行稀释后，再计数
酵母菌数量为何会下降？
酵母菌在开始一段时间类似“J”形增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”形增长。
（2）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？
使培养液中酵母菌分布均匀,以减少实验误差。
（3）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？
（4）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
“计上不计下，计左不计右”
检测2：下列关于本实验的相关操作，判断对错：①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 ②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养 ③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液 ④在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液⑤将计数板放在载物台中央，培养液渗入计数室时应立即开始在显微镜下观察、 计数。 ⑥早期培养不需取样，培养后期每天取样一次
待酵母菌全部沉降到计数室底部后才能计数
二、拓展应用1. 种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子加以说明吗？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，种群数量增加到一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. 假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和 空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査 阅有关的书籍或网站。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。
练习与应用一、概念检测1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）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中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
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？
n ＝ ６０min x７２h／２０min＝２１６
Nn＝２n ＝２ ２１６
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
一、构建种群增长模型的方法
数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为数学公式、曲线图等形式。
描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。
1、观察研究对象，提出问题
细菌每20分钟分裂一次，问题：怎样计算繁殖n代后的数量？
在资源和空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
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
Nn＝２nN代表细菌数量，n表示第几代
4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
建立数学模型一般包括以下步骤（以“问题探讨”中的素材为例）
已知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。
步骤一：请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填写在表格中。
2 4 8 16 32 64 128 256 512
步骤二：以表格中的数据，画出细菌种群的增长曲线。（以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标）。
2.数学模型的表现形式
描述一个系统或它的性质的数学形式。
描述、解释和预测种群数量的变化。
总结：构建种群增长模型的方法
曲 线 图：数学公式：
[应用示例] (2021·广东实验中学月考)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解析 建构数学模型的一般步骤是提出问题→作出假设→用数学形式表达→检验或修正，故在数学建模过程中也常用到假说—演绎法
前面所得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测，在自然界中，种群的数量变化情况是怎么样的呢？
思考 · 讨论：分析自然界种群增长的实例
资料1 1859年，24只野兔由英国来到澳大利亚
资料2 20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图。
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？
种群数量迅猛增长，且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等。
不能，因食物和空间是有限的。
二、种群的“J”形增长
1.概念：自然界确有类似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，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长
（1）食物和空间条件充裕（2）气候适宜（3）没有天敌和其他竞争物种
在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等的条件下，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是前一年的λ 倍。
t年后种群的数量为:
一年后种群的数量为:
二年后种群的数量为:
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倍数
（λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数）
当λ= 1时： 当λ＞1时： 当λ＜1时：
曲线的斜率代表增长速率
种群增长速率：指单位时间内种群增长的数量
例：某种群现有数量为1000，一年后，该种群数为1100，该种群增长速率为：
（1100-1000）/1年
什么情况下种群可能出现“J”形增长？
实验室条件下；迁移入新环境（如物种入侵）
凤眼莲（水葫芦）
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”型增长吗？
在大自然中（现实状态）:
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．
高斯: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，结果如右图所示：
像这样，种群经过一定时间的增长后，数量__________，增长曲线呈_____形，这种类型的种群增长称为“S”形增长。
三、种群的“S”形增长
2.模型假设: 资源和空间有限，天敌的 制约等（即存在环境阻力）
种群密度增大时种内竞争加剧
出生率=死亡率时，种群数量达到最大
3.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。
ab段:bc段:cd段:de段:
适应期。种群基数小，增长较缓慢。
快速增长期。资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。
减速增长期。种群密度增大，资源和空间有限，种内竞争加剧，种群增长减缓；
稳定期。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。
种群数量达到最大,且种内竞争最剧烈。
种群数量达到K值时，种群—
种群数量在 K/2值时，种群—
在“S”形曲线中，种群增长速率先增大后减小。
（种群数量达到最大,且种内竞争最剧烈）
1.种群数量到达K值后就不再变化了吗？2.K值是不是种群数量的最大值？
在K值上下波动，动态平衡。
不是，K值是种群在一定环境条件下所能维持的种群最大数量。
3.同一种群的K值是固定不变的吗？
环境条件改变，K值也随之发生改变即改善环境条件可使K值增大；如环境条件受到破坏，则K值将会减小。
1、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？
建立自然保护区，改善大熊猫栖息环境，提高K值。
3、为保护鱼类资源不受破坏，并持续获得最大捕鱼量，被捕鱼群种群数量保持在什么水平?
2、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？
增大环境阻力，降低环境容纳量（如封储粮食，清除生活垃圾，养殖它们天敌）；严防其种群数量达到K/2。
种群数量达到K/2时，种群增长速率最大。因此对养殖的生物进行捕捞时，要在种群数量超过K/2时捕捞，并使捕捞后的种群数量维持在K/2处，以保证持续获取高产量。
种群的“J”形增长与“S”形增长的比较
无（以一定的倍数连续增长）
理想状态：①食物、空间条件充裕②气候适宜③没有天敌和其他竞争物种
现实状态：①食物、空间有限②各种生态因素综合作用
②但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等。
东亚飞蝗种群数量的波动
①在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。
③当种群长久处于不利条件下，种群数量会持续性的或急剧的下降。
④当一个种群数量过少，种群可能会衰退、消亡。
捕鲸现场成了血的海洋
酿酒和做面包都要用到酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。 那么如何估算酵母菌种群数量的变化？
培养液中酵母菌种群数量的变化
1.单细胞真核生物2.兼性厌氧菌
1. 提出问题：2. 作出假设：3. 实验步骤：
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”型增长，并最终将全部死亡。
① 将10mL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℃条件下连续培养7d；④ 每天取样计数酵母菌数量；⑤ 分析结果，得出结论。
一、酵母菌的计数1. 计数工具——血细胞计数板
血细胞计数板是一种专门用于计数较大单细胞微生物的一种仪器。
（1）计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3 ，合_________mL。
注：1ml = 1cm3
计数室分为25中格（双线边）
每一中格又分为16小格
（2）计数室是由___________个小格组成
（2）计数时先将盖玻片盖在计数室上，再从边缘滴加 培养液，滤纸吸去多余的培养液
（1）每天同一时间计数
（3）培养后期，要将吸取的培养液进行稀释后，再计数
酵母菌数量为何会下降？
酵母菌在开始一段时间类似“J”形增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”形增长。
（2）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？
使培养液中酵母菌分布均匀,以减少实验误差。
（3）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？
（4）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
“计上不计下，计左不计右”
检测2：下列关于本实验的相关操作，判断对错：①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 ②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养 ③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液 ④在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液⑤将计数板放在载物台中央，培养液渗入计数室时应立即开始在显微镜下观察、 计数。 ⑥早期培养不需取样，培养后期每天取样一次
待酵母菌全部沉降到计数室底部后才能计数
二、拓展应用1. 种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子加以说明吗？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，种群数量增加到一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. 假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和 空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査 阅有关的书籍或网站。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。
练习与应用一、概念检测1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）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中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
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