种群数量的变化（第1课时）课件 【新教材同步备课精研】高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1复习提问：1、种群的数量特征2、种群最基本的数量特征及调查方法3、种群年龄组成的类型21、怎样建构种群数量增长的模型？2、种群的数量是怎样变化的？本节聚焦种群研究的核心问题种群研究的核心问题2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？1.n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn=2n 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20min就通过分裂繁殖一代。问题探讨解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 22162163.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线时间时间/min020406080100 120 140160180繁殖代数繁殖代数0123456789细菌数量细菌数量/个个20 请根据公式算出一个细菌产生的后代在不同时间数量，并填入右表2 4 8 16 3264 128 256 512曲线图：直观，但不够精确。数学公式：精确，但不够直观。思考：曲线图与数学公式比较，有哪些优缺点？描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建立数学模型的步骤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思考：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？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。思考：以上讨论的是在实验条件下种群的数量变化，在自然界中种群的数量变化情况如何？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。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，这个种群增长如右图所示。讨论：1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？出现这种增长的原因是什么？种群数量增长迅猛。原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等2.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？不能。因为资源和空间是有限的。在 条件下，以 为横坐标，为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“”形。理想时间种群数量J1.产生条件: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；2.增长特点:种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。t年后种群的数量为:Nt=N0t 一、种群增长的“J”形曲线3.计算公式(建立数学模型):一年后种群的数量为:N1=N01二年后种群的数量为:N2=N1=(N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。)理想状态理想状态N024.对“”的理解：NtN0t 表达式中，表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。项目种群数量变化年龄结构111增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型只有1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】当1时，种群一定呈“J”形增长吗？A_B_C_D_【例】研究人员连续10年调查生态系统中某动物的种群数量变化，绘制的值变化曲线如图所示。A、B、C、D四点时的种群数量相比，最多的是点；最少的是点。年龄结构增长型稳定型衰退型BD稳定型AB段_BC段_CD段_增长型衰退型衰退型年龄结构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512例.据图说出种群数量如何变化增长速率(现有个体数原有个体数)增长时间=(出生数死亡数)/时间。(有单位，如个/年)故增长率不能等同于增长速率。种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线(即斜率)种群增长率与种群增长速率(1)增长率:(2)增长速率:增长率(现有个体数原有个体数)原有个体数100举例:“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为:举例:“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为:(1100-1000)/1000100%=10%(1100-1000)/1年=100个/年 增长率-1100增长率末数初数NtNt-1Nt-1初数=（-1）100NtN0t J型曲线:增长速率末数初数单位时间NtNt-1(个)t(年)实质就是“J”型曲线的斜率增长速率=（-1）N0t-1思考思考：如果如果遇到遇到资源、空间等方面的限制资源、空间等方面的限制，种群还会呈，种群还会呈“J”“J”型型增长吗增长吗？如何验证这个观点？种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定数量趋于稳定，增长，增长曲线，呈“S”型。时间/d种群数量/个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。【实例分析实例分析】生态学家生态学家高斯高斯的实验：的实验：把把5 5个大草个大草履虫履虫置于置于0.5mL0.5mL的培养液的培养液中，中，不更换不更换到更大容器到更大容器中，中，不添加不添加新的培养液，新的培养液，连续观察、记录，第连续观察、记录，第5 5天后基本维持天后基本维持375375个左右，结果如下表：个左右，结果如下表：时间时间0 01 12 23 34 45 56 6数量数量5 52020137137319319369369375375 373373思考：从图中可以看出大草履虫种群数量变化有何特点？思考：思考：经过经过一定时间的增长后，种群数量为什一定时间的增长后，种群数量为什么会基本保持不变？么会基本保持不变？时间/d种群数量/个 自然条件下，自然条件下，资源和空间资源和空间总是总是有限有限的的；当当种群密度增大种群密度增大时，时，种内竞争种内竞争就会就会加剧加剧，这就，这就会使种群的会使种群的出生率降低出生率降低，死亡率升高死亡率升高。当死亡率升高至与出生率当死亡率升高至与出生率相等相等时，种群的时，种群的增长就会停止增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。，有时会稳定在一定的水平。种种内竞争对种群数量起调节作用。内竞争对种群数量起调节作用。环境阻力环境阻力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。环境容纳量：二、种群增长的“S”形曲线在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在 上下波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过 调节使种群数量回到K值。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_。负反馈下降上升K值附近【问题探究】K 值 （是/不是）种群数量的最大值不是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。请据图分析：该种群的K 值为 。K2思考：同一种群的K 值是固定不变的吗？“S”型曲线与其增长率、增长速率的关系增长速率先增大后减小，最后为0。当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。增长速率实质就是“S”型曲线的斜率种群数量K/2，=K/2，K/2，=K，增长速率为0增长速率逐渐减小增长速率最大增长速率逐渐增大增长速率2.“S”型曲线与其增长速率、增长率的关系1.“J”型曲线与其增长速率、增长率的关系在“S”型曲线中，种群增长速率先增大后减小，增长率逐渐减小。在“J”型曲线中，种群增长速率逐渐增大，增长率基本不变。规律总结思考：思考：“S”型型曲线各段种群的年龄结构如曲线各段种群的年龄结构如何化何化？ab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。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；“S”形增长曲线图分析：bc段：c点：de段：cd段：K值与K/2值在实践中的应用:对野生生物资源和濒危物种的保护:建立自然保护区：提高环境容纳量对野生生物资源的利用:（合理开发利用）捕捞后鱼的种群数量维持在 。K/2K/2值处，种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。对有害生物防治:在 捕杀，否则会导致成灾。降低环境容纳量;K/2前为引进外来物种提供理性的思考：必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害。环境阻力环境阻力生存斗争中被淘汰的个体数生存斗争中被淘汰的个体数不等同，已经存在环境阻力。不等同，已经存在环境阻力。“J”形曲线和“S”形曲线比较分析“S”“S”形曲线中，有一段时期近似于形曲线中，有一段时期近似于“J”“J”形曲线，这一段是否等同于形曲线，这一段是否等同于“J”“J”形曲线？为什么？形曲线？为什么？图中阴影部分表示什么？图中阴影部分表示什么？环境阻力如何用自然选环境阻力如何用自然选择学说内容解释择学说内容解释？食物不足空间有限种内竞争天敌捕食气候、传染病等环境阻力在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。某地区东亚飞蝗种群数量的波动1.种群数量的相对稳定2.种群数量的波动在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。三、种群数量的波动3.种群数量的爆发处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。4.种群数量的下降当种群长久处于不利条件下，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。