2017-2018學年高中生物 第3章 細胞的結構和功能 3.1.2 種群數(shù)量的變化課件 蘇教版必修1.ppt

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,第三章第一節(jié)生物群落的基本單位——種群,第2課時種群數(shù)量的變化,,目標導讀1.結合教材P65知識海洋及圖3－6，了解數(shù)學模型，分析種群數(shù)量增長的“J”型曲線。2.結合教材P66圖3－8，理解種群數(shù)量增長的“S”型曲線。3.結合教材P67課題研究，學會探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化。重難點擊根據(jù)實例建構種群增長的“J”型、“S”型數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化和指導實踐。,課堂導入方式一：2013年8月9日湖南省林業(yè)廳發(fā)布信息：受持續(xù)晴熱干旱天氣影響，從7月中旬至8月初，長沙、益陽、常德、邵陽、婁底等多地發(fā)生蝗蟲災害，受災面積從23萬畝增加至31萬畝，并有進一步擴散蔓延趨勢，災害對竹產(chǎn)業(yè)造成一定影響。目前，湖南已采取三大措施遏制蝗蟲病害：誘殺成蝗；重點地區(qū)組織化學防治；加強監(jiān)測，調(diào)查產(chǎn)卵地，為明年防治打好基礎。有效遏制蝗蟲災害需要研究蝗蟲種群數(shù)量的變化規(guī)律，這節(jié)課我們共同學習種群數(shù)量的變化。,方式二：地球上的每種生物都具有很大的生殖潛力，如果這種生殖潛力不受食物、空間、天敵和氣候條件等的限制而任其發(fā)展的話，生物種群會在短期內(nèi)達到驚人的數(shù)量。但是大多數(shù)情況下，種群的生存和發(fā)展受到資源、空間、天敵等因素的限制，所以其種群的數(shù)量增長不可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象。那么，種群的數(shù)量變化有什么規(guī)律呢？,,,一、種群數(shù)量增長的數(shù)學模型及影響種群數(shù)量波動的因素,當堂檢測,,二、探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化,內(nèi)容索引,,一、種群數(shù)量增長的數(shù)學模型及影響種群數(shù)量波動的因素,1.種群數(shù)量增長的數(shù)學模型(1)建立數(shù)學模型：主要包括與兩個過程。①表達就是根據(jù)建模的和掌握的(如數(shù)據(jù)、現(xiàn)象)，將實際問題轉換成問題，用確切地表述出來。②驗證就是用的信息檢驗得到的解答，以確認結果的正確性。,表達,,知識梳理,驗證,目的,數(shù)學語言,信息,數(shù)學,現(xiàn)實對象,(2)“J”型曲線①含義：在環(huán)境資源不受限制的理想條件下，種群內(nèi)個體數(shù)量用坐標圖表示而形成的曲線。②理想條件：食物充裕、、氣候適宜和等。③影響種群數(shù)量變化的主要因素：、和的個體數(shù)量3個因素。④后代中第t代的數(shù)量表示式：，其中表示種群的起始數(shù)量，表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。,持續(xù)增長,空間充足,沒有敵害,出生率,死亡率,起始種群,Nt＝N0λt,N0,λ,(3)“S”型曲線①含義：在自然界中(如空間、食物、天敵等)制約下，種群個體數(shù)量的增長過程用坐標圖表示而形成的曲線。②特點：種群內(nèi)個體數(shù)量達到所允許的(K值)時不再增加。,各種環(huán)境條件,環(huán)境條件,最大值,2.影響種群數(shù)量波動的因素(1)環(huán)境因素①在自然界中，如、、天敵、疾病等因素都會使種群數(shù)量發(fā)生波動。②在某些不利的條件下，種群會急劇衰退，甚至滅亡，這種情況最易出現(xiàn)在、出生率低、、成熟晚的生物種群中。(2)：如在人類、種群棲息地遭到破壞的情況下，某些動物種群數(shù)量會出現(xiàn)，嚴重時甚至會出現(xiàn)種群滅亡。,氣候,食物,個體大,生長慢,人為干擾,過度捕獵,長期下降,1.閱讀下面材料，分析“J”型曲線材料歐洲赤松(如圖甲)在侵入某地區(qū)后，種群數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)增長。圖乙是根據(jù)花粉密度的變化間接得出的歐洲赤松的種群數(shù)量變化。,(1)從圖乙看出，該種群增長的曲線呈型。,“J”,(2)若λ＞1，則數(shù)學方程式Nt＝N0λt中種群數(shù)量Nt隨t的變化曲線圖為：,(3)形成“J”型增長的條件是環(huán)境資源不受限制，如食物充裕、、氣候適宜和敵害等。,空間充足,沒有,(1)該模型曲線為型。,2.閱讀下面材料，分析“S”型曲線材料生態(tài)學家在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成如圖曲線。,“S”,(3)種群數(shù)量增長出現(xiàn)K值的原因是。,(2)該曲線中出生率與死亡率的關系①0～K/2時，出生率＞死亡率，種群數(shù)量。②K/2時，出生率與死亡率的差值最大，種群增長速率最大。③K/2～K時，出生率死亡率，但差值在減小，種群數(shù)量。④K值時，出生率＝死亡率，種群數(shù)量。,自然界的資源和空間總是有限的,增加,大于,增長緩慢,達到最大,(4)小球藻數(shù)量變化規(guī)律轉化為小球藻的種群增長速率如圖所示：,3.既可獲得最大利用量又要保持種群的可持續(xù)發(fā)展，群數(shù)量應維持在多少，為什么？,答案,,種群數(shù)量應維持在K/2。種群數(shù)量為K/2時，種群增長速率最大。,4.種群數(shù)量達到K值后，數(shù)量能維持恒定不變嗎？為什么？,答案,,不能。由于環(huán)境是時刻發(fā)生變化的，故其環(huán)境容納量也會發(fā)生變化，其數(shù)量會發(fā)生波動。,,A.若圖示為草履蟲種群增長曲線，則e點時增長速率為0B.為保護魚類資源，捕撈后魚的數(shù)量應維持在d點C.若圖示為蝗蟲種群增長曲線，則蟲害防治應在c點之后D.K值是環(huán)境容納量，一般不隨環(huán)境的變化而變化,,活學活用,1.種群在理想環(huán)境中，呈“J”型曲線增長(如圖中曲線甲)；在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型曲線的敘述，正確的是,答案,解析,,e點種群數(shù)量達到K值，此時增長速率為0，A正確；為保護魚類資源，捕撈后魚的數(shù)量應維持在K/2處，即c點，B錯誤；防治蟲害應在c點之前，C錯誤；環(huán)境容納量隨環(huán)境變化而變化，D錯誤。,,2.如圖a、b表示種群在不同條件下的增長曲線，曲線c為曲線b對應的種群增長速率。下列敘述錯誤的是,答案,解析,A.在自然界中不可能存在類似曲線a表示的種群增長情況B.在t時刻曲線b對應的種群數(shù)量大小為環(huán)境容納量的一半，即K/2C.曲線b表示種群的數(shù)量增長可能受其本身密度增加的制約D.曲線c表示的種群增長速率可用于指導漁業(yè)捕撈等,,曲線a為種群數(shù)量增長的“J”型曲線，曲線b為種群數(shù)量增長的“S”型曲線，曲線c為“S”型曲線相對應的種群增長速率的變化。“J”型曲線在自然界中確實存在，如：澳大利亞野兔和某島嶼環(huán)頸雉的數(shù)量變化，A錯誤；在t時刻種群增長速率最大，對應曲線b的種群數(shù)量大小為環(huán)境容納量的一半，即K/2，B正確；“S”型曲線種群的數(shù)量增長受氣候、食物、天敵、傳染病等因素的影響。由于本身密度增加，食物不足，因此其增長可能受本身密度增加的制約，C正確；種群增長速率曲線可以用于指導漁業(yè)捕撈等，使魚類的數(shù)量保持在K/2，因為此時種群的增長速率最大，利于可持續(xù)發(fā)展，D正確。,種群增長率和增長速率的判別(1)增長率：單位時間內(nèi)種群數(shù)量的變化率，增長率＝(現(xiàn)有個體數(shù)—原有個體數(shù))/原有個體數(shù)＝出生率－死亡率。下圖中甲為“J”型曲線增長率，乙為“S”型曲線增長率。,(2)增長速率：單位時間內(nèi)種群的增長量，增長速率＝(現(xiàn)有個體數(shù)—原有個體數(shù))/增長時間＝(出生數(shù)－死亡數(shù))/單位時間。下圖分別為“J”、“S”型曲線的增長速率。,,二、探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化,1.材料選擇：酵母菌繁殖速度___、個體____，作為研究種群數(shù)量變化的材料，容易建立具有代表意義的數(shù)學模型。2.實驗原理(1)可用液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受______________、空間、pH、______等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈______型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈______型曲線。(3)可采用_________的方法，進行顯微鏡計數(shù)。3.提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？,快,小,,知識梳理,培養(yǎng)液的,成分,溫度,“J”,“S”,抽樣檢測,4.作出假設：培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量在開始一段時間呈型增長，隨著時間推移，由于的消耗、的積累、pH的改變，酵母菌數(shù)量呈型增長。5.探究步驟(1)用天平稱量0.1g活性干酵母，放入盛有500mL質量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液的錐形瓶中，置于適宜的條件下培養(yǎng)。定時取樣，用計數(shù)，計算出酵母菌的種群數(shù)量。(2)以時間為橫坐標，以1mL培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量為縱坐標，畫出坐標曲線圖，分析曲線走向，揭示酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。,“J”,營養(yǎng)物質,有害代謝產(chǎn)物,血球計數(shù)板,“S”,(2)分析①增長曲線的總趨勢是先再。②原因是在開始時培養(yǎng)液的、、條件適宜，因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，，pH變化、有害產(chǎn)物積累等，使生存條件惡化，酵母菌高于，種群數(shù)量下降。,6.實驗結果(1)酵母菌增長曲線圖(如圖1)及轉化后的增長速率曲線圖(如圖2),增加,降低,營養(yǎng)充足,營養(yǎng)消耗,空間充裕,死亡率,出生率,1.從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前，為什么需將試管輕輕振蕩幾次？,答案,,目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差。,2.若一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，采取的措施是什么？,答案,,可增大稀釋倍數(shù)后再計數(shù)。,3.對于壓在小方格界線上的酵母菌，怎樣計數(shù)？,答案,,只計算相鄰兩邊及其夾角的酵母菌。,4.影響酵母菌種群生長的因素可能有哪些？,答案,,養(yǎng)料、溫度、pH及有害代謝廢物等。,,活學活用,,3.某小組進行“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”實驗時，同樣實驗條件下分別在4個試管中進行培養(yǎng)(見表)，均獲得了“S”型增長曲線。根據(jù)實驗結果判斷，下列說法錯誤的是,答案,解析,A.4個試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長B.4個試管內(nèi)的種群同時達到K值C.試管Ⅲ內(nèi)種群的K值與試管Ⅱ不同D.試管Ⅳ內(nèi)的種群數(shù)量先于試管Ⅱ開始下降,,培養(yǎng)液的體積是有限的，則整個培養(yǎng)過程中酵母菌呈“S”型增長。在培養(yǎng)初期，酵母菌之間不因數(shù)量較多而存在生存斗爭，酵母菌呈“J”型增長。培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量達到K值的時間取決于培養(yǎng)液的體積和酵母菌的起始數(shù)量：酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管越先達到K值；而培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管越先達到K值。酵母菌數(shù)量開始下降的時間取決于酵母菌的起始數(shù)量和培養(yǎng)液的體積：培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管種群數(shù)量越先下降；而酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管種群數(shù)量越先下降。,4.某研究小組探究10mL培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，利用血球計數(shù)板(規(guī)格為0.1mm,1/400mm2)進行計數(shù)。圖甲是某天顯微鏡鏡檢結果(視野中每個黑點含2個酵母菌)，圖乙是7天內(nèi)酵母菌種群數(shù)量的變化曲線。下列敘述不正確的是,,答案,解析,A.圖甲中酵母菌數(shù)量過多，需加水稀釋后再統(tǒng)計B.圖甲中的酵母菌數(shù)量對應于圖乙中的第3天C.相同條件下再次實驗，酵母菌種群數(shù)量的K值基本不變D.酵母菌自身代謝狀況也會影響實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,,圖甲中酵母菌數(shù)量可分辨清楚，不用加水稀釋，A錯誤；每小格平均有2個酵母菌，每小格體積為：0.1mm1/400mm2＝1/4000mm3，所以1mm3中有8000個酵母菌，則10mL中酵母菌總數(shù)為：800010103＝8107＝800105個，B正確；環(huán)境條件不變，則環(huán)境容納量不變，C正確；酵母菌自身的代謝產(chǎn)物會改變培養(yǎng)液的理化性質，影響酵母菌的生命活動，D正確。,計數(shù)時要注意蓋玻片和培養(yǎng)液的放置先后順序，蓋玻片在前，培養(yǎng)液在后。,課堂小結,J,S,,當堂檢測,2,3,4,5,1.數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數(shù)學形式。建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質進行表達；②觀察研究對象，提出問題；③通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正；④提出合理的假設。下列排列順序正確的是A.①②③④B.②④①③C.④①②③D.③①②④,√,答案,1,2.下圖中表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是,答案,2,3,4,5,1,√,3.種群的“J”型增長是有條件的，條件之一是A.在該環(huán)境中只有一個種群B.該種群對環(huán)境的適應比其他種群優(yōu)越得多C.環(huán)境資源是無限的D.環(huán)境資源是有限的,2,3,4,5,1,√,答案,4.自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長。下列有關種群“S”型增長的說法正確的是A.“S”型增長僅表示了種群數(shù)量和食物的關系B.種群增長率在各階段是不同的C.“S”型增長只表示了種群數(shù)量，與時間無關D.種群增長不受種群密度制約,2,3,4,5,1,√,答案,(1)在t0～t3時間內(nèi)，種群數(shù)量增長曲線呈_____型；若在t3時種群數(shù)量為N，則在t1時種群數(shù)量為_____。t1時該種群的年齡結構可能為________。,5.某研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)：某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，其種群數(shù)量增長速率隨時間變化的曲線如圖所示，請分析回答下列問題：,答案,2,3,4,5,1,“S”,解析,,t0～t3時間內(nèi)種群數(shù)量增長應呈現(xiàn)“S”型曲線，若在t3時種群數(shù)量為N，則t1時對應。t1時種群的年齡結構呈增長型。,增長型,(2)捕獲該魚的最佳時期為___時，原因是______________________________________________________________________________________________________。,答案,2,3,4,5,1,t2,解析,,由于t1時種群增長速率最大，資源更新能力最強，故t2時捕撈有利于獲得較大捕獲量且不影響資源更新。,在t1時種群增長速率最大，t2時捕獲該魚并使捕撈后維持在t1時的數(shù)量，獲得的量較大且不影響該魚類資源的再生,(3)在t3時期后，該魚種群數(shù)量變化將呈現(xiàn)______狀態(tài)，主要原因是_____________、_______________。,答案,2,3,4,5,1,波動,解析,,在t3時期后種群數(shù)量變化將呈波動狀態(tài)，原因是種內(nèi)斗爭加劇、天敵增加等。,種內(nèi)斗爭加劇,捕食者數(shù)量增加,