第二节种群数量的变化 【课标点击】 1、说明建构种群增长模型的方法。 2、通过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,尝试建构种群增长的数学模型。 3、用数学模型解释种群数量的变化。 4、关注人类活动对种群数量变化的影响 学习重点:尝试建构种群增长的数学模型,并据此解释种群数量变化。 学习难点:建构种群增长的数学模型 【导入设计】 同学们好,在上课之前呢,我们先来欣赏几幅图片:第一幅:这是凤眼莲,也就是我 们平时说的水葫芦,它曾经被喻为“美化世界的淡紫色花冠”,但是在20世纪被我国作为花 卉和饲料引入后,却成为了我国的灾难。因为没有竞争对手和天敌,它们疯狂的生长,现在 已经达到184万吨这样一个重量 再来看第二幅:这是什么?(金丝猴)对这是金丝猴,在以前,金丝猴的分布很广,数 量也很多,但是由于生境的破坏,它们的数量不断减少,黔金丝猴就只剩下500-600只了, 非常可惜。因此保护它们是非常重要的。 从上面实例我们可以看到,像凤眼莲、金丝猴,这些种群的数量有的增加,有的减少, 是处于一个怎么样的状态的呢?(变化的状态)那这些变化是怎么样发展的呢?又有没有什 么规律呢?我们能不能找到规律呢?这就是我们今天要学习的内容——《种群数量的变化》 [板书:第二节种群数量的变化] 导入示例2: 【自主学习】
第二节 种群数量的变化 【课标点击】 1、说明建构种群增长模型的方法。 2、通过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，尝试建构种群增长的数学模型。 3、用数学模型解释种群数量的变化。 4、关注人类活动对种群数量变化的影响。 学习重点：尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量变化。 学习难点：建构种群增长的数学模型。 【导入设计】 同学们好，在上课之前呢，我们先来欣赏几幅图片：第一幅：这是凤眼莲，也就是我 们平时说的水葫芦，它曾经被喻为“美化世界的淡紫色花冠”，但是在 20 世纪被我国作为花 卉和饲料引入后，却成为了我国的灾难。因为没有竞争对手和天敌，它们疯狂的生长，现在 已经达到 184 万吨这样一个重量。 再来看第二幅：这是什么？（金丝猴）对这是金丝猴，在以前，金丝猴的分布很广，数 量也很多，但是由于生境的破坏，它们的数量不断减少，黔金丝猴就只剩下 500-600 只了， 非常可惜。因此保护它们是非常重要的。 从上面实例我们可以看到，像凤眼莲、金丝猴，这些种群的数量有的增加，有的减少， 是处于一个怎么样的状态的呢？（变化的状态）那这些变化是怎么样发展的呢？又有没有什 么规律呢？我们能不能找到规律呢？这就是我们今天要学习的内容——《种群数量的变化》。 [板书：第二节种群数量的变化] 导入示例 2： 【自主学习】
构建种群增长模型的方法一一数学模型 1.数学模型:是用来描述一个系统或它的 2.研究方法或步骤 提出问题→提出 根据实验数据,用 对事物的性质进行表达→检验 或修正 表达形式 例:在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一次 (1)用数学方程式表示:n代以后细菌的数量N (2)请将该细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表,并画出细菌的种群增长曲线: 时间 140160180 细菌数 量 数学方程式的优点:科学、准确; 曲线图的优点:能更 地反映出种群数量的增长趋势 二、种群增长的“J”型曲线 1.含义:在 条件下的种群,以_为横坐标,以 为纵坐标画 出的曲线图,曲线大致呈“J”型 型增长数学模型 (1)模型假设: 条件:在 条件充裕、气候适宜、没有敌害; 数量变化:种群的数量每年以 增长,第二年的数量是第一年的 (2)建立模型:t年以后种群的数量表达式为: 各参数含义:N表示 N表示 t表示 λ表示
一、构建种群增长模型的方法——数学模型 1．数学模型：是用来描述一个系统或它的 的 形式。 2．研究方法或步骤： 提出问题→提出 →根据实验数据，用 对事物的性质进行表达→检验 或修正 3．表达形式 例：在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每 20 分钟就通过分裂繁殖一次。 （1） 用数学方程式表示：n 代以后细菌的数量 N （2）请将该细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表,并画出细菌的种群增长曲线： 时间 （min） 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数 量 数学方程式的优点：科学、准确； 曲线图的优点：能更 地反映出种群数量的增长趋势。 二、 种群增长的“J”型曲线 1．含义：在 条件下的种群，以 为横坐标，以 为纵坐标画 出的曲线图，曲线大致呈“J”型。 2．“J”型增长数学模型： （1）模型假设： 条件：在 条件充裕、气候适宜、没有敌害； 数量变化：种群的数量每年以 增长，第二年的数量是第一年的 倍。 （2）建立模型：t 年以后种群的数量表达式为： 各参数含义：N0 表示 ；Nt 表示 t 表示 ；λ 表示
种群增长的“S”型曲线 1.含义:种群经过一定时间的增长后,数量 的曲线,称为“S”型 曲线 2.产生原因: 自然界的资源和空间总是的,当种群密度增大时,种内竞争就会_ 该种群为食的动物数量也会 这就会使种群的出生率 死亡率 当种群的死亡率与出生率相等时,种群就稳定在一定的水平 环境容纳量:在环境条件 的情况下,一定空间中所能维持的种群 ,又称 值 四、种群数量的波动和下降 1.影响因素 (1)自然因素: 食物 、传染病等。 (2)人为因素:人类活动的影响 2.数量变化 大多数种群的数量总是在 中,在不利条件下,种群的数量还会急剧 甚 3.研究意义 有害动物 野生动物资源的 和利用,濒危动物的拯救和 教材精讲 构建种群增长模型的方法 1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式 2.建立数学模型的步骤 (1)观察研究对象,提出问题。 (2)提出合理的假设 (3)根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和实验数据,构造各个量间 的等式或不等式关系或其他数学结构,用适当的数学形式对事物的性质进行表达,如:解方 程、画图形等各种方法。 (4)通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正
三、 种群增长的“S”型曲线 1．含义：种群经过一定时间的增长后，数量 的曲线，称为“S”型 曲线。 2．产生原因： 自然界的资源和空间总是 的，当种群密度增大时，种内竞争就会 ，以 该种群为食的动物数量也会 ，这就会使种群的出生率 ，死亡率 。 当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。 3．环境容纳量：在环境条件 的情况下，一定空间中所能维持的种群 ，又称 值。 四、种群数量的波动和下降 1．影响因素 （1）自然因素： 、食物、 、传染病等。 （2）人为因素：人类活动的影响 2．数量变化 大多数种群的数量总是在 中，在不利条件下，种群的数量还会急剧 甚 至 。 3．研究意义 有害动物 、野生动物资源的 和利用，濒危动物的拯救和 。 教材精讲 一、构建种群增长模型的方法 1.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.建立数学模型的步骤 (1)观察研究对象，提出问题。 (2)提出合理的假设。 (3)根据所作的假设分析对象的因果关系，利用对象的内在规律和实验数据，构造各个量间 的等式或不等式关系或其他数学结构，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，如：解方 程、画图形等各种方法。 (4)通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
3.表达式与曲线图的比较 数学方程式科学、准确:曲线图能更直观地反映出种群数量的増长趋势但不够精确。 种群数量变化曲线分析 1.种群增长的“J”型曲线 (1)条件:理想状态——食物和空间条件充裕,气候适宜,没有敌害等,有两种情形 ①实验室条件下 ②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时。 (2)特征:种群数量每年以一定的倍数增长,即第二年的数量是第一年的λ倍 (3)建立模型(即规律):N=Nλ N:t年后种群数量:№:种群的起始数量:λ:每年都保持的增长率;t:年数。 (4)建立数学模型一一曲线图 时间 2.种群增长的“S型”曲线 (1)条件:自然界的资源和空间是有限的,如:食物、栖息场所等 (2)曲线模型 曲线A:种群数量的变化 曲线B:种群数量的增长速率。 ①a点以前是对环境的适应期,由于个体数量少,所以增长速率很小,种群数量增长慢:② ab段是快速增长期,某个体数量快速增长,K/2时增长速率达到最大,此时食物、空间相对 充裕,天敌数量少; ③bc段,随着种群密度的增加,个体因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内斗争 加剧。达到K值时,种群出生率等于死亡率,种群数量保持相对稳定 (3)S型曲线的应用 ①野生生物资源的保护:保护野生生物生活的环境,减小环境阻力,增大K值 ②资源开发与利用:种群数量在K/2时,种群增长速率最大,再生能力最强,所以对养殖生 物进行捕捞时,被捕捞后的种群数量维持在K/2处,以保证持续获取高产量 ③有害生物的防治:增大环境阻力,(如增加天敌,减少生存空间等)降低K值。另外有害 生物的数量要控制在K/2以下,尽量在图中a点以前采取消灭措施
3．表达式与曲线图的比较 数学方程式科学、准确；曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势但不够精确。 二、种群数量变化曲线分析 1.种群增长的“J”型曲线 （1）条件：理想状态——食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等，有两种情形： ①实验室条件下； ②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时。 （2）特征：种群数量每年以一定的倍数增长，即第二年的数量是第一年的λ倍。 （3）建立模型(即规律)：Nt＝N0λt Nt：t 年后种群数量；N0：种群的起始数量；λ：每年都保持的增长率；t：年数。 （4）建立数学模型——曲线图 2.种群增长的“S 型”曲线 (1)条件：自然界的资源和空间是有限的，如：食物、栖息场所等。 （2）曲线模型 曲线 A：种群数量的变化。 曲线 B：种群数量的增长速率。 ①a 点以前是对环境的适应期，由于个体数量少，所以增长速率很小，种群数量增长慢；② ab 段是快速增长期，某个体数量快速增长，K/2 时增长速率达到最大，此时食物、空间相对 充裕，天敌数量少； ③bc 段，随着种群密度的增加，个体因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内斗争 加剧。达到 K 值时，种群出生率等于死亡率，种群数量保持相对稳定。 （3）S 型曲线的应用 ①野生生物资源的保护：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大 K 值。 ②资源开发与利用：种群数量在 K/2 时，种群增长速率最大，再生能力最强，所以对养殖生 物进行捕捞时，被捕捞后的种群数量维持在 K/2 处，以保证持续获取高产量。 ③有害生物的防治：增大环境阻力，（如增加天敌，减少生存空间等）降低 K 值。另外有害 生物的数量要控制在 K/2 以下，尽量在图中 a 点以前采取消灭措施
【提醒】种群数量的变化除增长之外,还有波动和下降。大多数种群的数量总是在波动中 在不利条件下,种群数量还有急剧下降甚至消亡。影响因素有①如气候、食物、天敌、传染 病等自然因素,②人类活动的影响 、培养液中种群数量的变化 1.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,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的 影响。 (3)在理想环境中,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线:在有限的环境下,酵母菌种群的 增长呈“S”型曲线。 2.探究步骤 (1)将10皿无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 (2)将酵母菌接种到试管中的培养液内混合均匀。 3)将试管在28℃条件下连续培养7天。 (4)每天取样计数酵母菌数量,采用抽样检测方法:将盖玻片放在计数板上,用吸管吸 取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗λ到计数板上的方格内,显微观察计数一个方 格内的菌种数,已知小方格的培养液厚度为0.1mm,计算出培养液体积,换算出10mL培 养液中酵母菌的总数。 (5)分析结果、得出结论:将所得数值用曲线表示出来,分析实验结果,得出酵母菌种 群数量的变化规律 注意事项 (1)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应只计数相邻两边及其顶角的酵 母菌 (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,减少误差。 3)记录结果最好用记录表。表格如下: 数时
【提醒】种群数量的变化除增长之外，还有波动和下降。大多数种群的数量总是在波动中， 在不利条件下，种群数量还有急剧下降甚至消亡。影响因素有①如气候、食物、天敌、传染 病等自然因素，②人类活动的影响。 三、培养液中种群数量的变化 1．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，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的 影响。 (3)在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的 增长呈“S”型曲线。 2.探究步骤 (1)将 10 mL 无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 (2)将酵母菌接种到试管中的培养液内混合均匀。 (3)将试管在 28 ℃条件下连续培养 7 天。 (4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸 取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板上的方格内，显微观察计数一个方 格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为 0.1 mm，计算出培养液体积，换算出 10 mL 培 养液中酵母菌的总数。 (5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种 群数量的变化规律。 3．注意事项 (1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵 母菌。 (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，减少误差。 (3)记录结果最好用记录表。表格如下： 次数 时 间 1 2 3 4 5 6 …… 1