種群數(shù)量的變化

1、第 2 課時種群數(shù)量的變化學(xué)習(xí)目標(biāo)知識概覽 (教師用書獨具 )1了解數(shù)學(xué)模型，分析種群數(shù)量增長的“ J”型曲線。 (重點 )2理解種群數(shù)量增長的 “ S型”曲線。(重難點 )3學(xué)會探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化。 自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知 1種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型(1)建立數(shù)學(xué)模型：主要包括表達和驗證兩個過程。表達就是根據(jù)建模的目的和掌握的信息(如數(shù)據(jù)、現(xiàn)象 )，將實際問題轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)問題，用數(shù)學(xué)語言確切地表述出來。驗證就是用現(xiàn)實對象的信息檢驗得到的解答，以確認結(jié)果的正確性。(2) “型J”曲線含義：在理想條件下， 種群內(nèi)個體數(shù)量持續(xù)增長用坐標(biāo)圖表示而形成的曲線。理想條件：食物充裕、空間充足、氣候

2、適宜和沒有敵害等。影響種群數(shù)量變化的主要因素： 出生率、死亡率和起始種群的個體數(shù)量三個因素。后代中第 t 代的數(shù)量表示式： NtN0t，其中 N0 表示某種群的起始數(shù)量， 表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。(3) “型S”曲線含義：在自然界中各種環(huán)境條件(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(biāo)圖表示而形成的曲線。特點：種群內(nèi)個體數(shù)量達到環(huán)境條件所允許的最大值(K 值)時不再增加。2影響種群波動的因素(1)環(huán)境因素第 1頁在自然界中， 如氣候、食物、天敵、疾病等因素都會使種群數(shù)量發(fā)生波動。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)在個體大、出生率

3、低、生長慢、成熟晚的生物種群中。(2)人為干擾：如在人類過度捕獵、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)長期下降，嚴重時甚至?xí)霈F(xiàn)種群滅亡。3探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化(1)材料選擇：酵母菌繁殖速度快、個體小，作為研究種群變化的材料，容易建立具有代表意義的數(shù)學(xué)模型。(2)研究計劃：根據(jù)已經(jīng)掌握的知識，設(shè)計酵母菌的培養(yǎng)條件；設(shè)計計數(shù)的時間和方法；設(shè)計記錄結(jié)果的表格。(3)總結(jié)交流：用曲線表示酵母菌數(shù)量隨時間的變化過程。 基礎(chǔ)自測 1判斷對錯(1)研究種群數(shù)量的增長規(guī)律有利于對有害動物的防治以及對野生生物資源的保護和利用。()(2)在不考慮遷入或遷出的情況下，當(dāng)出生率與死亡率相等時，

4、種群數(shù)量就會停止增長。()(3)培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量在培養(yǎng)早期呈“ J型”增長。()(4)對于 “ S型”曲線，同一種群的K 值是固定不變的，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)。提示：同一種群的 K 值不是固定不變的 ，會受到環(huán)境的影響。2在什么條件下種群數(shù)量會呈“ J型”增長 ()A當(dāng)只有食物受到限制時B在適宜的環(huán)境中，食物開始出現(xiàn)不足，但還不至于影響到該物種在這里的生存C只是沒有捕食者D只有在實驗室內(nèi)的實驗條件下D 食物有限是影響種群數(shù)量增長最重要的因素 ，在食物不能充分供應(yīng)的情況下，種群不可能呈 “J”型增長 ，A 錯誤。在一個適宜的環(huán)境中食物已開始出現(xiàn)第 2頁不足，這雖然尚未影響到物種在這里的生存，但

5、不可能使種群出現(xiàn)“J”型增長，因為 “J”型增長的先決條件是資源無限，B 錯誤。僅僅失去捕食者的控制作用，種群仍不能實現(xiàn) “J”型增長 ，限制種群數(shù)量的其他因素都還可能在起作用，如食物不足、空間狹小等 ，C 錯誤。實驗室內(nèi)的實驗條件下，可滿足種群的 “J”型增長所需要的理想條件 ，D 正確。 3下圖為自然環(huán)境中典型的生物種群數(shù)量變化曲線。下列有關(guān)敘述中正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號： 85732130】Aab 段的曲線發(fā)生變化的原因是食物充足Bcd 段的曲線發(fā)生波動的原因是出生率的變化C防治蟲害的合理手段是控制害蟲數(shù)量，使之不超過a 點D在草場中，應(yīng)該使牲畜數(shù)量保持在c 點，以最大限度地利用草場資源C

6、 種群數(shù)量快速增長的原因是食物充足 ，空間和氣候條件等適宜 ，A 項錯誤； cd 段的曲線發(fā)生波動的原因是出生率和死亡率共同變化的結(jié)果，B 項錯誤；防治蟲害的合理手段是控制害蟲數(shù)量，使之不超過 a 點，因為超過 a 點后就快速增長，C 項正確；在草場中 ，牲畜數(shù)量保持在c 點，超過了環(huán)境容納量 ，會破壞草場資源 ，D 項錯誤。 合 作 探 究攻 重 難 種群增長的曲線思考交流 1閱讀材料 1：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，該種群增長屬于什么模型？提示： “J”型。(2)寫出其數(shù)學(xué)模型，并說

7、出各參數(shù)的含義。第 3頁t提示： NtN0， N0 表示種群起始數(shù)量 ， 表示該種群數(shù)量是前一年數(shù)量的倍數(shù)。(3)說出形成該模型的條件。提示：形成 “J”型增長的條件是環(huán)境資源不受限制，如食物充裕、空間充足、氣候適宜和沒有敵害等。2閱讀材料 2：生態(tài)學(xué)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。(1)該種群屬于什么模型？提示： “S”型。(2)說出曲線中出生率和死亡率的關(guān)系。提示： 0K/2 時，出生率死亡率 ，差值逐漸增大 ，種群數(shù)量增加。K/2 時，出生率與死亡率的差值最大，種群增長速率最大。K/2K 時，

8、出生率死亡率 ，但差值逐漸減小 ，種群數(shù)量增長緩慢。K 值時，出生率死亡率 ，種群數(shù)量達到最大。(3)說出種群數(shù)量增長出現(xiàn)K 值的原因。提示：自然界的資源和空間總是有限的。3結(jié)合下圖分析，同一種群的K 值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量？提示：不是，生物自身因素的限制和氣候、食物、天敵疾病等因素均會影響動物的環(huán)境容納量。歸納總結(jié) 1列表法比較種群增長的 “J”型曲線和 “S”型曲線曲線“ J型”曲線“ S型”曲線比較第 4頁坐標(biāo)曲線增長(速)率K注：“ ”表示第二年的種群數(shù)2值處增長最快， 達到 K 值量是第一年的 倍時的增長速率為 0有無 K 值無，持續(xù)增加有 K 值理想狀

9、態(tài) 食物充裕、空間充種群密度增大、環(huán)境資源缺形成條件足、氣候適宜、沒有敵害等理想乏、代謝產(chǎn)物積累， 捕食者條件下數(shù)量增加等適用范圍實驗室條件下或種群遷入適宜自然種群的新環(huán)境后最初的一段時間2曲線法解決 “J”型增長和 “S”型增長的聯(lián)系(1)圖示：(2)解讀：兩種增長方式的差異主要在于環(huán)境阻力的影響，按照達爾文的自然選擇學(xué)說，就是通過生存斗爭淘汰的個體 (如圖 )。兩種增長方式的變化：環(huán)境阻力逐漸增大“J”型曲線“ S”型曲線3“S”型曲線中 K 值和 K/2 值的應(yīng)用應(yīng)用措施目的野生資源保護保護野生生物的生存環(huán)境，減小增大 K 值環(huán)境阻力增大環(huán)境阻力降低 K 值有害生物防治在種群數(shù)量達到 K

10、/2 以前采取相防止害蟲數(shù)量快速增長應(yīng)措施資源開發(fā)與利用捕撈或收獲后的種群數(shù)量應(yīng)維持保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量在 K/2特別提醒 ：有關(guān)種群數(shù)量變化的兩點提醒第 5頁(1)K 值是一定環(huán)境的最大容納量，此時種群出生率與死亡率相等。(2)K 值不是一成不變的： K 值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K 值會下降；反之 ，K 值會上升。典例通關(guān) 下圖表示有限環(huán)境中某一種群的增長曲線。下列有關(guān)敘述正確的是()K 值是環(huán)境條件所允許達到的種群數(shù)量最大值在 K 值時，種群的增長速率最大如果不考慮遷入和遷出等其他因素，在K 值時出生率等于死亡率假設(shè)該圖表示魚的種群數(shù)量變化趨勢，當(dāng)種群達到K 值時開始

11、捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量ABCD【技巧點撥】(1)圖示信息：圖示曲線呈 “S”型，K 值是環(huán)境容納量； (2)關(guān)鍵知識：種群數(shù)量為 K 值時種群的增長速率為0，種群數(shù)量為 K/2 值時種群的增長速率最大 ，有利于種群數(shù)量的恢復(fù)。C K 值為環(huán)境容納量 ，其含義為特定環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量的最大值 ，正確； K 值時種群數(shù)量最大 ，此時種群增長速率為 0，即不考慮遷入和遷出等其他因素時 ，出生率等于死亡率 ， 錯誤、 正確； K/2 時，種群增長速率最大，在魚群數(shù)量超過 K/2 時捕撈，并使剩余數(shù)量維持在 K/2 的水平，才可獲得持續(xù)高產(chǎn) ，錯誤。 (1)影響上題圖中 K 值大小變化的因素有哪

12、些？(2)下圖為種群增長速率隨時間變化曲線，根據(jù)本題所述，可表示K 值的點是哪個？(1)提示：食物、活動范圍、氣候條件等。(2)提示： b。a 點時種群增長速率最大 ，此時種群數(shù)量為K/2；b 點時種群增第 6頁長速率為 0，此時種群數(shù)量達到最大 ，即 K 值?；顚W(xué)活用 1自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“ S型”增長曲線，下列有關(guān)種群“ S型”增長的正確說法是 ()A種群中的個體數(shù)量不會超過 K 值B種群數(shù)量在K2 時出生率大于死亡率C“ S”型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間無關(guān)D種群增長不受種群密度制約B 種群中的個體數(shù)量在 K 值上下波動 ，A 錯誤；種群數(shù)量在K時出生率大2于死亡率 ，增長速

13、率最大 ，B 正確； “S”型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間關(guān)系，C 錯誤；種群密度、環(huán)境、營養(yǎng)物質(zhì)等都會影響種群增長，D 錯誤。 2對下列四種曲線圖的敘述中，正確的是()【導(dǎo)學(xué)號： 85732131】A若的縱坐標(biāo)代表種群的增長率，則此曲線可對應(yīng)種群的“ S型”增長B若的縱坐標(biāo)代表種群增長速率，此曲線可對應(yīng)種群的“ J型”增長KC若的縱坐標(biāo)代表種群增長速率，則A 點對應(yīng) K 值， B 點對應(yīng) 2D曲線可表示隨時間變化的“ S型”增長速率B 若的縱坐標(biāo)代表種群的增長率 ，則此曲線可對應(yīng)種群的 “J”型增長 ，A錯誤；增長速率 (增長后的值增長前的值) 時間 ，的縱坐標(biāo)代表種群增長速率，此曲線可對應(yīng)

14、種群的 “J”型增長 ，B 正確；若 的縱坐標(biāo)代表種群增長速K率，則為 “S”型曲線的增長速率 ，A 點對應(yīng) 2 ，B 點對應(yīng) K 值，C 錯誤；曲線 可表示隨時間變化的 “S”型增長率 ，可表示隨時間變化的“S”型增長速率 ，D 錯誤。誤區(qū)警示 ：混淆增長率和增長速率此類試題學(xué)生往往因混淆種群增長率和增長速率而錯選。種群增長率 增長第 7頁速率。增長率一定時間內(nèi)增長的數(shù)量/初始數(shù)量。增長速率一定時間內(nèi)增長的數(shù)量 /時間。探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化思考交流 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？提示：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

15、，難以數(shù)清，采取的措施是什么？提示：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)？提示：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？提示：養(yǎng)料、溫度、 pH 及有害代謝廢物等。歸納總結(jié) 1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)基中種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、 pH、溫度等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中， 酵母菌種群的增長呈 “J”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈 “S型”曲線。(3)可采用抽樣檢測的方法，進行顯微鏡計數(shù)。2實驗器材活性干酵母，顯微鏡、天平、錐形瓶、滴管、試管、血球計數(shù)板、質(zhì)量分數(shù)為 5%的葡萄

16、糖溶液、載玻片、蓋玻片、臺盼藍染液或亞甲基藍溶液等。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？4作出假設(shè)： 培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量開始一段時間呈“ J型”增長，隨著時間推移，由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗、 有害代謝產(chǎn)物的積累、 pH 的改變，酵母菌數(shù)量呈 “S”型增長。5探究步驟(1)用天平稱量 0.1 g 活性干酵母，放入盛有 500 mL 質(zhì)量分數(shù)為 5%的葡萄糖第 8頁培養(yǎng)液的 形瓶中，置于適宜的條件下培養(yǎng)。定 取 ，用血球 數(shù)板 數(shù)， 算出酵母菌的種群數(shù)量。(2)以 橫坐 ，以1 mL 培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量 坐 ，畫出坐 曲 ，分析曲 走向，揭示酵母菌種群數(shù)量 化 律。6 果(1)

17、酵母菌增 曲 (如 1)及 化后的增 速率曲 (如 2)(2)分析增 曲 的 是先增加再降低。原因是在開始 培養(yǎng)液的 養(yǎng)充足，空 充裕，條件適宜， 因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量 增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多， 養(yǎng)消耗，pH 化、有害 物 累等，使生存條件 化，酵母菌死亡率高于出生率，種群數(shù)量下降。7注意事 (1) 果的 最好用 表(如下表 )。時間 /d123456數(shù)量 /個(2)每天 數(shù)酵母菌數(shù)量的 要固定。特 提醒 ：探究酵母菌種群數(shù)量 化 中的兩個注意點(1)本 中是有 照 的，除了 置養(yǎng)料或溫度等條件不同形成 照外，接種的酵母菌要相同。(2) 數(shù) 要注意蓋玻片和培養(yǎng)液的放置先后 序，蓋

18、玻片在前培養(yǎng)液在后 ，而不是培養(yǎng)液在前。典例通關(guān) ( 教 用 獨具 )某研究小 探究10 mL 培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的 化，利用血球 數(shù)板( 格 0.1 mm，1/400 mm2) 行 數(shù)。 甲是某天 微 果( 野中每個黑點含 2 個酵母菌 )， 乙是 7 天內(nèi)酵母菌種群數(shù)量的 化曲 。下列敘述不正確的是 ()A 甲中酵母菌數(shù)量 多，需加水稀 后再 B 甲中的酵母菌數(shù)量 于 乙中的第3 天第 9頁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【技巧點撥】(1)估算每一小格中的酵母菌數(shù)量；(2)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。A 圖甲中酵母菌數(shù)量可分辯清楚 ，不用

19、加水稀釋 ，A 錯誤；每小格平均有2 個酵母菌 ，每小格體積為： 0.1 mm1/400 mm2 1/4 000 mm3，所以 1 mm3 中有 8 000 個酵母菌 ，則 10 mL 中酵母菌總數(shù)為： 8 00010 103 8 107800 105 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(zhì)，影響酵母菌的生命活動 ，D 正確。 活學(xué)活用 在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”實驗中，有關(guān)操作錯誤的是()A吸取培養(yǎng)液前應(yīng)將培養(yǎng)瓶輕輕振蕩B用血球計數(shù)板對酵母菌計數(shù)C將培養(yǎng)液滴在計數(shù)室上后，再蓋上蓋玻片D將培養(yǎng)后期的樣液稀釋后再取樣

20、C 培養(yǎng)過程中 ，酵母菌可能會集中在試管底部 ，取樣時如果取的是試管底部 ，則實驗數(shù)據(jù)會偏大 ，如果取的是試管上部 ，則實驗數(shù)據(jù)會偏小 ，因此取樣前要輕輕振蕩試管使酵母菌分布均勻 ，A 正確；利用血球計數(shù)板在顯微鏡下直接計數(shù)是一種常用的細胞計數(shù)法 ，B 正確；先將蓋玻片放在計數(shù)室上 ，在蓋玻片的邊緣滴加培養(yǎng)液 ，待培養(yǎng)液從邊緣處自行滲入計數(shù)室 ，吸去多余培養(yǎng)液 ，再進行計數(shù)，C 錯誤；由于后期培養(yǎng)液中菌體數(shù)量多 ，不易計數(shù) ，所以為了便于計數(shù)先要進行稀釋再計數(shù)。 D 正確。 (備選習(xí)題 )某研究性學(xué)習(xí)小組探究培養(yǎng)液中小球藻(一種單細胞綠藻 )種群數(shù)量的變化，以下是該實驗的記錄表 (部分 )。相

21、關(guān)敘述錯誤的是 ()時間 (天)起始1234567第 10 頁培養(yǎng)液中小球藻的數(shù)0.901.003.213.925.403.784.3215.26量(106 個 /mL)實驗期間室溫 ()9188315341013818141617A對小球藻進行計數(shù)，常用的方法是抽樣檢測法B可用數(shù)學(xué)式 NtN0t 表示小球藻種群數(shù)量增長情況C實驗前 4 天，培養(yǎng)瓶的顏色變化是綠色逐漸加深D第 56 天，小球藻種群數(shù)量發(fā)生明顯波動的可能原因是溫度低抑制了酶的活性B 小球藻是一種單細胞綠藻 ，對小球藻進行計數(shù) ，常用的方法是抽樣檢測法 (或血細胞計數(shù)板計數(shù)法、顯微計數(shù)法)， A 正確；根據(jù)實驗數(shù)據(jù) ，該實驗中小t

22、球藻種群不呈 “J”型增長 ，故不能用數(shù)學(xué)式NtN0表示該實驗中小球藻種群數(shù)量增長情況 ，B 錯誤；前 4 天，培養(yǎng)瓶中小球藻數(shù)量越來越多，顏色變化是綠色逐漸加深 ，C 正確；第 5 6 天，實驗室溫度較低 ，抑制了酶的活性 ，小球藻的種群數(shù)量發(fā)生明顯波動 ， D 正確。 當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基 1“ S型”曲線和 “ J型”曲線是反映種群增長的數(shù)學(xué)模型，下列不屬于“ J型”曲線形成條件的是 ()A食物 (養(yǎng)料 )充足B沒有敵害C沒有競爭D資源、空間有限D(zhuǎn) 當(dāng)食物 (養(yǎng)料 )和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下 ，種群的增長呈現(xiàn) “J”型；在資源、 空間有限的環(huán)境條件下形成的是“S

23、”型增長曲線。 2下列有關(guān)種群增長的 “ S型”曲線的敘述，錯誤的是 ()A通常自然界中的種群增長曲線最終呈“ S型”B達到 K 值時種群增長率為零C種群增長受自身密度的影響D種群的增長速率逐步降低第 11 頁D 由于空間和資源等條件的限制 ，自然界中的多數(shù)生物種群的數(shù)量增長曲線通常呈 “S”型 ，A 正確；種群數(shù)量達到 K 值時，種群出生率等于死亡率 ，種群增長率為 0，B 正確；種群數(shù)量的增加除受環(huán)境因素影響外，隨著種群密度的增加，種內(nèi)斗爭也會加劇 ，影響種群數(shù)量的增長 ，C 正確；當(dāng)種群數(shù)量小于K/2 時，種群數(shù)量的增長速率是先逐漸升高，當(dāng)種群數(shù)量大于K/2 后，種群增長速率開始降低，D

24、 錯誤。 3如圖是調(diào)查小組同學(xué)從當(dāng)?shù)刂鞴懿块T獲得的某物種種群數(shù)量的變化圖，據(jù)此圖分析，正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號： 85732132】A第 2030 年間種群以穩(wěn)定的速率增長B該種群在這 30 年間的增長符合 “ S型”增長模型C第 20 年時，該種群的種群數(shù)量達到環(huán)境容納量D在這 30 年中，該種群數(shù)量最少的年份是第15 年C 在第 2030 年間 1，種群數(shù)量不變 ，種群增長速率為 0，A 錯誤；“S”型增長曲線的種群增長速率先增加后減少為 0，種群數(shù)量先增加后基本不變 ，與圖中不符 ，B 錯誤；第 20 年 30 年間，該種群的種群數(shù)量不變 ，達到環(huán)境容納量 ，C 正確；第 10 年到第 20 年之間 1，則種群數(shù)量越來越少 ，在這 30 年中，該種群數(shù)量最少的年份是第20 年， D 錯誤。 4如圖是種群數(shù)量增長曲線，下列有關(guān)敘述正確的是()A自然界中會存在類似曲線的種群增長形式B在曲線中的b 點，種群的年齡結(jié)構(gòu)為增長型C目前我國人口呈現(xiàn)老齡化，人口發(fā)展處于cd 段D釀酒過程中，將酵母菌的種群數(shù)量控制在K/2 可獲得最