2022-2023學年人教版（2019）選擇性必修二 第1章第2節(jié)　種群數(shù)量的變化 學案

第2節(jié)種群數(shù)量的變化[學習目標]1.通過建構(gòu)種群數(shù)量增長的數(shù)學模型,解釋種群數(shù)量的變化,建立科學思維。2.通過比較種群數(shù)量增長的“J”形曲線和“S”形曲線,運用種群數(shù)量變化規(guī)律解決生產(chǎn)生活中的實際問題。3.關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響,闡明人與自然和諧發(fā)展的意義,關(guān)注瀕危動物種群數(shù)量的變化及保護措施,提升社會責任。4.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型。一、種群數(shù)量的變化1.建構(gòu)種群增長模型的方法(1)數(shù)學模型:用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。(2)研究方法步驟提出問題→提出合理的假設(shè)→用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達→檢驗或修正。(3)建構(gòu)數(shù)學模型的目的:描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。(4)表達形式①數(shù)學方程式:優(yōu)點是科學、準確。②曲線圖:優(yōu)、缺點是直觀但不夠精確。2.種群的“J”形增長(1)含義:在理想條件下的種群,以時間為橫坐標,以種群數(shù)量為縱坐標畫出的曲線圖,曲線大致呈“J”形。(2)“J”形增長數(shù)學模型①模型假設(shè):在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下。②“J”形增長數(shù)學模型的特點是:種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長,第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。③t年后種群數(shù)量表達式為:Nt=N0λt。N0表示該種群的起始數(shù)量;Nt表示t年后該種群的數(shù)量;λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù);t表示時間。3.種群的“S”形增長(1)含義:種群經(jīng)過一定時間的增長后,數(shù)量趨于穩(wěn)定的曲線,稱為“S”形曲線。(2)產(chǎn)生原因:自然界的資源和空間總是有限的,當種群密度增大時,種內(nèi)競爭就會加劇,這就會使種群的出生率降低,死亡率升高。當種群的死亡率與出生率相等時,種群就穩(wěn)定在一定的水平。(3)環(huán)境容納量:一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量,稱為環(huán)境容納量,又稱K值。(4)保護大熊貓的根本措施是:提高環(huán)境容納量。具體方法:建立自然保護區(qū),給大熊貓更寬廣的生存空間,改善它們的棲息環(huán)境。4.種群數(shù)量的波動在自然界,有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持數(shù)量的相對穩(wěn)定,但對于大多數(shù)生物的種群來說,種群數(shù)量總是在波動中,處于波動狀態(tài)的種群,在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群暴發(fā)?；葹?zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等,就是種群數(shù)量暴發(fā)增長的結(jié)果。二、培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1.實驗原理:(1)酵母菌屬于兼性厭氧(呼吸方式)菌,生長周期短、繁殖快,用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌時,其數(shù)量會受培養(yǎng)液成分、pH、空間及溫度等因素影響。(2)在理想條件下,呈“J”形增長,在資源和空間有限條件下呈“S”形增長。2.計數(shù):培養(yǎng)液中逐個計數(shù)酵母菌非常困難,可以采用抽樣檢測的方法,具體的步驟:先將蓋玻片放在血細胞計數(shù)板的計數(shù)室上,用吸管吸取培養(yǎng)液,滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入,多余的培養(yǎng)液用濾紙吸去,稍待片刻,待酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部,將計數(shù)板放在載物臺的中央,計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量,再以此為根據(jù),估算試管中的酵母菌總數(shù)。計數(shù)用到的器材有顯微鏡、血細胞計數(shù)板。3.預(yù)期實驗結(jié)果:在理想的環(huán)境中,酵母菌種群的增長呈“J”形曲線;在有限的環(huán)境條件下,酵母菌種群的增長呈“S”形曲線。1.判斷有關(guān)“J”形曲線、“S”形曲線的說法的正誤。(1)環(huán)境容納量就是種群的最大數(shù)量。(×)提示:環(huán)境容納量是指一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量。(2)一個物種引入一個新的地區(qū)后,一定呈“J”形曲線增長。(×)提示:一個物種引入一個新的地區(qū)后,若條件適宜,則會呈“J”形增長。(3)自然條件下,種群的環(huán)境容納量是固定不變的。(×)提示:自然條件下,種群的環(huán)境容納量會因環(huán)境條件的改變而改變。(4)當酵母菌種群數(shù)量超過K/2時,增長速率減慢,年齡結(jié)構(gòu)為衰退型。(×)提示:種群數(shù)量超過K/2時,增長速率減慢,但數(shù)量仍在增長,為增長型。(5)對家鼠等有害動物的控制,要盡量降低其K值。(√)(6)“S”形增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系。(×)提示:“S”形增長曲線表示了種群數(shù)量隨時間的變化規(guī)律。2.判斷有關(guān)酵母菌種群數(shù)量變化的說法的正誤。(1)培養(yǎng)酵母菌時,必須去除培養(yǎng)液中的溶解氧。(×)提示:酵母菌為兼性厭氧菌,有氧條件下繁殖速度快,無須除去培養(yǎng)液中的溶解氧。(2)先將培養(yǎng)液滴在血細胞計數(shù)板上,輕蓋蓋玻片防止氣泡產(chǎn)生。(×)提示:計數(shù)時,先在血細胞計數(shù)板上蓋上蓋玻片,再將培養(yǎng)液滴在蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入。(3)在培養(yǎng)初期,酵母菌因種內(nèi)競爭強而生長緩慢。(×)提示:在培養(yǎng)初期,酵母菌數(shù)量較少,種內(nèi)競爭較弱。(4)種群數(shù)量變化只有“J”形和“S”形增長兩種類型。(×)提示:種群數(shù)量變化包括增長、波動、下降甚至消亡。(5)計數(shù)時若不染色,統(tǒng)計酵母菌細胞數(shù)目時,結(jié)果會偏小。(×)提示:若不染色,會將死細胞一起統(tǒng)計,結(jié)果會偏大。探究點一建構(gòu)種群增長模型的方法[情境]研究人員發(fā)現(xiàn)一部手機攜帶的細菌數(shù)量是男廁沖水柄細菌數(shù)量的18倍,有1/4的手機細菌總數(shù)超過可接受水平的10倍。某種細菌每20min就通過分裂增殖一代。[思考](1)細菌的生殖方式是有性生殖還是無性生殖?提示:細菌進行無性生殖。(2)根據(jù)[情境],2h后,由一個某種細菌分裂產(chǎn)生的后代數(shù)量是多少?提示:26。(3)如果我們用N表示細菌數(shù)量,n表示繁殖產(chǎn)生細菌的代數(shù),請寫出1個細菌增殖n代后種群數(shù)量的公式。提示:Nn=1×2n。(4)在坐標系中畫出此種細菌增長曲線,以時間為橫軸,細菌數(shù)量為縱軸。提示:(5)曲線圖與數(shù)學方程式比較,有何優(yōu)缺點?提示:曲線圖更直觀,數(shù)學方程式更準確。[歸納總結(jié)](1)建立數(shù)學模型的一般步驟(2)常見的模型形式及舉例常見的模型形式包括物理模型、概念模型、數(shù)學模型等。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、流動鑲嵌模型等都屬于物理模型;對光合作用過程中物質(zhì)和能量變化的解釋、達爾文的自然選擇學說的解釋模型等屬于概念模型;酶活性受溫度(pH)影響示意圖,不同細胞的細胞周期持續(xù)時間等屬于數(shù)學模型。[應(yīng)用]數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式,建立數(shù)學模型一般包括以下步驟,下列排列順序正確的是(B)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(zhì)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(shè)A.④②③① B.②④①③C.④③②① D.②①④③探究點二種群的“J”形增長1.嘗試構(gòu)建種群增長的“J”形增長曲線[情境1]有人在適宜條件下培養(yǎng)大草履蟲,并且每天更換培養(yǎng)液,保證大草履蟲有充足的營養(yǎng)和生存空間,最先放入5只大草履蟲,每天記錄其數(shù)量變化,如下表所示。時間初始1天后2天后3天后……種群數(shù)量/只51981325……若假設(shè)后一天的數(shù)量始終是前一天數(shù)量的4倍。[思考](1)你能否在假設(shè)的基礎(chǔ)上建立數(shù)學模型解決實驗中的問題:7天后大草履蟲的數(shù)量是多少?(用公式表示,不必計算具體結(jié)果)提示:7天后的數(shù)量:5×47。(2)后一天的數(shù)量始終是前一天數(shù)量的4倍的前提條件是什么?提示:適宜的條件、充足的營養(yǎng)和生存空間。(3)若N0為某種群的起始數(shù)量,Nt表示經(jīng)過t天后該種群的數(shù)量,且后一天的數(shù)量始終是前一天數(shù)量的λ倍,試建立表示該種群數(shù)量變化的一般公式并作出曲線。提示:Nt=N0·λt[歸納總結(jié)]“J”形增長曲線(1)“J”形增長曲線的條件:食物和空間充裕、氣候適宜,沒有天敵和其他競爭物種。(2)“J”形增長曲線的特點:種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長,第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。2.“J”形增長曲線的實例[情境2]水葫蘆原產(chǎn)于南美洲,1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速,又幾乎沒有競爭對手和天敵,因此,它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略,擋住陽光,導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。水葫蘆成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。[思考](1)水葫蘆不受限制地大量繁殖的條件是什么?提示:食物和空間充裕、氣候適宜,沒有天敵和其他競爭物種。(2)我國海關(guān)為什么要嚴格控制有害生物入境?提示:防止有害生物入境后成為優(yōu)勢物種,影響本地物種的生存。[歸納總結(jié)]總結(jié)“J”形增長實例(1)實驗室營養(yǎng)充分的條件下。(2)種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境的早期階段。[深度思考]下面是歷年來世界和我國人口增長曲線圖根據(jù)歷年來世界和我國人口增長的數(shù)據(jù),分析人口增長是否呈“J”形曲線?簡述理由。提示:否,因為人口增長會受到很多因素的限制,比如:食物、生存空間、政策(如我國實行計劃生育政策)等,只有在理想條件下,種群才能出現(xiàn)“J”形增長。[歸納總結(jié)]理解“J”形曲線的“λ”(1)準確理解“λ”內(nèi)涵Nt=N0λt,λ代表種群數(shù)量“增長倍數(shù)”,而不是增長速率。λ>1時,種群密度不斷增大;λ=1時,種群密度保持穩(wěn)定;λ<1時,種群密度不斷減小。(2)圖示解讀①a段:λ>1且恒定——種群數(shù)量呈“J”形增長;②b段——λ盡管下降,但仍大于1,此段種群出生率大于死亡率,則種群數(shù)量一直增長;③c段——λ=1,種群數(shù)量維持相對穩(wěn)定;④d段——λ<1,種群數(shù)量逐年下降;⑤e段——盡管λ呈上升趨勢,但仍未達到1,故種群數(shù)量仍逐年下降。[應(yīng)用]在調(diào)查某林場松鼠的種群數(shù)量時,計算當年種群數(shù)量與前一年種群數(shù)量的比值(λ),并得到如圖所示的曲線。據(jù)此圖分析得到的下列結(jié)論中不正確的是(C)A.前4年該種群數(shù)量基本不變,第5年調(diào)查的年齡結(jié)構(gòu)可能為衰退型B.第4年到第8年間種群數(shù)量在下降,原因可能是食物的短缺和天敵增多C.第8年時種群數(shù)量最少,第8年到第16年間種群數(shù)量增加,且呈“S”形曲線增長D.如果持續(xù)第16年到第20年間趨勢,后期種群數(shù)量將呈“J”形曲線增長解析:前4年,λ值為定值,λ-1=0,說明種群增長率為0,種群數(shù)量保持不變,第5年λ-1小于0,說明種群增長率為負值,種群數(shù)量下降,年齡結(jié)構(gòu)可能為衰退型;影響種群數(shù)量的因素有氣候、食物、天敵、傳染病等;第10年時種群數(shù)量最少;由圖示曲線可知,如果持續(xù)第16年到第20年間趨勢,后期種群數(shù)量將呈“J”形曲線增長。探究點三種群的“S”形增長和種群數(shù)量的波動1.嘗試構(gòu)建種群的“S”形增長曲線[情境1]生態(tài)學家曾經(jīng)做過一個實驗:把5只大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中,每隔1天(24小時)統(tǒng)計一次數(shù)據(jù),經(jīng)過反復(fù)實驗,結(jié)果如下:時間/天123456種群數(shù)量/個20.4137.2319.0369.0375.0373.3[思考](1)請繪制大草履蟲的種群增長曲線。提示:(2)大草履蟲數(shù)量增長曲線與哪一個字母相似?種群數(shù)量變化有何特點?提示:“S”,種群經(jīng)過一定時間的增長后,數(shù)量趨于穩(wěn)定。(3)這種增長曲線形成的原因是什么?提示:隨著大草履蟲數(shù)量的增多,對食物和空間的競爭加劇,導(dǎo)致出生率降低、死亡率升高,即存在環(huán)境阻力。(4)0.5mL的培養(yǎng)液中大草履蟲的最大數(shù)量約為375.0,這個數(shù)值的含義是什么?提示:一定的環(huán)境條件下所能維持的種群的最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量,又稱K值。(5)不同物種在同一環(huán)境中K值是否相同?當環(huán)境改變時生物的K值是否發(fā)生改變?提示:不同物種在同一環(huán)境中K值一般不同;環(huán)境改變時生物的K值會改變。[歸納總結(jié)]“S”形增長曲線(1)形成原因:自然條件下資源和空間總是有限的,種群密度越大,種內(nèi)斗爭和種間競爭越劇烈,捕食者數(shù)量越多,導(dǎo)致該種群的出生率降低,死亡率增高。(2)出生率與死亡率關(guān)系:K值之前,出生率>死亡率;K值時,出生率≈死亡率。2.嘗試構(gòu)建“S”形增長的增長率和增長速率的曲線[情境2]①增長率是指單位時間內(nèi)種群數(shù)量變化率,即種群在單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占個體總數(shù)的比率。②增長速率是指單位時間種群增長數(shù)量。[思考](1)嘗試計算“S”形增長的種群增長率并構(gòu)建相應(yīng)的曲線。提示:增長率=(現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù))/原有個體數(shù)(2)嘗試計算“S”形增長的種群增長速率并構(gòu)建相應(yīng)的曲線。提示:增長速率=(現(xiàn)有個體數(shù)-原有個體數(shù))/增長時間3.種群數(shù)量的波動[情境3]某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量多年的變化情況如下:處于波動狀態(tài)的種群,在某些特定的情況下可能出現(xiàn)種群暴發(fā),蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等,就是種群數(shù)量暴發(fā)增長的結(jié)果。[思考](1)K值與什么有關(guān)?它會永遠保持不變嗎?提示:K值與環(huán)境有關(guān),它不是固定不變的,而是處在波動中。(2)種群的數(shù)量還有哪些變化?提示:種群數(shù)量變化除了增長、穩(wěn)定、波動外,還有下降。當種群長期處于不利條件下,如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞,種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。[歸納總結(jié)]研究種群數(shù)量變化的意義(1)為野生生物資源的合理利用及保護提供理論指導(dǎo)。(2)通過研究種群數(shù)量變化規(guī)律,為有害生物的預(yù)測及防治提供科學依據(jù)。(3)有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。4.[活動]閱讀教材P9～P10,思考下列問題。(1)對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護措施?提示:建立自然保護區(qū),改善大熊貓的棲息環(huán)境,提高環(huán)境容納量。(2)對家鼠等有害動物的控制,應(yīng)當采取什么措施?提示:可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量,如將食物儲藏在安全處,斷絕或減少它們的食物來源;室內(nèi)采取硬化地面等措施,減少它們挖造巢穴的場所;養(yǎng)殖或釋放它們的天敵,等等。[深度思考](1)為了保護魚類資源不受破壞,并能持續(xù)地獲得最大捕魚量,應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么?提示:根據(jù)種群增長的“S”形曲線,應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量捕完后保持在K/2水平。這是因為在這個水平上種群增長速率最大,可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”,從而不影響種群再生,符合可持續(xù)發(fā)展的原則。(2)為了獲得最大的日捕魚量,應(yīng)在種群數(shù)量為多少時捕獲?提示:K值。(3)如何對有害生物進行防治?提示:務(wù)必及時控制種群數(shù)量,嚴防達K/2值處(若達K/2值處,可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi),如對蝗蟲的防控)。[歸納總結(jié)]兩種增長曲線的比較項目“J”形曲線“S”形曲線增長模型前提條件理想狀態(tài):食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等現(xiàn)實狀態(tài):資源有限、空間有限、受其他生物制約種群增長速率種群的增長率K值有無無K值有K值聯(lián)系兩種增長曲線的差異主要是因環(huán)境阻力大小不同,從而對種群數(shù)量增長的影響不同[應(yīng)用]1.如圖表示某物種遷入新環(huán)境后,種群的增長速率隨時間的變化關(guān)系。在第10年時經(jīng)調(diào)查該種群數(shù)量為200只,估算該種群在此環(huán)境中的環(huán)境負荷量約為(D)A.100只 B.200只 C.300只 D.400只解析:從種群的增長速率曲線看,此圖為“S”形增長曲線,第10年種群數(shù)量為K/2,K值為400。[方法指導(dǎo)]“S”形曲線與增長速率曲線關(guān)系f～g對應(yīng)圖甲c點之前,種群數(shù)量增長速率逐漸增加;g點對應(yīng)圖甲c點,種群數(shù)量為K/2,種群數(shù)量增長速率最大;g～h對應(yīng)圖甲c～d,種群數(shù)量增長速率逐漸減少;h點對應(yīng)圖甲d點,種群數(shù)量為K值,種群數(shù)量增長速率為0。2.某池塘內(nèi)草魚種群增長速率的變化規(guī)律如圖所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是(B)A.無論T2之前數(shù)據(jù)如何,T2～T3和T3～T5時間段內(nèi)種群數(shù)量都是逐漸上升B.T5時增加餌料的投放,池塘草魚的環(huán)境容納量保持不變C.T3時草魚的種群密度約為T5時對應(yīng)種群密度的一半D.調(diào)查草魚的種群密度時,網(wǎng)眼太大常使調(diào)查值偏小解析:據(jù)題意可知,無論T2之前數(shù)據(jù)如何,T2～T3和T3～T5時間段內(nèi)種群增長速率不為0,說明種群數(shù)量都在增長;T5時種群的出生率等于死亡率,對應(yīng)的種群數(shù)量為K,若增加餌料的投放,則種群數(shù)量會增加;T3時草魚的種群數(shù)量為K/2,T5時草魚的種群數(shù)量為K,因此,T3時草魚的種群密度約為T5時對應(yīng)種群密度的一半;調(diào)查草魚的種群密度時,網(wǎng)眼太大會使幼體逃脫,從而導(dǎo)致調(diào)查值偏小。探究點四探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化[情境]酵母菌是兼性厭氧微生物,在有氧條件下,能產(chǎn)生較多的CO2和H2O,在無氧條件下產(chǎn)生酒精和較少的CO2。用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌,連續(xù)7天每天測定酵母菌的數(shù)量變化,根據(jù)相應(yīng)的平均值繪制酵母菌種群數(shù)量的增長曲線如下圖。[思考](1)酵母菌的種群數(shù)量如何變化?提示:培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量開始一段時間呈“J”形增長,隨著時間推移,酵母菌數(shù)量呈“S”形增長,后期出現(xiàn)數(shù)量下降。(2)對試管中的酵母菌種群數(shù)量采用什么方法計數(shù)?提示:抽樣檢測法。(3)從試管中吸出培養(yǎng)液計數(shù)之前,要將試管振蕩幾次原因是什么?提示:使酵母菌分布均勻,計數(shù)準確。(4)如果一個小方格內(nèi)酵母菌的數(shù)量太多,難以數(shù)清,需要采取的措施是什么?提示:先稀釋后再計數(shù),計數(shù)結(jié)果乘以稀釋倍數(shù)。(5)對于壓在小方格界線上的酵母菌,應(yīng)該如何計數(shù)?提示:只計算相鄰兩邊及其頂角的酵母菌。(6)本實驗需要設(shè)置對照嗎?請說明理由。提示:不需要設(shè)置對照實驗,隨著時間的延續(xù),酵母菌種群數(shù)量的變化在時間上形成前后自身對照,所以無須設(shè)置對照實驗。(7)本實驗需要做重復(fù)實驗嗎?為什么?提示:需要重復(fù)實驗。要獲得準確的實驗數(shù)據(jù),必須重復(fù)實驗,求得平均值。(8)酵母菌種群數(shù)量的增長受哪些因素的影響?提示:培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度及有害代謝廢物等。(9)蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm,推導(dǎo)出將一個小方格范圍內(nèi)的酵母菌數(shù)目,換算成10mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)的公式:提示:計數(shù)方法:血細胞計數(shù)板為大方格網(wǎng),計四角(4個)和正中間的(共5個)中方格共計80個小方格中的個體數(shù)量。無論對于16×25的方格網(wǎng),還是對于25×16的方格網(wǎng),總數(shù)都是400個小方格。如圖所示。計算方法:大方格長度為1mm,高度為0.1mm(即規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm),則每個大方格的體積為0.1mm3(10-4mL),故10mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)=(中方格中的細胞總數(shù)/中方格中小方格個數(shù))×400×104×稀釋倍數(shù)×10。[歸納總結(jié)]探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化的注意事項(1)溶液要進行定量稀釋,每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。(2)制片時,先將蓋玻片放在血細胞計數(shù)板上,用吸管吸取培養(yǎng)液,滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入,多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。(3)制好玻片后,應(yīng)稍等片刻,待酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部,再用顯微鏡進行觀察。(4)清洗血細胞計數(shù)板的正確方法是浸泡和沖洗,不能用試管刷或抹布擦洗。沖洗干凈后不能用紗布或吸水紙擦干,應(yīng)自然晾干或烘干或用吹風機吹干。[應(yīng)用]在探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化的實驗中,采用規(guī)格為16中格(400小格,0.1mm3)的血細胞計數(shù)板進行計數(shù),培養(yǎng)液稀釋了100倍,檢測四角上中格的酵母菌數(shù)量分別為22、26、24、28。下列有關(guān)敘述正確的是(B)A.此培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量約為4×108個/mL,該實驗無對照實驗B.制片時,先將蓋玻片放在計數(shù)室上,吸取培養(yǎng)液滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入C.吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前,需將試管輕輕振蕩幾次,目的是使酵母菌獲得充足氧氣D.取樣時避免吸到底部的死菌,滴管應(yīng)輕輕吸取,避免晃動菌液解析:在16中格×25小格中計算,此時培養(yǎng)液中酵母菌種群密度=[(22+26+24+28)÷100]×400×104×100=4×108個/mL,本實驗不需要設(shè)置對照,但是存在相互對照;取樣前需將培養(yǎng)液輕輕搖勻,目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布,減少誤差。課堂小結(jié)完善概念圖記憶節(jié)節(jié)清1.“J”形增長曲線的形成條件:食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。2.“J”形增長曲線的增長率不變,都是λ-1。3.“S”形增長曲線的形成原因:自然條件下,資源和空間總是有限的,種群密度越大,種內(nèi)競爭越劇烈,導(dǎo)致該種群的出生率降低,死亡率增高。4.漁業(yè)捕撈中,為了魚類資源的可持續(xù)利用,一般讓魚的數(shù)量捕完后維持在K/2,原因是K/2時種群的增長速率最大。5.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化的方法是抽樣檢測法。隨堂反饋1.如圖所示為種群的數(shù)量變化曲線,判斷下列說法是否正確。(1)B、b點種群增長速率最大,種群數(shù)量在K/2左右,此時種內(nèi)競爭也最激烈。(×)(2)c點種群增長速率明顯減小只是由種內(nèi)競爭引起的。(×)(3)處理好這種生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡需要考慮K值的大小。(√)(4)當這種生物與環(huán)境達到協(xié)調(diào)與平衡后在E點達到K值,K值將固定不變。(×)(5)圖中C～D段種群數(shù)量仍在增長。(√)2.“食人魚”是一種有極強生存能力的肉食魚類,一旦進入自然生態(tài)水域,就會造成嚴重的生態(tài)災(zāi)難。假如該物種進入某湖泊,如圖中的曲線能準確表達其種群數(shù)量變化特點的是(A)解析:“食人魚”進入自然生態(tài)水域,資源和空間都是有限的,種群密度增大時種間競爭會加劇,符合“S”形曲線。3.如圖是調(diào)查小組的同學從當?shù)刂鞴懿块T獲得的某物種種群數(shù)量的變化圖,據(jù)此不能得出的結(jié)論是(C)A.第1～5年間種群呈“J”形增長B.第20～30年間種群增長率為0C.到第30年時種群的數(shù)量最大D.第15～20年間種群數(shù)量不斷減少解析:假設(shè)種群的起始數(shù)量為N0,t年后種群數(shù)量為Nt=N0·λt;根據(jù)指數(shù)函數(shù)的特點,λ值大于1,種群數(shù)量增長,λ值小于1,種群數(shù)量減少,λ值等于1,種群數(shù)量不變。由題圖可知,第1～5年,λ>1,而且不變,種群數(shù)量持續(xù)增加,符合“J”形增長;第20～30年,λ=1,種群數(shù)量保持不變,種群增長率為0;第9～20(不包括第9年和第20年),λ<1,則種群數(shù)量越來越少,該種群數(shù)量在第20年達到最小,并保持穩(wěn)定;第15～20年(不包括第20年),λ<1,種群數(shù)量不斷減少。4.(不定項選擇)某校生物興趣小組進行“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化”的實驗。下列有關(guān)敘述中錯誤的是(AB)A.為增加酵母菌的數(shù)量,使用高濃度的葡萄糖溶液B.計數(shù)時只需統(tǒng)計方格內(nèi)部的酵母菌C.實驗前對培養(yǎng)液和培養(yǎng)工具均須進行嚴格的滅菌D.培養(yǎng)后期酵母菌數(shù)量會急劇下降解析:使用高濃度的葡萄糖溶液會導(dǎo)致酵母細胞嚴重失水導(dǎo)致死亡;計數(shù)時,壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)計數(shù)相鄰兩邊及頂角上的;實驗前需要對培養(yǎng)液和培養(yǎng)工具進行嚴格滅菌,防止雜菌污染;培養(yǎng)后期,環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)不斷消耗,種內(nèi)競爭加劇,會導(dǎo)致酵母菌數(shù)量急劇下降。5.某生態(tài)學家以“保護和利用草原生態(tài)系統(tǒng)”為課題,對草原進行了一項專題研究,并繪制成圖。圖1表示一個鼠群引入一個草原生態(tài)系統(tǒng)后的種群增長曲線;圖2表示單位面積放牧量與生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量的關(guān)系,虛線表示未放牧時草原中生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量。分析回答下列問題。(1)圖1中增長速率最大的是點,CD段表示鼠群數(shù)量基本不再增長,其原因可能是

。滅鼠時除了捕殺老鼠,使其數(shù)量減少外,同時還應(yīng)該設(shè)法降低。

(2)圖2的研究結(jié)果告訴我們,最大放牧量不應(yīng)該超過點,如果長期超過C點將會造成。

解析:據(jù)圖1分析,種群數(shù)量先增加后基本不變;據(jù)圖2分析,隨著放牧量增加,生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量先增加后減少。(1)圖1中B點約為K/2,種群增長速率最大;限制種群增長的主要因素是生存條件,如食物和空間都是有限的,天敵對種群的限制等;控制老鼠的種群數(shù)量,降低環(huán)境容納量是比較合理的做法。(2)圖2的研究結(jié)果說明適度放牧可以促進草的生長,增加生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量,但不能超載放牧,即不能超過B點,如果長期超過C點將會造成草場退化。答案:(1)B食物和空間有限、天敵數(shù)量增加環(huán)境容納量(K值)(2)B草場退化課時作業(yè)一、單項選擇題1.數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。調(diào)查某種一年生植物的種群時有下列情形:只有80%的種子能發(fā)育成成熟植株,每株植物平均產(chǎn)400粒種子。目前有a粒種子,則m年后種子數(shù)量為(C)A.0.8a·400m B.400a·0.8mC.a·320m D.320am解析:由于每株植物平均每年產(chǎn)400粒種子,只有80%發(fā)育成成熟植株,即320株,則m年后變?yōu)?20m,現(xiàn)有a粒種子,則m年后種子數(shù)量為a·320m。2.下列關(guān)于“J”形增長的相關(guān)敘述,錯誤的是(C)A.食物空間充裕、氣候適宜、沒有天敵B.種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)進行增長C.隨著時間的增加,增長率會越來越大D.隨著時間的增加,種群數(shù)量會越來越大解析:“J”形增長曲線,種群的增長率不變。3.經(jīng)調(diào)查,第一年某種昆蟲種群數(shù)量為N0,如果在理想的條件下,每年的增長率為0.2且保持不變,則第三年該種群數(shù)量為(B)A.1.2N0 B.1.44N0C.2.2N0 D.3.6N0解析:由增長率數(shù)值0.2可求得λ=1+0.2=1.2,則第三年該種群數(shù)量為N0·(1.2)2=1.44N0。4.如圖表示某湖泊中鯽魚種群增長速率的變化情況,下列相關(guān)敘述不合理的是(A)A.t3時該湖泊中鯽魚種群的密度大約是t2時的一半B.與a點相比,b點時更適合對該鯽魚種群進行捕撈C.出生率、死亡率、遷入率、遷出率都是直接影響種群數(shù)量變化的因素D.t1～t3時間段內(nèi),鯽魚種群數(shù)量在不斷增加解析:t3時該湖泊中鯽魚種群的密度達到了K值,t2時種群增長速率最大,此時種群數(shù)量為K/2,故t3時該湖泊中鯽魚種群的密度大約是t2時的2倍;a點與b點相比雖然種群的增長速率相同,但b點比a點對應(yīng)的種群數(shù)量要大,所以b點比a點更適合對該鯽魚種群進行捕撈;出生率、死亡率、遷入率、遷出率都是直接影響該湖泊種群數(shù)量變化的因素;t1～t3時間段內(nèi),盡管種群增長速率先上升后下降,但是鯽魚種群數(shù)量在不斷增加。5.如圖甲是某種兔遷入新環(huán)境后種群增長速率(單位時間內(nèi)種群數(shù)量的改變量)隨時間的變化曲線。第3年時用標記重捕法調(diào)查該兔的種群密度,第一次捕獲50只,全部標記后放回,一個月后進行第二次捕捉,在第二次捕到的兔中,未標記的有60只、標記的有20只;如圖乙表示動物A遷入某島嶼后種群數(shù)量的變化趨勢。下列相關(guān)說法正確的是(A)A.圖甲對應(yīng)的兔種群在新環(huán)境中的K值約為400只B.圖乙中d點對應(yīng)的種群數(shù)量為該島嶼上A種群的K值C.若圖乙表示田鼠的種群數(shù)量變化,則在b點對應(yīng)的時間進行防治最好D.圖甲中第5年時種群數(shù)量最少解析:第3年兔種群的數(shù)量N=[(60+20)×50]/20=200(只)。分析圖甲曲線可知,第3年種群增長速率最大,此時的種群數(shù)量相當于K/2,故該兔種群在新環(huán)境中的K值約為400只;圖乙中種群數(shù)量在c點或e點對應(yīng)值附近波動,則c點或e點對應(yīng)的種群數(shù)量為該島嶼上A種群的K值;防治有害生物,應(yīng)該在種群數(shù)量達到K/2以前進行;圖甲中第5年時種群數(shù)量最多,達到K值。6.有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗的敘述,正確的是(C)A.接種后,培養(yǎng)液必須經(jīng)過嚴格的滅菌處理B.抽樣檢測時,需將培養(yǎng)液靜置幾分鐘后再吸取C.營養(yǎng)條件不是影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素D.用血細胞計數(shù)板計數(shù)時,應(yīng)先向計數(shù)室滴加樣液后再蓋上蓋玻片解析:滅菌應(yīng)在接種酵母菌之前進行,接種后,培養(yǎng)液不能進行滅菌處理,否則會殺死酵母菌;抽樣檢測時,應(yīng)振蕩培養(yǎng)液,使酵母菌分布均勻;營養(yǎng)條件、溫度、pH等因素均會影響酵母菌種群數(shù)量變化;用血細胞計數(shù)板計數(shù)時,應(yīng)先蓋上蓋玻片,然后在蓋玻片邊緣滴加樣液,讓樣液自行滲入計數(shù)室。7.如圖表示在一個10mL的密閉培養(yǎng)體系中酵母菌細胞數(shù)量的動態(tài)變化,關(guān)于酵母菌數(shù)量的敘述,正確的是(A)A.K值約為120000個B.種內(nèi)競爭導(dǎo)致初始階段增長緩慢C.可用數(shù)學模型Nt=N0·λt表示酵母菌種群數(shù)量的變化D.可將酵母菌培養(yǎng)液滴在普通載玻片上進行酵母菌顯微計數(shù)解析:K值為12000個/mL×10mL=120000個;初始階段增長緩慢是由于酵母菌種群在培養(yǎng)初期需經(jīng)過一段時間的調(diào)整適應(yīng);數(shù)學模型Nt=N0·λt可以表示“J”形曲線的種群數(shù)量變化,而圖中酵母菌種群數(shù)量呈“S”形變化;可將酵母菌培養(yǎng)液滴在血細胞計數(shù)板上進行酵母菌顯微計數(shù)。8.丹頂鶴是世界珍稀瀕危鳥類,科學家研究了蘇北地區(qū)丹頂鶴越冬種群數(shù)量及棲息地分布變化,獲得如下圖數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn),20世紀80年代,丹頂鶴廣泛分布于長江中下游的內(nèi)陸湖泊周圍和江蘇沿海地區(qū)。由于人類活動干擾加強,內(nèi)陸湖泊周圍已不適合丹頂鶴棲息,20世紀90年代,丹頂鶴越冬棲息地分布在沿海灘涂濕地。到了21世紀初,棲息地分布點逐漸減少,分布方式也由連續(xù)分布變?yōu)殚g斷分布。下列有關(guān)敘述正確的是(B)A.2015年丹頂鶴的種群數(shù)量約為圖中最大值的一半,種群增長速率最快B.影響丹頂鶴越冬種群數(shù)量變化的環(huán)境因素之一是棲息地數(shù)量C.1980—2015年,丹頂鶴種群數(shù)量處于不規(guī)則波動狀態(tài),不可能出現(xiàn)種群爆發(fā)D.用標記重捕法調(diào)查丹頂鶴的種群數(shù)量,應(yīng)選擇顏色醒目不易脫落的標記物解析:據(jù)圖分析,2015年丹頂鶴的種群數(shù)量處于波動之中,雖然該年種群數(shù)量約為圖中最大值的一半,但無法估算該年的種群增長速率;棲息地數(shù)量不斷減少或增加,導(dǎo)致丹頂鶴越冬種群數(shù)量隨之發(fā)生變化,因此棲息地數(shù)量是影響丹頂鶴越冬種群數(shù)量變化的環(huán)境因素;具不規(guī)則或周期性波動的生物都可能出現(xiàn)種群的爆發(fā);用標記重捕法調(diào)查丹頂鶴的種群數(shù)量,標記物不能過分醒目,否則會影響標記動物生活狀態(tài)。二、非選擇題9.如圖為種群數(shù)量增長曲線,回答下列問題。(1)種群數(shù)量增長曲線為曲線X的前提條件是。假設(shè)A點時某動物種群的數(shù)量為50只,之后種群數(shù)量每年增加35%,計算20年后該動物種群數(shù)量的算式為。(2)若某動物種群數(shù)量增長曲線為曲線Y,B點時該動物種群的年齡結(jié)構(gòu)屬于型。(3)若曲線Y表示某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化,從生物與環(huán)境的角度也可以通過(答出一點即可)措施使C點下移。解析:(1)曲線X為“J”形增長曲線,該曲線是在理想的環(huán)境條件下出現(xiàn)的,如食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等。種群數(shù)量每年增加35%,也就是第二年是第一年的1.35倍,即λ=1.35,根據(jù)最初數(shù)量為50只,可以計算20年后種群數(shù)量的算式為N20=50×1.3520。(2)若某動物種群數(shù)量增長曲線為曲線Y,即“S”形增長曲線。B點時的種群數(shù)量為K/2,此時該動物種群的增長速率最大,據(jù)此可知種群的年齡結(jié)構(gòu)屬于增長型。(3)若曲線Y表示某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化,可通過向環(huán)境中引入蝗蟲天敵、減少蝗蟲食物等措施降低蝗蟲種群的K值。答案:(1)食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等50×1.3520(2)增長(3)引入蝗蟲的天敵、減少蝗蟲的食物來源等10.某生物興趣小組為指導(dǎo)草原牧民更科學地放牧,對草原生物種群進行了各項調(diào)查,請回答以下問題。(1)為確定放牧量,該興趣小組對該草原上的某種優(yōu)質(zhì)牧草進行種群密度的調(diào)查,所用的調(diào)查方法應(yīng)該為,為減小調(diào)查的誤差,調(diào)查時應(yīng)注意:①;②。(2)在某一時刻有一田鼠種群遷入該草原,以優(yōu)質(zhì)牧草的根為食,該興趣小組對這一田鼠種群進行了長期的追蹤調(diào)查,并繪制了以下兩圖:①圖甲中虛線表示在條件下田鼠種群的增長方式。如果遷入時田鼠的種群數(shù)量為a,而且每繁殖一代種群數(shù)量比原來增加m倍,則在此條件下繁殖n代以后,田鼠的種群數(shù)量為。②圖甲中實線表示田鼠種群在該草原上的實際增長情況,AB段實線與虛線重合的原因是

。③圖乙表示某時刻該田鼠種群的年齡結(jié)構(gòu),則圖甲中點不可能出現(xiàn)此種年齡結(jié)構(gòu)。

解析:圖甲中虛線表示“J”形增長曲線,是在理想狀態(tài)下產(chǎn)生的。對田鼠來說,繁殖一代后原來個體還存在,個體總數(shù)應(yīng)為a×(1+m);繁殖n代以后,田鼠的種群數(shù)量為a×(1+m)n。圖乙中幼年個體多,為增長型,種群數(shù)量增加;圖甲中D點種群數(shù)量穩(wěn)定。答案:(1)樣方法①隨機取樣②樣方大小適宜③取足夠多的樣方(任選兩點)(2)①理想(營養(yǎng)、空間充足,沒有天敵等)a×(1+m)n②遷入之初草原的食物和空間充足,并且沒有天敵等,近似理想條件③D三、不定項選擇題11.種群增長的“J”形和“S”形曲線是不同條件下種群數(shù)量隨時間變化的曲線。下列關(guān)于種群增長曲線的敘述中,正確的是(ACD)A.以“J”形曲線增長的種群,種群的增長速率不斷增大B.以“S”形曲線增長的種群,種群的增長速率逐步降低C.以“J”形曲線增長的種群,種群增長不受自身密度制約D.以“S”形曲線增長的種群,達到K值時種群增長速率近于零解析:以“J”形曲線增長的種群,隨著時間的增加,增長速率不斷增大;以“S”形曲線增長的種群,當種群數(shù)量大于K/2后,種群增長速率降低;“J”形曲線是理想條件下種群數(shù)量的增長方式,不受自身密度制約;以“S”形曲線增長的種群達到K值時,出生率和死亡率相等,增長速率近于0。12.下列對種群數(shù)量變化曲線的解讀,不合理的是(ABD)A.圖1、2所示為種群在一定環(huán)境條件下的增長規(guī)律,圖3所示為曲線Ⅰ條件下種群的存活率B.魚類捕撈在圖1的e點、圖2的g點和圖3的i點時進行,能獲得最大日捕撈