新教材高中生物第1章種群第1節(jié)種群的特征第2課時(shí)種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型教師用書蘇教版選擇性必修2

歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對(duì)您有所幫助！第2課時(shí)種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對(duì)接嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)。1．科學(xué)思維——通過嘗試建立數(shù)學(xué)模型表征種群數(shù)量變化的規(guī)律；通過分類與比較，明確種群的“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)的條件和特點(diǎn)。2．科學(xué)探究——設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探究培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量變化。一、數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型主要包括表達(dá)與驗(yàn)證兩個(gè)過程。表達(dá)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(shí)際問題轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)問題，用數(shù)學(xué)語言準(zhǔn)確地表述出來；驗(yàn)證是用現(xiàn)實(shí)對(duì)象的信息檢驗(yàn)得到的解答，以確認(rèn)結(jié)果的正確性。這兩個(gè)過程循環(huán)作用，使得數(shù)學(xué)模型不斷完善。二、種群的“J”型增長(zhǎng)1．含義在理想條件下種群增長(zhǎng)的形式，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型。這種類型的種群增長(zhǎng)稱為“J”型增長(zhǎng)。2．?dāng)?shù)學(xué)模型(1)模型假設(shè)①條件：食物充裕，空間充足，氣候適宜且沒有天敵等。②數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。(2)建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt＝N0λt。(3)模型中各參數(shù)的意義：N0為某種群的起始數(shù)量，t為時(shí)間，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)。(4)曲線圖三、種群的“S”型增長(zhǎng)1．條件：自然界中的受環(huán)境條件和生物自身因素的限制。2．原因：隨種群數(shù)量的增多，生物對(duì)食物和空間的競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈，導(dǎo)致出生率降低，死亡率升高。當(dāng)出生率等于死亡率時(shí)，種群的增長(zhǎng)會(huì)停止，種群數(shù)量達(dá)到最大值。3．曲線：如下圖所示，表現(xiàn)為“S”型增長(zhǎng)，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量后停止增長(zhǎng)。4．環(huán)境容納量：又稱K值，指一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量。四、種群數(shù)量的波動(dòng)1．氣候、食物、天敵、疾病等多種因素都會(huì)使種群數(shù)量發(fā)生波動(dòng)。2．在某些不利因素的影響下，有些種群會(huì)急劇衰退，甚至滅絕。3．人為干擾也會(huì)使種群數(shù)量發(fā)生一定的變化。判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．曲線圖同數(shù)學(xué)公式相比更能直觀地反映出種群的增長(zhǎng)趨勢(shì)。 ()2．就食性而言，雜食性鳥類的數(shù)量波動(dòng)小于其他食性的鳥類。 ()3．外來入侵物種進(jìn)入一個(gè)新環(huán)境中必定表現(xiàn)為“J”型增長(zhǎng)。 ()4．種群數(shù)量變化的全部?jī)?nèi)容就是“J”型和“S”型增長(zhǎng)。 ()5．不同種生物的K值各不相同，但每種生物的K值不變。 ()6．當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。 ()提示：1．√2．√3．×外來物種進(jìn)入新環(huán)境中，該種群也可能因不適應(yīng)新環(huán)境被淘汰。4．×種群數(shù)量的變化包括增長(zhǎng)、波動(dòng)、下降，甚至消亡。5．×環(huán)境改變，K值也會(huì)改變。6．√種群的“J”型和“S”型增長(zhǎng)1．種群的“J”型和“S”型曲線的比較項(xiàng)目“J”型增長(zhǎng)“S”型增長(zhǎng)前提條件理想狀態(tài)：食物充裕，空間充足，氣候適宜且沒有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：食物和空間有限、氣候多變、存在敵害種群數(shù)量增長(zhǎng)模型有無K值無K值有K值聯(lián)系2．種群“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型中λ的分析Nt＝N0λt，λ代表種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，不是增長(zhǎng)率。(1)λ＞1時(shí)，種群密度增大，如圖中AB段。(2)λ＝1時(shí)，種群密度保持穩(wěn)定，如圖中B、D點(diǎn)。(3)λ＜1時(shí)，種群密度減小，如圖中BD段。3．“S”型曲線中K值與K/2值的分析1．據(jù)圖回答種群數(shù)量變化的相關(guān)問題：甲乙(1)嘗試分析曲線a、b之間的陰影部分表示的含義。提示：陰影部分表示由于環(huán)境阻力的存在，在生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)目。(2)下列因素中可使圖乙中曲線c變?yōu)榍€d的有哪些？(填序號(hào))①過度放牧對(duì)某種牧草種群的影響②硬化地面、管理好糧食對(duì)鼠種群的影響③增加水中的溶氧量對(duì)魚種群的影響④大量引進(jìn)外來物種對(duì)本地物種的影響⑤引進(jìn)某種害蟲的天敵對(duì)害蟲種群的影響提示：①②④⑤。2．從環(huán)境容納量的角度思考，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什么措施？提示：降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)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(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵等。1．(多選)在調(diào)查某林場(chǎng)松鼠的種群數(shù)量時(shí)，計(jì)算當(dāng)年種群數(shù)量與一年前種群數(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)論中正確的是()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(shí)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”型曲線增長(zhǎng)D．如果持續(xù)第16年到第20年間趨勢(shì)，后期種群數(shù)量將呈“J”型曲線增長(zhǎng)ABD[前4年，λ值為定值，λ－1＝0，說明種群增長(zhǎng)率為0，種群數(shù)量保持不變，第5年λ－1<0，說明種群增長(zhǎng)率為負(fù)值，種群數(shù)量下降，年齡結(jié)構(gòu)可能為衰退型，A正確；影響種群數(shù)量的因素有氣候、食物、天敵、傳染病等，B正確；第10年時(shí)種群數(shù)量最少，C錯(cuò)誤；由圖示曲線可知，如果持續(xù)第16年到第20年間趨勢(shì)，后期種群數(shù)量將呈“J”型曲線增長(zhǎng)，D正確。]2．假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”型增長(zhǎng)，該種群的增長(zhǎng)速率隨種群數(shù)量的變化趨勢(shì)如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時(shí)開始捕獲，下列四個(gè)種群數(shù)量中合適的是()A．甲點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量B．乙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量C．丙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量D．丁點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量D[該種群數(shù)量變化曲線的縱坐標(biāo)為種群增長(zhǎng)速率，橫坐標(biāo)為種群數(shù)量，曲線最高點(diǎn)時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，對(duì)應(yīng)種群數(shù)量的K/2。為持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，應(yīng)在種群數(shù)量超過K/2時(shí)捕獲，剩余量保持在K/2，此時(shí)種群數(shù)量增長(zhǎng)速率最大，可使種群數(shù)量迅速得以恢復(fù)。]“S”型增長(zhǎng)曲線的解讀圖甲圖乙圖丙三圖對(duì)比分析解讀：(1)t1之前，種群數(shù)量小于K/2，由于資源