人教版必修3 种群数量的变化 学案.doc

一、建构种群增长模型的方法数学模型概念用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型的步骤提出问题做出合理的假设用适当的数学形式表达检验或修正表现形式数学方程式：优点是科学、准确曲线图：优点是直观二、种群增长曲线1种群数量增长的“j”型曲线(1)模型假设(2)建立模型：ntn0tn0：种群的起始数量；t：时间；nt：t年后该种群的数量；：该种群数量是一年前种群数量的倍数。2种群数量增长的“s”型曲线(1)形成条件：自然界的资源和空间总是有限的。(2)环境容纳量(k)：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。种群数量达到k值后不能继续增加的原因(3)应用：建立自然保护区，从而提高环境容纳量，如为增加大熊猫的种群数量设立的卧龙山自然保护区。三、种群数量的波动和下降1影响因素2数量变化：大多数种群的数量总是在波动中，在不利条件下，种群的数量还会急剧下降甚至消亡。3研究意义：对有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用，濒危动物种群的拯救和恢复都有着重要意义。共研探究建立数学模型可以描述、解释和预测种群数量的变化规律，分析下面某种细菌在某条件下分裂繁殖的规律，结合图示信息，完成下列思考题，掌握建构数学模型的方法。1若该细菌的营养和生存空间没有限制，请你仔细观察细菌分裂繁殖的规律，完成下表。时间(min)0(计时)20406080100120180繁殖代数(代)0(亲代)1234569细菌数量(个)12481632645122.观察表中细菌数量(n)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相应的方程式：nn2n。3根据2中的方程式，回答下列问题：(1)在下面的坐标系中画出细菌种群数量增长的曲线。(绘图原则先描点再连线)答案：(2)从曲线的变化可以预计：在资源和空间无限多(理想条件下)的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。(3)曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势，但不够精确；数学方程式能更精确计算出种群数量，但不够直观。4当一个种群迁入一个新的适宜环境时，种群数量如何变化？提示：刚迁入时食物和空间条件充裕，种群增长速率较快，接近“j”型曲线，当繁殖到一定程度后，环境中的个体数接近饱和，种群增长减缓接近“s”型曲线，最后种群数量趋于稳定。总结升华构建数学模型 对点演练1下表为野兔入侵到某个岛屿后，种群数量的调查结果，请分析表中数据，回答下列问题： 年份（年）调查数据（只）调查方法24681012141618捕捉并标志数量(a)3040405080100120100120重捕数(b)30405048608010010080重捕个体中标志数(c)18161066710820(1)表中调查野兔数量的方法为_，根据表中数据可计算出野兔数量依次为年份(年)24681012141618野兔数量(只)(2)由(1)中结果绘制出野兔在018年内的增长曲线。解析：(1)计算过程：如设第2年种群数量为x，由x/ab/c，可得xab/c3030/1850(只)。(2)根据(1)中数据描点连线即可得出。答案：(1)标志重捕法501002004008001 1431 2001 250480(2)如图所示共研探究1在20世纪30年代，人们将环颈雉(如图甲)引入美国的一个岛屿，图乙是在19371942年期间该种群数量的增长曲线图。(1)从图乙看出，在理想条件下种群增长的曲线是“j”型。(2)若在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，某种群的起始数量为n0，并且第二年的数量是第一年的倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：一年后种群数量n1n0，两年后种群数量n2n02 ，t年后种群数量ntn0t。若1，请绘出数学方程式ntn0t中种群数量nt随t的变化曲线图。答案：如图所示(3)种群增长率指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始数量的比例，“j”型曲线中年增长率公式可表示为种群增长率(ntnt1)/nt11，由于是个定值，种群增长率也是个定值。若1，种群数量不变；若01，种群数量减小；若0，雌性没有繁殖，种群在下一代中灭亡。2生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5 ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量，连续6天，得到一曲线模式图(如下图)：(1)对曲线的分析曲线图曲线形成原因资源和空间有限；种群密度增大，导致种内竞争加剧；天敌数量增加等特殊点的含义b点：出生率大于死亡率，此时种群增长速率最大；c点：出生率等于死亡率，此时种群的增长速率为零，种群数量趋于稳定，种群数量达到环境容纳量(即k值)(2)k值的辨析及应用同一种群的k值不是固定不变的。同一物种的不同种群的k值不一定相同。影响k值大小的因素有生物自身的遗传特性和所生存的环境条件。大熊猫栖息地遭到破坏后，食物和活动范围缩小，k值变小，而建立自然保护区，改善其栖息环境，从而提高环境容纳量。为控制鼠害，可采取养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处以降低k值。若要持续从池塘中获得鱼类资源，则应该使捕捞后鱼类的数量维持在b点，原因是b点(k/2)时种群增长速率最大，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的可持续发展。3种群数量的变化只有增长吗？提示：种群数量的变化除了增长外，还有稳定、波动和下降，“j”型和“s”型曲线只研究了种群数量的增长现象。总结升华1种群数量增长的“j”型曲线和“s”型曲线的比较项目“j”型曲线“s”型曲线前提条件理想状态：食物和空间条件充裕；气候适宜；没有敌害；无迁入、迁出食物、空间有限；不断变化的自然条件；有种内斗争和种间竞争增长模型种群增长速率k值无k值有k值联系两种增长曲线的差异主要是环境阻力不同，对种群数量增长的影响不同。因而有以下关系：“j”型增长“s”型增长环境阻力按自然选择学说，就是在生存斗争中部分个体被淘汰的原因2.种群数量增长曲线的应用(1)k值的应用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。有害生物的防治：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低k值。合理确定载牧量：草场放牧，最大载畜量不能超过k值；鱼的养殖也不能超过k值，否则，会破坏生态系统的稳定性，导致k值下降。(2)k/2值的应用资源开发与利用：种群数量达到k/2值时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在k/2值处，以保证持续获取高产量。有害生物防治：务必及时尽早控制种群数量，严防达到k/2值处。【易错易混】最大捕捞量最大日捕获量如k/2时捕捞可持续获得最大捕捞量，但不能获得最大日捕获量最大日捕获量应处于种群密度最大时。对点演练2如图所示为某种群的数量变化曲线，判断正误(1)b、b点种群增长速率最大，种群数量在k/2左右，此时种内斗争也最激烈。()(2)c点种群增长速率明显减小只是由种内斗争引起的。()(3)处理好这种生物与环境的协调与平衡，需要考虑k值的大小。()(4)当这种生物与环境达到协调与平衡后，在e点达到k值，k值将固定不变。()(5)进行海洋渔业捕捞的最佳时期是c时期。()(6)cd段种群数量仍在增长。()解析：种群增长速率最快的点是在种群数量为k/2左右时，之后，食物、空间、生存条件、天敌等多方面因素导致种内斗争更加剧烈，出生率下降，死亡率升高，在k值时二者相等，最后种群数量呈现波动状态。海洋渔业捕捞应保持可持续发展策略，在达到k/2时进行，能使种群数量迅速恢复。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)共研探究1沿着科学探究的方法完成该实验的探究(1)提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ (2)作出假设：培养液中的酵母菌数量开始一段时间呈“s”型增长，随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、ph的改变，酵母菌数量呈“s”型增长。(3)探究步骤将10 ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。将酵母菌接种到试管中的培养液。将试管放在25_条件下培养。每天同一时间取样计数酵母菌数量。用显微镜计数，估算10 ml酵母菌的初始种群数n0，然后连续观察7天，记录每天的数值。记录结果可设计成下面的记录表：分析数据，画出曲线。进行数形转换，以时间为横坐标，酵母菌数量为纵坐标，画出坐标曲线图，分析曲线走向，揭示酵母菌种群数量变化规律。2实验总结(1)从试管中吸出培养液进行计数之前，要轻轻振荡几次的目的是：使酵母菌均匀分布，计数准确。(2)该探究实验不需要设置对照但需要设置重复实验，原因是：随着时间的延续，酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照，所以无需设置对照实验。但要获得准确的实验数据，必须重复实验，求得平均值。(3)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可增大稀释倍数后再计数。(4)对于压在小方格界线上的酵母菌只计算相邻两边及其顶角的酵母菌。(5)影响酵母菌种群生长的因素可能有养料、温度、ph及有害代谢废物等。总结升华1探究培养液中酵母菌种群数量变化实验的注意事项(1)每天取样计数的时间要固定。(2)计数时先将盖玻片放在计数室上，将培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸(吸水纸)吸去。(3)血细胞计数板必须保持干燥，否则培养液将不能渗入计数室。(4)清洗血细胞计数板的正确方法是浸泡和冲洗，不能用试管刷或抹布擦洗。冲洗干净后不能用纱布或吸水纸擦干，应自然晾干或烘干或用吹风机吹干。2血细胞计数板及计算(1)血细胞计数板(如下图所示)血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如上图a所示)，每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为0.1 mm。因此，每个大方格的容积为0.1 mm3。另外，中央大方格以双线等分为25个中方格(如上图b所示)。每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。(2)计算公式在计数时，先统计5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1 ml菌液中的总菌数。设5个中方格中总菌数为a，菌液稀释倍数为b，则0.1 mm3中的总菌数为(a/5)25b。已知1 ml1 cm31 000 mm3,1 ml菌液的总菌数(a/5)2510 000b50 000ab。3酵母菌增长曲线图(如图1)及转化后的增长速率曲线图(如图2)对点演练3把添加少量饲料的一定量的自来水均分到两个大小相同的水槽甲和乙中，再分别投放少量并且相等的同种草履虫。以后只对乙水槽给予一次适量的饲料补充，在其他培养条件相同且适宜的情况下，分别对甲、乙水槽中的草履虫进行培养。以下哪项预期结果较为合理(表示甲水槽中种群，表示乙水槽中种群)()解析：选b据题意：在一定量的自来水中添加少量饲料，此时培养液中营养物质较少。在补充饲料之前，甲、乙水槽中的草履虫数量变化相同，乙水槽补充饲料后，草履虫种群数量增加较甲水槽中快，由于空间和营养物质是有限的，补充饲料后草履虫的数量仍呈“s”型增长。1建立数学模型一般包括以下步骤：根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达；观察研究对象，提出问题；通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正；提出合理的假设。下列排序正确的是()abcd解析：选b数学模型的建构步骤包括：提出问题作出假设建立模型检验或修正。2(2015张家港外语学校高二期中)在培养瓶内饲养黄腹果蝇，其种群数量变化如图所示。下列叙述错误的是()a第30天种群的增长率达到最大值b种群数量在k值上下的波动是出生率和死亡率改变造成的c即使持续输入营养，种群数量也不呈现“j”型增长d若第40天时引入黑腹果蝇，将可能导致黄腹果蝇的k值下降解析：选a第30天种群数量达到k值，种群增长率为0，a错误；种群的出生率和死亡率不断变化，使得种群数量在k值上下波动，b正确；即使持续输入营养，但由于空间有限，种群数量仍然呈现“s”型增长，c正确；若第40天时引入黑腹果蝇，形成竞争关系，则可能导致黄腹果蝇的k值下降，d正确。3(2016云浮高二期末)下图表示有限环境中某一种群的曲线，有关叙述正确的是()a种群在不同的环境条件下，k值是不变的b在k值时，种群的增长率最大c假设这是一个鼠的种群，可通过降低k值，来减少鼠害d假设这是鱼的种群，当种群达到k值时开始捕捞，可持续获得最高产量解析：选c种群在不同的环境条件下，k值是不同的。在k值时种群的增长率为零。对有害生物种群，可通过降低k值来减少危害。对鱼的种群，捕捞后的数量应保持在k/2，才可持续获得最高产量。4某中学迁入新建校园14年，校园中白头鸭(鸟纲鸭科动物)在14年间的种群增长速率如表所示。据表分析可知()年份第2年第4年第6年第8年第10年第12年第14年增长速率0.661.522.833.692.911.200.03a.这14年中，白头鸭的种群数量呈“j”型增长b第12年时，白头鸭种群的年龄组成为衰退型c该学校中，白头鸭的k值约为第8年时其种群数量的两倍d用样方法调查白头鸭的种群密度并计算出增长速率解析：选c分析表中数据可知，白头鸭种群的增长速率先增加后减小，说明该种群的数量呈“s”型增长，a错误；第12年时增长速率为1.20，说明种群数量仍然增长，年龄组成为增长型，b错误；第8年时白头鸭种群的增长速率最大，此时的种群数量大约是k/2，即白头鸭的k值约为第8年时其种群数量的两倍，c正确；调查白头鸭的种群密度应采用标志重捕法，d错误。5如图为一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，据图回答问题。(1)图中表示种群数量最大的一点是_。(2)图中表示种群增长速度最快的一点是_。(3)该种群的增长速率由缓慢到增大是在迁入_年后开始的。(4)此动物种群增长的曲线呈_型。(5)种群数量达到环境条件所允许的最大值的一点是_，既要获得最大的捕获量，又要使动物资源的更新不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在_点。解析：种群数量在无限环境中呈指数增长曲线呈“j”型；而在有限环境中的增长曲线呈“s”型，环境中有一个最大种群容纳量。种群增长速度取决于某点切线斜率的大小，斜率大，增长速度快。由于环境容纳量是一定的，达到最大容纳量后数量已不再增加，所以在资源利用时既要获得最大的捕获量，又要使动物资源的更新不受破坏，应使种群数量保持在b点。答案：(1)d(2)b(3)2(4)“s”(5)db【基础题组】1搁置一段时间的洗碗水，在其他条件都适宜的情况下，碗内微生物数量变化在开始一段时间内最可能的是呈()a“j”型曲线增长b“s”型曲线增长c“j”型或“s”型曲线增长d无规律增长解析：选a碗内微生物在开始一段时间内，其生活的空间和资源可以认为是无限的，因此其增长曲线最可能是“j”型曲线。2有关种群增长的模型，下列有关说法不正确的是()a种群呈现“j”型增长的前提条件是食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等b呈现“s”型增长的种群，随着时间的推移，种群增长所受的环境阻力加大c种群增长数学模型的构建，通常包括以下步骤：观察并提出问题、作出假设、建立模型、检验或修正模型d种群增长的“j”型曲线有k值，只是k值较大，模型中表示不出来解析：选d“j”型曲线的形成条件是理想的，不会出现k值。3下图为某种群数量增长的“j”型曲线和“s”型曲线。若不考虑迁入和迁出，下列有关叙述正确的是()改善空间和资源条件有望使k值提高bc段种群增长速率逐渐上升bc段出生率小于死亡率比较曲线y与曲线x可知自然状态与理想状态存在差别abc d解析：选ak值可以通过改善空间和资源条件提高或降低。相同时间个体数的差异体现出自然状态和理想状态的差别。bc段的数量仍然增加反映出出生率大于死亡率。4(2016汕头高二期末)将若干只雌、雄鼠放在一定大小的笼子中饲养，让它们自由交配繁殖，并且给予足够的饲料和水，则笼内鼠的数量和饲养时间之间的关系最可能是图中的()aa bbcc dd解析：选c在有限的条件下，种群将呈“s”型增长，此种群的数量受笼子中生存空间的限制。5双选下列关于“培养液中酵母菌种群数量变化”实验的相关操作，正确的是()a培养用具必须经过严格的灭菌处理，培养液则不需要灭菌b培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧c为了方便酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释后再计数d使用血细胞计数板时，先放置盖玻片，然后使培养液从边缘处自行渗入计数室解析：选cd在实验过程中，必须要对培养用具和培养液进行严格的灭菌处理，以避免杂菌污染，影响实验结果，a错误；培养液中的酵母菌进行有氧呼吸，所以不能去除培养液中的溶解氧，b错误；到培养后期，由于酵母菌的增多，为了方便对酵母菌计数，应先稀释培养后期的培养液，然后再在显微镜下计数，c正确；使用血细胞计数板时，先放置盖玻片，然后使培养液从边缘处自行渗入计数室，d正确。6在种群数量呈“s”型增长的数学模型中，k值不是固定不变的。下列条件会使种群k值增加的是()a地面进行硬化后的家鼠b干旱环境中的东亚飞蝗c引入北极狐后的旅鼠d干旱环境中的大熊猫解析：选bk值大小受环境的制约。地面进行硬化后，家鼠不适应这样的环境，其k值减小；蝗虫在干旱环境中大量产卵繁殖，因此，干旱环境中的东亚飞蝗k值提高；北极狐能够捕食旅鼠，因此，引入北极狐后旅鼠的k值减小；干旱导致竹子大量死亡，造成大熊猫的食物短缺，所以，干旱环境中的大熊猫k值减小。7下图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是()a为有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度bab段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关c利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现d在de段，该种群的增长率不变解析：选b图示a点东亚飞蝗数量急剧上升，此时种群增长速率达到最大，病虫害防治工作应在a点所示时间之前进行；图示ab段种群数量仍然在上升，但种群增长率呈下降趋势；利用性引诱剂诱杀雄虫，使种群性别比例失调，导致出生率降低，从而降低种群密度；在de段，种群数量相对稳定，增长率为0(零)。8下图表示种群在理想环境中呈“j”型增长，在有环境阻力条件下呈“s”型增长。下列有关种群数量增长曲线及其应用的叙述，正确的是()a图中c点时，环境阻力最小b当种群数量到达e点后，增长速率几乎为0c防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行d渔业捕捞后需控制剩余量在b点解析：选b在最初时期环境阻力最小；防治蝗灾应在害虫数量达到c点之前进行；渔业捕捞后需控制剩余量在c点。【能力题组】9.图示是某种兔迁入新环境后种群增长速率随时间的变化曲线。第3年时用标记重捕法调查该兔的种群密度，第一次捕获50只全部标记后释放，一个月后进行第二次捕捉，在第二次捕获的兔中，未标记的有60只、标志的有20只。估算该兔种群在这一环境中的k值是()a150只 b200只c300只 d400只解析：选d第3年种群的数量是(8050)/20200(只)。由种群增长速率的特点可知，第3年的数量等于k/2，故该兔种群在这一环境中的k值为400只。10如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是()a在k/2时控制有害动物最有效b图示规律可作为控制人口增长的依据c该图可用于实践中估算种群最大净补充量d在k/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量解析：选ck/2时种群的增长率最大，此时不利于对有害动物的控制，控制人口数量的关键是控制出生率；k/2时捕捞得到的不是最大日捕获量，得到最大日捕获量应在k时；根据该图可以估算最大净补充量，用于指导实际生产。11(2016江门高二检测)有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正确的叙述是()a改变培养液的ph不影响k值(环境容纳量)大小b用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化c取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数d营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素解析：选d环境因素改变，种群的k值一般也发生改变，a错误。调查玻璃容器中酵母菌数量的变化时，应采用的是抽样检测法(血细胞计数板显微计数)，b错误。计数酵母菌时用的不是普通载玻片，而是血细胞计数板，c错误。12国家规定禁渔期各大自然水域严禁人工捕鱼，下列有关说法错误的是()a实行“禁渔期”是因为此段时间气温较低，人工捕鱼产量少，支出大于投入b实行“禁渔期”是因为此段时间为鱼类的繁殖季节，大量捕鱼将使鱼类减少c过度捕捞，将破坏鱼群的年龄组成，从而影响鱼产量的持续稳定增长d在“禁渔期”以外时段，也不能使用任意孔径大小的渔具捕鱼解析：选a在鱼类繁殖季节实行“禁渔期”是保证鱼类繁殖，使鱼产量持续稳定增长的有效措施，我国法律对“禁渔期”、禁渔区、渔网孔径都作了明确规定。13请根据下图所示“种群增长”的坐标曲线，回答下列有关问题：(1)马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的，人们把它引种到夏威夷。一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线_符合马缨丹的疯狂蔓延趋势。(2)自然界中种群增长曲线表现为图中的曲线_。(3)太湖蓝藻事件使太湖美的形象大打折扣，若此图表示太湖蓝藻增长曲线，则种群数量在_点后，增长速率为0。(4)依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应把握在_点后进行，原因是_。(5)若图中曲线表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用杀死的办法，采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。请你依图提出更有效的控制鼠害的方案：_。解析：(1)马缨丹引入到夏威夷属于物种入侵，环境适宜，缺少天敌，所以会出现“j”型增长。(2)在自然环境中，资源和空间是有限的，所以种群数量应呈“s”型增长。(3)当达到k值时，种群的增长速率变为0。(4)为了获取持续的高产，应在e点之后捕捞，捕捞后维持在e点，因为e点时种群的增长速率最大。(5)要控制老鼠的种群数量则应降低环境容纳量。答案：(1)(2)(3)f(4)ee点时种群数量的增长速率最大(5)增加老鼠生存环境阻力(可从食物来源、生活场所、天敌等方面考虑)，使其环境容纳量降低14南海某岛上迁入某种动物，那里土地肥沃，气候宜人，生存环境优越。若干年后，岛上该动物种群数量增长如图曲线所示，请回答下列问题。(1)在m年内，该岛上的该动物增长接近_型曲线，当该动物数量接近n时，环境阻力越来越大，n是该岛环境条件的_