2019_2020学年高中生物第四章种群第10课时种群的增长方式和种群的数量波动及调节学案浙科版.docx

第10课时种群的增长方式和种群的数量波动及调节考试要求知识内容学考要求选考要求知识内容学考要求选考要求1.种群指数增长和逻辑斯谛增长bb4.种群数量的非周期性波动和周期性波动a2.环境容纳量aa5.种群数量波动的调节因素a3.活动：探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化c核心素养要求1了解建构种群增长模型的方法，并尝试构建种群的增长模型。2.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。3.用数学模型解释种群数量的变化。4.关注人类各种活动对种群数量变化的影响。5.举例说明种群的数量波动。6.说出种群数量的外源性调节因素和内源性调节因素。一、种群指数增长和逻辑斯谛增长1种群的指数增长(1)条件：在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下。(2)数学模型：指数增长曲线很像英文字母J，又称“J”形增长曲线。(3)特点：起始增长很慢，但随着种群基数的加大，增长会越来越快。2种群的逻辑斯谛增长(1)条件：资源有限、空间有限和受到其他生物制约。(2)数学模型：逻辑斯谛增长曲线很像英文字母S，又称“S”形增长曲线。(3)特点：种群起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，达到K值时停止增长或在K值上下波动。(4)环境容纳量：在长时期内环境所能维持的种群最大数量，又称K值。归纳总结1种群两种增长方式的比较指数增长逻辑斯谛增长曲线形状“J”形“S”形增长模型前提条件理想状态：资源无限、空间无限，不受其他生物制约现实状态：资源有限、空间有限，受到其他生物制约K值有无无K值有K值种群增长率的变化种群增长速率变化适用范围实验条件下或种群迁入新环境最初一段时间自然种群联系2.“S”形曲线中K值和K/2值的应用应用措施目的野生资源保护保护野生生物的生存环境，减少环境阻力增大K值有害生物增大环境阻力降低K值在种群数量达到K/2以前采取相应措施防止害虫数量快速增长资源开发与利用捕捞或收获后的种群数量应维持在K/2保证持续获取高产量例1(2018嘉兴学考教学测试)在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量增长的曲线是()答案B例2(2017浙江4月学考)下列关于环境容纳量的叙述，正确的是()A环境容纳量是种群在该环境中的最大数量B环境容纳量会随着环境条件的改变而改变C环境容纳量由种群的出生率和死亡率决定D种群的指数增长会受到环境容纳量的限制答案B解析环境容纳量是指长时期内环境所能维持的种群最大数量，A错误；环境容纳量会随着环境条件的改变而改变，B正确；种群密度主要由出生率和死亡率决定，环境容纳量是环境制约作用的具体体现，C错误；种群的指数增长不受环境容纳量的限制，D错误。方法技巧“S”形曲线中K值与种群数量变化规律(1)种群起始呈加速增长，K/2时增长速率最大，种群数量增加。(2)种群数量超过K/2时开始减速增长，种群数量继续增加，但增长速率减小。(3)种群数量达到K值时停止增长或在K值上下波动，种群数量达到最大。二、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化(选考)1目的要求(1)探究酵母菌种群数量随时间发生的变化，从而了解在封闭环境中酵母菌种群数量的动态变化规律。(2)学习用血细胞计数板进行酵母菌细胞计数的操作方法，学习比浊计(或比色计)的使用方法，找出酵母菌细胞数量变化与其浑浊度之间的关系。(3)初步尝试依据测量数据建立数学模型。2实验流程(1)设计实验数据记录表。(2)每组做两个样品：分别标记为样品1和样品2。配制样品1：试管A：10mL无菌葡萄糖溶液0.1mL酵母菌贮用培养液；试管B：10mL无菌葡萄糖溶液。用同样方法配制样品2。(3)分别对样品1和样品2中的A和B两支试管进行细胞计数，并利用酵母细胞平均数和测得的浑浊度绘制种群数量变化曲线。(4)每天测浑浊度并记录。第二、四、七天重复步骤(3)进行细胞计数并记录。(5)数学模型的构建：分别绘制试管A酵母菌数量曲线与浑浊度读数和时间的关系曲线。3计数过程(1)拧紧试管盖并将试管倒转数次，使酵母细胞分布均匀后取样进行计数。(2)方格内细胞计数顺序：左上右上右下左下。(3)计数准则：压在方格线上的细胞只计左、上两边线上的细胞数，数清粘连细胞，芽体体积超过细胞体积的1/2算一个细胞，计数总数不少于300个细胞。(4)当细胞数量远多于300个或数不过来时要稀释后再计数。4计算方法：每毫升体积内的细胞数每方格内的细胞数2_500每个方格的体积：220.10.4(mm3)。例3某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4支试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”形增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是()试管号培养液体积/mL105105起始酵母菌数/103个105510A.4个试管内的种群在K/2时增长最快B4个试管内的种群达到K值的时间C试管内种群的K值与试管的不同D试管内的种群数量先于试管下降答案B解析当种群迁入一个新环境时，若环境条件适宜生存，由于起初种群数量不多，环境条件(食物、空间)优越，天敌少，环境阻力小，种群表现出增长速率加快。一段时间后，种群数量增多，环境阻力使种群增长速率减缓，种群表现为逻辑斯谛增长，在K/2时4个试管内的种群数量增长最快。K值指的是环境容纳量，到达K值的时间与环境阻力的大小呈正相关，因此4个试管内的种群达到K值的时间不同，号试管内的环境阻力最大，因此最先达到K值并积累有毒物质，导致种群数量最先开始下降，所以4个试管内的种群达到K值所用的时间。例4在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验中，下列说法正确的是()A每个样品中都要设置对照，以说明种群数量变化B每次取样都取上清液，以便于计数C只要出现酵母菌芽体都算一个细胞以便计数准确D在后期培养和计数过程中可以不再无菌操作答案A解析每次取样都要倒转试管数次以使细胞分布均匀，B错误；芽体超过细胞体积的1/2才计算，C错误；实验中一直要注意无菌操作，否则会严重影响酵母菌种群的计数，D错误。三、种群的数量波动及调节(选考)1种群的数量波动(1)概念：种群是一个动态系统，种群中的个体数量是随时间而变化的。(2)原因：出生率和死亡率的变动以及环境条件的改变。(3)类型：非周期波动和周期波动。2调节种群数量的因素(1)外源性调节因素：气候、食物、疾病、寄生和捕食等。(2)内源性调节因素：行为调节、内分泌调节。归纳总结1种群的非周期波动和周期波动比较项目非周期波动周期波动含义种群中个体数量随时间发生非周期性变化种群中个体数量随时间发生周期性变化据图判断方法两个波峰之间相隔时间不等两个波峰之间相隔时间相等成因环境的非周期性变化环境的周期性变化实例欧洲灰鹭、东亚飞蝗北极旅鼠、雪兔和猞猁2.种群数量的内源性调节因素(1)行为调节动物的领域行为对种群密度具有明显的调节作用。(2)内分泌调节由于社会压力加大，会刺激动物中枢神经系统而引发内分泌失调，影响动物的生殖，从而使其种群的数量发生改变。3种群数量的外源性调节因素调节因素原因实例气候许多生物不适应极端的气候变化而引起种群数量急剧下降，如极端的温度和湿度变化连续高温，常可以使蚜虫种群数量急剧下降食物食物不足时，种群内部必然会发生激烈的竞争，使很多个体不能存活或不能生殖长耳鸮以雪兔为食，在雪兔数量很少的年份，长耳鸮只有20%的孵窝率病源物、寄生物病源物和寄生物的致病力和传播速度是随着种群密度的增加而增加的恶性传染病对生物种群数量的影响极大捕食许多生物均存在着天敌，天敌对其大量捕食会明显影响种群数量在生物防治上用七星瓢虫防治蚜虫、用灰喜鹊防治松毛虫等例5下图中甲、乙、丙表示两种生物种群数量随时间推移而发生的数量变化，其中表示周期波动的是()A甲、丙B乙、丙C甲、乙D甲、乙、丙答案C解析周期波动的基本条件是两个波峰之间相隔的时间基本相等，图中甲、乙符合，而图丙是由于竞争，一个种群上升，另一个种群下降，未表现波动，当然也不具周期性。例6属于内源性调节因素引起的生物现象是()A连续几天的38高温引起蚜虫数量下降B寄生物的传播速度随种群数量增加而增加，加大了抑制种群增长的作用力C用灰喜鹊防治松毛虫D田鼠种群密度过大时行为好斗导致种群数量下降答案D解析解答本题时首先明确影响种群数量的变化因素，解题过程如下：例7用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌，将其数量随时间的变化绘制成如图甲，a表示每3小时更换一次培养液的培养曲线，d表示不更换培养液的培养曲线。(1)曲线a表示酵母菌种群呈“_”形曲线增长。从理论上讲，种群呈现这种增长曲线的条件是_、_、_等。(2)曲线d表示酵母菌种群呈“_”形曲线增长。属于这种增长模型的种群随种群密度(个体数量)的增加，种群增长速率的变化是_。当种群个体数量达到最大值一半时，种群的增长速率达到_。(3)(选考)在实际情况下，绵羊种群数量变化如图乙所示，说明在自然界，种群数量会在_上下波动。答案(1)J食物和空间充裕气候适宜没有敌害(2)S先增大，再减小，最后为零最大(3)K值解析(1)曲线a呈“J”形曲线增长，该曲线是在理想环境下形成的，即没有天敌、食物和空间充裕、气候适宜等。(2)曲线d呈“S”形曲线增长，种群的增长速率在K/2之前随种群数量的增加而增加，K/2时增长速率达到最大，K/2后增长速率随种群数量的增加而减小，最后增长速率为0。(3)自然环境下，种群的数量在K值上下波动。核心素养解读通过“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力；通过归纳种群数量变化在实践中的应用，养成关注实践，学以致用的态度。1判断正误：(1)“J”形曲线是自然界中最为普遍的种群增长模式()(2)种群密度达到一定程度后，将会维持稳定不变()(3)不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变()(4)种群增长率下降时，增长速率可以先升后降()(5)只要生存空间足够大，种群就能呈指数增长()答案(1)(2)(3)(4)(5)2(2018嘉兴高二检测)将野兔引入某岛屿，17年野兔种群的相对增长速率如下图所示。下列有关叙述不正确的是()A这7年中野兔种群的数量呈逻辑斯谛增长B第4年开始，野兔种群数量开始下降C该岛屿上野兔种群的K值约为第4年时野兔数量的两倍D图中的数据可用标志重捕法调查野兔的种群数量并计算后得出答案B解析从曲线分析可知，种群增长速率先增大后减小，该野兔种群呈“S”形增长，A项正确；只要是种群的增长速率大于0，种群数量就在增加，第4年至第7年种群数量一直增加，B项错误；在“S”形增长曲线中K/2时种群的增长速率达到最大值，故该岛屿野兔种群的K值约为第4年时野兔数量的两倍，C项正确；调查野兔种群数量宜采用标志重捕法，D项正确。3(选考)(2018杭州高二检测)有关“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”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用标志重捕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营养条件并非是影响酵母菌种群数量变化的唯一因素答案D解析养分、空间、温度和有毒排泄物等都是种群数量持续增长的限制因素，pH变化影响微生物的生长，A项错误；标志重捕法是调查个体较大、活动能力较强的动物种群密度的方法，B项错误；对酵母菌计数时用滴管吸取培养液，滴于血细胞计数板的方格区，盖上盖玻片，用显微镜高倍镜观察计数，C项错误；影响酵母菌种群数量动态变化的因素有营养条件、生存空间、pH和温度等，D项正确。4(2018浙江4月学考)在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后，又开展了连续4年的跟踪调查，计算其L值(L当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量)，结果如图所示。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述，错误的是()A第1年末甲、乙两种群的增长速率不一定相等B第2年末乙种群数量不一定大于甲C第3年末乙种群数量达到了最大值D这4年中甲种群每年增加的数量是相等的答案D解析由于甲、乙两个种群内个体的初始数量均未知，第一年末甲种群的L1.5，乙种群的L值稍大于1.0，两种群具体增加的个体数量无法得知，故两种群的增长速率不一定相等，A正确；由于甲、乙两个种群内个体的初始数量均未知，第二年末乙种群数量不一定大于甲，B正确；第3年末乙种群L1.0，且在接下来的第34年内L小于1.0，即种群数量在减少，故第3年末时为乙种群数量的最大值，C正确；这4年中甲种群L值均为1.5，每年增加的数量都较前一年多，D错误。5(选考)如图是某物种迁移到一个新环境后，某种群数量的变化情况。请回答下列问题：(1)从曲线的走势来看，该种群刚迁入时，经历了一个快速的增长时期，曲线呈现出近似_增长；当种群数量越来越多，由于_有限，曲线呈现出_增长；最后曲线呈现出有规律的_。(2)该种群的环境容纳量(K值)大约对应于图中_点。(3)该物种的进入可能会对当地其他生物的K值产生影响，说出一种影响并加以解释。答案(1)指数资源和空间逻辑斯谛波动(2)b(3)有多种可能，答出一种即可，如：与其他生物竞争资源和空间，因而使其他生物的K值降低；对其他生物的资源和空间影响不大，因而基本不影响其他生物的K值；为其他生物创造更多的资源和空间，因而使其他生物的K值升高。解析(1)当一个种群迁入一个新环境中时，由于食物、空间等都很充足，种群数量短时间内呈类似指数增长，但随着种群个体数量的增加，环境阻力增大，所以呈逻辑斯谛增长，最后会处于一个动态的波动状态。(2)“S”形曲线达到环境容纳量以后，种群数量在环境容纳量的上下波动。(3)外来物种的入侵可能与当地物种在资源和空间上发生竞争，也可能对当地物种影响不大，也可能为当地物种创造更多的资源和空间。各种情况都应考虑全面。6(加试)为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，兴趣小组按下表完成了有关实验并定期对培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图。请回答：试管编号培养液/mL酵母菌母液/mL培养温度/A1、A2、A3100.120B1、B2、B3100.110C1、C2、C3100.15(1)上图中代表A组培养液中酵母菌种群数量变化曲线的是_。曲线c酵母菌数量达到的最大值比曲线a大的原因是_。(2)该兴趣小组探究的课题是_，该实验设计存在的不足之处是_。(3)实验过程中需要控制的无关变量有_(至少列举出两种)。(4)参照上面实验，设计一个表格，用来记录改进后的实验数据。答案(1)cA组的培养温度更适合酵母菌的繁殖，环境阻力小(2)探究温度对培养液中酵母菌种群数量变化的影响缺少高于20的温度组合(3)培养液的量、酵母菌母液的量、培养液的pH、溶氧量等(4)不同温度下培养液中酵母菌种群数量变化记录表组别时间A1A3(20 )B1B3(10 )C1C3(5 )D1D3(25 )A1A2A3平均B1B2B3平均C1C2C3平均D1D2D3平均第一天第二天解析(1)由于A组的培养温度更适合酵母菌的繁殖，故曲线c为A组酵母菌数量变化曲线。(2)自变量是温度，因变量是酵母菌细胞数，所以课题是探究温度对培养液中酵母菌种群数量变化的影响，由于缺少高于20的温度组合，故无法确定最适温度。(3)因为培养液的量、酵母菌母液的量、培养液的pH、溶氧量等因素都会影响酵母菌的数量，所以该实验需要控制的无关变量有培养液的量、酵母菌母液的量、培养液的pH、溶氧量等。(4)表格设计注意以下几点：增加不同的温度、每个温度下作几个平行重复、连续记录。题组一种群的增长曲线及环境容纳量1.(2018湖州高二期末)如图是种群的逻辑斯谛增长曲线。下列有关叙述错误的是()A种群在b点时增长最快B种群在bc段死亡率大于出生率CK值就是种群在该环境中的稳定平衡密度D逻辑斯谛增长总是会受到环境容纳量的限制答案B解析种群数量为时，即b点时，种群数量增长最快，A项正确；bc段种群数量仍在增长，死亡率小于出生率，B项错误；K值就是种群在该环境中的稳定平衡密度，是在一定的环境条件下，一定空间所能维持的种群最大数量，C项正确；逻辑斯谛增长总是会受到环境容纳量的限制，D项正确。2(2015浙江10月学考)种群的数量变化曲线如图中a、b1、b2所示，下列叙述正确的是()A当种群数量达到K值时出生率等于零B当某害虫种群数量达到K/2时，进行杀虫效果最佳C若空间充足，种群数量增长一定如曲线a所示D若曲线b1变成曲线b2，说明该种群生存环境变得恶劣答案D解析种群数量达到K值时，出生率等于死亡率，并不等于零；K/2时种群增长速率最大，若害虫数量达到K/2时再杀虫，不能达到好的效果，应在害虫种群数量远低于K/2时，进行杀虫效果最佳；指数增长是建立在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，只是空间充足，种群数量增长不一定会符合“J”形曲线增长；b2与b1相比，K值降低了，说明该种群生存环境变得恶劣了。3(2018浙江名校协作体高三上联考)下列属于种群逻辑斯谛增长方式形成条件的是()A食物(养料)充足B没有敌害C没有竞争D空间有限答案D解析食物(养料)充足、没有敌害、没有竞争等理想环境下，种群数量呈“J”形曲线增长，A、B、C项错误；在资源和空间有限的情况下，种群数量呈“S”形曲线增长，即逻辑斯谛增长，D项正确。4(选考)下列关于环境容纳量的叙述，正确的是()A环境容纳量是指种群的最大数量B种群的内源性调节因素不会改变环境容纳量的大小C在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量D植食动物在自然环境条件下，一年四季的环境容纳量以冬季最大答案B解析环境容纳量是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，在某些时候种群的数量可能超过环境容纳量，但通过调节后又恢复到正常数量，A错误；种群的内源性调节因素会改变种群密度的大小，不会改变环境容纳量的大小，B正确；在理想条件下，不存在影响种群数量增长的因素，C错误；冬季环境不适合植物的生长，因此，植食动物在冬季的环境容纳量会下降，D错误。5假设某草原上散养的某种家畜种群呈逻辑斯谛增长，该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家禽，则应在种群数量合适时开始捕获，下列四个种群数量中合适的是()A甲点对应的种群数量B乙点对应的种群数量C丙点对应的种群数量D丁点对应的种群数量答案D题组二探究酵母菌的种群数量的动态变化(选考)6某小组开展酵母菌培养实验，下图是不同转速下摇瓶培养的酵母菌种群密度变化曲线。下列相关叙述正确的是()A培养初期，酵母菌因种内竞争较强而生长缓慢B转速150r/min时，预测种群增长曲线呈“J”形C该实验中酵母菌计数应采用血细胞计数板计数D培养后期，酵母菌的呼吸场所由胞外转为胞内答案C解析培养初期，摇瓶中酵母菌较少，种内竞争较弱，A错误；图中转速150r/min时的酵母菌种群密度增长趋势变缓，预测种群增长曲线呈“S”形，B错误；该实验中酵母菌计数采用血细胞计数板计数，C正确；培养后期，酵母菌细胞呼吸可能由于氧气的缺乏而出现厌氧呼吸，呼吸场所由需氧呼吸的细胞溶胶和线粒体转为厌氧呼吸的细胞溶胶，D错误。7(2018绍兴高二检测)如图表示一个10mL封闭培养体系中酵母菌细胞数量的动态变化，关于酵母菌细胞数量的叙述，正确的是()A培养至60h时，增长速率最大B继续培养下去，K值不会发生变化C酵母菌种群数量的调查不能用标志重捕法D种群自然增长率随着种群密度的增长而增长答案C解析培养到60h时，种群增长速率为0，A错误；由于资源和空间有限，代谢废物的积累，K值会降低，B错误；标志重捕法适用于活动能力强，活动范围广的动物，可用抽样检测法调查酵母菌种群密度，C正确；种群密度制约种群数量增加，种群自然增长率随着种群密度的增长而下降，甚至出现负值，D错误。题组三种群的数量波动及调节(选考)8鸟类的领域行为属于()外源性调节因素内源性调节因素行为调节内分泌调节ABCD答案D解析领域行为是鸟类等生物在生殖季节独占并保卫一块领域的现象，能保证鸟类种群不致因繁殖过剩而过度消耗资源，属于内源性调节因素中的行为调节。9(2016浙江4月选考)蒲公英为一年生植物，每个成熟植株能产生许多种子。自然状况下，其种子随风飘落到某草地上萌发生长，形成一个新的种群。下列叙述正确的是()A蒲公英的种群数量呈非周期波动B蒲公英在第一个生长期呈集群分布C该种群的存活曲线符合对角线形特征D动物取食蒲公英不能将蒲公英的种群密度压制在低水平答案D解析根据题意可知，由于蒲公英为一年生植物，其数量在两个波峰之间相隔时间相等，为周期波动，A项错误；由于蒲公英种子是随风飘落的，因此其是随机分布的，B项错误；处于对角线存活曲线的种群各年龄组的死亡率相同，所以蒲公英的存活曲线不符合对角线形特征，C项错误；动物取食蒲公英不会将蒲公英的种群密度压制在低水平，D项正确。10赤潮是海水富营养化引起的一种自然现象，会给海水养殖业带来严重影响。从种群数量波动分析，赤潮属于()A集群分布B随机分布C周期波动D非周期波动答案D解析赤潮又称红潮，主要发生在近海，它是水中N、P等矿质元素过多导致海水富营养化所致。在海水污染较重，水中N、P含量较高时，藻类种群数量大量增加就会形成赤潮；而当海水污染较轻，水中N、P含量相对较少时，藻类种群数量较小，不会形成赤潮。从种群数量波动分析，赤潮的发生不具有周期性。11(2018洛阳高二检测)如图表示某肉牛迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。下列叙述不正确的是()A捕杀肉牛的时期应为第5年B在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境容纳量约为400只C在第1020年时间内，该种群种内竞争越来越激烈D在第1020年时间内，该肉牛的种群数量仍呈上升趋势答案A解析据图分析可知，第10年时种群增长速率最大，种群数量为200只，即200，则该种群在此环境中的环境容纳量(K值)为400只，捕杀肉牛的时期应为第10年以后，A错误、B正确；在第1020年时间内，种群增长速率减小，但种群数量仍在增加，则该种群种内竞争越来越激烈，C、D正确。12(2018上虞春晖中学质检)关于下图中种群数量变化的说法，错误的是()A种群呈指数增长只有在理想条件下才能出现B种群逻辑斯谛增长过程中，在达到K值之前就是指数增长C自然状态下种群数量达到600时，种群的增长速率为0D进行狩猎或海洋捕捞作业时，应在种群数量为300以后进行答案B解析只有在理想状态下，种群才会呈指数增长；由图可知，种群呈逻辑斯谛增长过程中，在达到K值之前，由于环境阻力的存在，种群的增长不是指数增长；逻辑斯谛增长的种群其数量达到K值后，种群数量相对稳定，增长速率为0；在时增长速率最大，在(即300)以后进行狩猎