高中生物 第4章 第2节 种群数量的变化同步辅导与检测课件 新人教版必修3.ppt

第2节种群数量的变化 种群和群落 1 说明建构种群增长模型的方法 2 通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化 尝试建构种群增长的数学模型 3 用数学模型解释种群数量的变化 4 关注人类活动对种群数量变化的影响 知识清单 建构种群增长模型的方法 数学模型 1 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 形式 2 研究方法步骤 提出问题 做出合理的假设 用适当的 形式表达 检测或修正 3 表达形式数学方程式 优点是科学 曲线图 能直观地反映出种群数量的 但不够精确 答案 1 数学2 数学3 准确增长趋势 综合拓展 建构种群增长模型的方法 以细菌每20min分裂一次为例 1 方法与步骤 观察研究对象 提出问题观察研究对象是为了发现问题 探索规律 细菌每20min分裂一次 便是通过大量观察和实验得出的结论 提出合理的假设合理提出假设是数学模型成立的前提条件 假设不同 所建立的数学模型不同 细菌以指数函数增长 便是合理的假设 用数学形式表达据实验数据 用适当的数学形式对事物的性质进行表达 运用数学语言进行表达 即数学模型的表达形式 nt n0 t 也可以用直观的 j 型曲线表示 对模型进行检验和修正观察 统计细菌数量 对自己建立的模型进行检验或修正 2 j 型增长的数学模型 模型的假设 在食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌等理想条件下 种群的数量每年以一定的倍数增长 假设第二年的数量是第一年的 倍 数学表达 种群的增长可以用下列方程式表示 t年后种群数量为 nt n0 t其中n为种群数量 t为时间 表示种群数量是一年前种群数量的倍数 n0为该种群的起始数量 意义 数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁 具有解释 判断 预测等重要功能 在科学研究中 数学模型是发现问题 解决问题和探索新规律的有效途径之一 易错提示 当 1时 种群数量上升 当 1时 种群稳定 当0 1时 种群数量下降 当 0时 种群无繁殖 种群在下一代灭绝 尝试应用 1 下图中表示种群在无环境阻力状况下增长的是 b 2 描述 解释和预测种群数量的变化 常常需要建立数学模型 种群数量变化数学模型建立的一般步骤是 a 观察并提出问题 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 实验或观察检验或修正数学形式b 观察并提出问题 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 提出合理假设 实验或观察检验或修正数学形式c 观察并提出问题 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质d 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 实验或观察检验或修正数学形式 a 知识清单 种群增长的 j 型曲线和 s 型曲线 1 种群增长的 j 型曲线是指在 条件下的种群数量增长的形式 以 为横坐标 为纵坐标画出的曲线图 大致呈 答案 1 理想时间种群数量 j 型 2 j 型曲线的数学模型 1 模型假设 在 和 条件充裕 气候适宜 没有敌害等条件下 种群的数量每年以一定的 增长 第二年的数量是第一年的 倍 2 建立模型 t年后种群数量表达式为 其中n0为该种群的 数量 t为时间 nt表示t年后该种群的数量 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 答案 2 1 食物空间倍数 2 n0 t起始 3 种群增长的 s 型曲线是指在 和 有限 种群密度增大时 种内竞争加剧 天敌数量增加的条件下 种群经过一定时间的增长后 数量趋于 的增长曲线 呈 4 环境容纳量是指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 数量 又称 值 答案 3 资源空间稳定 s 型4 最大k 综合拓展 1 种群数量变化 1 影响因素环境因素 气候 食物 被捕食 寄生物传染病等 出生率 死亡率 迁入和迁出 增和减 种群数量的变化 增长 波动 稳定 下降 2 种群数量增长的类型 j 型增长曲线在理想条件 无任何阻力的情况 下 种群的数量会呈几何级数增大 指数增长 这种种群的指数式增长在理论上存在 但在自然生态系统中不可能存在 因为资源空间和食物是有限的 但在种群增长的某一段时间内可能会出现这种情况 此外 外来物种入侵 条件适宜 缺少天敌 在相当长的一段时间内入侵种会呈指数增长趋势 例如 入侵我国的大米草 水葫芦等 s 型增长曲线种群数量达到环境允许的最大值k 环境的满载量或负载能力 后停止增长 即出生率降低 死亡率增加 从而使种群数量的增长率下降 一个牧畜饲养场最佳养殖个数是k 2 2 k值与k 2在实践中的应用 尝试应用 3 当种群数量达到k值时 可能出现的现象是 a 生态因素对该种群的影响没有作用b 种群的增长率保持相对稳定c 食物将不再是限制种群发展的因素d 出生率再也不会超过死亡率 b 4 下图a b表示种群在不同条件下的增长曲线 c为b曲线对应的种群增长率变化曲线 下列叙述错误的是 a 在自然界中不可能存在类似a曲线表示的种群增长情况b 在t时刻b曲线对应的种群数量大小为环境容纳量的一半 即k 2c b曲线表示种群的数量增长可能受其本身密度增加的制约d c曲线表示的种群增长规律可用于指导渔业捕捞等 a 知识清单 种群数量的波动和下降 1 影响因素 1 自然因素 有 食物 传染病等 2 人为因素 人类活动的影响 2 数量变化大多数种群的数量总是在 中 在不利的条件下 种群数量还会急剧 甚至 答案 1 1 气候天敌2 波动下降消亡 3 研究意义研究种群数量的变化规律以及影响种群数量变化的因素 对于有害动物的 野生生物资源的 和 以及濒危动物种群的拯救和 都有着重要的意义 答案 3 防治保护利用恢复 综合拓展 1 种群密度的反馈调节 1 种内斗争与种群密度的反馈调节 如下图 例如 在蝌蚪密度大的水中 个体较大的蝌蚪能从肠道分泌有毒物质 使幼小蝌蚪死亡率增加 还有桉树的自毒现象等 由此可见 种群具有一定的自我调节机能 是物种生存的一种适应性反应 是维持种群数量相对稳定的重要方式 在海洋鱼类资源急剧减少时 应停止捕捞 制定 休渔期 使之繁殖增多 还可投放人工繁育的鱼苗 加快种群数量的增长速度 2 种间关系与种群密度的反馈调节 如下图 例如 一片草原上 牧草繁茂 食草动物就多 动物数量的增加 引起牧草衰减 由于牧草衰减 又引起动物数量减少 继而牧草又恢复正常 若过度放牧 则会引起草场退化 进而引起动物种群数量下降 所以要确定草场的合理载畜量 不能超载放牧 2 研究种群数量变化的意义有利于合理利用野生生物资源 如确定草场的合理载畜量 科学防治害虫 农田治虫要选择良机 等 例如 在利用野生生物资源时 种群数量控制在什么情况下 人类获得资源量最大 又不影响资源的再生 一般将种群数量控制在环境容纳量的一半 即k 2值时便可达到预期的要求 5 种群的指数增长是有条件的 条件之一是 a 在该环境中只有一个种群b 该种群对环境的适应比其他种群优越得多c 环境资源是无限的d 环境资源是有限的 尝试应用 c 6 自然界中生物种群增长常表现为 s 型增长曲线 下列有关种群 s 型增长的说法正确的是 a s 型增长曲线仅表示了种群数量和食物的关系b 种群增长率在各阶段是不同的c s 型增长曲线只表示了种群数量与时间无关d 种群增长不受种群密度制约 b 知识清单 探究 培养液中酵母菌种群数量的变化 时间 作出假设 预期结果 答案 基本原理程序时间实验记录实验的结果 综合拓展 1 实验原理 1 酵母菌属兼性厌氧型微生物 有氧时产生二氧化碳和水 无氧时产生二氧化碳和酒精 2 用液体培养基培养酵母菌 种群的增长受培养液的成分 空间 ph 温度等因素的影响 3 在理想的无限环境中 酵母菌种群的增长呈 j 型曲线 在有限的环境下 酵母菌种群的增长呈 s 型曲线 2 实验步骤 1 将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中 2 将酵母菌接种到试管中的培养液中混合均匀 3 将试管在28 条件下连续培养7d 4 每天取样计数酵母菌数量 采用抽样检测方法 将盖玻片放在计数板上 用吸管吸取培养液 滴于盖玻片边缘 让培养液自行渗入到计数板小方格内 显微观察计数一个方格内的菌总数 已知小方格的培养液厚度为0 1mm 计算出培养液体积 换算出10ml培养液中酵母菌的总数 注意 求得每个方格内的平均值 乘上16或25 得出一个大方格中的总菌数 换算成1ml菌液中的总菌数 例如 以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算 设五个中方格中总菌数为a 菌液稀释倍数为b 那么 一个大方格中的总菌数 1ml 1cm3 1000mm3 即0 1mm3中的总菌数 为 25 b故1ml菌液中的总菌数 25 10 1000 b 5000a b 个 5 分析结果 得出结论将所得数值用曲线表示出来 分析实验结果 得出酵母菌种群数量的变化规律 7 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值不影响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 d 8 下图 1 表示血球计数板侧面图和俯面图 已知在一个计数室 中央大格 中有25中格 一个中格含16小格 大格的边长为1毫米 盖玻片与计数室底部的距离为0 1毫米 若如下图 2 中5个样方中格酵母菌总数为n 求10毫升酵母菌培养液中所含酵母菌数 即酵母菌种群密度 尝试应用 a n 5b 5nc 5 104nd 5 105n 答案 d 考查种群数量增长的数学模型 种群在理想环境中 呈 j 型曲线增长 在有环境阻力条件下 呈 s 型曲线增长 结合右图分析 下列有关种群增长曲线的叙述 正确的是 a 若图示草履虫种群增长曲线 则e点后增长速率为0b 种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后c 若图示蝗虫种群增长曲线 则虫害防治应在c点之后d k值是环境容纳量 一般不随环境的变化而改变 解析 由题干图中可知 e点已达到k值 此时出生率等于死亡率 种群增长率为0 j 型曲线和 s 型曲线的交叉阴影部分是在生存斗争的过程中 被淘汰的个数 即为环境阻力淘汰的个体数量 所以出现环境阻力应该出现在b点之后 防治害虫应该越早越好 而在c点时蝗虫的增长速率最快 这个时候防治的效果甚微 应该在b点之前防治 k值是环境容纳量 决定其大小的因素有生物所生存的环境条件和生物自身的遗传特性 所以只要是环境条件或自身的遗传特性发生改变 其k值就会发生改变 答案 a 名师点睛 本例是有关种群数量的变化问题 1 理想条件和自然条件下 种群数量增长的数学模型 理想条件下 数学模型之一为nt n0 t 其中nt为t年后的种群数量 n0为种群的起始数量 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 t为种群变化延续时间 曲线模型 j 型曲线为理想条件下种群数量的增长 s 型曲线为自然条件下种群数量的增长模型 2 在理想条件下种群数量增长倍数 增长率 增长速率的变化曲线和自然条件下的种群数量增长速率和增长率的变化曲线 种群增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数 计算公式 种群增长率 nt nt 1 nt 1 种群增长速率是指单位时间内新增加的个体数 计算公式 种群增长速率 nt nt 1 t t 1 种群增长率 出生率 死亡率 在有限的环境中 随着种群数量的增加 导致环境阻力增加 出生率会逐渐减小 而死亡率逐渐增加 可见种群增长率一直减小 种群增长速率即过 s 型曲线某点所作切线的斜率 很明显它是先增大后减小 另外 可列出以种群数量为自变量的种群增长速率方程式 种群增长速率 rn 1 n k 它是一个一元二次方程 曲线的开口向下 中轴线为n k 2 分析曲线走向同样可得出种群增长速率先增大后减小的结论 j 型曲线 s 型曲线从上图中可见 种群增长速率与种群增长率一 字 之差 意义相差很大 下列变式题是从另一侧面检测学生分析种群数量的变化及应用的相关问题 变式训练 1 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 下列有关叙述错误的是 改善空间和资源条件难以使k值提高 bc段种群增长速率逐渐下降 出生率小于死亡率 c点时种群增长速率为零 出生率等于死亡率 比较曲线y与曲线x 表明自然状态下种群无法超出理想状态下的最大增长速率a b c d 答案 a 种群数量增长的规律及应用 有几只老鼠由于寻觅食物而到达了另一新的生活空间 并定居下来 开始时鼠群的增长十分缓慢 后来逐渐加快 到一定密度又突然减缓 直至完全停止 呈现右图所示的 s 型增长曲线 1 从图中a b看 鼠群数量增长缓慢 主要原因是开始一段时间内种群的基数 幼鼠不能 产生后代个体数 2 从图中c开始 鼠群迅速增长 其原因是基数开始 种群内 个体占多数 而 个体少 种群进入迅速 期 3 从图中d开始 鼠群的增长受到明显限制 其原因是栖息地的 有限 从而导致 加剧 4 e点时鼠群的增长完全停止 保持在一个 的水平上 这个水平叫做 5 当处于 水平时 种群的增殖速度最快 6 当居民发现鼠患时 在捕杀老鼠的同时 最好的办法是设法降低 断绝它们的食物来源 减少它们的生活空间 解析 在一定区域内 种群的数量和密度是经常变化的 而且有一定的规律 当某个种群的少数个体进入一个原先没有此种生物的适宜环境 开始时由于种群内个体数少而增长缓慢 随着种群数量增加种群增加量加大 到达一个中间点时种群的增加量最大 伴随种群密度的增加 环境阻力也越来越大 因为生活资源和生活空间都是有限的 从而使增长速度减缓 直至完全停止 这时种群数量将保持在一个基本恒定的水平上 这个基本恒定的水平就叫环境容纳量 如果用曲线来表示这种增长趋势 它呈现 s 型 生态学上叫 s 型增长 实际生活中 如要控制有害生物 最好的办法是设法降低种群的环境容纳量 减少食物 栖息地等生活资源 那么种群的数量必然会减少 答案 1 小生殖少 2 增大中幼年老年增长 3 生活资源和生活空间种内斗争 4 基本恒定环境容纳量 5 环境容纳量的一半 6 种群的环境容纳量名师点睛 种群数量 s 型曲线中 k值是环境容纳的最大量 k 2值时增长速率最大 也是经济动物捕杀的最佳效益期 越接近k值 环境的阻力愈强 变式训练 2 我国自1000 1990年以来的人口统计数据如下表 请根据提供的数据完成下面的问题 1 在曲线图中表示出中国人口在此1000年里的增长情况 2 以上的人口增长曲线属于哪一种增长类型 其出现的原因是什么 3 按照曲线中的增长趋势发展下去 将出现什么状况 鉴于我国人口的现状 应当采取什么政策 解析 1 按照表格中的数据画出以下的曲