高中生物 第4章 种群和群落 第2节 种群数量的变化 新人教版必修3

1、第4章 种群和群落,第2节种群数量的变化,学习目标,1.根据细菌数量增长的实例，学会建构种群增长模型的方法。 2.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.理解种群“J”型增长的数学模型。 4.理解种群“S”型增长的数学模型,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,基础知识导学,答案,一、建构种群增长模型的方法 1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 形式。 2.在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就通过分裂繁殖一代。 (1)请根据该细菌分裂繁殖的规律，完善下表,5,6,9,2,4,8,16,32,64,512,数学,答案,2)观察

2、上表中细菌数量(N)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相应的方程式： 。 (3)根据所得到的方程式，在给出的坐标系中画出细菌种群数量增长的曲线并思考,答案如图,N2n,答案,同数学方程式相比，曲线图有什么优点？ 答案同数学方程式相比，曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势。 如果是在培养基中培养，细菌的数量会一直按照上述数学模型增长吗？为什么？ 答案不会。因为培养基中的营养物质有限，空间等也有限，细菌不可能无限繁殖,答案,二、种群的增长曲线 1. “J”型曲线 人们在将环颈雉引入美国的一个岛屿后，其种群数量迅速增长，请分析： (1)该岛环颈雉种群数量能够快速增长的原因可能什么？ 答案迁入初期，

3、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等，条件比较理想。 (2)若该种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的倍(1，每年的增长倍数都保持不变)，如何计算t年后该种群的数量,答案NtN0t,3)结合上述结果，绘出种群数量Nt随t的变化曲线图。 答案如图,答案,4)“J”型增长能一直持续下去吗,答案不能,1)该模型曲线称为 型曲线。 (2)曲线中B、C两点种群数量增长有何特点？ 答案B点为曲线斜率最大的点，种群增长速率最大；C点种群增长速率为零，种群数量趋于稳定,2.“S”型曲线 在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，定期统计大草履虫的数量，绘出如图曲线,答案,S,3)同一种群的K值是固

4、定不变的吗？影响K值大小的因素有哪些,答案,答案不是。生物自身的遗传特性和所生存的环境条件等,4)种群数量的变化只有增长这一种变化吗,答案种群数量的变化除了增长外，还有稳定、波动和下降,三、探究“培养液中酵母菌种群数量的变化” 1.探究步骤 (1)将10 mL 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的培养液中。 (3)将试管放在 条件下培养。 (4)每天取样计数酵母菌数量。用在显微镜下计数，估算10 mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续观察七天，记录每天的数值。 (5)分析数据，以为横坐标， 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,答案,无菌

5、,25,血细胞计数板,时间,酵母菌数量,答案,2.结果分析 (1)培养酵母菌开始一段时间内，种群数量的增长属于哪种类型,答案呈“J”型增长,2)再过一段时间后，种群数量的增长将会发生什么变化？为什么,答案酵母菌数量呈“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，使种群数量趋于稳定,答案,3.思考与讨论 (1)从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要轻轻振荡几次,答案使酵母菌均匀分布，计数准确,2)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么,答案可增大稀释倍数后再计数,3)对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数,答案只计数相邻两边及其顶角的酵母菌,答案

6、,4)该探究需要设置对照及重复实验吗,答案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,返回,答案“J”型曲线是在理想状态条件下：资源无限、空间无限、不受其他生物制约等,重点难点探究,一、辨析“J”型曲线和“S”型曲线 如图是种群数量增长的两种曲线，请据图回答下列问题,答案,1. “J”型曲线出现的前提条件是什么,答案,2.图中两曲线间阴影部分代表的是什么,答案存在环境阻力的情况下，在生存斗争中被淘汰的个体,3. “S”型曲线的种群增长速率是如何变化的？什么时候最大,答案先增加后减慢；在种群数量为K/2时，增长速率最大,答

7、案,4.池塘养鱼，如何保证既能保持可持续发展，还能收获尽量多的鱼,答案保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值， 捕捞后，使鱼的种群数量维持在K/2，鱼的种群数量会迅速回升,5.对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施,答案降低环境容纳量。如将食物储藏在安全处；硬化地面，减少挖造巢穴的场所；养殖它们的天敌等,二、辨析种群的增长率和增长速率 增长率是指一段时间内种群数量增加的部分占初始种群数量的比例。计算公式为：增长率种群数量差/初始总数100%。增长速率是指种群数量在单位时间内的增长的数量。计算公式为：增长速率种群数量差/时间。若某种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的倍。请分析： 1.在

8、营养和生存空间没有限制的情况下，假设该种群每年增长倍数都保持不变(“J”型曲线)，那么该种群的增长率是如何变化的？用曲线怎样表示,解析答案,分析“J”型曲线的增长率： 初始总数N0t1，最终总数N0t2； 种群数量差N0t2 N0t1 N0t1( t2 t11)； 增长率种群数量差/初始总数100%t2 t11； 因t2t1为定值，保持不变，所以，单位时间内，种群增长率为定值。 答案增长率为定值，曲线如图,2. 若在营养和生存空间有限制的情况下(“S”型曲线)，该种群的增长率如何变化的？用曲线怎样表示,分析“S”型曲线的增长率： 存在环境阻力的现实情况，由于种群数量增加，种内斗争加剧，环境阻力

9、增大，种群增长率会逐渐减小。 答案种群增长率逐渐降低，如图所示,解析答案,分析(1)“J”型曲线的增长速率： 初始总数 N0t1，最终总数 N0t2； 种群数量差 N0t2 N0t1 N0t1(t2 t11)； 增长速率种群数量差/t N0t1(t2 t11)(t2 t1)； 因为t2 t1为定值，t1时间越长，t1越大； 所以时间越往后，单位时间内，种群增长速率越大。 (2)“S”型曲线的增长速率：因为“S”型曲线变化规律没有固定的公式，而种群增长速率与曲线的斜率是等价的，由 “S”型曲线的斜率变化趋势得知，种群增长速率先增加后减少， 其中种群数量为K/2时，种群的增长速率最大，种群数量为K

10、时，种群的增长速率为0,返回,3.结合上述分析方法， 推算“J”型曲线和“S”型曲线的增长速率的变化曲线分别是怎样的,解析,答案,返回,答案分别如下图所示,1.生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养第5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是() A.高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制 B.高斯实验得到的K值是375 C.在相同条件下培养变形虫，K值也是375 D.重复此实验，K值有可能不同,随堂达标检测,1,2,3,4,解析答案,5,解析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称为K值，受到营养、温度等因

11、素的影响，A正确； 大草履虫的数量基本维持在375个左右，说明K值是375，B正确； 不同的生物在相同的环境里，K值不一定相同，C错误； K值受到营养、温度等因素的影响，可能不同，D正确。 答案C,1,2,3,4,5,2.经调查，第一年某种昆虫种群数量为N0，如果在理想的条件下，每年的增长率为0.2保持不变，则第三年该种群数量为() A.1.2N0 B.1.44N0 C.2.2N0 D.3.6N0,解析答案,1,2,3,4,5,解析根据题意，在理想的条件下，种群数量持续增加，种群数量呈现“J”型增长。第一年某种昆虫种群数量为N0，每年的增长率为0.2保持不变，第二年的数量是第一年的1.2倍，则

12、第三年该种群数量NtN0(1.2)21.44N0,B,3.下图所示为自然环境中的生物种群数量变化曲线，下列有关叙述错误的是(,A.d处波动可能是因为出生率和死亡率变动所致 B.“涸泽而渔”会使鱼的数量下降至b处以下，使生态系统发展停滞甚 至崩溃 C.灭鼠时如果仅杀死一半的老鼠，可能会适得其反 D.c处种群个体数量不再上升的原因与环境容纳量无关,解析答案,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析A项中，d处波动可能是出生率和死亡率变动造成的； B项中，“涸泽而渔”使鱼的种群数量过少，小于K/2，增长速率低，使生态系统发展停滞甚至崩溃； C项中，灭鼠时杀死一半的老鼠，即剩余K/2，鼠群增长速率

13、最高，很快能恢复到原状； D项中， 环境容纳量限制了c处种群个体数量的上升。 答案D,1,2,3,4,5,解析答案,1,2,3,4,5,解析紫茎泽兰侵入后，能泛滥成灾，说明环境条件适宜，所以开始一段时间其种群近似于“J”型增长，A正确； K值是环境容纳量，所以合理密植时，其数量不应超过此量，B正确； 一个呈“S”型增长的种群，种群增长速率先增加后减少为0，在时种群增长速率最大，C正确； 在种群增长有限制的情况下，不可能呈“J”型增长，D错误。 答案D,5.下列有关种群特征和种群数量变化的叙述，正确的是() A.组成种群个体的空间分布不属于种群特征 B.样方法可用于估算某些动物的种群密度 C.当种群