种群数量的变化课件-高二上学期生物人教版选择性必修2

第2节种群数量的变化知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知一、建构种群增长模型的方法阅读教材P7～8，完成下列填空：1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的________。数学形式2．研究实例及方法提出问题假设实验数据数学形式实验或观察二、种群的“J”形增长阅读教材P8～9，完成下列填空：1．模型假设(1)________和________条件充裕。(2)气候适宜。(3)没有________和其他竞争物种等。(4)种群的数量每年以___________增长，第二年的数量是第一年的________倍。2．建立模型：Nt＝N0λtN0：种群的起始数量。t：时间。Nt：t年后该种群的数量。λ：该种群数量是前一年种群数量的倍数。食物空间天敌一定的倍数λ三、种群的“S”形增长阅读教材P9，完成下列填空：1．形成条件：自然界的________和________总是有限的。2．环境容纳量(K)：(1)一定的环境条件所能维持的____________。(2)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_________，如为增加大熊猫的种群数量设立的卧龙山自然保护区。资源空间种群最大数量种内竞争死亡率等于环境容纳量四、种群数量的波动阅读教材P10，完成下列填空：1．数量变化：大多数生物种群的数量总是在________中，当种群长久处于不利条件下，种群的数量会持续性的或急剧的下降。2．研究意义：种群的延续需要有一定的________为基础。对那些已经________种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。波动个体数量低于知识应用·强化落实——效果·检测·定向1.连一连2．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)“J”形增长是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。(

)(2)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”形增长。(

)(3)对于“S”形增长，同一种群的K值是固定不变的，与环境因素无关。(

)(4)种群数量达到K值后不再发生变化。(

)(5)外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”形增长。(

)(6)种群数量变化的全部内容就是“J”形和“S”形增长。(

)(7)曲线图同数学公式相比更能直观地反映出种群的增长趋势。(

)(8)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。(

)×√××××√√解析：(5)外来物种进入新环境中，该种群也可能不适应新环境会被淘汰。(6)种群数量的变化包括增长、波动、下降，甚至消亡。课程标准尝试建立数学模型解释种群的数量变动。

素养达成1.说明建构种群增长模型的方法。(生命观念、科学思维)2．用数学模型解释种群数量的变化规律。(科学思维)3．通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数学模型。(科学探究)4．关注人类活动对种群数量变化的影响。(社会责任)设疑激趣种群最基本的数量特征是什么？请同学们思考：种群数量可能会发生怎样的变化？本节我们来研究种群数量的变化。夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一种群数量的增长、变化曲线及应用活动1

分析下面某种细菌分裂繁殖的规律，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．观察图中细菌数量(N)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相应的方程式：_______。2．根据方程式，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)(2)从曲线的变化可以预计：在________________(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________；数学方程式能更精确计算出种群数量，但________。Nn＝2n资源和空间无限多不够精确不够直观活动2

阅读下列材料和图示，完成下列分析：1．环颈雉引入某一岛屿最初一段时间种群数量变化分析在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1937～1942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曲线呈“J”形。(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λ倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：①一年后种群数量N1＝________，两年后种群数量N2＝________，t年后种群数量Nt＝________。②若λ>1，请绘出数学方程式Nt＝N0λt中种群数量Nt随t的变化曲线图。N0×λN0×λ2N0×λt(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”形曲线中年增长率公式可表示为种群增长率＝______________＝________，由于λ是个定值，种群增长率也是个定值。若λ＝1，种群数量不变；若0<λ<1，种群数量减小；若λ＝0，雌性没有繁殖，种群在下一代中灭亡。(Nt－Nt－1)/Nt－1λ－12．高斯的大草履虫培养实验分析生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h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①___________有限；②种群密度增大，导致________加剧；③________数量增加等特殊点的含义B点：出生率________死亡率，此时种群增长速率________；C点：出生率________死亡率，此时种群的增长速率为________，种群数量趋于________，种群数量达到____________(即K值)资源和空间种内竞争天敌大于最大等于零稳定环境容纳量(2)K值的辨析及应用①同一种群的K值________固定不变的。②同一物种的不同种群的K值________相同。③影响K值大小的因素有生物自身的________和所生存的______条件。④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___________，改善其栖息环境，从而提高___________。⑤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________。不是不一定遗传特性环境自然保护区环境容纳量K值

易错警示：1．λ与年龄结构的关系①λ>1，种群密度增大，为增长型种群；②λ<1，种群密度减小，为衰退型种群；③λ＝1，数量不变，为稳定型种群。

误区警示：“比值”≠“差值”。在不考虑其他因素的情况下，若R＝出生率/死亡率，则R>1时，种群数量增加；R＝1时，种群数量保持稳定；R<1时，种群数量减少。若R＝出生率－死亡率，则R>0时，种群数量增加；R＝0时，种群数量保持稳定；R<0时，种群数量减少。师说核心1.种群的“J”形增长和“S”形增长的比较项目“J”形增长“S”形增长前提条件理想状态：①食物和空间条件充裕；②气候适宜；③没有敌害；④无迁入、迁出①食物、空间有限；②不断变化的自然条件；③有种内竞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”形增长“S”形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.“三看法”辨别种群的“J”形增长和“S”形增长3．种群数量增长曲线的应用(1)曲线分析：(2)实践应用：4.K值的四种表示方法图中t1时间对应的种群数量为K/2，t2时间对应的种群数量为K值。5．K值的变化分析(1)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。(2)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。(3)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。6．种群迁入新环境后，数量变化的三种情况(1)类似于外来物种入侵，因食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等，开始时种群数量类似于“J”形增长，最终导致该地区其他生物的种群数量明显下降，该外来物种成为当地优势物种而长期存在(如图中曲线A所示)。(2)能在新栖息地生存下来，但是受到天敌、资源和空间等的制约，种群数量维持在一个较低水平，没有对当地原物种造成太大影响(如图中曲线B所示)。(3)不能适应新栖息地的环境，最终在新栖息地消亡(如图中曲线C所示)。1．(学业水平三)下图是某地新迁入的某种群数量增长曲线，下列相关叙述正确的是(

)A.b点之后，开始出现环境阻力B.c点时，种群年龄结构为稳定型C.d点之后，种群数量不可能再增加D.改变种群性别比例，可能延长到达K值的时间答案：D解析：资源和空间是有限的，种群增长过程中环境阻力一直存在，b点之前就已经出现环境阻力，A错误；c点时，种群年龄结构为增长型，B错误；d点之后，种群数量达到K值，并在一定的范围内上下波动，C错误；改变种群性别比例，可能会降低出生率，从而延长到达K值的时间，D正确。2．(学业水平三)下列有关环境容纳量的叙述不正确的是(

)A.在有限资源和空间的情况下，种群数量最终都会稳定在K值B.建立自然保护区能提高环境容纳量，从而提高被保护动物的数量C.使用金属粮仓可以降低老鼠的环境容纳量，从而降低其出生率D.理想条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”形增长答案：A解析：如果环境遭到破坏，种群数量将无法最终稳定在K值，A错误；建立自然保护区减少人类的干扰，可以提高环境容纳量，从而提高被保护动物的数量，B正确；使用金属粮仓可以减少老鼠的食物来源，降低老鼠的环境容纳量，从而降低其出生率，C正确；理想条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”形增长，D正确。3．(学业水平四)如图中表示自然生态系统中鹿的种群数量随时间变化，下列叙述正确的是(

)A.A→B新生的鹿的数量大于死亡的鹿的数量B.鹿群年龄结构在B点时属于增长型C.鹿的种群数量的波动是由于正反馈调节D.环境中的限制因素没有起作用答案：B解析：由图可知，A→B鹿的种群数量减少，说明新生的鹿的数量小于死亡的鹿的数量，A错误；年龄结构可预测未来种群数量的变化，B点之后种群数量是增加的，故B点的年龄结构为增长型，B正确；鹿的种群数量的波动是由于负反馈调节的结果，使种群数量能够在K值上下波动，C错误；环境中的限制因素会对种群数量的变化起作用，如干旱条件下植被可能减少，鹿的食物来源因此减少，鹿的种群数量可能会下降，D错误。4．(学业水平四)科研小组对某地甲、乙两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并研究Nt＋1/Nt随时间的变化趋势，结果如图所示(图中Nt表示第t年的种群数量，Nt＋1表示第t＋1年的种群数量)。下列分析正确的是(

)A.甲种群在0～t3段的年龄结构为增长型B.乙种群在0～t1段的种群数量呈“J”形增长C.乙种群在t2时数量最少D.甲种群在t3后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善答案：B解析：据图可知，甲种群在0～t3段的种群数量先减少再增加，而增长型的种群数量一直增加，A错误；乙种群在0～t1段的Nt＋1/Nt>1且恒定，种群数量呈“J”形增长，B正确；乙种群在t2～t3段的种群数量仍在下降，C错误；甲种群在t3后种群数量呈“J”形增长，D错误。主题二探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”师问导学活动1

沿着科学探究的方法完成该实验的探究(1)提出问题：______________________________________?(2)作出假设：培养液中的酵母菌数量开始一段时间呈________形增长，随着时间推移，由于营养物质的________、有害代谢产物的________、pH的改变，酵母菌数量呈________形增长。培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的“J”消耗积累“S”(3)探究步骤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________到试管中的培养液。③将试管放在________条件下培养。接种25℃④每天同一时间取样计数酵母菌数量。用_______计数，估算10mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续观察7d，记录每天的数值。记录结果时可设计成下面的记录表：⑤分析数据，画出曲线。进行数形转换，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。时间(d)次数12345671

2

3

平均

显微镜时间酵母菌数量活动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__________________________。(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___________________________________________________________________________________________________________________。(3)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可____________后再计数。(4)对于压在小方格界线上的酵母菌____________________________。(5)影响酵母菌种群增长的因素可能有____________________________。使酵母菌均匀分布，计数准确随着时间的延续，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，求得平均值增大稀释倍数只计算相邻两边及其顶角的酵母菌养料、温度、pH及有害代谢废物等智涂笔记易错警示：探究酵母菌种群数量变化实验中的两个注意点。(1)本实验中是有对照组的，除了设置养料或温度等条件不同形成对照外，接种的酵母菌要相同。(2)计数时要注意盖盖玻片和滴加培养液的先后顺序，盖盖玻片在前滴加培养液在后，而不是滴加培养液在前。方法技巧：酵母菌的计数方法(1)仪器：血细胞计数板(如图)一个大方格的容积为0.1mm3，每个大方格共分为16个中方格，共有25×16个小方格。(2)用计数公式计算1mL菌液中的总菌数，设四个中方格中的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1mL＝1000mm3，所以1mL菌液的总菌数＝A/4×16×10000×B＝40000AB。名师提醒：(1)取样方法：定期取样(每隔相同一段时间抽取样液)进行计数检测。(2)减小误差的措施：①设置重复实验，取其平均数；②抽取样液前需振荡，使酵母菌分布均匀；③将盖玻片盖于计数室上，样液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入；④静置，待酵母菌沉于计数室底部再计数。(3)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应将培养液适当稀释后再计数。师说核心1.实验原理及步骤2．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、烘干或用吹风机吹干。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)4．培养液中酵母菌种群数量变化的影响因素(1)在培养初期，酵母菌个体数少，营养、空间相对充足，种群呈类似“J”形增长。随着种群数量增长，剩余营养和空间不足，种群增长趋于缓慢、停止，甚至下降。(2)营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素。培养液的温度、pH、溶氧量、甚至代谢产物积累都影响酵母菌的种群数量。1．(学业水平三)为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作。其中错误的是(

)A．将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养B．将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液C．在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，若边缘有多余培养液，用滤纸吸去D．将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数答案：C解析：酵母菌在适宜条件下培养，能进行有氧呼吸，大量繁殖，A正确；吸取培养液计数前要将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差，B正确；将培养液滴在血细胞计数板盖玻片一侧，使其自行渗入计数室，若边缘有多余培养液，用滤纸吸去，C错误；将计数板放在载物台中央，静置片刻，待酵母菌沉降到计数室底部，再观察、计数，D正确。2．(学业水平三)下图为用不同方式培养的酵母菌的种群增长曲线，下列叙述正确的是(

)A．a、b、c种群呈“J”形增长，d种群呈“S”形增长B．更换培养液只改变了营养物质的浓度，进而影响了酵母菌的生长C．随培养液更换周期延长，酵母菌种群的增长率增大D．对酵母菌进行计数时，未经染色的统计结果比实际值偏高答案：D解析：依题意并分析图示可知：与b、c种群相比，a种群更换营养液的周期最短，酵母菌的营养最丰富，环境最适宜，因此a种群酵母菌的生长繁殖的速度最快，最接近于“J”形增长，但b、c种群的增长不属于“J”形增长，A错误；更换培养液，既改变了营养物质的浓度，又减少了有害代谢产物的积累，进而影响了酵母菌的生长，B错误；随培养液更换周期延长，营养物质出现匮乏，酵母菌种群的增长率减小，C错误；对酵母菌进行计数时，未经染色的统计结果，因没有将死亡的酵母菌排除，导致其结果比实际值偏高，D正确。3．(学业水平四)在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干，抽样镜检，如图甲所示(图中小点代表酵母菌)。将容器放在适宜温度下恒温培养5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，如图乙所示。根据实验结果判断，以下叙述正确的是(

)甲乙A．培养5小时后，酵母菌种群密度增加200倍左右B．探究酵母菌的种群数量变化可以用标记重捕法C．用血细胞计数板计数酵母菌数量时只统计方格内的菌体D．培养5小时后，酵母菌种群数量一定达到K值答案：A解析：用血细胞计数板计数时，除统计方格内菌体外还要统计相邻两边及其顶角上的菌体，5小时前每个小格内约有5个菌体，而5小时后每个小格内约有10个菌体，但这是稀释100倍后的值，所以5小时后种群密度增加200倍，此时酵母菌种群数量是否达到K值无法判断。4．(学业水平四)某小组进行探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(如表)，均获得了“S”形增长曲线。根据预测的实验结果从理论上分析，下列说法不正确的是(

)A.4个试管内的种群在K/2时增长最快B．4个试管内的种群达到K值的时间Ⅳ＝Ⅰ>Ⅱ＝ⅢC．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降

试管号ⅠⅡⅢⅣ培养液体积(mL)105105起始酵母菌数(×103个)105510答案：B解析：当种群迁入一个新环境时，若环境适宜生存，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“S”形增长，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值的时间不尽相同，Ⅳ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Ⅲ>Ⅰ＝Ⅱ>Ⅳ。强化落实·学业达标——归纳·提升·素养网络建构主干落实1.建立数学模型的一般步骤：提出问题→作出假设→数学表达→检验修正。2．在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量呈“J”形增长。3．自然界的资源和空间有限，存在K值。种群经过一定时间增长后数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。同一种群的K值会因环境因素而改变。4．在自然界，影响种群数量的因素很多，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。人类活动对种群数量的影响越来越大，有时甚至成为决定性的因素。5．研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素，对于有害生物防治、野生生物资源保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要意义。高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈1．在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(m个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，th后，该种群的个体总数是(

)A．m·2t

B．m·220C．m·22t

D．m·23t答案：D解析：细菌进行分裂生殖，一分为二，20min分裂繁殖一代，每小时繁殖三代，所以th共繁殖3t代，种群个体总数为m·23t。2．如图所示种群数量增长曲线，下列叙述正确的是(

)A．鱼类种群数量的增长不受自身种群密度的制约B．气候条件的改变不会影响种群的环境容纳量C．防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行D．渔业捕捞后剩余量需控制在c点以保持最高的增长速率答案：D解析：由于环境资源有限，种群密度越大，种内竞争会越剧烈，从而会影响种群数量的增长；种群的环境容纳量受环境(包括气候条件)的影响；c点时种群的增长最快，不利于防治蝗灾；c点时种群的增长速率最大，渔业捕捞后剩余量需控制在c点，有利于种群数量得到快速恢复。3．有关探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”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.用逐个计数的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答案：D解析：改变培养液的pH会改变K值(环境容纳量)大小，A错误；应采用抽样检测法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化，B错误；应用血细胞计数板对培养液中酵母菌数量进行抽样检测，C错误；营养、温度、pH、有害物质的积累等都是影响酵母菌种群数量变化的因素，D正确。4．向某天然牧场引入良种肉牛100头，任其自然放养，自然繁殖。如图表示种群数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是(

)A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”形增长B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量约为N/2C．捕杀肉牛的最佳时期为t1时D．在t1～t2时，该肉牛的种群数量呈下降趋势答案：B解析：在t0～t2时间内，种群数量呈“S”形增长；t2时种群达到环境最大容纳量，即K值，所以t1时种群的数量约为N/2；捕杀肉牛的最佳时期为大于t1；在t1～t2时，种群增长速率下降，但种群数量仍然上升。5．温度在15～35℃时，酵母菌种群数量增长较快。下表是同学们进行相关探究实验得到的结果(单位：×106个/mL)：温度(℃)第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第8次0h24h48h72h96h120h144h168h151.23.03.84.64.03.22.82.5201.25.05.34.22.11.20.80.6251.25.25.64.62.91.00.60.2301.24.95.54.82.21.30.70.5351.21.51.82.02.21.30.80.6以下分析错误的是(

)A．可以用血细胞计数板在显微镜下对酵母菌进行计数B．据表分析，酵母菌种群数量增长的最适温度约为25℃C．不同温度条件下酵母菌种群数量达到K值的时间不同D．每天取样检测一次即可，不需要固定取样的时间答案：D解析：每天取样检测一次即可，但需要固定取样的时间，否则无法进行比较酵母菌在每天某一特定时间的数量变化。6．用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌，其数量随时间变化情况绘制如图甲，a表示每3h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表示种群呈“________”形增长。理论上讲，呈现这种增长模型