高一生物人教版必修3学案第4章第2节种群数量的变化

第2节种群数量的变化学习目标核心素养1.掌握建构增长模型的方法2.理解种群数量变化的“J”型和“S”型曲线3.结合“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，建构种群数量变化的数学模型1.通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观2.通过“J”型增长和“S”型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3.通过“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的学习，培养实验设计与实施及对实验结果的交流与评价能力4.通过研究种群数量变化及对有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用等，形成关注社会，主动承担社会责任的态度一、建构种群增长模型的方法1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2．研究方法及实例二、种群增长的“J”型曲线1．含义理想条件下的种群，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，大致呈“J”型。2．数学模型(1)模型假设①条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。②数量变化：种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。(2)建立模型：t年后种群数量为Nt＝N0λt。(3)模型中各参数的意义：N0为该种群的起始数量，t为时间(年)，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。三、种群增长的“S”型曲线1．条件：自然界中的资源和空间总是有限的。2．形成原因3．K值又称环境容纳量，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。4．应用建立自然保护区，提高其环境容纳量是保护大熊猫的根本措施。四、种群数量的波动和下降1．影响因素(1)自然因素：如气候、食物、天敌、传染病等。(2)人为因素：种植业、养殖业的发展，砍伐森林，猎捕动物，环境污染等。2．数量变化大多数种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。3．研究意义(1)有害动物的防治。(2)野生生物资源的保护和利用。(3)濒危动物种群的拯救和恢复。五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1．实验原理(1)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。(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群数量的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群数量的增长呈“S”型曲线。2．实验步骤判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．种群数量变化不仅受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响。 ()2．就食性而言，杂食性鸟类的数量波动小于其他食性的鸟类。 ()3．外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。 ()4．种群数量变化的全部内容就是“J”型和“S”型增长。 ()提示：1.√2.√3．×外来物种进入新环境中，该种群也可能因不适应新环境而被淘汰。4．×种群数量的变化包括增长、波动、下降，甚至消亡。种群增长数量曲线[问题探究]1．据图回答种群数量变化的相关问题甲乙(1)尝试分析曲线a、b之间的阴影部分表示的含义。提示：阴影部分表示由于环境阻力的存在，在生存斗争中被淘汰的个体数目。(2)下列因素中能使图乙中曲线c变为曲线d的有哪些？(填序号)。①过度放牧对某种牧草种群的影响②硬化地面、管理好粮食对鼠种群的影响③增加水中的溶氧量对鱼种群的影响④大量引进外来物种对本地物种的影响⑤引进某种害虫的天敌对害虫种群的影响提示：①②④⑤。2．在“S”型曲线中，有一段时期近似于“J”型曲线，这一段是否等同于“J”型曲线？(1)判断：__________(填“是”或“否”)。(2)理由：_____________________________________________________________________________________________________________。提示：(1)否(2)“J”型曲线是理想条件下的种群增长趋势，“S”型曲线是在环境有限的条件下种群的增长趋势3．从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？提示：降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。[归纳总结]“S”型增长曲线的解读图甲图乙图丙三图对比分析解读：(1)t1之前，种群数量小于K/2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。(2)t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。(3)t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。1．下图表示有限环境中某一种群的增长曲线。下列有关叙述正确的是()①K值是环境条件所允许达到的种群数量最大值②在K值时，种群的增长速率最大③如果不考虑迁入和迁出等其他因素，在K值时出生率等于死亡率④假设该图表示鱼的种群数量变化趋势，当种群达到K值时开始捕捞，可持续获得最高产量A．①② B．①④C．①③ D．③④C[K值为环境容纳量，其含义为特定环境条件所允许的种群数量的最大值，①正确；K值时种群数量最大，此时种群增长速率为0，即不考虑迁入和迁出等其他因素时，出生率等于死亡率，②错误、③正确；K/2值时，种群增长速率最大，在鱼群数量超过K/2时捕捞，并使剩余数量维持在K/2的水平，才可获得持续高产，④错误。](1)影响上题图中K值大小变化的因素有哪些？(2)下图为种群增长速率随时间变化曲线，根据本题所述，可表示K值的点是a点还是b点？请说明理由。提示：(1)食物、活动范围、气候条件等。(2)b点。a点时种群增长速率最大，此时种群数量为K/2；b点时种群增长速率为0，此时种群数量达到最大，即K值。2．(2017·全国卷Ⅰ)假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长，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畜，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D[该种群数量变化曲线的纵坐标为种群增长率，横坐标为种群数量，曲线最高点时种群增长率最大，对应种群数量的K/2。为持续尽可能多地收获该种家畜，应在种群数量超过K/2时捕获，剩余量保持在K/2，此时种群数量增长率最大，可使种群数量迅速得以恢复。]探究培养液中酵母菌种群数量的变化[问题探究]1．从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其原因。提示：这是为了使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。2．培养液的量是有限的，其中酵母菌种群数量的变化曲线，是不是标准的“S”型曲线？若不是，应该是怎样的？尝试绘出其数量变化曲线。提示：不是。因为培养液中的营养物质等是有限的，是不能循环的。当消耗殆尽时种群数量变为零。曲线如图所示。3．尝试绘出实验结果的记录表。提示：起始1234567甲乙丙平均[归纳总结]实验中的注意事项(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)血球计数板必须保持干燥，否则培养液将不能渗入计数室。(4)清洗血球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。(5)用显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌(类似于“样方法”)。1．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25C．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D[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。]2．如图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化。下列相关叙述正确的是()A．40～60h时，λ＜1[λ＝t时种群数量/(t－1)时种群数量]B．种内斗争导致0～10h酵母细胞数量增长缓慢C．调查酵母细胞种群密度时，应用抽样检测法D．70h后，该体系中酵母细胞活菌数将一直维持稳定C[40～50h时种群数量仍在增大，λ>1，50～60h种群数量稳定，λ＝1，A错误；0～10h的初始阶段增长缓慢是由于种群数量太少，B错误；由于营养物质的消耗和有害代谢产物的积累，70h后，该体系中酵母细胞活菌数可能下降，D错误。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈“J”型增长，数学模型为Nt＝N0λt。2.正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量会呈“S”型增长。3.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环境容纳量，又称K值。4.“J”型曲线的增长率是不变的，“S”型曲线的增长速率先增大后减小。5.影响种群数量的因素很多，因此，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。1．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。调查某种一年生植物的种群时有下列情形，只有80%的种子能发育成成熟植株，每株植物平均产400粒种子，目前有a粒种子，则m年后种子数量为()A．0.8a·400m B．400C．a·320m D．320aC[由于每株植物每年产生400粒种子，只有80%发育成成熟植株，即320株，则m年后变为320m，现有a粒种子，则m年后种子数量为a·3202.如图为种群数量增长曲线，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D[由于环境资源有限，种群密度越大，种内斗争会越剧烈，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点时种群的增长速率最大，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．(2020·江苏高考)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是()A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一B[每次计数前，都需要轻缓地将培养液摇匀，使其中的酵母菌分布均匀，再取适量培养液用血细胞计数板计数，B错误。]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”型增长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B[在t0～t2时间内，种群数量呈“S”型增长；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t2；在t1～t2时，种群增长速率下降，但种群数量仍然上升。]5．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。请回答下列问题：甲乙(1)曲线a表示种群呈“________”型增长。理论上讲，呈现这种增长模型的条件是______、______、______等。(2)曲线d表示的增长为“________”型增长。属于这种增长模型的种群随种群密度(个体数量)的增加，种群的增长速率的变化是________________。当种群个体数量达到最大值的一半时，种群的增长速率达到________。(3)在实际情况下，塔斯马尼亚绵羊种群增长情况如图乙所示，说明在自