新教材高中生物选择性必修2课件：1 2 1 建构种群增长模型的方法及种群数量的变化(人教版)

第1课时

建构种群增长模型的方法

及种群数量的变化1.尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动

等数量变化情况。3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。1.生命观念：自然界中的种群呈“S”形增长，揭示了

种群数量在有限条件下通过种内调节维持相对稳定的

机制，体现了稳态与平衡观。2.科学思维：建立和运用数学模型，即用数学模型来表征、

解释和预测种群的数量变化。3.社会责任：关注人类活动对种群数量变化的影响。素养要求学习目标一、建构种群增长模型的方法二、种群数量的变化网络构建课时对点练内容索引一、建构种群增长模型的方法探讨点建构某种细菌种群的增长模型根据教材P7问题探讨，回答下列问题：1.填写下表：计算一个细菌在不同时间(单位为min)产生后代的数量核心探讨突破重难强化素养时间(min)020406080100120140160180代数0123456789数量(个)20___________________________2416326412825651282.第n代细菌数量的计算公式是什么？提示设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌数为第一代，数量为N0×2，第n

代的细菌数量为Nn＝N0×2n。3.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？提示2216个。4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，请在下面坐标图中画出细菌的数量增长曲线。提示如图所示5.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？提示不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。6.曲线图能更直观地反映出种群的增长趋势，但是同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？提示同数学公式相比，曲线图表示的模型不够精确。建立数学模型的一般步骤核心归纳1.(2021·山东省招远第一中学高二期末)数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，某同学在分析某种细菌(每20min分裂一次)在营养和空间没有限制的情况下数量变化模型时，采取如下的模型构建程序和实验步骤，你认为建构的模型和对应的操作不合理的一组是A.观察研究对象，提出问题：细菌每20min分裂―次，怎样计算细菌繁殖n代

后的数量？B.提出合理假设：资源和生存空间无限时，细菌种群的增长不会受种群密度

增加的制约C.根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达：Nn＝2nD.进一步实验或观察，对模型进行检验或修正：根据Nn＝2n画出数学“J”形

曲线图典题应用及时反馈知识落实√解析对模型进行检验或修正，需要观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正，D错误。2.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(t个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，m小时后，理论上该种群的个体总数是A.t·2m

B.t·220

C.t·22m

D.t·23m√解析在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，m小时细菌繁殖代数为3m，则种群的数量为t·23m，故选D。二、种群数量的变化1.种群的“J”形增长(1)含义：在

条件下种群增长的形式，如果以

为横坐标，_____

为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。(2)数学模型①模型假设a.条件：

条件充裕、气候适宜、没有

等。b.数量变化：种群的数量每年以

增长，第二年的数量是第一年的λ倍。教材梳理预习新知夯实基础理想时间种群数量食物和空间天敌和其他竞争物种一定倍数②建立模型：t年后种群数量表达式为Nt＝

。③各参数的含义N0：种群的_________t：时间Nt：t年后该种群的_____λ：该种群数量是前一年种群数量的_____N0λt起始数量数量倍数2.种群的“S”形增长(1)含义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。(2)数学模型①模型假设②建立模型：出生率=死亡率(3)环境容纳量：

的环境条件所能

的种群

数量，又称K值。(4)应用①野生大熊猫数量锐减的原因：

遭到破坏，食物减少和活动范围缩小，

变小。②应对措施：建立

，改善栖息环境，提高

。一定维持最大栖息地K值自然保护区环境容纳量3.种群数量的波动(1)影响因素自然因素人为因素：人类活动的影响(2)数量变化：①大多数种群的数量总是在

中；②处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群

；③长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的

。波动爆发下降(1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式()(2)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再发生变化()(3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响()(4)环境容纳量即为种群数量最大值()判断正误××√×探讨点1种群“S”形增长曲线分析1.特殊点、曲线段分析(1)AB段：出生率

死亡率，种群数量增加。(2)B点(K/2)：出生率与死亡率差值

，种群增长速率

。(3)BC段：出生率仍

死亡率，但差值在减小，种群增长速率

。(4)C点(K值)：出生率

死亡率，种群增长速率为

，种群数量达到

，趋于稳定。核心探讨突破重难强化素养大于最大最大大于下降等于0最大2.同种生物的K值是固定不变的吗？哪些因素会影响动物种群的环境容纳量？提示同种生物的K值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。3.请据图分析：该种群的K值为

。K24.下图体现了种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系，二者之间的阴影部分代表什么？提示环境阻力(按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量)。探讨点2

λ和增长率、增长速率的分析1.λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数。请分析当λ>1、λ＝1、λ<1时，种群的数量变化及其年龄结构类型：项目种群数量变化年龄结构λ>1____________λ＝1____________λ<1____________增加增长型不变稳定型衰退型减少2.已知种群增长率＝

。请在下图中绘出“J”形增长的增长率曲线。提示如图所示3.已知种群增长速率＝

，也可用种群数量变化曲线的斜率来表示；据此推测“S”形增长的增长速率的变化趋势，并在右图中绘出其变化曲线。提示先增大，后减小。如图所示探讨点3环境容纳量与现实生活1.你认为当今人口是否已达到K值？科技进步是否能够提高地球对人类的环境容纳量？有什么证据可以支持你的观点？

提示资源危机和能源紧缺说明人口已经接近或达到环境容纳量。随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源能力不断加强，因而可以提高地球对人的环境容纳量。2.假如大熊猫的栖息地遭到破坏，其K值会受到什么影响？有哪些措施可以保护大熊猫？

提示K值会减小；建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而提高其K值，建立大熊猫繁育研究基地及大熊猫研究中心；立法保护等。3.从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？

提示采取适当措施降低有害动物种群的环境容纳量，如密封粮食、硬化地面、引入天敌、搞好环境卫生等。1.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前提下所能维持的种群最大数量；在环境不遭到破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动；种群所达到的最大值有时会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。核心归纳2.种群“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没有天敌和其他竞争物种自然状态：①资源和空间有限；②种群密度增大时，种内竞争加剧增长模型

种群增长率曲线

种群增长速率曲线

特点种群数量以恒定倍数连续增长，Nt＝N0λt种群数量增长经历慢→快→慢，最终达到K值后基本保持稳定有无K值无有二者联系

3.(2021·北京丰台区高二期末)下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是A.种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，

还有稳定、波动和下降等B.bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率

小于死亡率C.自然状态下种群数量达到K值时，种群的增长速率接近于0D.当环境条件发生变化时，种群的K值也会发生相应的变化典题应用及时反馈知识落实√解析bc段种群增长速率逐渐下降，但是种群的增长速率仍然大于零，出生率大于死亡率，B错误。4.科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查，获得如图所示信息。下列叙述正确的是A.第5年的子午沙鼠种群属于衰退型B.第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同C.第1～5年，子午沙鼠种群增长模型呈“S”形D.第15～20年，子午沙鼠种群数量一直减少√解析第5年，λ＞1，种群数量增加，种群属于增长型，A错误；从第10～20年，λ<1，所以种群密度减小，即第20年的数量小于第10年种群数量，B错误；1～5年λ＞1，而且不变，种群数量呈“J”形增长，C错误；第15～20年λ<1，种群数量一直减小，D正确。网络构建课时对点练题组一建构种群增长模型的方法1.种群数量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→进一步实验或观察，对模型进行检验或修正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→进一步实验或观察，对模型进行检验或修正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→进一

步实验或观察，对模型进行检验或修正对点训练√1234567891011121314151617182.下列关于构建种群增长模型方法的说法，不正确的是A.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式B.数学模型的形式很多，常见的有数学公式、曲线等C.“S”形曲线表示种群增长率先增大后减小，在K/2时最大D.在数学建模过程中也常用到假说—演绎法1234567891011121314151617√18解析“J”形曲线的增长率保持不变，“S”形曲线的增长率一直下降，C错误。题组二种群数量的变化3.(2021·北京高二期末)20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937年～1942年，这个种群数量的增长如图所示。下列推测正确的是A.用样方法调查该地环颈雉种群密度B.该时间段环颈雉没有因病死亡个体C.该岛屿上没有生物与环颈雉竞争D.该时间段环颈雉的食物比较充足123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析环颈雉活动能力强，调查环颈雉的种群密度可采用标记重捕法，A错误；图示五年期间种群数量增长呈现“Z”字形变化可能是环颈雉因病死亡个体较多所致，B错误；岛屿上应该存在吃植物的生物，与环颈雉竞争，只是环颈雉的食物和空间条件充裕且缺乏天敌而出现“J”形增长，C错误；在这五年期间，环颈雉适应当地环境且缺乏天敌、食物充足，使环颈雉种群数量按“J”形增长方式增长，D正确。4.(2021·辽宁朝阳市高二期末)研究人员调查了8年间某养兔场种群数量的变化情况，并据此绘制了如图的λ值变化曲线，以下叙述正确的是A.第4～6年兔种群数量保持相对稳定B.第2～4年兔种群数量平稳上升C.第6～8年兔种群数量上升趋势和第2～4年相同D.第8年兔种群密度大于刚开始的种群密度123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析第4～6年λ＝1，各年的兔种群数量基本不变，A正确；第2～4年λ＜1，种群的增长率＝λ－1小于零，兔种群数量开始逐年下降，B错误；6～8年λ＞1，种群的增长率＝λ－1大于零，兔种群数量逐年上升；第2～4年λ＜1，兔种群数量逐年下降，C错误；若刚开始的种群密度为N0，则第1年的种群密度为0.5N0，第2年的种群密度为0.5×0.5N0＝0.25N0，同理，第8年种群密度为0.25N0×0.75×1.25×1.5≈0.35N0，即第8年兔种群密度小于刚开始的种群密度，D错误。5.(2021·北京房山区高二期末)在自然条件下，种群数量增长曲线呈“S”形，如图所示。下列相关叙述不正确的是A.种群数量“S”形增长是受各种资源综合限制的结果B.种群数量“S”形增长的增长速率先上升后下降C.种群数量“J”形和“S”形增长曲线均有K值D.控制农林害虫爆发应在种群数量达1/2K之前进行√123456789101112131415161718解析K值表示环境容纳量，“S”形增长曲线是由于种群数量增长受各种资源综合限制形成的，故存在K值，“J”形增长曲线为理想条件下的种群数量变化，不存在K值，C错误。6.(2021·北京海淀区101中学高二期末)为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的“S”形曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上A.种群数量最大B.单位时间内种群增长量最大C.种群数量相对稳定D.种群的出生率大于死亡率123456789101112131415161718√解析种群数量为K/2时，种群增长速率最快，单位时间内种群增长量最大，能持续地获得最大捕鱼量，可实现效益的持续获得。7.关于环境容纳量的叙述，正确的是A.环境容纳量是种群的最大数量，种群数量在任何时候都不可能超过

环境容纳量B.人为地一次性捕杀家鼠后，其环境容纳量迅速降低C.环境容纳量是不会改变的，不受空间和资源的限制D.建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量1234567891011121314151617√18123456789101112131415161718解析环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。可以短时间内超越，但会很快恢复到正常水平，A错误；家鼠的环境容纳量是环境的固有属性，不会因为人为地一次性大量捕杀而降低，B错误；环境容纳量受到空间和资源的限制，C错误；建立大熊猫自然保护区的目的是改善其生存环境，提高大熊猫种群的环境容纳量，D正确。8.种群在理想环境中，呈“J”形增长，如图中甲曲线；在有环境阻力条件下，呈“S”形增长，如图中乙曲线。下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是A.若该图表示草履虫种群增长曲线，当种群数量

达到e点后，增长速率接近0B.种群中出现环境阻力是在d点之后C.若该图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害的防治

必须在c点进行D.K值是环境的最大容纳量，不随环境的变化而变化123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析比较“J”形曲线和“S”形曲线，可知环境阻力出现在d点之前；防治害虫越早越好，c点时，蝗虫繁殖速率最快，这个时候防治效果甚微，应该在c点之前防治；K值是环境容纳量，会随环境改变而改变。9.如图表示生物群落中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线，下列叙述中不正确的是①t2～t3时间内甲种群出生率小于死亡率，乙种群出生率大于死亡率②t1～t4时间内甲、乙种群都呈“S”形增长③t4时，甲的种群密度最小，乙的种群密度最大④若乙物种为害虫，则在t4时防治效果最佳A.①②③④ B.仅①②③C.仅②③④ D.仅①③④√123456789101112131415161718123456789101112131415161718解析t2～t3时间内甲种群和乙种群增长速率都大于0，种群数量不断增加，所以都表现为出生率大于死亡率，①错误；甲种群在t1～t3呈现“S”形增长，而乙种群在t1～t5呈现“S”形增长，②错误；仅由此增长速率曲线，无法判断t4时两种群密度大小，③错误；乙种群在t4时为最大增长速率，防止害虫应在t4之前进行，严防其达到最大增长速率，所以t4时防治效果不佳，④错误。综上所述，A错误。10.在自然界，种群数量的增长既是有规律的，又是复杂多样的。下列表述正确的是A.种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物B.引入到新环境的种群一定时间内都会出现“J”形增长C.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定，因此都呈“S”

形增长D.在环境条件不变的情况下，种群的增长都有在K值上下维持稳定的

趋势123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析在自然条件下，大多数种群的增长为“S”形增长，A错误；引入到新环境的种群，若适应新环境，在一定时间内可能会呈“J”形增长，若不适应该环境，则不会出现“J”形增长，B错误；对大多数生物种群来说，种群数量总是在波动，某些特定条件下可能出现种群爆发，或急剧下降，C错误；在环境条件不变的情况下，自然界中种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势，D正确。11.(2021·辽宁沈阳市高二期末)如图是多刺裸腹蚤在三种不同温度(较高温、中等适温、较低温)条件下的种群数量增长曲线。据图分析，下列说法不合理的是(种群增长速率＝ΔN/Δt)1234567891011121314151617综合强化18A.对一个种群来说，环境容纳量(K值)不是固定不变的B.随着温度降低，种群数量达到K值的时间逐渐延长C.在中等适温条件下，K值最大，K/2时种群的增长速率也最大D.在较低温条件下，K值最小，K/2时种群的增长速率也最小123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析比较三条曲线对应的K值，在中等适温条件下，K值最大，但K/2时种群增长速率并不是最大的；在较高温条件下，K/2时曲线的斜率最大，即此时种群增长速率最大，C错误。12.下图表示甲、乙两个种群的增长速率随时间的变化曲线，下列有关叙述错误的是123456789101112131415161718A.种群甲所在的环境资源充足，种群数量呈“J”形增长B.种群乙随着种群数量的增加，种内竞争不断加剧C.t1时刻，种群乙具有最大增长速率，环境阻力最小D.t2时刻，种群乙的出生率和死亡率基本相等√13.如图表示的是三种可能的人口增长曲线，下列有关分析正确的是A.按生态学原理，世界人口增长应该表现为曲线aB.若地球上人口的环境容纳量(K)为110亿，则全球最适的人口数量为

55亿，当世界人口达到110亿时，种群数量不可能继续增长C.资源或空间有限是曲线b与曲线a产生差别的主要原因D.世界人口增长曲线不可能为图中的c123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析按生态学原理，世界人口增长“S”形曲线，应该表现为曲线b，A错误；“S”形曲线具有K值，若K值为110亿，则K/2值是最适的人口数量，为55亿，当人口达到110亿时，数量可以继续增长，但是会在110亿上下波动，B错误；“J”形曲线无K值，但在资源或空间有限时，人口增长呈“S”形曲线，C正确；如果环境条件恶化下去，人口增加到一定数量后又会逐渐减少，因此世界人口增长可能将表现为曲线c，D错误。14.(2021·山东枣庄市高二期末)图甲表示草原中某动物种群增长速率与种群数量的关系，图乙表示该动物某一时期种群数量Nt＋1/Nt比值与时间(t)的关系曲线。下列有关分析正确的是A.图甲中的AB段和图乙中的ab段，

由于种群初始值小，种群数量均

增长缓慢B.图甲中CD段种群的出生率大于死亡率，图乙中cd段种群数量增加C.该动物在此区域的环境容纳量对应图甲中的E点和图乙中的c点D.影响该动物种群数量变化的直接因素是迁入率、迁出率和性别比例√123456789101112131415161718123456789101112131415161718解析图甲中的AB段种群数量在逐渐增加，而图乙中的ab段由于Nt＋1/Nt的值小于1，种群数量逐渐减少，A错误；图甲中CD段种群仍然在逐渐增加，此时段种群的出生率大于死亡率，图乙中cd段Nt＋1/Nt的值大于1，种群数量仍然在逐渐增加，B正确；该动物在此区域的环境容纳量对应图甲中的E点，但不对应图乙中的c点，因为超过c点种群数量还在增加，C错误；影响该动物种群数量变化的直接因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率，D错误。15.伴随着人们的经济活动和国际交往，会使得一些物种由原生存地借助于人为作用或其他途径移居到另一个新的生存环境并在新的栖息地繁殖并建立稳定的种群，下图为某物种迁入一个新环境后种群的增长曲线，下列叙述中错误的是A.t3之前种群呈“J”形增长，t3之后呈“S”形增长B.t2时(K/2)种群的出生率和死亡率的差值最大C.t3后种群的数量仍会发生变化D.t1～t3，种内竞争越来越强123456789101112131415161718√16.生态学上环境容纳量又称K值，最低起始数量又称N值，科学家研究了某种群的数量变化规律，如图所示为该种群的瞬时增长量随种群数量的变化曲线。下列有关该图的分析，正确的是A.图中K值为750个，N值为20个B.当种群数量大于K值时，种群数量下降；小于

K值时种群数量上升C.当种群数量小于N值时，种群数量下降；大于N值时种群数量上升D.若该种群的起始数量分别是75、300、800，则理论上种群的最终数量

依次为0、600、600123456789101112131415161718√123456789101112131415161718解析曲线表示种群瞬时增长量随种群数量的变化，当种群数量大于600时，种群数量下降，所以600为种群数量的环境容纳量，即K值，当种群数量小于100时，种群的瞬时增长量小于0，所以100是种群数量的最小值，即N值，A错误；种群数量小于N值100时，种群瞬时增长量小于0，种群数量下降，故种群数量小于K值时种群数量不一定上升，B错误；当种群数量大于K值600时，种群瞬时增长量小于0，种群数量下降，故种群数量大于N值时种群数量不一定上升，C错误；123456789101112131415161718理论上，当种群数量为75时，数量小于100，种群数量下降，最终数量为0，当种群数量为300时，种群数量增加到K值达到最大，最终数量为600，当种群数量为800时，种群数量下降到600，维持稳定，D正确。17.如图表示种群数量变化的四种情况Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ