1、,第三章 第一节 生物群落的基本单位种群,第2课时 种群数量的变化,XUE XI MU BIAO YU HE XIN SU YANG,学习目标与核心素养,1.对比种群数量的“J”型和“S”型增长，培养建模及运用模型分析问题的能力。 2.阐释种群数量变化在实践中的应用，养成学以致用的态度。 3.探究酵母菌种群大小的动态变化，培养对实验结果的分析与评价能力。,NEI RONG SUO YIN,内容索引,新知导学,一、种群数量增长的数学模型及影响其种群数量波动的因素,答案,1.种群数量增长的数学模型 (1)建立数学模型：主要包括 与 两个过程。 表达就是根据建模的 和掌握的 (如数据、现象)，将实际
2、问题转换成 问题，用 确切地表述出来。 验证就是用 的信息检验得到的解答，以确认结果的正确性。,表达,验证,目的,信息,数学,数学语言,现实对象,(2)“J”型曲线 含义：在环境资源不受限制的理想条件下，种群内的个体数量连续增长，形成的曲线形状像字母“J”，如下图。,理想条件：食物充裕、 、气候适宜和 等。 影响种群数量变化的主要因素： 、 和起始种群的个体数量3个因素。 后代中第t代的数量表示为： ，其中 表示种群的起始数量，_ 表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。,答案,空间充足,没有敌害,出生率,死亡率,NtN0t,N0,(3)“S”型曲线 含义：在自然界中，由于受到环境条件和生物自身
3、因素的限制，种群个体数量的增长曲线形状像字母“S”，如下图。,答案,特点：种群内个体数量达到 所允许的 (K值)时不再增加。 对“S”型曲线的分析,环境条件,最大值,答案,.a点之前是生物对环境的适应期，此时期种群数量增长较慢的原因是_ _。 .ab段是快速增长期，种群数量快速增长，_时增长速率达到最大，此时_相对充裕， 数量少。 .bc段：随着种群数量的增加，个体间因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内斗争 ；达到 值时，种群的出生率等于死亡率，种群数量保持相对稳定。,量少，因此增长速率很小,个体数,食物、空间,天敌,加剧,K,控制害虫数量务必要及时，严防种群数量达到 ，最好在a点以前就
4、采取相应措施,答案,应用 .若要消灭老鼠，应增大 ，降低 。 .若要保护濒危动植物，应提高 ，降低 。 .若要防治害虫，应该在 点之前采取措施，原因是_ _。 .若要从池塘中持续获取鱼类资源，应采取的措施是_ _。,环境阻力,K值(或环境容纳量),K值(或环境容纳量),环境阻力,a,鱼类捕捞后的种群数量维持在 ，以保证持续获取高产量,答案,2.影响种群数量波动的因素 (1)环境因素 在自然界中，如 、 、天敌、疾病等因素都会使种群数量发生波动。 在某些不利的条件下，种群会急剧衰退，甚至灭亡，这种情况最易出现在个体大、出生率低、生长慢、成熟晚的生物种群中。 (2) ：如在人类 、种群栖息地遭到破
5、坏的情况下，某些动物种群数量会出现 ，严重时甚至会出现种群灭亡。,气候,食物,人为干扰,过度捕猎,长期下降,归纳总结,种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线比较,环境阻力,例1 (2018哈尔滨师范大学附属中学期中)如图中甲、乙分别表示种群在理想环境中和有环境阻力条件下的增长曲线，下列有关种群数量增长曲线的叙述正确的是,A.图甲为“J”型增长曲线，每年增加的个体数量始终不变 B.图乙为“S”型增长曲线，G点时增长速率达到最大值 C.防治蝗灾应在害虫数量达到F点时进行 D.渔业捕捞后的剩余量应该在E点左右,答案,解析,解析 图甲为“J”型曲线，种群个体数量呈指数增长，A项错误； 图乙为“S”型曲线
6、，G点时种群数量达到最大值，出生率与死亡率接近于等值，种群增长速率为0，B项错误； 防治蝗灾应在害虫数量达到 之前进行，C项错误； 渔业捕捞后的剩余量应该在E点左右，以保持最高的种群增长速率，D项正确。,方法技巧,K值的不同表示方法,图中A、B、C、D时间所对应的种群数量均为K值，A、C、D时间所对 应的种群数量均为 值。,例2 (2018陕西榆林一中期中)研究人员调查了8年间某养兔场兔子种群数量的变化情况，并据此绘制了如图所示的值变化曲线，以下叙述错误的是,答案,解析,A.第46年兔的种群数量保持相对稳定 B.第24年兔的种群数量逐年下降 C.第68年兔的种群数量逐年上升 D.第8年兔的种群
7、密度大于刚开始的种群密度,解析 第46年，1，种群的增长率0，兔种群数量基本不变，A项正确； 第24年，1，种群的增长率0，兔的种群数量逐年上升，C项正确； 若刚开始的种群密度为N0，由题图可知，第1年的种群密度为0.5N0，第2年的种群密度为0.50.5N00.25N0，同理，第8年种群密度为0.25N00.751.01.0 1.01.251.50.35N0，即第8年兔的种群密度小于刚开始的种群密度，D项错误。,核心素养,本题体现的核心素养是科学思维，通过建立曲线模型，深入理解种群“J”型和“S”型增长的特点。,易错辨析,增长率、增长速率、值的辨析,(1)增长率(单位时间内增长的数量/初始数
8、量)100%(现有个体数原有个体数)/(原有个体数增长时间)100%。在“J”型曲线中增长率不变；在“S”型曲线中增长率逐渐减小。 (2)增长速率单位时间内增长的个体数量(现有个体数原有个体数)/增长时间100%(出生数死亡数)/增长时间100%。在“J”型曲线中种群增长速率不断增大；在“S”型曲线中种群增长速率先增大，在 时达到最大，然后逐渐减小。 (3)值为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非增长率。,二、探究酵母菌种群大小的动态变化,答案,1.材料选择：酵母菌繁殖速度 、个体 ，作为研究种群数量变化的材料，容易建立具有代表意义的数学模型。 2.实验原理 (1)可用液体培养基(培养液
9、)培养酵母菌，培养基中种群的增长受 、空间、pH、 等因素的影响。 (2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“ ”型曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“ ”型曲线。 (3)可采用 的方法，进行显微镜计数。,快,小,培养液的成分,温度,J,S,血球计数板,答案,3.提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 4.作出假设：培养液中的酵母菌数量在开始一段时间呈“ ”型增长，随着时间推移，由于 的消耗、 的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“ ”型增长。 5.探究步骤 (1)用天平称量0.1 g活性干酵母，放入盛有500 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液的锥形瓶中，置于适宜的条件下培
10、养。定时取样，用 计数，计算出酵母菌的种群数量。 (2)以时间为横坐标，以1 mL培养液中的酵母菌数量为纵坐标，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。,J,营养物质,有害代谢产物,S,血球计数板,6.实验结果 (1)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),(2)分析 增长曲线的总趋势是先 再 。 原因是在开始时培养液的 、 、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多， 、pH变化、有害产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌 高于 ，种群数量下降。,增加,降低,营养充足,空间充裕,营养消耗,死亡率,出生率,答案,7.注意事项 (1
11、)从试管中吸出培养液进行计数前，需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。 (2)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，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，只计算相邻两边及其夹角的酵母菌。,归纳总结,(1)进行酵母菌计数时，由于酵母菌是单细胞生物，因此必须在显微镜下计数，且不能准确计数其个数，只能估算。 (2)酵母菌数量的计算 计数室内酵母菌数(多取几个计数室取平均值)设为a。 计数室体积：2 mm2 mm0.1 mm0.4 mm34104 mL。 酵母菌培养液体积：10 mL。,例3 某小组进行“探究酵母菌种群大小的动态变化”实验时，同样实验条
12、件下分别在4个试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是,答案,解析,A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长 B.4个试管内的种群同时达到K值 C.试管内种群的K值与试管不同 D.试管内的种群数量先于试管开始下降,解析 在培养初期，酵母菌之间不存在生存斗争，酵母菌呈“J”型增长。培养液中酵母菌数量达到K值的时间和开始下降的时间，均取决于培养液的体积和酵母菌的起始数量。酵母菌起始数量相同的试管(如和、和)，培养液体积越小的试管越先达到K值且种群数量也越先下降；而培养液体积相同的试管(如和、和)，酵母菌起始数量越大的试管越先达到K值且种群数量也越先
13、下降。,例4 某研究小组探究10 mL培养液中酵母菌种群数量的变化，利用血球计数板(规格为0.1 mm,1/400 mm2)进行计数。图甲是某天显微镜镜检的结果(视野中每个黑点含2个酵母菌)，图乙是7天内酵母菌种群数量的变化曲线。下列相关叙述中不正确的是,答案,解析,A.图甲中酵母菌数量过多，需加水稀释后再统计 B.图乙中第47 d酵母菌的出生率等于死亡率 C.相同条件下再次实验，酵母菌种群数量的K值基本不变 D.酵母菌自身代谢状况也会影响实验数据的统计,解析 图甲中酵母菌数量可分辨清楚，不用加水稀释，A项错误； 图乙中第47 d酵母菌的数量基本不变，说明出生率与死亡率相等，B项正确； 环境条
14、件不变，则环境容纳量不变，C项正确； 酵母菌自身的代谢产物会改变培养液的理化性质，影响酵母菌的生命活动，从而影响实验数据的统计，D项正确。,易错易混,计数时要注意盖玻片和培养液的放置先后顺序，盖玻片在前，培养液在后。,学习小结,答案,“s”型,“J” 型,达标检测,1.判断正误： (1)“J”型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”型曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响( ) (4)池塘养鱼，若要保持长期稳定和较高的产量，应及时适量地捕捞出成鱼( ),
15、1,2,3,4,5,答案,2.(2018湖南长沙一中期末考试)下列关于种群增长的“J”型曲线的叙述中，不正确的是 A.“J”型曲线反映了种群数量与食物、空间等的关系 B.在实验室的理想条件下，种群的数量可呈“J”型增长 C.一个物种引入新的地区后，一段时间内可能呈“J”型增长 D.“J”型增长的种群，其数量达到最大值后恒定不变,解析 “J”型曲线反映了种群数量与食物、空间等的关系，A正确； 在实验室的理想条件下，种群的数量可呈“J”型增长，B正确； 一个物种引入新的地区后，因繁殖力强、气候适宜、没有天敌等，在开始的一段时间内呈“J”型增长，C正确； “J”型增长的种群，其数量没有最大值，D错误
16、。,1,2,3,5,4,答案,解析,3.(2018西安铁一中期末考试)如图是某种鱼类在有环境阻力条件下的种群增长曲线，下列相关叙述中正确的是,答案,解析,1,2,3,5,4,A.该鱼类种群数量的增长受自身种群密度的制约 B.气候条件的改变不会影响该种群的环境容纳量 C.当种群数量达到d点时环境阻力开始影响种群增长 D.渔业捕捞后的种群剩余量需控制在c点以保持最高的增长速率,解析 该鱼类种群数量的增长受自身种群密度的制约；气候条件的改变会影响该种群的环境容纳量；种群数量达到d点之前环境阻力就已经开始影响种群增长；渔业捕捞后的种群剩余量需控制在b点，以保持最高的增长速率。,4.(2018哈尔滨六中
17、月考)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的操作，正确的是 A.从试管中吸出培养液之前应将培养液静置一段时间 B.对于压在小方格界线上的酵母菌，应计数四条边上的酵母菌数量 C.当一个小方格中酵母菌数目较多时应适当进行稀释 D.应该先将培养液滴到计数室中，然后盖上盖玻片，再镜检,1,2,3,5,4,答案,解析,1,2,3,5,4,解析 “探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，从试管中吸出培养液之前应将培养液摇匀，以减小实验误差，A项错误； 对于压在小方格界线上的酵母菌，计数相邻两边及其夹角上的酵母菌数量，B项错误； 当一个小方格中酵母菌数目较多时应适当进行稀释，C项正确； 应该先
18、盖上盖玻片，然后将培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数室，再镜检，D项错误。,5.某研究所调查发现：某种鱼迁入一生态系统后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示，请分析回答下列问题：,1,2,3,5,答案,解析,4,(1)在t0t3时间内，种群数量增长曲线呈_型；若在t3 时种群数量为N，则在t1时种群数量为_。t1时该种群 的年龄结构可能为_。,“S”,增长型,解析 t0t3时间内，种群数量增长呈现“S”型曲线，若在t3时种群数量为N，则t1时对应 。t1时种群的年龄结构呈增长型。,(2)捕获该鱼的最佳时期为_填(t1、t2或t3)时，原因是_ _。,在t1时种群增长速率最大，t2时捕获该鱼可使捕捞后该鱼种群维持在t1时的数量，获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生,1,2,3,5,4,解析 由于t1时种群增长速率最大，资源更新能力最强，故t2时捕捞有利于获得较大捕获量且不影响资源更新。,t2,(3)在t3时期后，该鱼种群数量变化将呈现_状态，主要原因是_ _、_。,波动,种内斗争,加剧,捕食者数量增加,解析 在t3时期后种群数量变化将呈波动状态，原因是种内斗争加剧、天敌增加等。,答案,解析,