1、第2课时 种群数量的变化1.概述种群增长模型的方法,举例说明种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线。2.描述环境容纳量的概念。3.解释种群数量的波动原因,指出影响种群数量变化的因素。4.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,尝试构建种群增长的数学模型。5.阐明研究种群数量变动的意义,形成保护濒危物种的意识。1.含义:在条件下的种群,以时间为横坐标,以种群数量为纵坐标画出的曲线图,曲线大致呈“J”型。2.“J”型增长的数学模型(1)模型假设:在充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量每年以增长,第二年的数量是第一年的倍。构建数学模型的一般步骤:(1)观察研究对象,。(2)提出合理的假设。(3)
2、根据实验数据,用适当的。(4)通过实验或观察,对模型进行检验或修正。一、建构种群增长模型的方法理想数学形式表达提出问题二、种群增长的“J”型曲线食物和空间条件一定的倍数1.产生原因:自然界的资源和空间总是有限的,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,以该种群为食的动物数量也会,这就会使种群的出生率降低,死亡率。当种群的死亡率与出生率相等时,种群就稳定在一定的水平。2.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,又称K值。(2)建立模型:t年以后种群的数量表达式为:。增加最大数量Nt=N0t增高天敌三、种群增长的“S”型曲线四、种群数量的波动和下降1.影响因素(1)自然因素:
3、气候、食物、传染病等。(2)人为因素:人类活动的影响。2.数量变化:大多数种群的数量总是在中,在不利条件下,种群的数量还会急剧下降甚至消亡。3.研究意义:有害动物的、野生动物资源的和利用,濒危动物的拯救和 恢复。波动防治保护“J”型曲线形成的条件:在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的倍。特点:无K值,增长率保持不变。“S”型曲线的成因:自然界的资源和空间总是有限的,当种群密度增大时,种内斗争加剧,以该种群为食的动物的数量也会增加,使该种群的出生率降低,死亡率上升。当死亡率增加到与出生率相等时,种群的增长就会停止。特点:增长速率
4、先增大后减少,在K/2时达到最大。1.数学模型是如何构建的?常见的数学模型有哪些?有何优点?建立数学模型的步骤:观察研究对象,提出问题提出合理的假设根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达进一步实验或观察,对模型进行检验或修正。答案：2.种群增长的“J”型曲线形成的条件与特点是什么?种群增长的“S”型曲线的成因与特点是什么?答案：3.种群数量变化有哪些?影响的因素有哪些?增长、稳定、波动、下降。自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。人为因素:人类活动的影响。答案：1.构建细菌种群数量增长模型的主要步骤包括哪几步?此过程中提出的问题和作出的假设分别是什么?知识点一:构建种群增长模型的方
5、法主要步骤包括:观察研究对象,提出问题;提出合理的假设;根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达;通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正。此过程中提出的问题是:细菌数量是怎样随时间变化的;作出的假设是:在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。答案：2.若细菌每20分钟分裂一次,计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量。(1)完成表格。(2)尝试利用表中的数据构建细菌增长的“J”型曲线。答案：(2)如下图所示时间20406080100120140160180细菌数量时间20406080100120140160180细菌数量2481632641282565
6、12(1)3.如果种群的起始数量不是1个,而是N0,每经过一个繁殖期后子代种群的数量是原来的倍,每繁殖一代的时间是确定的,方程式的变量用时间t代替n,你能否写出t年后“J”型曲线的数学模型?种群增长的“J”型曲线增长特点和形成原因分别是什么?答案：t年后“J”型曲线的数学模型为Nt=N0t;“J”型曲线增长特点为种群数量以指数形式增长;形成原因是资源、空间无限,无天敌限制。(1)种群数量最多和增长速率最高分别出现在图中的哪个点?(2)图中种群数量增长有何特点?形成原因是什么?答案：(1)种群数量最多为B点;增长速率最高在图中的A点。(2)种群数量达到环境所允许的最大值(K值)后,将停止增长并在
7、K值附近保持相对稳定;形成原因是资源、空间有限,有天敌限制。4.下图为种群增长的“S”型曲线,尝试完成以下相关问题:5.数学模型中的两种表达形式各有哪些优点?答案：数学方程式表达准确,曲线图直观。6.用达尔文的观点分析“J”型、“S”型曲线,“J”型曲线指生物具有什么特性?图中阴影部分表示什么?答案：“J”型曲线用达尔文的观点分析指生物具有过度繁殖的特性;图中阴影部分表示:环境的阻力;用达尔文的观点分析指通过生存斗争被淘汰的个体数量。7.分别以病虫害的防治和野生生物资源的利用和保护为例阐述研究种群变化规律的意义。答案：病虫害的防治:降低环境的容纳量(K值)。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生
8、活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。野生生物资源的利用和保护,要在捕捞狩猎后,保证种群的增长速率为最大值。知识总结(1)对种群增长的“J”型曲线的理解公式:Nt=N0t,N0为该种群的起始数量,t为时间,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。若1,种群密度增大,为增长型种群;1,种群密度减小,为衰退型种群;=1,数量不变,为稳定型种群。特点:无K值,持续增加。影响因素:N0(即起始数量),值。增长速率是曲线的斜率,不断增大;种群增长率保持相对稳定(如右图)种群增长速率:先增大后减小,最后变为0(即K值时),t1对应K/2值,t2对应K值。K值与K/2在实践中的应用灭鼠:改变环境,降低K值,
9、使之不适合鼠生存,灭鼠后防止鼠的种群数量在K/2附近,否则鼠的种群数量会迅速增加,无法达到灭鼠效果。捕鱼:捕捞后,使鱼的种群数量维持在K/2,这样鱼的种群数量会迅速回升。(2)对种群增长的“S”型曲线的理解前提条件:环境资源有限。特点:有最大值K值,K/2时斜率最大,增长速率最大。1.本探究实验的原理是什么?请从下面三个方面分析:(1)酵母菌可以用来培养。培养基中酵母菌种群的增长情况与培养液中的等因素有关。(2)计算酵母菌数量可用的方法。(3)可根据培养液中的纵坐标)和(横坐标)为坐标轴作曲线,从而掌握酵母菌的种群数量变化情况。液体培养基 知识点二:探究培养液中酵母菌种群数量的变化成分、空间、
10、pH、温度 抽样检测 作出假设:培养液中的酵母菌开始一段时间呈“J”型增长,随着时间的推移,由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变,酵母菌呈“S”型增长。时间 2.若本实验提出问题为“培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的”,则可作出的假设是什么?答案：酵母菌数量 例1下图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图,下列有关说法正确的是()。A.这个种群d点时的增长速率最大B.如果此种群是鱼类,种群数量达到b点时进行大量捕捞最合适C.如果此种群是老鼠,我们限制其种群数量的最佳时期在b点D.环境阻力明显增大出现在迁入3年后D【解析】本题考查种群增长的曲线图的识别与分析。图示为
11、“S”型曲线,d点所对应的种群个体数为K值。b点对应的个体数是K/2,此时种群的增长速率最大,种群的增长量也就最大,鱼类捕捞使鱼类的种群数量维持在K/2,利于鱼类资源的再生恢复。但对于老鼠等有害动物的控制,从环境容纳量角度看要尽量降低K值,并且要防止其种群数量在K/2 值附近。“S”型曲线中,环境阻力明显增大不是在达到K值后开始的,而是在K/2以后。例2 回答以下问题:(1)检测员将1 mL水样稀释10倍后,用的方法检测每毫升蓝藻的数量。(2)将放在计数室上,用吸管吸取少许培养液使其自行计数室,并用滤纸吸去多余液体。(3)已知每个计数室由2516=400个小格组成,容纳液体的总体积为0.1 m
12、m3。现观察到5个中格内共有蓝藻n个,则上述水样中约有蓝藻个/mL。抽样检测盖玻片 渗入5n105【解析】通常数五个中方格的总菌数,然后求得每个小方格的平均值,再乘上400就得出一个大方格中的总菌数,然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。酵母细胞个数/1 mL=n/(516)40010000稀释倍数=5n1000010=5n105。技巧归纳(1)若探究的自变量是温度以外的其他因素时,应将酵母菌培养液在适宜温度条件下培养。(2)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,使酵母菌均匀分布,计数准确。(3)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,所以无须设置对照实验。
13、但要获得准确的实验数据,必须重复实验,求得平均值。(4)计数时,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。对于压在小方格界线上的酵母菌,只计算相邻两边及其顶角的酵母菌。(5)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢废物等。(6)结果的记录最好用记录表,每天计数酵母菌时要在同一时间从不同试管中取样。(7)血球计数板清洗的正确方法是浸泡和冲洗,不能用试管刷蘸洗涤剂擦洗。1.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群增长的正确说法是()。A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B.种群增长率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示种群数量与时
14、间无关D.种群增长不受种群密度制约B【解析】当种群在一个有限的环境中增长时,随着种群密度的上升,个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内斗争加剧,以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加,这就会使这个种群的出生率降低,死亡率增高,从而使种群数量的增长率下降,当种群数量达到环境条件所允许的最大值时,种群数量将停止增长而保持相对稳定。可见种群增长率在各阶段是不相同的。2.一个新的物种进入某地后,其种群数量变化,哪一项是不正确的()。A.先呈“S”型增长,后呈“J”型增长B.先呈“J”型增长,后呈“S”型增长C.种群数量达到K值以后会保持稳定D.K值是环境条件允许的种群增长的最大值A【解析】一个新
15、的物种进入某地后,其食物、空间条件充裕,没有天敌等类似于理想的生活状态,所以呈“J”型增长,随着时间的延长,种群密度增大,种内斗争加剧。天敌等敌害增多,种群死亡率增高,种群数量的变化曲线类似于“S”曲线。K值是环境的容纳量,种群数量达到K值后会在一定范围内上下波动。3.建立种群数量变化的数学模型一般不需要()。A.观察研究对象,提出问题,提出合理的假设B.根据实验数据,用适当的数据形式,对种群数量变化进行表达C.通过进一步实验或观察,对数学模型(公式或曲线)进行检测或修正D.进行对照实验D【解析】建构种群增长模型的研究方法为:观察研究对象,提出问题提出合理的假设根据实验数据,用适当的数据形式,对种群数量变化进行表达通过进一步实验或观察,对数学模型(公式或曲线)进行检测或修正。
