1、第17课时种群数量的变化【目标导航】1.概述建构种群增长模型的方法。2.说出种群数量变化的两种类型。3.解释种群数量的波动类型及其原因。4.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。一、建构种群增长模型1数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。思考生物学中描述一个系统或它的性质时，除用数学模型外，还有哪些模型？提示物理模型、概念模型。提出合理的假设提出合理的假设用适当的数学形式表达检验或修正。3数学模型的表达形式(1)数学方程式：优点是科学、准确。(2)曲线图：优点是直观。二、种群数量的增长、波动和下降1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的
2、曲线图，大致呈“J”型。(2)数学模型模型假设a条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等。b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倍。建立模型：t年后种群数量表达式为NtN0t。2种群增长的“S”型曲线(1)含义：在有限条件下，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，呈“S”型。(2)产生条件自然资源和空间 中内斗战加剧 出生率降低有限，种群密度增长 天敌增加 死亡率升高达到平衡(3)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，又称“K值”。3种群数量的波动和下降(1)影响因素自然因素：气候、食物、天敌、传染病等。人为因素：
3、人类活动的影响。(2)数量变动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)研究意义对有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用以及濒危动物种群的拯救和恢复。三、探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”1原理(1)酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养。(2)培养液中酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分、空间、pH、温度等因素有关。(3)在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限环境下，其增长呈“S”型曲线。2目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。3步骤(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种入试
4、管中的培养液中混合均匀。(3)将试管在28条件下连续培养。(4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法。(5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。4注意事项(1)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。(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，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。知识点一数学模型的构建及应用1数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建立数学模型一般包括以下步骤：根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达观察研究对象，提出问题通过进一步实验或观察等
5、，对模型进行检验或修正提出合理的假设下列排列顺序正确的是()A. B.C. D.答案B 解析建立数学模型的大致过程有以下几个步骤：第一，观察研究对象并提出问题；第二，提出合理的假设；第三，根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，建立数学模型；第四，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。2在营养和生存空间没有限制的情况下，某细菌每20 min 就通过分裂繁殖一代，经过72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌量是()A272 B2216 C262 D232答案B解析根据NtN0t，2，t为繁殖的次数，每20 min繁殖一代，72 h共繁殖216次。知识点二种群数量增长曲线及其意义3
6、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“S”型增长曲线的说法，正确的是()A“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关C种群增长在各阶段是不相同的D种群增长不受种群密度制约答案C解析种群的“S”型增长曲线是指种群在一个有限环境中由于空间、食物和其他生活条件影响，随种群密度的增加，种内斗争和种间竞争加剧而出现的“S”型增长曲线。由于种群数量受环境条件的影响，在不同时间有所不同，因而其增长曲线在不同阶段各不相同。4如图为某种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是()A改善空间和资源条件有望使K值提高BBC段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死
7、亡率CB到C变化过程中，其天敌数量将会增加D曲线表明自然状态下种群数量最终会相对稳定答案B解析K值即环境容纳量，若环境变的更适宜生存，则K值会变大；BC段种群增长率逐渐下降，但一直是在增长，所以出生率大于死亡率；由于该种群数量增多，其天敌的食物增多，故天敌数量也增多；种群在K/2时增长速率最大，自然状态下种群数量最终会在K值附近波动。知识点三“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的应用5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()A培养5小时
8、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志重捕法C用血球计数板计数酵母菌数量时只统计方格内菌体D培养5小时后，酵母菌种群数量已经达到K值答案A解析用血球计数板计数时，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小时后每个小方格内约有10个菌体，但这是在稀释100倍后的值，所以5小时内种群密度增加200倍，此时酵母菌种群数量是否达到K值无法判断。基础落实1下列关于种群数量变化的叙述中，错误的是()A种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等B种群数量的变化主要是由迁入率和迁出率、出生率和死亡率引起的C在自然界中，种群的增长一
9、般是“J”型曲线D在自然界中，种群的增长一般是“S”型曲线答案C解析自然界中种群的增长形式一般呈“S”型曲线，因为自然界中的食物和空间有限，当种群数量增加时，种内斗争会加剧，以该生物为食的生物也会增加，会限制种群数量的进一步增加。2“食人鱼”是一种有极强生存能力的肉食鱼类，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入某湖泊，下图中的曲线能准确表达其种群数量变化特点的是 ()答案A解析在自然界中，种群不能无限地增长，因为随着种群数量的增加，制约因素(捕食、食物供应、传染病流行等)的作用也在增加。所以在自然环境中，所有生物的种群增长曲线是一个“S”型曲线。3在一普通的锥形瓶中，加入
10、含有酵母菌的葡萄糖溶液，如图所示。在以下有关坐标图中，不正确的是()答案B解析酵母菌进行呼吸作用，消耗葡萄糖。氧气被消耗完后进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，酒精浓度会上升，最后由于葡萄糖消耗完后不再上升，同时葡萄糖浓度下降，pH下降。4在种群“S”型增长曲线的数学模型中，K值不是固定不变的。下列条件会使种群K值增加的是()A地面进行硬化后的家鼠B干旱环境中的东亚飞蝗C引入北极狐后的旅鼠D干旱环境中的大熊猫答案B解析题干意义在于环境的最大承载量，可因不同物种而异，也可因环境变化而改变，题中要求能使物种K值增加。地面进行硬化后的家鼠由于生存空间和食物减少，K值下降；干旱环境中的东亚飞蝗产卵容易成
11、活，出生率高，K值增大；旅鼠由于捕食者增加，K值下降；干旱环境中的大熊猫由于食物不足K值下降。能力提升5某研究所调查发现：某种鱼迁入一新的环境后，某种群数量增长速率随时间变化的曲线如下图所示，请分析回答：(1)在T0T2时间内，种群数量增长曲线呈_；若在T2时种群的数量为N，则在T1时种群的数量为_，T1时该种群的年龄组成可能为_。(2)捕获该鱼的最佳时期是_时，原因是_。(3)该鱼在T2时期后，种群数量变化是_，主要原因是_和_。答案(1)S型N/2增长型(2)T1在T1时种群增长速率最大，捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生(3)不增加种内斗争加剧捕食者数量增加解析分析图中曲线可知
12、：T0T2时间内种群数量增长速率由小变大，达到最大值后又逐渐变小，因而该种群数量增长呈S型曲线；在T2时种群数量增长速率为0，此时，种群的数量为N，即为最大值，而在T1时种群数量增长速率最大，则这时种群的数量为N/2，种群年龄组成为增长型；当种群增长速率最大时，捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生，因而此时(T1)为捕获的最佳时期。6下图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线，请回答：(1)图中表示的是种群增长的_型曲线，表示K值的一点是_。(2)图中表示种群增长速率最快的一点是_。(3)影响该种群增长的环境阻力明显增大是在迁入第_年后开始的。(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物
13、资源的更新能力不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在图中哪一点所代表的水平上？_。(5)你认为种群增长速度在迁入一段时间之后明显加快的原因主要是_。(6)第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长的环境因素主要有_。答案(1)“S”d(2)b(3)6(4)b(5)食物充足，没有天敌(6)食物减少，天敌增加等解析由图示可以看出，该种群增长曲线呈“S”型。在有限的环境中，种群一般都是“S”型增长。当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群的数量将停止增长，或在最大值左右保持相对稳定，该动物种群在该环境条件下的最大值是图示曲线上的d点。该动物种群增长速率最快的一点就是曲线上斜率最大的一点b。准确
14、分析种群增长曲线上每一点所表示的含义是做此题的关键。曲线上每一点表示在该时间种群数量的相对值，每一点的斜率表示种群在该时间的增长速率。【实验探究】7探究酵母菌种群数量的动态变化。材料用具：酵母菌母液、蒸馏水、无菌水、培养液、烧杯、试管、滴管、量筒、漏斗、1 mL 刻度吸管、标签、玻璃棒、酒精灯、pH试纸、天平、计数板、恒温箱、显微镜、高压蒸汽灭菌锅等。探究思路：(1)设计实验。为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度/A100.128B100.15C100.128(2)实验步骤：培养液的配制灭菌接种培养计数分析数
15、据，得出结论。取3支试管，并编号A、B、C；分别向A、B试管中滴加10 mL 培养液，_。_。将试管A、C放在28C条件培养，_。分析数据，得出结论。(3)问题探讨：请写出该同学研究的课题名称：_。用显微镜定期检测酵母菌数目，结果仅A试管在第3天开始个体数目迅速增加，第5天开始A试管中个体数目达到最大，实验至第6天结束时个体数基本保持稳定。请将A、B、C三组预期结果的走势图绘制在下图所示的坐标系中。A试管中培养的酵母菌种群增长曲线最终是否呈“S”型？为什么？_。答案(2)向C试管中滴加10 mL 无菌水向3支试管中分别滴加0.1 mL 酵母菌母液将试管B放入5C条件下培养，并观察计数(3)温度
16、、营养物质对酵母菌生长的影响曲线如图所示是。A试管中温度适宜、营养充分，所以在酵母菌种群增长的初期，资源接近“无限”，酵母菌表现出指数增长的模式；随着种群数量的增长，由于试管中营养物质的消耗和种群代谢产物在试管中积累，限制了种群数量的增长，其生存环境逐渐变得“有限”了，种群数量增长速率逐渐降低；当资源被耗尽，增长速率达到最小(0)时，酵母菌数量达到最大，并在一段时间内保持稳定，其增长曲线总体上表现为“S”型。解析A试管中温度适宜、营养充分，酵母菌种群增长将呈“S”型增长。B试管温度太低，虽然营养充分，但酵母菌难以增殖。C试管中温度适宜，但无营养供应，酵母菌不仅不能增殖，反而会逐渐死亡。由于培养液成分一定，随着时间的延长，培养的酵母菌最终会因营养耗尽而减少以至死亡。
