1、第2节种群数量的变化课标内容要求核心素养对接尝试建立数学模型解释种群的数量变动。1科学思维通过尝试建立数学模型表征种群数量变化的规律；通过分类与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点。2科学探究设计实验方案，探究培养液中酵母菌种群的数量变化。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建立数学模型二、种群的“J”形增长1含义在理想条件下种群增长的形式，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。2数学模型(1)模型假设条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。数量
2、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。(2)建立模型：t年后种群数量为NtN0t。(3)模型中各参数的意义：N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。(4)曲线图三、种群的“S”形增长1条件：自然界中的资源和空间总是有限的。2原因：随种群数量的增多，生物对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率降低，死亡率升高。当出生率等于死亡率时，种群的增长会停止，有时会稳定在一定的水平。3曲线：如下图所示，表现为“S”形增长，种群数量达到环境容纳量后停止增长。4环境容纳量：又称K值，指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。5应
3、用(以大熊猫为例)(1)大熊猫锐减的重要原因大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值会变小。(2)保护措施建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。四、种群数量的波动1在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。2对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。3处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。4当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1曲线图同数学公式相比更能直观地反映出种群的增长趋势。()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
4、。()3外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”形增长。()4种群数量变化的全部内容就是“J”形和“S”形增长。()5不同种生物的K值各不相同，但每种生物的K值不变。()6当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。()提示：123外来物种进入新环境中，该种群也可能因不适应新环境被淘汰。4种群数量的变化包括增长、波动、下降，甚至消亡。5环境改变，K值也会改变。6种群的“J”形和“S”形增长1种群的“J”形和“S”形曲线的比较项目“J”形增长“S”形增长前提条件理想状态：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种现实状态：食物和空间有限、气候多变、存在敌害种群数
5、量增长模型有无K值无K值有K值联系2种群“J”形增长的数学模型中的分析NtN0t，代表种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。(1)1时，种群密度增大，如图中AB段。(2)1时，种群密度保持稳定，如图中B、D点。(3)1时，种群密度减小，如图中BD段。3“S”形曲线中K值与K/2值的分析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)下列因素中可使图乙中曲线c变为曲线d的有哪些？(填序号)过度放牧对某种牧草种群的影响硬化地面、管理好粮食对鼠种群的影响增加水中的溶氧量对鱼种群的影
6、响大量引进外来物种对本地物种的影响引进某种害虫的天敌对害虫种群的影响提示：。2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。1在调查某林场松鼠的种群数量时，计算当年种群数量与一年前种群数量的比值()，并得到如图所示的曲线。据此图分析得到的下列结论中错误的是()A前4年该种群数量基本不变，第5年调查的年龄结构可能为衰退型B第4年到第8年间种群数量在下降，原因可能是食物的短缺和天敌增多C第8年时种群数量最少，第8年到第16年间
7、种群数量增加，且呈“S”形曲线增长D如果持续第16年到第20年间趋势，后期种群数量将呈“J”形曲线增长C前4年，值为定值，10，说明种群增长率为0，种群数量保持不变，第5年10，说明种群增长率为负值，种群数量下降，年龄结构可能为衰退型，A正确；影响种群数量的因素有气候、食物、天敌、传染病等，B正确；第10年时种群数量最少，C错误；由图示曲线可知，如果持续第16年到第20年间趋势，后期种群数量将呈“J”形曲线增长，D正确。2假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”形增长，该种群的增长速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
8、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速率，横坐标为种群数量，曲线最高点时种群增长速率最大，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，此时种群数量增长速率最大，可使种群数量迅速得以恢复。“S”形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)t1t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争
9、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。如图所示是草原上某两类生物种群数量变化的动态曲线，其中r对策生物通常个体小，寿命短，生殖力强但存活率低，亲代对后代缺乏保护。K对策生物通常个体大，寿命长，生殖力弱但存活率高，亲代对后代有很好的保护。由材料分析知，维持生物种群数量变化通过K对策和r对策两种情况维持，由此形成科学思维的学科素养。1一般情况下，田鼠的寿命只有两年，几乎全年均可繁殖，属于r对策生物，这类生物很难消灭，在“化学防治”“生物防治”或“机械防治”三种方法中，哪种方法控制此类动物危害的技术比较科学？(科学思维)提示：生
10、物防治。2野马等珍稀濒危动物，其数量一旦低于X点就会逐渐走向灭绝，请提出至少两种保护措施。(科学思维)提示：改善其栖息环境，包括提供充足的食物和空间资源，控制其天敌的数量等。建立动物园或人工繁育中心，为该濒危动物提供最后的生存机会。消除两个种群之间的空间屏障，便于两地种群之间进行基因交流，以保护该濒危动物种群的基因库。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 背 诵1在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下，种群数量呈“J”形增长，数学模型为NtN0t。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”形增长。3一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容
11、纳量，又称K值。4种群的延续需要有一定的个体数量为基础。1下列与种群数量模型有关的叙述，错误的是()A数量增长曲线比数学公式更能直观反映种群数量的增长趋势B构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正C“J”形曲线的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等DNtN0t中的含义是种群增长率D数学公式能准确反映种群数量的变化但不够直观，而数量增长曲线更能直观地反映种群数量的变化趋势，A项正确；构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正，如当数学公式这个模型构建出来后，可以进一步算出相关的具体数值，再绘制出坐标曲线图，曲线图可以更直观地反映出种群数量的变化趋势，B项正确；“J”形曲线是在
12、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下的数量增长，C项正确；NtN0t中的含义是该种群数量是前一年种群数量的倍数，D项错误。2关于图中种群数量变化的说法，错误的是()A种群数量“J”形增长曲线只有在理想条件下才能出现B种群数量呈“S”形增长过程中，种群数量达到K值之前是“J”形增长C自然状态下种群数量达到600时，种群的增长率为0D环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化B种群呈“S”形增长过程中，在达到K值之前由于环境阻力的存在，种群增长曲线不是标准的“J”形；K值时出生率等于死亡率，种群数量不变，此时种群增长率为0；环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化。3某同学在进行探
13、究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验的结果绘制出了如图所示的酵母菌种群数量变化曲线图，下列有关实验分析错误的是()A在酵母菌种群数量增长的不同阶段，可能具有相同的增长速率B当种群数量达到K值时，其年龄结构为稳定型Cde段种群的增长速率为负值，其主要原因是营养物质的缺乏D本实验中不存在对照，统计酵母菌个体数常用抽样检测法D在酵母菌种群数量增长的cd段，增长速率接近0，A正确；当种群数量达到K值时，其年龄结构为稳定型，出生率等于死亡率，B正确；de段种群的增长速率为负值，其主要原因是营养物质的缺乏，C正确；本实验属于时间上的自身相互对照，酵母菌个体数常用抽样检测法获得，D错误。4向某
14、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t0t2时间内，种群数量呈“J”形增长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t1t2时，该肉牛的种群数量呈下降趋势B在t0t2时间内，种群数量呈“S”形增长；t2时种群数量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t1之后；在t1t2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3 h换一次培养液的培养曲线，d
15、表示不更换培养液的培养曲线。甲乙(1)曲线a表示种群呈“_”形增长。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“_”形增长。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，说明在自然界中，种群数量变化会出现_现象。解析(1)曲线a对应的酵母菌种群，在每3 h更换一次培养液的情况下，处于理想状态，呈“J”形增长。呈现“J”形增长的种群必须处在食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等条件下。(2)曲线d对应的种群，由于不更换培养液，生活条件受到限制，呈“S”形增长。呈“S”形曲线增长的种群的增长速率先增后减，最后为零，其在种群个体数量达到环境容纳量的一半时达到最大。(3)题图乙显示种群数量达到K值时并非固定不变，而是在K值附近波动。答案(1)J食物和空间条件充裕气候适宜没有敌害(2)S先增大，再减小，最后为零最大(3)波动
