1、生物必修3（人教版）第4章 种群和群落 第2节 种群数量的变化目标导航 1.通过细菌数量增长的分析，掌握建构种群增长模型的方法。2.通过“J”型和“S”型曲线分析，理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系。3.结合探究培养液中酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数字模型。知识梳理一、建构种群增长模型的方法1数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的_形式。数学2建构模型的步骤：观察研究对象，提出问题提出_根据实验数据，用适当的_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。3某细菌每 20 min 分裂一次，细菌分裂增殖公式为Nn2n，N 代表_，n 表示_。合理的假设数学
2、形式细菌数量第几代二、种群增长的“J”型曲线 1模型假设。(1)条件：_和_条件充裕、气候适宜、没有敌害等。(2)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 倍。食物空间一定的倍数2建立模型。t 年后种群数量表达式为_。如果以_为横坐标，_为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈_型。NtN0t时间种群数量“J”三、种群增长的“S”型曲线1种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为_型曲线。2“S”型增长的数学模型。“S”(2)曲线特点：种群数量达到环境条件所允许的_(K 值)后，将停止增长。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_，又称“K”
3、值。同一种群的 K 值不是_，会随着环境条件的改变而变化。环境容纳量最大数量固定不变的四、种群数量的波动和下降 1影响因素。(1)自然因素：气候、食物、被捕食、传染病等。(2)人为因素：受_的种群数量不断增加，野生动植物_不断减少。2数量变化。大多数种群的数量总是在_中，在不利的条件下，种群数量还会急剧_甚至消亡。人工控制种群数量波动下降3研究意义。(1)_有害动物。(2)保护和利用_。(3)拯救和恢复_。防治野生生物资源濒危动物种群预习反馈判断正误：(1)气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素。()(2)种群数量的变化包括种群数量的增长、波动和下降等。()(3)研究种群数量
4、的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用。()(4)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长。()(5)对于“S”型曲线，同一种群的 K 值是固定不变的，与环境因素无关。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)要点一 种群数量增长曲线1种群的“J”型增长和“S”型增长，分别会在什么条件下出现？2什么是环境容纳量？同一种群的 K 值是固定不变的吗？归纳提升1种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较 项目“J”型曲线“S”型曲线增长模型前提条件理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约有无K值无K值有K值曲线形成原因无
5、种内竞争，缺少天敌种内竞争加剧，天敌数量增多联系两种增长曲线不同的主要原因是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同增长率增长速率(1)增长率：单位时间内种群数量的变化率，增长率(现有个体数原有个体数)/原有个体数出生率死亡率。甲为“J”型曲线增长率，乙为“S”型曲线增长率。(2)增长速率：单位时间内种群的增长量，增长速率(现有个体数原有个体数)/增长时间(出生数死亡数)/单位时间，下图为“J”、“S”型曲线的增长速率。“J”型曲线的增长速率 “S”型曲线的增长速率 2种群数量增长曲线的应用(1)K 值的应用。野生生物资源的保护：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大 K 值。有害生物的防治
6、：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低 K 值。合理确定载牧量。草场放牧，最大载畜量不能超过 K 值；鱼的养殖也不能超过 K 值，否则，会破坏生态系统的稳定性，导致K 值下降。(2)K/2 值的应用。资源开发与利用：种群数量达到 K/2 值时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在 K/2 值处，以保证持续获取高产量。有害生物防治：务必及时尽早控制种群数量，严防达到 K/2 值处。典例研析【例 1】某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟踪调查，发现某种鱼迁入此生态系统后的种群增长速率随时间的变化呈现如右图所
7、示曲线。则在 t1 时该种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别是()A衰退型和 B增长型和C衰退型和D增长型和思路点拨：解析：种群增长的“J”型曲线中，增长率不变；而“S”型增长曲线，由于种内竞争和天敌数量变化，增长速率发生改变，则图示该种群增长速率变化曲线对应种群数量变化为“S”型曲线。t1 时种群增长速率最大，此时的年龄组成应为增长型。答案：B即时演练1如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是()A在K2时控制有害动物最有效B图示规律可作为控制人口增长的依据C该图可用于实践中估算种群最大净补充量D在K2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量解析：从图中看出，K2
8、时净补充量最大，此时不是控制有害动物的最有效时间，而应在K2之前。种群密度越高，数量越多，所以日捕获量最大应为 K 时。答案：C2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，请分析回答问题：(1)在 t0t2 时间内，种群数量增长曲线呈_型曲线；若在 t2 时种群数量为 N，则在 t1 时种群数量为_。t1 时该种群的年龄组成可能为_。(2)捕获该鱼的最佳时期为_时，原因是_。(3)在 t2 时期后，该鱼种群数量变化将呈现_状态，主要原因是_，_。解析：(1)t0t2 时间内种群数量增长应呈现“S”型曲线，若在 t2 时种群数量为 N，则 t1 时对应
9、N2。t1 时种群的年龄组成呈增长型。(2)由于 t1 时种群增长率最大，资源更新能力最强，故 t3时捕捞有利于获得较大捕获量且不影响资源更新。(3)在 t2 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：(1)“S”N2 增长型(2)t3 在 t1 时种群增长速率最大，t3 时捕获该鱼并使捕捞后维持在 t1 时的数量，获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生(3)波动 种内斗争加剧 捕食者数量增加要点二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化1探究本实验需要设置对照吗？需要做重复实验吗？2从试管中吸出培养液进行计数前，为什么需将试管轻轻振荡几次？3若一个小方格内酵母菌过多，难以
10、数清，采取的措施是什么？归纳提升实验应注意的事项(1)每天取样计数的时间要固定。(2)计数时先将盖玻片放在计数室上，将培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸(吸水纸)吸去。(3)血球计数板必须保持干燥，否则培养液将不能渗入计数室。(4)清洗血球计数板的正确方法是浸泡和冲洗，不能用试管刷或抹布擦洗。冲洗干净后不能用纱布或吸水纸擦干，应自然晾干或烘干或用吹风机吹干。(5)本实验中是有对照组的，除了设置养料或温度等条件不同形成对照外，接种的酵母菌要相同。典例研析【例 2】酵母菌生长的最适宜温度在 20 30 之间，能在 pH 为 37.5 的范围内生长，在氧气充足的环境中主要以出芽
11、生殖的方式快速增殖。每 1.52 小时增殖一代。某研究性学习小组据此探究酵母菌种群在不同的培养液浓度和温度条件下种群密度的动态变化，进行了如下实验，实验操作步骤如下：第一步：配制无菌马铃薯葡萄糖培养液和活化酵母菌液。第二步：利用相同多套装置，按下表步骤操作。装置编号ABCD装置容器内的溶液无菌马铃薯葡萄糖培养液/mL101055无菌水/mL55活化酵母菌液/mL0.10.10.10.1温度/525525第三步：用血细胞计数板计数装置中起始酵母菌数目并做好记录。第四步：将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。第五步：连续 7 天，每天随机取样计数，做好记录。回答下列问题：(1)改正实验操作步
12、骤中的一处错误：_。(2)某同学第 5 天在使用血细胞计数板计数时做法如下：振荡摇匀试管，取 1 mL 培养液并适当稀释(稀释样液的无菌水中加入了几滴台盼蓝染液)。先将_放在计数室上，用吸管吸取稀释后的培养液。滴于其边缘，让培养液自行渗入，多余培养液_，制作好临时装片。显 微 镜 下 观 察 计 数：在 观 察 计 数 时 只 记_(填“被”或“不被”)染成蓝色的酵母菌。(3)如所使用的血细胞计数板有 16 个中方格，每 1 个中方格中有 25 个小方格，整个计数板的容积为 0.1 mm3(1 mL1 000 mm3)。请推导出 1 毫升培养液中酵母菌细胞个数的计算公式：酵母菌细胞个数/1 m
13、L_。解析：(1)实验中要注意遵循单一变量原则和对照原则，该实验中要注意在每天同一时间取样，否则会由于时间不同而影响结果准确性。(2)计数时要先将盖玻片放在计数室上，然后让培养液自行渗入，多余的培养液要除去，防止计数出现误差；不被染成蓝色的酵母菌是活菌。(3)计数时，如果使用 16 格25 格规格的计数室，要按对角线位，取左上、右上、左下、右下 4 个中格(100个小格)的酵母菌数，而整个计数板由 400 个小格组成。计数板的计算公式：酵母菌数/mL100 个小格内酵母细胞个数/1 00400104稀释倍数，即平均每个小方格的酵母菌数400104稀释倍数。答案：(1)第五步中应每天同一时间(定
14、时)取样(2)盖玻片 用滤纸(吸水纸)吸去 不被(3)平均每个小方格的酵母菌数400104稀释倍数即时演练3某生物小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，同样实验条件下分别在 4 支试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是()试管号培养液体积/mL105105起始酵母菌数(103个)105510A4 支试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长B4 支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：由于起始培养时，培养液过量，所以种群都会有一段“J”型增长；由于各培养液的体积不同或起始酵
15、母菌的个体数不同，所以达到不同的 K 值时，所用时间也不同；试管内起始酵母菌个体数多，所以酵母菌培养较试管快，从而种群中营养物质减少得快，种群数量下降得早。答案：B4有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正确的叙述是()A改变培养液的 pH 不影响 K 值(环境容纳量)大小B用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化C取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数 D营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素解析：营养条件、pH 和温度的变化都会影响种群数量。答案：D【网络构建】填充：提出合理的假设 检验或修正 波动和下降“J”型“S”型【关键语句】1曲线图与数学方程式相比，能更直观地反映出种群数量的增长趋势，但不够精确。2在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量增长的数学模型为：NtN0 t，呈“J”型曲线。3正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量增长会呈“S”型曲线。4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称为环境容纳量，又称 K 值。5K 值并不是固定不变的，当环境条件发生变化时，K 值就改变。6影响种群数量的因素很多，因此，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量会急剧下降甚至消亡。