1、第2节 种群数量的变化情 境 导 入课 程 标 准学 习 目 标1.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。2.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。1.说明建构种群增长模型的方法。2.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。3.用数学模型解释种群数量的变化。4.关注人类活动对种群数量变化的影响。温故“学而时习之，不亦乐乎？”(重新回顾初中学过的细胞及前两章学过的相关知识。)1在种群的下列特征中，对种群个体数量的变动起决定性作用的因素是()A种群密度B年龄组成C性别比例D出生率和死亡率解析：种群的各个特征对种群的个体数量的变动都有一定的作用，但从种群的密度、种群的年龄组成
2、以及种群的性别比例等特征来看，它们只是在一定程度上影响种群的个体数量或者对种群的未来发展有一定的作用。种群的出生率和死亡率是指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率，这一特征直接影响种群个体数量的多少，对种群的个体数量变动起决定性作用。答案：D2近十几年来，我国东部沿海城市人口密度急剧增长，造成这一现象的主要原因是()A年龄组成呈增长型B性别比例适当C迁入率大于迁出率D出生率大于死亡率解析：我国东部和西部经济发展不平衡，东部地区经济发展迅速，尤其是东部沿海城市对劳动力的需求量大，生活条件较为优越，人口的迁入率大于迁出率，结果造成我国东部沿海城市人口密度急剧
3、增长。答案：C知新先自学教材，并思考以下问题：生活中我们常遇到这样的困惑：苍蝇和蚊子等动物，人类想方设法消灭它们，但它们却仍然数目众多，不断给人们带来麻烦；而老虎和熊猫等珍稀动物，人类采取多种措施呵护它们，但它们仍数量稀少，濒于灭绝。这其中的原因是什么呢？通过本节课的学习，你将会学习种群数量的变化规律，分析影响种群数量变化的因素，为合理利用野生生物资源，控制有害生物打下理论基础。构建种群增长模型的方法【自主学习】1数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的。2建构程序：提出问题作出合理假设用表达。3表达形式：(1)数学方程式：优点是。(2)曲线图：优点是。数学形式数学形式检验或修正科学、准确直观
4、【互动探究】探究 1：举例说明如何构建种群增长模型？有何意义？1建构程序：提出问题合理假设建立模型修正或检验2研究实例研究方法研究实例提出问题观察研究对象，提出问题细菌每 20 min 分裂一次合理假设提出合理的假设在资源和空间无限的环境中，细菌的种群增长不会受密度影响建立模型根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达Nn2n(N 代表细菌数量，n表示繁殖代数)修正检验通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正3.意义：数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题
5、和探索新规律的有效途径之一。【体验成功】【例 1】在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每 20 min 就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(m 个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，T h 后，该种群的个体种数是()Am2TBm220C2 T20Dm23T解析：在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，种群呈指数增长。由于该细菌每 20 min 繁殖一代，则 T h 后，繁殖 3T代，故 T h 后，该种群的个体总数为 NtN0tm23T。答案：D调查发现某种一年生植物(当年播种、当年开花结果)的种群中存在下列情形：因某种原因导致该植物中大约只有80%的种子能够发育成成熟植株；该植物平
6、均每株可产生400 粒种子；该植物为自花传粉植物。目前种子数量为 a，则 m 年后该植物的种子数量 N 可以表示为()A400a0.8mB0.8a400mCa320mD320am解析：据题意可知：该种群一年后种子的数量为 a80%400，则两年后种子的数量为 a80%40080%400a(80%400)2，三年后种子的数量为 a80%40080%40080%400a(80%400)3，以此类推，m 年后种子的数量为 a(80%400)ma320m。答案：C【自主学习】一、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
7、数量是第一年的 倍。2建立模型：t 年后种群数量表达式为。种群数量的增长食物空间一定的倍数NtN0t二、种群增长的“S”型曲线1形成原因自然资源和空间有限，种群密度增长种内斗争加剧天敌增加出生率降低死亡率升高 达到平衡，数量趋于稳定，呈“S”型增长2环境容纳量是指在的情况下，一定空间中所能维持的种群数量，又称“K”值。同一种群的 K 值不是，会随着环境条件的改变而变化。环境条件不受破坏最大固定不变的三、种群数量的波动和下降自然界中，影响种群数量的因素很多，如、传染病、空间、人类影响等多种生态因素。因此大多数种群的数量总是在中(包括增长、波动、稳定和下降等)。气候食物天敌波动【互动探究】探究 2
8、：种群数量增长的两种曲线有何区别？“S”型曲线在生产中有何应用？1两种曲线的比较“J”型曲线“S”型曲线产生条件理想状态：食物空间条件充裕气候适宜没有敌害、疾病现实状态：食物空间有限各种生态因素综合作用特点种群数量以一定的倍数连续增长种群数量达到环境容纳量 K 值后，将在 K 值附近保持相对稳定环境容纳量(K 值)无 K 值有 K 值种群增长率保持稳定先增加后减少曲 线实例实验室条件或种群刚迁入到一个新环境中自然条件下2.“S”型曲线在生产中的应用(1)在对野生动、植物资源的合理开发和利用方面，一般将种群数量控制在环境容纳量的一半，即K2 值左右，此时种群增长率最快，可提供的资源数量也最多，而
9、且又不影响资源的再生。当过度利用导致种群数量小于K2 时，种群的增长率减慢，获取的资源数量将减少，而且还会影响资源的再生。当种群数量大于K2 时，种群增长率开始下降。所以在开发动、植物资源时，种群数量大于K2 时，就可以合理开发和利用一定数量的该生物资源，而且可持续获得数量最大。(2)在野生生物资源保护方面，改善其生存环境，根本措施是提高环境容纳量。(3)在农林害虫的防治方面，降低农林害虫的环境容纳量，是防治的根本。【体验成功】【例 2】下列有关种群增长的“S”型曲线的叙述，错误的是()A通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”型B达到 K 值时种群增长率为零C种群增长受自身密度的影响D种群的增
10、长速度逐步降低解析：“J”型曲线是在理想的条件下才具有的，而“S”型曲线是在有限的条件下形成的。在种群的增长过程中，受到种内斗争和种间竞争的制约，其增长率先逐渐增大，当到达 K/2 时，增长率达到最大，而后又逐渐减少，到达 K 值时，增长率为 0。答案：D领悟整合：在“S”型增长曲线中，增长率可变，从开始至 K/2(t0t1)时增长率逐渐增大，K/2(t1)时达最大，超过 K/2(t1t2)时增长率下降，至稳定期(t2t3)时增长率为零。如下图所示。关于种群数量变化的叙述，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、迁出、出生和死亡引起的C在自然界中，
11、种群的增长大多数呈“J”型曲线D在自然界中，种群的增长一般呈“S”型曲线解析：种群的“J”型增长，只有在空间无限、资源无限、不存在任何天敌的条件下才有可能，如一个种群进入一个新环境，一段时间内会出现“J”型增长；种群数量达到环境容纳量时，种群数量将维持相对稳定，呈现“S”型曲线变化。答案：C归纳总结：影响种群数量变动的因素(1)决定因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率。(2)间接因素：凡是影响出生率、死亡率的因素都会影响种群数量。例如：种群的年龄组成和性别比例。生物因素a种内关系：种群通过种内斗争调节种群密度。b种间关系：如天敌、传染病等。非生物因素：阳光、温度、风、雨等。人为因素：人类对自然
12、界种群的数量影响越来越大。【互动探究】1实验原理(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。探究培养液中酵母菌种群数量的变化2实验步骤3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。(3)结果的记录最好用记录表。表格如下：时间/天123456数量/个(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)培养和记录过程要尊重事实，不能主观
13、臆造，应真实记录。(6)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH 及有害代谢废物积累等。【体验成功】【例 3】将酵母菌分为 a、b、c、d 四组，用不同方式培养，其种群增长曲线如下图所示，下列叙述不正确的是()AK 值随环境条件的改变而改变B更换营养液的周期越长，种群平均增长率越小Ca 种群在 2040 h 之间处于生长的指数增长期Dd 种群在 60100 h 之间，酵母菌体积增长较快解析：在特定有限环境中，所允许某特定种群个体数量的最大值(即 K 值)是不变的；由图中曲线可以看出更换营养液周期越长，种群对营养需求的斗争越大，繁殖速率减小，平均增长率减小；a 种群在 2040 h 之间营养充足，环境压力极小，种群处于生长对数期；d 种群在 60100 h 之间，种群数量达到最大容量，因生存斗争剧烈，酵母菌生长缓慢。答案：D环境良好、营养充足的培养基上接种少量细菌，每隔一段时间测量细菌的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列图中能正确表示细菌数量增长率随时间变化趋势的曲线是()解析：由细菌数量增长曲线(大致呈“S”型)知，细菌数量增长率先升后降。答案：D课堂小结
