1、第2节 种群数量的变化学习导航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。难点 3用数学模型解释种群数量的变化。重点 新知初探思维启动 一、构建种群增长模型的方法数学模型 1研究方法或步骤：观察研究对象，提出问题作出_根据实验数据，用适当的_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_。2表达形式：(1)数学方程式;(2)_ 图。合理的假设数学检验或修正曲线想一想 数学模型中的两种表达形式各有哪些优点？【提示】数学方程式表达准确，曲线图直观。二、种群增长的“J”型曲线 1含义：在理想条件下的种群，以_为横坐标，以_为纵坐标画出的
2、曲线图，曲线大致呈“J”型。2“J”型增长的条件：_条件充裕、气候适宜、没有敌害。3模型假设：种群的数量每年以_增长,第二年的数量是第一年的倍.4建立模型:t年后种群数量为:_.时间种群数量食物和空间一定的倍数NtN0t三、种群增长的“S”型曲线 1含义：种群经过一定时间的增长后，数量_的增长曲线。2成因:自然界的资源和空间总是_,当种群密度增大时，种内竞争就会_，以该种群为食的动物的数量也会_。趋于稳定有限的加剧增加使该种群的出生率_，死亡率_。当死亡率与出生率相等时，种群的增长就会停止。3K值：又称_，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的_。4应用：建立自然保护区，提高其_是保
3、护大熊猫的根本措施。降低增高环境容纳量种群最大数量环境容纳量判一判(1)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再发生变化。()(2)池塘养鱼，若要保持长期稳定和较高的产量，应及时适量地捕捞出成鱼。()(3)在有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验中，改变培养液的pH值不影响K值的大小。()(4)一个呈“S”型增长的种群，数量在K/2左右时增长速率最大。()四、种群数量的波动和下降 1影响因素(1)自然因素：如气候、食物、天敌、传染病等。(2)人为因素：种植业、养殖业的发展，砍伐森林，猎捕动物，环境污染等。2数量变化：大多数种群的数量总是在_中，在不利
4、条件下，种群的数量还会急剧下降甚至消亡。3研究意义：有害动物的防治、野生生物资源的_，濒危动物种群的拯救和恢复。波动保护和利用要点突破讲练互动 要点突破 研究“J”型曲线和“S”型曲线及应用 1种群增长的“J”型曲线(1)曲线：呈“J”型数量增长的2种情形：实验室条件下；当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时，其图像如图：(2)曲线分析：由公式NtN0t，t为时间，也是自变量，所以种群的增长曲线为指数曲线，即图中的a曲线，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，则增长率应为1，所以是个常数，即图中的b曲线。2种群增长的“S”型曲线(1)曲线：环境条件对种群增长有阻滞作用,一个环境所允许的种群数量
5、的最大环境容纳量为K值，图像如图：(2)曲线分析：A曲线表示的是种群数量的变化，有K值，B曲线表示的是种群增长率的变化，增长率是先增大后减小为零，当种群数量为K/2时增长率是最大的，当种群数量达到K值时，增长率为零。(3)应用当为K/2时,种群增长率最大,资源的再生速度最快,所以应使种群数量长期保持在K/2处.当种群数量大于K/2时，就可以捕猎一定数量的该生物资源。防治害虫时应提前预防，在a点(见上图曲线)之前。特别提醒(1)保护大熊猫的根本措施是提高环境的容纳量，如建立自然保护区。(2)对家鼠等有害动物的控制是降低环境的容纳量，如粮食安全储藏、地面硬化等。例20世纪30年代，人们将环颈雉引入
6、到美国的一个岛屿。经跟踪调查绘出环颈雉种群的增长曲线如图所示。请据图回答：(1)该岛屿上的环颈雉构成一个_，其数量增长有什么特点？_。(2)AB，由于_，种群数量增长不明显。(3)DE，从生物因素看，随着种群密度的增长，个体间由于_加剧，以及该种群的_增加，导致该种群的_降低，_增高，从而使种群数量的增长率下降。(4)EF段表示_期，其种群净增长率为_，种群数量_，该岛屿上环颈雉的最大数量为_左右。【解析】依据题中提供的信息，可看出所形成的曲线最终呈现“S”型。(1)该岛屿上的环颈雉构成一个种群，其数量增长的特点是开始时增长缓慢，经快速增长后，增长速度减慢，最终达到相对稳定。(2)AB，由于环
7、颈雉需适应新环境，所以开始的这段时间内数量增长不明显。(3)DE，从生物因素看，随着种群密度的增大，个体间由于数量增多,种内斗争加剧,以及该种群的天敌的增加，导致该种群的出生率降低而死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。(4)EF段种群的出生率约等于死亡率，净增长率为0，种群数量相对稳定，环颈雉种群数量达到最大值，其数值约为2000只，这个时期称为稳定期。【答案】(1)种群 开始时增长缓慢，经快速增长后，增长速度减慢，最终达到相对稳定(2)适应新环境(3)种内斗争 捕食者 出生率 死亡率(4)稳定 0 相对稳定 2000只【探规寻律】种群数量波动曲线的分析步骤(1)根据题中曲线总体上的趋势来
8、判断其为“S”型或“J”型增长曲线。(2)对于每个具体的问题，结合题意具体分析，找到知识的链接点。(3)注意加深对两种增长曲线的形成原因的理解。易错警示 对种群数量增长中K值、K/2的认识(2010高考山东卷)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K/2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例1C.该图可用于实践中估算种群最大净补充量 D.在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量【常见错误】错选A项。【错因分析】错选A项的原因主要是受思维定势的影响，认为曲线中K值的含义是环境容纳量。从图示的横坐标看出K表示种群密度。从图中看出，K/2时净补充量最
9、大，此时不是控制有害动物的最有效时间，而应在K/2之前。种群密度越高，数量越多，所以日捕获量最大应为K时。【正确答案】C 对不同条件下的种群生长曲线分析不清 如图中的曲线14是W、X、Y、Z四种条件下细菌种群的生长曲线：这四种条件是：W不断提供食物、水、氧气，除去废物例2X随时间延续,食物耗尽,有害物质积累Y随时间延续,食物耗尽,无毒害物质积累Z随时间延续，食物耗尽，由于产生突变的结果，出现了新的菌株，它们能利用原有细菌代谢产生的物质作为营养物质以下哪项的生长条件和生长曲线1、2、3、4正确配对()AWXYZ BXYZW CYZWXDXYWZ【正确答案】C【纠错总结】构建种群增长模型的方法实质
10、也是假说演绎法。注意归纳常见的生物问题对应的数学模型，如下面三种不同条件下的细菌种群生长曲线：处理条件 分析 对应数学模型 不断提供食物、水、氧气，除去废物 相当于理想条件 随时间延续，食物耗尽，有害物质积累 相当于密闭容器中微生物的培养 随时间延续，食物逐渐减少，无毒害物质积累 相当于自然环境中的生物种群的生长 实验探究专项突破 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 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，种群的增长受培养基的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(3)在理想条件下，酵母菌增长曲线为“J”型,在有限的
11、环境下，酵母菌增长呈“S”型。2实验步骤(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀。(3)将试管在28 C条件下连续培养。(4)每天采用抽样检测方法计数酵母菌，计数方法如下：计数 计数室内酵母菌(多取几个计数室取平均值)，设为a计算计算室体积：2 mm2 mm0.1 mm 0.4 mm34104 mL酵母菌培养液体积：10 mL10 mL培养液中酵母菌数量：10 mL4104 mLa 2.5a104个列表记录如下：时间 起始 1 2 3 4 5 6 7 数量 N0(5)画出酵母菌增长曲线图(如图)及转化后的增长速率曲线。实战演练下列是
12、关于探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验。某生物兴趣小组的同学在三种不同的条件下，观察酵母菌种群的生长情况时，得出下表中的数据(在有氧情况下培养测得的酵母菌数)(106个/mL)。请根据所学的知识，回答下列有关问题：培养时间(d)组别 1 2 3 4 5 6 7 8 A 0.8 5.2 5.6 4.8 2.0 0.8 0.4 0.08 B 0.8 1.2 2.0 2.8 3.2 3.6 3.2 3.0 C 0.8 0.4 0.1 0 0 0 0 0 实验研究的三种条件如下：条件一：无菌水10 mL，加入干酵母液0.1mL，环境温度28。条件二：培养液10 mL，加入干酵母液0.1mL，环境
13、温度28。条件三：培养液10 mL，加入干酵母液0.1 mL，环境温度5。(1)三种条件对应的组别编号依次是_。(2)请写出主要呼吸作用的反应式_。(3)上述三种条件的设置，可分别用来探究_对酵母菌种群数量变化的影响。如条件一与条件二组合可以探究_对酵母菌种群数量变化的影响；而条件二与条件三组合则可以用来探究_对酵母菌种群数量变化的影响，其中的条件二的设置在该实验中属于_。(4)本实验过程中，每隔24小时取一定量的酵母菌培养液，用血细胞计数板在显微镜下进行细胞计数，并以多次计数的平均值估算试管中酵母菌种群密度，这种方法称为_。每次取样前都应振荡试管，目的是使_，减少实验中计数误差。如果显微镜视野内酵母菌过多，难以计数，应当采取的措施是_。【解析】探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验是考纲中新增的实验，在学习时要从实验原理、实验步骤、数 学模型建构等方面予以关注。特别是培养液的配制、计数方法、记录表的设计、坐标图的绘制及分析等内容。本实验仍然遵循对照原则、单一变量原则。【答案】(1)C、A、B(2)C6H12O66H2O6O2酶6CO212H2O能量(3)培养液、温度(及时间)培养液 温度 对照实验(4)取样调查法(显微计数法)试管中酵母菌分布均匀 加定量无菌水(或定量培养液)稀释(“定量”可不要求)
