1、第2节 种群数量的变化学 习 目 标知 识 体 系1.了解建构种群增长模型的方法。2.理解种群增长的“J”型和“S”型曲线。(重点)3.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)4.关注人类活动对种群数量变化的影响。01 探新知 自主梳理02 破重难 讲练互动04 课后 巩固提升03 固双基 当堂达标一、建构种群增长模型的方法1数学模型(1)概念：用来描述一个系统或它的性质的形式。(2)表现形式：数学方程式、曲线图。数学2建构方法和实例二、种群增长的“J”型曲线1模型假设(1)条件：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
2、量是第一年的倍。2建立模型(1)数学公式：t年后种群数量表达式为。(2)曲线图：如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈型。3曲线特点：增长。食物和空间一定的倍数NtN0t“J”无限三、种群增长的“S”型曲线1条件：自然界中的总是有限的。2形成原因资源和空间3曲线特点：呈型增长，种群数量达到环境条件所允许的(K值)后，将停止增长。4应用：建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高。四、种群数量的波动和下降“S”环境容纳量环境容纳量1影响因素自然因素食物传染病人为因素：的影响气候天敌人类活动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。3研究意义(
3、1)防治动物。(2)保护和利用。(3)拯救和恢复动物种群。波动下降消亡有害野生生物资源濒危预习小测1连一连2判一判(1)“J”型曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。()(2)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长。()(3)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。()(4)种群数量达到K值后不再发生变化。()(5)研究种群数量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。()探究主体1 种群数量的增长曲线问题情境 某同学在研究大肠杆菌数量变化时，提出的数学模型是：Nn2n(N代表细菌数量，n代表细菌繁殖代数)。(1)说出该同学建立这个数学模
4、型的假设。提示：在资源和空间无限多的环境中，细菌种群数量增长不受种群密度等的限制。(2)在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，大肠杆菌每20 min就分裂繁殖一代。现将该大肠杆菌种群(m个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，T h后，该种群的个体总数是多少？提示：m23T。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：食物和空间条件充裕；气候适宜；没有敌害；无迁入、迁出等现实状态：食物、空间有限；不断变化的自然条件；有种内斗争和种间竞争项目“J”型曲线“S”型曲线增长率和增长速率K值有无无K值有K值项目“J”型曲线“S”型曲线联系两
5、种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，因而对种群数量增长的影响不同(如图所示)2.K值与K/2在实践中的应用资源的保护和利用有害生物的防治K值(环境容纳量)保护环境，减小环境阻力，增大K值；养殖量不能超过K值，否则会破坏环境，导致K值下降增大环境阻力，降低K值K/2(最大增长速率)捕捞(捕获)后的种群数量要维持在K/2，种群数量会迅速回升及时控制种群数量，严防达到K/2易错警示种群增长率与增长速率的辨析(1)种群增长率：指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，即增长率一定时间内增长的个体数量初始个体数量100%。(2)种群增长速率：指单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率)，
6、即增长速率一定时间内增长的个体数量/时间。假设某一种群的数量在某一单位时间 t(如一年)内，由初始数量 N0 增长到 Nt，则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为：增长率末数初数初数100%NtN0N0100%(无单位)；增长速率末数初数单位时间 NtN0t(有单位，如个/年)。1如图表示某种群在不同环境中的数量增长曲线，下列有关叙述正确的是()A当种群数量达到e点后，在环境条件不受破坏的情况下，种群数量将保持恒定B该种群在c点时的增长速率最快，此时的生存阻力最小C图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量Da、b、c、d点时种群的年龄结构均为增长型解析：当种群数量达到e点后，在环境条
7、件不受破坏的情况下，种群数量会在K值上下波动，而不是保持恒定，A错误；图中c点时种群增长速率最大，但是此时种群数量已经有K/2，空间和食物造成的环境阻力不是最小，B错误；图中阴影部分表示环境阻力淘汰掉的个体数量，C错误；a、b、c、d点后的种群数量都增长，因此在这四点时种群的年龄结构均为增长型，D正确。答案：D2科研小组对某地甲、乙两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并研究Nt1/Nt随时间的变化趋势，结果如图所示(图中Nt表示第t年的种群数量，Nt1表示第t1年的种群数量)。下列分析正确的是()A甲种群在0t3段的年龄结构为增长型B乙种群在0t1段的种群数量呈“J”型增长C乙种群在t2时数量
8、最少D甲种群在t3后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善解析：题中的Nt1/Nt表示增长倍数，若Nt1/Nt1，种群数量增加；若Nt1/Nt1且恒定，种群数量呈“J”型增长，B正确；乙种群在t2t3段的种群数量仍在下降，C错误；甲种群在t3后种群数量呈“J”型增长，D错误。答案：B3如图为某种群的数量变化曲线，K1为长期处于相对稳态时该种群数量达到环境条件允许的最大值，b点由于某种因素的改变，最大值由K1变为K2。导致K1变为K2的原因最不可能的是()A该种群迁入了大量同种个体B该种群的天敌大量迁出C该种群的生物发生了基因突变D该地区引入了新物种解析：该种群迁入了大量同种个体，会使种内斗争加剧
9、，K值不可能增加，A错误；该种群的天敌大量迁出，生存环境得到改善，K值增加，B正确；该种群的生物发生了基因突变，可能更加适应环境，K值可能增加，C正确；该地区引入了新物种，如果该新物种捕食该种群的天敌，或者为该种群提供食物，K值可能增加，D正确。答案：A方法技巧K值的变化分析(1)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。(2)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。(3)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏前提下
10、所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。探究主体2 探究培养液中酵母菌种群数量的变化问题情境 容积为10 mL的培养瓶中盛有5 mL酵母菌培养液，向其中接种入少量酵母菌纯种，然后将其置于适宜温度等条件下培养，每隔一天统计一次培养液中酵母菌的数量。经过重复实验，根据实验数据绘制成如图。据图讨论：(1)培养液中酵母菌呈“S”型增长与哪些因素有关？提示：培养液中酵母菌呈“S”型增长与营养物质浓度、空间大小、代谢物质积累等因素有关。(2)种群数量达到多少时种群增长速率最快？判断的依据是什么？提示：种群增长速率先增大后减小，酵母菌个体数量达到K/2，即
11、200个时，酵母菌种群数量增长最快。1实验原理(1)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。(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。2实验流程3实验中的注意事项(1)在从试管中吸取培养液前，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，减小误差。(2)每天取样的时间要尽量保持相同，并做到随机取样。(3)若取出的液体中酵母菌密度过大，可以增加稀释倍数。(4)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。(5)用显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应
12、只计数相邻两边及其顶角的酵母菌(类似于“样方法”)。易错警示探究酵母菌种群数量变化实验中的两个注意点(1)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。(2)计数时要注意盖玻片和培养液的放置先后顺序，盖玻片在前培养液在后，而不是培养液在前。1为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作：将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养静置一段时间后，用吸管从锥形瓶中吸取培养液在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片用滤纸吸除血细胞计数板边缘多余的培养液将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数其
13、中操作正确的是()A BCD解析：从锥形瓶中吸出培养液进行计数前，需将锥形瓶轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差，错误。采用血细胞计数板进行计数时，将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格内，错误。答案：D2在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中，需利用计数板对微生物细胞进行直接计数。计数板是一个特制的可在显微镜下观察的玻片，样品就滴在计数室内。计数室由2516400个小室组成，容纳液体总体积为0.1 mm3。某同学操作时将1 mL酵母菌样品加99 mL无菌水稀释，用无菌吸管吸取少许使其自行渗入计数室，盖上盖玻片并用滤纸吸去多
14、余菌液，进行观察计数。(1)在实验中，某同学的部分实验操作过程是这样的：从静置试管中吸取酵母菌培养液加入计数板进行计数，并记录数据；把酵母菌培养液放置在冰箱中；第七天再取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线。请纠正该同学实验操作中的3处错误：_；_；_。(2)在实验前应该对计数板、吸管等器具进行_处理。(3)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应采取的措施是_。(4)如果观察到如图所示a、b、c、d、e 5个大格共80个小室内共有酵母菌48个，则上述1 mL酵母菌样品中约有酵母菌_个。要获得较为准确的数值，减少误差，你认为该怎么做。_。解析：(1)探究培养液中酵母菌种群数量变化应连续七天，每天
15、观察、取样计数并记录数据；取样计数时，应将试管轻轻振荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数；培养过程中，应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养。(2)为了避免杂菌污染，实验中所用吸管、计数板等器具需进行灭菌处理。(3)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，就需要对培养液进行适当梯度稀释。(4)根据题意可知，80个小室内共有酵母菌48个，则整个计数室酵母菌数量4880400240个，并且酵母菌样品稀释了100倍，因此上述1 mL酵母菌样品中约有菌体数240(0.1103)1002.4108个。为避免偶然误差，需要多次计数，求平均值。答案：(1)应将试管轻轻振荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数 应将酵母菌培
16、养液放置在适宜温度下培养 应连续七天，每天观察、取样计数并记录数据(2)灭菌(3)适当稀释(4)2.4108 多次计数，求平均值方法技巧酵母菌的计数方法(1)仪器：血细胞计数板(如图)一个大方格的容积为0.1 mm3，每个大方格共分为16个中方格，共有2516个小方格。(2)用计数公式计算1 mL菌液中的总菌数，设四个中方格中的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1 mL1 000 mm3，所以1 mL菌液的总菌数A/41610000B40 000AB。夯实生命观念1在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈“J”型增长，数学模型为：NtN0t。2正常情况下，自然界的资源和空间
17、是有限的，种群数量会呈“S”型增长。3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。4“J”型曲线的增长率是不变的，“S”型曲线的增长速率先增大后减小。5影响种群数量变化的因素很多，因此，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。注重语言表达1近年来，广西乃至我国国内不少江河都发现过原产于巴西亚马孙河流域的食人鱼的身影，它们攻击人类的新闻也见诸媒体报端。食人鱼一旦进入某自然生态水域，种群数量是否一定会无限增加呢？提示：不一定，还受食物、空间条件、气候、天敌等多种因素的影响。2从种群增长曲线和环境容纳量两个方面考虑，治理鼠害
18、最有效的措施是什么？提示：(1)从增长曲线角度考虑：灭鼠应在鼠害刚发生时就进行。(2)从环境容纳量的角度考虑：应该采用断绝食物、水源、地面硬化等措施降低种群的环境容纳量以防治鼠害。1建立种群数量变化的数学模型，其基本步骤是()观察研究对象，提出问题 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 提出合理的假设 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达A BCD解析：建立种群数量变化的数学模型的基本步骤：观察研究对象，提出问题；提出合理的假设；根据实验数据，用适当的数学形式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。答案：C2如图为某种群数量随时间变化的曲线图，
19、则下列说法错误的是()A该图为种群数量“J”型增长曲线B该种群数量增长的增长率不断增加CN0为种群起始数量，可影响种群密度D该种群数量持续增长且无限增长解析：该种群数量增长曲线为“J”型，因为该种群的数量无限增长，没有最大值；种群的增长率不变；图中N0为种群的起始数量，其大小可影响种群密度。答案：B3下列关于环境容纳量的叙述，正确的是()A环境容纳量是指种群的最大数量B环境容纳量会随着环境条件的改变而改变C环境容纳量由种群的出生率和死亡率决定D种群的“J”型增长会受到环境容纳量的限制解析：环境容纳量是指特定环境所能容许的种群数量的最大值；环境容纳量会随着环境条件的改变而改变；种群密度主要由出生
20、率和死亡率决定，环境容纳量是环境制约作用的具体体现；种群的“J”型增长不受环境条件的限制。答案：B4有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，不正确的叙述是()A改变培养液的pH会影响K值(环境容纳量)大小B用抽样检测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从试管中吸出培养液前要振荡试管解析：酵母菌适宜生存在偏酸性环境中，改变培养液的pH会影响K值(环境容纳量)大小；用抽样检测法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化；应用血细胞计数板对酵母菌数量进行计数；从试管中吸出培养液前要振荡试管，以保证酵母菌均匀分布。答案：C5如图表示某一种群在不同环境中的增长曲线，
21、据图回答下列问题。(1)图中曲线表示种内斗争最激烈的是_段，t3后种群数量不能无限增长的原因是_，同一种群的K值是固定不变的吗？请判断并说明理由：_。(2)若此图表示池塘中某些鱼类种群的增长曲线，希望长期获得较高的产量，每次捕捞后该种鱼的数量需保持在_点左右，原因是_。解析：图中表示的是呈“S”型曲线的种群数量变化的过程。(1)种内斗争最为激烈的时候应是种群数量达到最大值时的cd段；环境条件是有限的，所以种群数量不会无限增长；种群的K值表示的是环境容纳量，所以K值是否变化是由环境决定的。(2)在捕捞后为了尽快恢复种群的数量，种群的增长速率应保持最大，所以捕捞后种群数量应保持在K/2。答案：(1)cd 受到食物、空间等因素的限制 不是，受到环境(食物、天敌、气候等)因素的影响(2)b 既能捕获一定数量的个体，又能使鱼类种群数量尽快地增长和恢复04 课后 巩固提升
