资源简介

第2节 种群数量的变化（第一课时）
新人教版选必一《生物与环境》
二
种群的“J”型增长
三
种群的“S”型增长
一
建构种群增长模型的方法
目
录
CONTENTS
四
种群数量的波动
2. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
1. n代细菌数量Nn的计算公式是：
Nn=2n
可以用实验计数法来验证。
3. 在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式
描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？
不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
问题探讨
我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。
Nn＝1×2n＝2216
1.建立数学模型的步骤
观察分析
提出问题
做出假设
建立
数学模型
对模型进行检验修正
研究方法
研究实例
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正
建构种群增长模型的方法
2. 数学模型的表达形式及优点
Nn=2n
数学公式
曲线图
优点：
缺点：
科学、精确
不够直观
直观
不够精确
请你根据一个细菌在营养和生存空间没有限制情况下，产生的后代在不同时间数量画出细菌种群数量的增长曲线。
建构种群增长模型的方法
时间/min
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
繁殖代数
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
细菌数量/个
20
2
4
8
16
32
64
128
256
512
思考·讨论：在自然界中，有类似细菌在理想条件下种群（呈J型）增长的形式吗？
资料1
1859年，澳大利亚
24只野兔
6亿只野兔
1个
世纪
资料2
1937—1942年，某岛屿上环颈雉种群数量增长如右图
讨论：
1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？
出现这种增长的原因是什么 ？
种群呈“J”形曲线增长。原因是食物和
空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
2.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能。因为资源和空间是有限的。
理想条件
种群的“J”形增长
（2）建立模型(数学公式)
假设：种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0, 求t年后种群数量Nt的表达式？
N1=N0λ
N2=N1λ= N0λ2
N3=N2λ= N0λ3
????????=????0????????
?
食物和空间条件充裕
气候适宜
没有天敌(捕食和寄生天敌)
没有其他竞争物种等
（1）满足条件
种群的“J”形增长
实例：自然界一般不存在，但某些特定情况在一定时间内可以看做近似满足理想条件
如：实验室一定时间内培养的细菌，一定时间内新迁入的种群
1．在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(m个菌体)接种到培养基上培养，理想条件下，t小时后，该种群的菌体总数是（ ）
A．m·2t B．m·220 C．m·22t D．m·23t
2．有人把水葫芦引入了一个热带国家，现已阻塞了航道，成了河流和湖泊中行船的主要障碍。一株水葫芦可以在50天产生1000个后代，其原因可能是（ ）
A.没有天敌 B.气候适宜 C.生殖率高 D .以上都对
3.建构数学模型是研究种群数量增长的方法之一。关于建构数学模型的步骤，正确的是（ ）
①提出合理假设 ②检验修正 ③数学表达 ④观察对象，提出问题
A．①②⑧④ B．④③②① C．④①③② D．④②①③
实战训练　
（3）对“λ”的理解：
项目
种群数量变化
年龄结构
λ>1
?
?
λ＝1
?
?
λ<1
?
?
增加
增长型
相对稳定
稳定型
减少
衰退型
种群的“J”形增长
A______________
B______________
C______________
D______________
研究人员连续10年调查生态系统中某动物的种群数量变化，绘制的λ值变化曲线如图所示。
A、B、C、D 四点时的种群数量相比，最多的是 点；最少的是 点。
年龄结构
增长型
稳定型
衰退型
B
D
稳定型
实战训练　
第3年和第9年的种群数量相同吗？
难点提升：增长率和增长速率
增长率：种群增长数量占上一年种群数量的比例
增长速率：单位时间内种群增长数量
种群数量
1
2
4
8
16
增长率
—
（2-1）/1
1
（4-2）/2
1
（8-4）/4
1
（16-8）/8
1
增长速率（个/h）
—
2-1
1
4-2
2
8-4
4
16-8
8
（λ>1，且不变）
Nt＝N0λt
(4)增长率实质：
难点提升：增长率和增长速率
出生率—死亡率
（5）增长速率实质：
曲线的斜率
【实例分析】生态学家高斯的实验：把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，不更换到更大容器中，不添加新的培养液，连续观察、记录，第5天后基本维持375个左右，结果如下表：
时间/d
种群数量/个
K=375
时间
0
1
2
3
4
5
6
数量
5
20
137
319
369
375
373
请绘制大草履虫的种群增长曲线
373.3
369.0
20.4
319.0
137.2
375.0
在自然条件下，种群的增长还会是J型增长吗？
1. “S”形增长含义
资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力），种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“ ”形。
S
2. 适用对象：
一般自然种群的增长
3. 环境容纳量（K值）
一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K 值。
种群的“S”形增长
ab段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；
4.“S”形增长曲线图分析：
bc段：
c点：
de段：
cd段：
种群的“S”形增长
（1）AB 段：出生率 死亡率，种群数量增加。
（2）B点（K/2）：出生率与死亡率差值 ，种群增长速率 。
（3）BC段：出生率仍 死亡率，但差值在减小，种群增长速率 。
（4）C点（K值）：出生率 死亡率，种群增长速率为 ，种群数量达到 ，趋于稳定。
A
B
C
大于
最大
最大（斜率最大）
大于
下降
等于
0
最大（K 值）
种群的“S”形增长
4.种群“S”形增长曲线分析
1.K 值 （是/不是）种群数量的最大值
2.请据图分析：该种群的K 值为 。
3.同一种群的K 值是固定不变的吗？
同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。
K2
生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。
不是
K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
问题探讨　
(1)增长速率
难点提升：增长率和增长速率
（2）增长率
时间
0
1
2
3
4
5
6
数量
5
20
137
319
369
375
373
增长速率（个/天）
-
15
117
182
50
6
2
增长率
-
3
5.9
1.3
0.2
0.02
0.005
出生率—死亡率
曲线的斜率
1．下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是 （　 ）
A．种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等
B．bc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率
C．自然状态下种群数量达到K 值时，种群的增长速率接近于0
D．当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化
B
实战训练　
2．科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查，获得如图所示信息。下列叙述正确的是（ ）
A．第5年的子午沙鼠种群属于衰退型
B．第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同
C．第1～5年，子午沙鼠种群增长模型呈“S”形
D．第15～20年，子午沙鼠种群数量一直减少
D
J型曲线
S型曲线
前提条件
实例
有无K值
种群增长率
种群增长速率
理想条件（没有环境阻力）
存在环境阻力
比较种群增长两种曲线的联系与区别
无，持续保持增长
有K值
保持稳定
先增加后下降
有最大值
逐渐下降
持续增加
一定时间内新迁入的种群
自然状态下的种群
【总结】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系
（1）某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。
（2）如果此种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长的曲线可能是 。
（3）图中两曲线间的阴影部分代表 ，按自然选择学说，就表示在生存斗争中被 的个体数量。
“S”形
“J”形
环境阻力
淘汰
食物不足
空间有限
种内斗争
天敌捕食
气候、传染病等
环境阻力
思考：1、早期“S”形增长曲线可以看作是“J”形增长吗？
2、新物种迁入一定时间内可看做J形增长，后期发展情况？
开始出现环境阻力
时间
种群数量
（1）一定时间内可看做J型增长
（2）出现环境阻力后看做S型增长
（3）总的来说是S型曲线
始终存在环境阻力
回顾
（2）数学模型
????????=????0????????
?
（1）满足条件
种群的“J”形增长
（3）实例
难点提升：增长率和增长速率
增长率：种群增长数量占上一年种群数量的比例
增长速率：单位时间内种群增长数量
种群数量
1
2
4
8
16
增长率
—
（2-1）/1
1
（4-2）/2
1
（8-4）/4
1
（16-8）/8
1
增长速率（个/h）
—
2-1
1
4-2
2
8-4
4
16-8
8
（λ>1，且不变）
Nt＝N0λt
(4)增长率实质：
难点提升：增长率和增长速率
出生率—死亡率
（5）增长速率实质：
曲线的斜率
1. “S”形增长含义
2. 适用对象：
3. 环境容纳量（K值）
种群的“S”形增长
思考：1、早期“S”形增长曲线可以看作是“J”形增长吗？
2、新物种迁入一定时间内可看做J形增长，后期发展情况？
(1)增长速率
难点提升：增长率和增长速率
（2）增长率
时间
0
1
2
3
4
5
6
数量
5
20
137
319
369
375
373
增长速率（个/天）
-
15
117
182
50
6
2
增长率
-
3
5.9
1.3
0.2
0.02
0.005
出生率—死亡率
曲线的斜率
①野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。
（1）实践应用1——野生生物的保护
②保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
种群的“S”形增长
5.K 值的应用
提高环境容纳量
（2）实践应用2——有害生物的防治
养殖或释放天敌
将食物储存在安全处
降低环境
容纳量
搞好卫生
硬化地面
5.K 值的应用
种群的“S”形增长
A
B
C
A
B
C
①对资源开发与利用的措施
②对有害生物防治的措施
渔业资源最佳捕捞时期？
1/2K后K前
何时防治？
达到1/2K前
5.K 值的应用——K/2值的应用
捕捞后种群数量维持在多少？
1/2K
何时防治后种群数量维持在多少？
达到1/2K前
【总结】K值与K/2值的应用:
K值
减小环境阻力 → 增大K值 → 保护野生生物资源
增大环境阻力 → 降低K值 → 防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值 → 合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
种群的“S”形增长
第2节 种群数量的变化（第二课时）
新人教版选必一《生物与环境》
知识回顾
1.种群数量的相对稳定
2.种群数量的波动
同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响
种群数量的波动
3.种群数量的爆发、下降
处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。
如蝗灾、鼠灾、赤潮等。
思考：种群的K值是否固定不变？受什么因素影响？
①兼性厌氧型生物（单细胞真核生物）；
②生长周期短，繁殖速度快，易于研究种群数量的变化
培养液中酵母菌种群数量的变化
思考：1. 培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?
2. 酵母菌的种群数量统计方法？需要用到什么装置？
实验: 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1. 实验原理:
2. 提出问题:
培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?
3. 作出假设:
在环境资源有限的条件下，酵母菌的数量变化随时间呈“S”形增长曲线
在理想条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。
随着时间推移，由于营养物质的______、有害代谢产物的______、pH的_________，酵母菌数量呈_________形增长。
消耗
积累
改变
S
培养液中酵母菌种群数量的变化
5. 显微镜计数操作步骤:
（1）将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上；（注意顺序）
（2）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室内；
（3）待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央
（4）计数。
酵母菌的计数方法:
抽样检测法
滴液处
培养液中酵母菌种群数量的变化
4. 材料用具
酵母菌菌种，无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，血细胞计数板，显微镜等。
选取中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用。
大方格
中方格
小方格
显微镜使用细节
（1）调光、再换到高倍镜（16x10）
（2）找：先低倍镜（16x4）下找到物象
（3）移：把物象移到视野中央
（4）转、调：高倍镜下计数
三、计算式（以规格1（16×25）为例）：
1 mL培养液中细胞个数＝5个中方格酵母菌总数×5×104×稀释倍数
难点：血细胞计数板计数办法
一、参数：①1个大方格的体积是1 mm×1 mm×0.1 mm = 0.1 mm3 =10-4mL ②每个小方格的体积是0.1 mm3÷400=1/4 000 mm3
二、基本方法：数出大格里酵母菌数量，再换算为1ml培养液中酵母菌数量
计数要求：先数出中格里的酵母菌数量，再换算为大格的酵母菌数量
以规格1（16×25）为例：取4个对角和1个中间的中格（X5）
练习1. 检测员将1 mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。
现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻?? 个／mL。
5n×105?
（1）从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次这是为什么？
酵母菌会沉降在瓶底，轻轻振荡几次使培养液中酵母菌分布均匀，以减少误差。
（2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？
稀释适当倍数
（3）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数?
只计相邻两边及其顶角上的酵母菌，一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
（4）本实验需要设置对照吗?
不需要对照, 在时间上形成前后自身对照。
（5）每天取样时间有要求吗？如何保证实验数据的准确性?
每天取样时间相同；需要重复实验，再取平均值，以提高实验数据的准确性。
（6）统计的种群数量是死亡细胞还是有活性的细胞？可以如何检测？如何统计活细胞？
都有；一般死亡细胞会聚集，可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）
培养液中酵母菌种群数量的变化
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
连续观察7天，分布记录下这7天的数值。
培养液中酵母菌种群数量的变化
★连续观察7天，记录每天的数值。记录结果可设计成下面的记录表：
重复组
培养液中酵母菌种群数量的变化
七.分析结果，得出结论
培养液中酵母菌种群数量的变化
实验结论:
影响酵母菌种群数量增长的因素:
在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长；
种群的增长速率是：先增加后减少，在K/2时增长速率最大。
受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。
培养液中酵母菌种群数量的变化
课堂小结
种群数量的变化
种群增长模型
建构种群增长模型的方法
种群的“S”形增长
种群的“J”形增长
自然种群的数量变动
条件：食物和空间充裕、气候适宜、无天敌和其他竞争物种
特点：种群数量每年以一定倍数增长
一段时间内相对稳定(接近K 值）
条件：食物和空间有限
特点：种群增长速率先增大后减小，最后为0
K 值：一定环境条件下所能维持的种群最大数量
探究培养液中酵母菌种群数量变化（验证种群数量增长模型）
持续性的或急剧的下降，甚至衰退和消亡
规则或不规则波动。（K 值是种群数量波动的平均值，波动中的生物，在某些特定条件下可能出现种群爆发）
实战训练　
（2020·江苏高考真题）下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是（ ）
A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数
B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数
C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线
D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一
B
实战训练　
（2019·海南高考真题）将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后，充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是（ ）
A．酵母菌种群增长所需的能量全部来自于马铃薯培养液
B．若要估算培养液中酵母菌的数量，可借助显微镜进行
C．培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的
D．给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加
C
实战训练　
（2021·广东茂名市·高三三模）种群是生命系统中重要的结构层次，研究种群特征及其数量变化规律，对人类的生产活动及环境保护具有指导意义。下列相关叙述，正确的是（ ）
A．种群的年龄结构为增长型，则种群数量一定增长
B．渔业生产中，为持续获得最大产量，应在到达K值后开始捕捞
C．调查环境因素对酵母菌生长的影响时，可用血细胞计数板调查其种群密度
D．调查发现某自来水每毫升中含有5个大肠杆菌，可反映出种群的空间特征
C

展开更多......

收起↑