资源简介

(共46张PPT)
第2节　种群数量的变化
第1章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
课标定位
1.建构种群增长模型的方法
通过对细菌分裂实例的分析,尝试建立细菌增长的数学模型,并总结出建立数学模型的方法。
2.种群的“J”形增长和“S”形增长
分析自然界种群增长的实例,建立种群增长的“J”形和“S”形增长模型,分析种群数量的变化,明确二者之间的差异,并应用于实践,指导生产、生活。
3.种群数量的波动
了解种群数量不是恒定不变的;关注人类活动对种群数量变化的影响。
4.培养液中酵母菌种群数量的变化
通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,深刻理解种群数量的变化规律。
素养阐释
1.基于对细菌种群数量增长的分析,学会建构种群增长模型的方法。
2.通过对“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较,培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力;通过归纳种群数量变化在实践中的应用,关注生产实践并学以致用。
3.通过探究实验掌握实验方案的设计与实施及对实验结果的分析与评价能力。
自主预习 新知导学
一、建构种群增长模型的方法
1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.建立数学模型的步骤
3.数学模型的表现形式
(1)数学公式:优点是科学、准确。
(2)曲线图:优点是直观。
二、种群的“J”形增长
1.含义
在理想条件下种群增长的形式,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“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。
2.“J”形增长的数学模型
(1)模型假设
在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的λ倍。
(2)建立模型
t年后种群数量表达式为 Nt=N0λt 。
(3)模型中各参数的意义:N0为该种群的起始数量,t为时间,Nt表示t年后该种群的数量,λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
三、种群的“S”形增长
1.含义
种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定,增长曲线呈“S”形。这种类型的种群增长称为“S”形增长。
2.曲线
3.形成原因
在自然界,当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时,初始阶段一般会出现较快增长,但是,资源和空间总是有限的。当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,这就会使种群的出生率降低,死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止,有时会稳定在一定的水平。可见,
种内竞争对种群数量起调节作用。
4.环境容纳量
(1)概念:一定的环境条件所能维持的种群最大数量,又称 K值 。
(2)应用:K值不是固定不变的。例如,大熊猫栖息地遭到破坏后,由于食物的减少和活动范围的缩小,其K值就会变小。这是野生大熊猫种群数量锐减的重要原因。因此,建立自然保护区,给大熊猫更宽广的生存空间,改善它们的栖息环境,从而提高环境容纳量,是保护大熊猫的根本措施。
四、种群数量的波动
1.在自然界,有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。
2.对于大多数生物来说,种群数量总是在波动中。处于波动状态的种群,在某些特定条件下可能出现种群爆发。蝗灾、鼠灾、赤潮等,就是种群数量爆发增长的结果。
3.当种群长久处于不利条件下,如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.实验原理
酿酒和做面包都需要酵母菌,这些酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养。
2.数量估算
计算酵母菌种群数量时可用抽样检测的方法:先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,计数一个小方格内的酵母菌数量,再以此为根据,估算试管中的酵母菌总数。
3.模型建构
以培养液中的酵母菌种群数量为纵坐标,时间为横坐标作曲线,从而掌握酵母菌种群数量的变化情况。
【预习检测】
1.判断正误。
(1)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动。(　　)
(2)一个物种引入新地区后,一定呈“J”形增长。(　　)
(3)种群的“S”形增长只适用于细菌等单细胞生物。(　　)
(4)不同种生物的K值各不相同,但同种生物的K值固定不变。(　　)
(5)自然条件下,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧。(　　)
(6)种群的延续需要以一定的个体数量为基础。(　　)
×
×
×
×
√
√
2.建立数学模型一般包括以下步骤:①根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达;②观察研究对象,提出问题;③通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正;④提出合理的假设。下列排序正确的是
(　　)
A.①②③④　　　　　 B.②④①③
C.④①②③ D.③①②④
答案:B
解析:建立数学模型的步骤是提出问题→作出假设→建立模型→检验或修正。
合作探究 释疑解惑
[问题引领]
1.下图表示的是种群数量增长中的两条经典曲线。请据图思考下列问题。
(1)图甲中的阴影部分代表什么含义 种内竞争会影响种群数量吗
提示:图甲中阴影部分代表环境阻力或被环境所淘汰的个体数目。种内竞争对种群数量起调节作用。
知识点一
种群数量的变化曲线及其应用
(2)图甲中,“S”形增长曲线的开始部分是“J”形增长曲线吗 为什么
提示:不是。“J”形增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线,种群迁入新环境后,种群数量马上呈指数形式增长,不存在适应过程,种群增长率保持不变。“S”形增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段,之后会有一段较快的增长期,但是,资源和空间是有限的,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,种群的增长速率降低,甚至为0,种群数量保持稳定。
(3)图乙表示一个种群的K值不是恒定不变的,下列哪些因素可以使原来的环境容纳量(K2)变成新的环境容纳量(K1)
①过度放牧对某种牧草种群的影响　②硬化地面、管理好粮食对某种田鼠种群的影响　③捕捞鲤鱼对鱼塘中鲤鱼种群的影响　④引进某种害虫的天敌对该害虫种群的影响
提示:①②④。
2.研究员调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化,结果如下图所示,图中λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。请思考回答下列问题。
(1)前4年种群数量是增大、减小还是基本不变
提示:基本不变(因为λ=1)。
(2)第9年乌鸦的年龄结构最可能表现为何种类型 为什么
提示:稳定型。因为第10年时种群的λ=1,说明第10年乌鸦的种群数量与第9年相同,所以第9年乌鸦的年龄结构最可能表现为稳定型。
(3)图中第4年和第10年的乌鸦种群数量是否相同 图中显示第8年的乌鸦种群数量最少,这种说法正确吗 请说明理由。
提示:否。错误。在第4年到第10年间,λ<1,说明种群数量持续减少,第9年和第10年的种群数量比第8年还要少。
(4)第16~20年乌鸦种群数量将如何增长 请说明理由。
提示:呈“J”形增长。因为λ>1且恒定。
[归纳提升]
1.正确区分种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线
比较项目 “J”形曲线 “S”形曲线
前提 条件 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等 受环境条件,如空间、食物、天敌等的制约
曲线 特点 种群数量每年以一定的倍数增长 种群数量达到环境容纳量(即K值)后,将在K值附近波动
特别 说明 数学模型:Nt=N0λt(N0为该种群的起始数量,t为时间,Nt为t年后该种群的数量,λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数) K值:一定的环境条件所能维持的种群最大数量
2.明辨关于K值的3个易错点
(1)K值并不是种群数量的最大值:K值是环境容纳量,即一定的环境条件所能维持的种群最大数量;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。
(2)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;当环境得到改善时,K值会上升。
(3)在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过反馈调节使种群数量回到K值。
[典型例题]
右图表示某草原生态系统中某种草原兔种群数量的变化曲线,c段表示该草原兔的栖息地遭到破坏后的种群数量变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A.图中K2为草原兔种群数量的最大值,
说明此地草原兔种群的K值为K2
B.a段快速增长的原因可能是食物和空间充足、
气候适宜、没有天敌等
C.草原兔的栖息地遭到破坏后,种群数量持续下降的主要原因是食物短缺
D.草原兔种群内的竞争对种群数量起调节作用
答案:A
解析:由于种群数量稳定后会在K值附近波动,故此地草原兔种群的K值为K1,图中K2为草原兔种群数量的最大值。
【变式训练】
1.下列关于种群增长的“J”形曲线的叙述,错误的是(　　)
A.种群的“J”形增长是在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等条件下形成的
B.在实验室的理想条件下,种群的数量可呈“J”形增长
C.一个物种引入新的地区后,一段时间内可能呈“J”形增长
D.“J”形增长的种群,其数量达到最大值后恒定不变
答案:D
解析:种群的“J”形增长是在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等条件下形成的,A项正确;在实验室的理想条件下,种群的数量可呈“J”形增长,B项正确;一个物种引入新的地区后,因繁殖力强、气候适宜、没有天敌等,在开始的一段时间内可能呈“J”形增长,C项正确;“J”形增长的种群,其数量没有最大值,D项错误。
2.下列关于环境容纳量的叙述,正确的是(　　)
A.环境容纳量是种群的最大数量,种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量
B.人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量迅速降低
C.环境容纳量是不会改变的,不受空间和资源的限制
D.建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量
答案:D
解析:种群数量可在环境容纳量(即K值)附近波动,A项错误;人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量不会改变,B项错误;环境容纳量不是固定不变的,其受空间和资源的限制,C项错误;建立大熊猫自然保护区可以提高大熊猫种群的环境容纳量,D项正确。
[问题引领]
根据下列实验流程,回答下面相关问题。
知识点二
培养液中酵母菌种群数量的变化
(1)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应采取什么措施
提示:当小方格中的酵母菌过多时,应对菌液进行稀释。一般样品稀释后的适宜范围是每小格5~10个菌体。
(2)对于压在小方格界线上的酵母菌,应怎样计数
提示:对于压在小方格界线上的酵母菌,可依据“计上不计下,计左不计右”的原则计数。
(3)本实验需要设置对照实验吗 需要做重复实验吗
提示:酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照,不需要另设对照实验,但需要做分组重复实验获取平均值,以保证计数的准确性。
(4)现有1 mL含酵母菌的培养液,稀释10倍后,用上述方法检测。已知每个计数室由400(25×16)个小格组成,容纳液体的总体积为0.1 mm3。计算可知5个中格中的80个小格内共有酵母菌n个,则上述培养液中约有酵母菌多少个
提示:由80个小格中含n个酵母菌,计算得到0.1 mm3培养液中,即400个小格中含酵母菌数为400n/80=5n(个),依据1 mL=1 cm3=1 000 mm3,进一步计算1 mL培养液中酵母菌数为(5n/0.1)×1 000×10=5n×105(个)。
[归纳提升]
1.实验注意事项
(1)每天计数酵母菌数量的时间要固定;若计数室内酵母菌过多,难以计数,应对培养液进行定量稀释。
(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,减小误差。
(3)制片时,先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸吸去。
(4)制好装片后,应稍等片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,再用显微镜进行观察、计数。
2.计数结果异常分析
(1)统计结果偏小的原因:取液时未摇匀,吸取的培养液中酵母菌偏少;在计数时,未统计方格界线上的部分酵母菌等。
(2)统计结果偏大的原因:取液时未摇匀,吸取的培养液中酵母菌偏多;在计数时,统计了方格界线上的所有酵母菌等。
[典型例题]
某小组开展酵母菌培养实验,下图是摇瓶中酵母菌的种群密度变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)
A.培养初期,酵母菌因种内竞争强而生长缓慢
B.转速为250 r/min 时,预测种群呈“S”形增长
C.该实验中计数酵母菌时应采用逐个计数法
D.培养期间菌体数量变化趋势可用数学模型Nt=N0λt表示
答案:B
解析:培养初期,摇瓶中酵母菌较少,种内竞争较弱,A项错误;由题图可知,转速为250 r/min 时,初期种群密度持续上升,随着种群数量的增加,种群密度的增长放缓,故预测种群呈“S”形增长,B项正确;该实验中计数酵母菌时应该采用抽样检测法,不能采用逐个计数法,C项错误;数学模型Nt=N0λt只适用于种群的“J”形增长,由于此培养过程中存在营养物质不断消耗、代谢废物积累等问题,故不适用该数学模型,D项错误。
【变式训练】
1.下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是(　　)
A.先将培养液滴在血细胞计数板上,轻盖盖玻片防止气泡产生
B.培养酵母菌时,需要静置培养
C.培养早期不需要取样,培养后期每天取样一次
D.计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计相邻两边上的
答案:D
解析:对酵母菌进行抽样检测时,应先将盖玻片盖上,再将培养液滴在盖玻片边缘,A项错误;酵母菌静置培养,会出现菌体沉底现象,所以在培养酵母菌时,不能静置培养,B项错误;培养早期和培养后期都需要每天取样一次,C项错误;计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计相邻两边上的,D项正确。
2.某兴趣小组在探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,分别在4个锥形瓶中进行如下图所示的培养,均获得了“S”形增长曲线。下列叙述错误的是(　　)
A.4个锥形瓶中酵母菌种群数量达到K值的时间一般不同
B.可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数
C.锥形瓶Ⅳ内的种群数量先于锥形瓶Ⅱ达到K值
D.4个锥形瓶中酵母菌种群的K值各不相同
D
解析:由于培养液的体积不同,起始酵母菌数量不同,因此4个锥形瓶内的种群达到K值的时间一般不同,A项正确;可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数,B项正确;锥形瓶Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积相同,但是锥形瓶Ⅳ内的起始酵母菌数量多,故锥形瓶Ⅳ内的种群数量先于锥形瓶Ⅱ达到K值,C项正确;锥形瓶Ⅰ、Ⅲ中培养液的体积相同,虽然起始酵母菌数量不同,但种群的K值一般相同,同理,锥形瓶Ⅱ、Ⅳ中酵母菌种群的K值一般也相同,D项错误。
正确区分种群增长率和增长速率与种群数量增长的关系
(1)种群增长率与增长速率的含义及计算方法
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=一定时间内增长的数量/初始数量×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),即增长速率=一定时间内增长的数量/时间。
③计算方法
假设某一种群的数量在一段时间t(如一年)内,由初始数量N0增长到数量Nt,则该种群的增长率和增长速率的计算公式如下:
增长率=(末数-初数)/初数×100%=(Nt-N0)/N0×100%(无单位);
增长速率=(末数-初数)/时间=(Nt-N0)/t(有单位,如个/年)。
[素养提升]
(2)种群的“J”形增长和“S”形增长曲线分析
曲线甲是“J”形增长曲线,前提条件是食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等理想条件。曲线乙是“S”形增长曲线,前提条件是资源和空间有限。两种增长曲线的差异主要是由环境阻力的有无造成的。曲线丙表示“J”形增长曲线的增长率。曲线丁表示“S”形增长曲线的增长速率。
下图为某种群中的[(K值-种群数量)/K值]随种群数量变化的曲线(设K值=200)。下列相关分析正确的是(　　)
A.图中曲线表示种群增长速率与
种群数量呈负相关
B.在S1点时不存在影响种群增长
的环境阻力
C.渔业捕捞后种群剩余量最好控制
在S3点对应的种群数量左右
D.(K值-种群数量)/K值越小,种群增长速率越大
答案:C
解析:由题干和题图可知,种群数量呈“S”形增长。在“S”形增长曲线中, K/2之前种群增长速率随种群数量的增加而增大,K/2之后种群增长速率随种群数量的增加而减小;该种群曲线所示的任何时候都存在环境阻力;渔业捕捞后种群剩余量最好控制在K/2(此时种群增长速率最大),即S3点对应的种群数量左右;当种群数量为K/2(S3点对应的种群数量)时,种群增长速率最大,此时(K值-种群数量)/K值为0.50,并非最小值。
课堂小结

展开更多......

收起↑