资料简介
第2节 种群数量的变化
教师参考
新课导入
导入1:提问:种群最基本的数量特征是什么?请完成下列填空:
请同学们思考:种群数量可能会发生怎样的变化?本节我们来研究种群数
量的变化。
导入2:地球上的每种生物都具有很大的生殖潜力,如果这种生殖潜力不
受食物、空间、天敌和气候条件等的限制而任其发展的话,种群数量会
在短期内达到惊人的数量。但是大多数情况下,种群的生存和发展受到
资源、空间、天敌等因素的限制,所以其种群的数量增长不可能出现上
述现象。那么,种群的数量变化有什么规律呢?
[学习目标] 1.说出建构数学模型的过程;2.比较“J”型增长和“S”型
增长两种模型;3.举例说明“S”型增长模型在生产实践中的应用;4.探
究酵母菌的种群数量变化。
知识点一 建构种群增长模型的方法
教材导读
阅读教材第65～66页,完成下列填空:
1.数学模型的意义
种群数量的变化,常常需要建立数学模型。
2.什么是数学模型
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 。
3.数学模型的表现形式: 等。
[思考与讨论] 同数学方程式相比,曲线图表示的模型有什么局限性?
提示:同数学方程式相比,曲线图表示的数学模型不够精确。
描述、解释和预测
数学形式
公式和曲线图
要点 数学模型的构建
在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20 min就通过分裂繁
殖一代。
(1)请构建n代细菌数量的计算公式?
(2)72 h后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?
要点探究
提示:(1)Nn=2n,N代表细菌数量,n表示第n代。
(2)72小时,细菌共繁殖了72×3=216(代),故理论上细菌的总数为
N=2216(个)。
(3)在一个培养基中,细菌的数量会一直按照这个公式增长吗?为什么?
提示:(3)不会。因为一个培养基中的营养和生存空间是有限的。
[归纳总结]建立数学模型的一般步骤
知识点二 种群数量的增长、波动和下降
阅读教材第66～68页,完成下列填空:
1.种群增长的“J”型曲线
(1)含义:在理想条件下的种群,以时间为横坐标,以 为纵
坐标画出的曲线图,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
害等。
(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λ倍。
(4)建立模型:t年后种群数量为: 。
种群数量
食物和空间
一定的倍数
Nt=N0λt
教材导读
2.种群增长的“S”型曲线
趋于稳定(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
种内斗争
增加
出生率 死亡率
(3)K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 是保护大熊猫的根本
措施。
[思考与讨论] 从环境容纳量的角度思考,对家鼠等有害动物的控制,应
当采取什么措施?
环境容纳量
提示:从环境容纳量的角度思考,可以采取措施降低有害动物种群的环
境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采
取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所;养殖或释放它们的天敌,
等等。
种群最大数量
环境容纳量
3.种群数量的波动和下降
(1)影响因素
①自然因素:如 、食物、 、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,在不利条件下,种群的
数量还会急剧下降甚至消亡。
(3)研究意义:对有害动物的防治、野生生物资源的 、濒危
动物种群的拯救和恢复都有着重要意义。
气候 天敌
波动
保护和利用
要点1 种群的“J”型增长
在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937～1942年
期间,这个种群数量的增长如图所示。
要点探究
(1)从图中看出,该种群增长的曲线是“ ”型。
(2)若在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,某种群的
起始数量为N0,并且第二年的数量是第一年的λ倍(该种群每年的增长倍
数都保持不变),则:
①一年后种群数量N1= ,两年后种群数量N2= ,t年后种群
数量Nt= 。
②若λ>1,请绘出数学方程式Nt=N0λt中种群数量Nt随t的变化曲线图。
提示:
J
N0λ N0λ2
N0λt
(3)种群增长率指在一段时间内,结束时种群数量相对于初始种群数量的
增加部分占初始数量的比例,“J”型曲线中年增长率公式可表示为种群
增长率=(Nt-Nt-1)/Nt-1即 λ-1,由于λ是个定值,种群增长率也是个定值。
若λ=1,种群数量 ;若0死亡率,但差值在减小,种群数量增长缓慢。
④K值时,出生率=死亡率,种群数量达到最大。
2.结合图分析,同种生物的K值是固定不变的吗?哪些因素会影响动物种
群的环境容纳量?
提示:同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响。生物自
身的遗传特性和食物、栖所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环
境容纳量。
3.结合上面的探究1、2思考并完成下面的问题:
(1)如何保护濒危动植物?
提示:对于濒危动植物而言,由于环境污染、人类破坏等,导致此种生
物的K值变小,因此通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量,是保
护这些生物的根本措施。
(2)如何合理利用自然资源?
提示:在“S”型曲线中,种群数量达到环境容纳量的一半K/2时,种群
增长速率最大,资源再生能力最强。因此,在野生生物资源合理开发利
用方面,要保证捕捞或利用后,生物种群数量不得低于K/2,这样既可获
得最大利用量,又可保持种群的高速增长。
(3)如何防治有害生物?
提示: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,杀虫效果最好的时期则在K/2之前。
[归纳总结] (1)种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线比较
(2)“K”与“K/2”值的应用
应用 措施 目的
野生资
源保护
保护野生生物的生存
环境,减小环境阻力 增大K值
有害生
物防治
增大环境阻力 降低K值
在种群数量达到K/2以前采取相应措施 防止害虫数量
快速增长
资源开发
与利用 捕捞或收获后的种群数量应维持在K/2 保证持续获
取高产量
知识点三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
阅读教材第68～69页,完成下列填空:
1.提出问题:培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?
2.作出假设:在有限的环境条件下,酵母菌种群的增长呈“ ”型
曲线。
3.探究步骤
(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 到试管中的培养液。
(3)将试管放在 ℃条件下培养。
S
接种
25
教材导读
(4)每天取样计数酵母菌数量。用 在显微镜下计数,
估算10 mL培养液中酵母菌的初始种群数N0,然后连续观察七天,记录每
天的数值。
(5)分析数据,以 为横坐标, 为纵坐标,画出坐标
曲线图,分析曲线走向,揭示酵母菌种群数量变化规律。
4.实验结论
在有限的环境条件下酵母菌种群数量呈 增长。
血细胞计数板
时间 酵母菌数量
“S”型
要点 培养液中酵母菌种群数量的变化
1.怎样进行酵母菌的计数?
要点探究
提示:对一支试管中的培养液(可定为10 mL)中的酵母菌逐个计数是非
常困难的,可以采用抽样检测的方法:先将盖玻片放在计数室上,用滴管
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。稍待片刻,待酵母菌细胞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。
2.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?
提示:使酵母菌在培养液中均匀分布。
3.本探究需要设置对照吗?
提示:不需要另外设置对照。本实验研究的是培养液中酵母菌种群的数
量是怎样随时间变化的,自变量是时间,实验本身就构成了时间上的前
后对照。
4.需要做重复实验吗?
提示:需要。一次实验的结果可信度低,重复实验如果得到相同或类似
的结果,才能发现培养液中酵母菌种群的数量变化规律。
5.如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取怎样的措施?
提示:稀释。
6.对于压在小方格界线上的酵母菌,应当怎样计数?
提示:只计数相邻两边及其顶角的酵母菌,以减小误差。
[归纳总结] 培养液中酵母菌种群数量变化的影响因素
(1)在培养初期,酵母菌个体数少,营养、空间相对充足,种群呈类似
“J”型增长。随着种群数量增长,剩余营养和空间不足,种群增长趋于
缓慢、停止,甚至下降。
(2)营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素。培养液的温度、
pH、溶氧量、甚至代谢产物积累都影响酵母菌的种群数量。
核心知识小结
[要点整合] [关键语句]
1.如建立数学模型一般包括以下步骤
:提出问题→作出假设→数学表达→
检验修正。
2.在食物和空间条件充裕、气候适宜、
没有敌害等条件下,种群的数量呈
“J”型增长。
3.自然界的资源和空间有限,存在K值。种群经过一定时间增
长后数量趋于稳定,增长曲线呈“S”型。同一种群的K值会
因环境因素而改变。
4.在自然界,影响种群数量的因素很多,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。
人类活动对种群数量的影响越来越大,有时甚至成为决定性
的因素。
5.研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素,对于
有害动物防治、野生生物资源保护和利用,以及濒危动物种
群的拯救和恢复,都有着重要意义。
随堂检测·基础达标
1.如图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图,下列叙述错误的是( )
A.为有效防治蝗灾,应在A点之前及时控制种群密度
B.A～B段,该种群的增长率与种群密度之间呈正相关
C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止C点出现
D.该地东亚飞蝗种群数量最好控制在D～E水平
B
解析:分析图中曲线可发现,A点时,种群增长率最大,此时防治蝗虫效
果差,应在A点之前及时控制种群密度;由起点到B点为“S”型曲线, A
～B段中,该种群的增长率在逐渐下降,而种群密度在逐渐增加,二者呈
负相关;利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例后,降低了出生率,可防
止C点出现;蝗虫种群数量控制在D～E水平,即可大幅度降低蝗虫对各
种植物的危害,同时又保护了生物多样性。
2.种群数量增长数学模型建立的一般步骤是( )
A.观察并提出问题→提出合理假设→根据实验数据,用数学形式表达事物
的性质→实验检验或修正数学模型
B.观察并提出问题→根据实验数据,用数学形式表达事物的性质→提出合
理假设→实验检验或修正数学模型
C.观察并提出问题→提出合理假设→根据实验数据,用数学形式表达事物
的性质
D.提出合理假设→根据实验数据,用数学形式表达事物的性质→检验或修
正数学模型
A
3.(2018·山西太原月考)下列有关种群数量变化中K值的叙述,正确的是(
)
A.种群数量达到K值时便可保持数量不变
B.建立自然保护区,可提高种群的K值
C.对于同一种群来说,K值是固定不变的
D.可通过减弱家鼠的繁殖力减小其K值
B
解析:种群数量达到K值时,可以保持相对稳定,也可能波动或下降;建
立自然保护区,给被保护的种群提供良好的生存环境,因此可提高种群
的K值;同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响;减弱家
鼠的繁殖力不会减小其K值,可以通过减少食物来源或减少生存空间等
措施来尽量降低其K值。
4.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。
其中错误的是( )
A.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
B.将培养液振荡摇匀后,用滴管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
C.在血球计数板中央滴一滴培养液,盖上盖玻片,若边缘有多余培养液,用
滤纸吸去
D.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
C
解析:探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,先将盖玻片放在计
数室上,用滴管吸取培养液,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。
5.(2018·四川宜宾检测)如图表示某种群的增长曲线,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:
, 。
解析:(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,所以其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。
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)若此图表示池塘中某鱼类种群的增长曲线,希望长期获得较高的鱼产
量,每次捕捞后该种鱼的数量需保持在曲线中的 点左右,原因是
。
解析:(2)在捕捞后为了尽快恢复种群的数量,所以捕获后应是种群的
增长速率最大,即种群数量应为K/2左右。
答案:(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
(3)若此图表示某地老鼠种群数量变化,如果灭鼠时只采用杀死的办法,采
取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。请你依图提出更有效的
控制鼠害的方案: 。
解析:(3)控制鼠害的最根本措施就是降低环境容纳量。
答案:(3)增加老鼠生存环境阻力(可从食物来源、生活场所、天敌等
方面考虑),使其环境的容纳量降低
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