2024-2025學(xué)年高中生物第4章種群和群落第2節(jié)種群數(shù)量的變化教學(xué)案含解析新人教版必修3

PAGE第2節(jié)種群數(shù)量的變更1．在食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒有敵害等志向條件下，種群數(shù)量呈“J”型增長，數(shù)學(xué)模型為：Nt＝N0λt。2．正常狀況下，自然界的資源和空間是有限的，種群數(shù)量會呈“S”型增長。3．在環(huán)境條件不受破壞的狀況下，肯定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。4．“J”型曲線的增長率是不變的，“S”型曲線的增長速領(lǐng)先增大后減小。5．影響種群數(shù)量變更的因素許多，因此，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動中；在不利條件下，種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。一、構(gòu)建種群增長模型的方法1．?dāng)?shù)學(xué)模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2．構(gòu)建步驟：視察探討對象，提出問題→提出合理的假設(shè)→用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式進行表達→檢驗或修正。3．表達形式(1)數(shù)學(xué)方程式：科學(xué)、精確，但不夠直觀。(2)曲線圖：直觀，但不夠精確。二、種群增長的“J”型曲線1．模型假設(shè)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(食物和空間條件充裕,氣候相宜,沒有敵害等))2．?dāng)?shù)學(xué)模型：Nt＝N0λt。3．各參數(shù)的含義eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(N0：種群的起始數(shù)量,t：時間,Nt：t年后該種群的數(shù)量,λ：該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的,倍數(shù)))三、種群增長的“S”型曲線1．形成緣由2．環(huán)境容納量在環(huán)境條件不受破壞的狀況下，肯定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，又稱K值。3．應(yīng)用建立自然愛護區(qū)，從而提高環(huán)境容納量，例如為增加大熊貓的種群數(shù)量而設(shè)立的臥龍自然愛護區(qū)。四、種群數(shù)量的波動和下降1．影響因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然因素：氣候、食物、天敵、傳染病等,人為因素：人類活動的影響))2．?dāng)?shù)量變更：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動中；在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。1．推斷下列敘述的正誤(1)種群數(shù)量的變更也就是指種群數(shù)量的增長和波動(×)(2)“J”型曲線是發(fā)生在自然界中最為普遍的種群增長模式(×)(3)培育液中酵母菌的種群數(shù)量在培育早期呈“J”型增長(√)(4)對于“S”型曲線，同一種群的K值是固定不變的，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)(×)(5)種群數(shù)量達到K值后不再發(fā)生變更(×)(6)探討種群數(shù)量的變更有利于對有害動物的防治以及對野生生物資源的愛護和利用(√)2．下圖中可表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的曲線是()解析：選B種群在無環(huán)境阻力狀況下的增長是指在食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒有天敵等的狀況下的增長。在這樣的條件下，種群數(shù)量會呈“J”型曲線增長，B圖所示的增長曲線屬于此種狀況。3．當(dāng)某一種群生活在資源和空間有限的環(huán)境中時，用來描述該狀況下種群數(shù)量變更的數(shù)學(xué)模型是()A．Nt＝N0λt B．K/2值C．“J”型曲線 D．“S”型曲線解析：選D在資源和空間有限的環(huán)境中，種群經(jīng)過肯定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，這種增長曲線稱為“S”型曲線。4．在養(yǎng)分和生存空間都沒有限制的條件下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代，那么24h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是()A．224 B．272C．424 D．472解析：選B由題意知，這種細菌在24h內(nèi)共分裂24×3＝72(次)，產(chǎn)生的細菌數(shù)量是272。5．影響一片稻田里螟蟲種群密度的干脆因素中不包括()A．水稻的長勢 B．季節(jié)的變更C．青蛙的數(shù)量 D．土壤的理化特征解析：選D土壤的理化特征(包括含水量)干脆影響水稻的長勢，但不干脆影響螟蟲的種群密度。eq\a\vs4\al(核心要點一)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,)))eq\a\vs4\al(種群數(shù)量的增長曲線)1．種群數(shù)量增長的“J”型曲線和“S”型曲線的比較項目“J”型曲線“S”型曲線增長模型前提條件志向狀態(tài)：①食物和空間條件充裕；②氣候相宜；③沒有敵害；④無遷入、遷出等現(xiàn)實狀態(tài)：①食物、空間有限；②不斷變更的自然條件；③有種內(nèi)斗爭和種間競爭增長率和增長速率K值有無無K值有K值聯(lián)系兩種增長曲線的差異主要是環(huán)境阻力大小不同，因而對種群數(shù)量增長的影響不同(圖示如右)[思索探究]1．(1)種群“J”型增長的數(shù)學(xué)模型中，當(dāng)λ>1，λ＝1，0<λ<1，λ＝0時，種群數(shù)量分別將如何變更？提示：Nt＝N0λt；λ>1，種群數(shù)量上升；λ＝1，種群數(shù)量穩(wěn)定；0<λ<1，種群數(shù)量下降；λ＝0，雌體沒有繁殖，種群在下一代中滅亡。(2)種群增長的“S”型曲線中，種群數(shù)量為K/2、K時該種群的年齡組成分別是哪種類型？誕生率與死亡率的大小分別有什么關(guān)系？提示：增長型，穩(wěn)定型。誕生率>死亡率，誕生率＝死亡率。[名師點撥]種群增長率與增長速率的辨析(1)種群增長率：指單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)新增加的個體數(shù)，即增長率＝eq\f(肯定時間內(nèi)增長的個體數(shù)量,初始個體數(shù)量)×100%。(2)種群增長速率：指單位時間內(nèi)新增加的個體數(shù)(即種群數(shù)量增長曲線的斜率)，即增長速率＝肯定時間內(nèi)增長的個體數(shù)量/時間。假設(shè)某一種群的數(shù)量在某一單位時間t(如一年)內(nèi)，由初始數(shù)量N0增長到Nt，則該種群的增長率和增長速率的計算公式分別為：增長率＝eq\f(末數(shù)－初數(shù),初數(shù))×100%＝eq\f(Nt－N0,N0)×100%(無單位)；增長速率＝eq\f(末數(shù)－初數(shù),單位時間)＝eq\f(Nt－N0,t)(有單位，如個/年)。2．K值的變更(1)K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的變更而發(fā)生變更，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。(2)在環(huán)境不遭遇破壞的狀況下，種群數(shù)量會在K值旁邊上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負反饋調(diào)整使種群數(shù)量回到K值。(3)K值并不是種群數(shù)量的最大值：K值是環(huán)境容納量，即在保證環(huán)境不被破壞前提下所能容納的最大值；種群所達到的最大值會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為環(huán)境已遭到破壞。3．K值與K/2在實踐中的應(yīng)用資源的愛護和利用有害生物的防治K值(環(huán)境容納量)愛護環(huán)境，減小環(huán)境阻力，增大K值；養(yǎng)殖量不能超過K值，否則會破壞環(huán)境，導(dǎo)致K值下降增大環(huán)境阻力，降低K值K/2(最大增長速率)捕撈(捕獲)后的種群數(shù)量要維持在K/2，種群數(shù)量會快速回升剛好限制種群數(shù)量，嚴防達到K/2[題組沖關(guān)]1．(2024·全國卷Ⅰ，有改動)假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S型增長，該種群的增長速率隨種群數(shù)量的變更趨勢如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時起先捕獲，下列四個種群數(shù)量中合適的是()A．甲點對應(yīng)的種群數(shù)量 B．乙點對應(yīng)的種群數(shù)量C．丙點對應(yīng)的種群數(shù)量 D．丁點對應(yīng)的種群數(shù)量解析：選D依據(jù)題圖，種群數(shù)量約為環(huán)境容納量的1/2時，種群增長速率最大，種群有最大持續(xù)產(chǎn)量。與甲、乙、丙點相比，在丁點時捕獲，捕獲后使種群處于最大增長速率旁邊，能達到持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜的目的。2．如圖所示為種群在志向環(huán)境中呈“J”型增長，在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長。下列關(guān)于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長曲線的敘述，正確的是()A．當(dāng)種群數(shù)量達到e點后不再發(fā)生變更B．種群增長過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在c點之后C．圖中陰影部分表示克服環(huán)境阻力生存下來的個體數(shù)量D．呈“S”型曲線增長的蝗蟲，其數(shù)量也可能超過K值解析：選D影響種群數(shù)量的因素許多，種群數(shù)量達到K值后會出現(xiàn)波動，下降甚至消亡；環(huán)境阻力在c點之前就已出現(xiàn)；陰影部分表示被淘汰的個體數(shù)量；種群數(shù)量可能在短時間內(nèi)超過K值，但會快速下降。[歸納拓展]K值的不同表示方法圖中A、B、C、D時間所對應(yīng)的種群數(shù)量為K值，A′、C′、D′時間所對應(yīng)的種群數(shù)量為K/2值。eq\a\vs4\al(核心要點二)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,)))eq\a\vs4\al(探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更)1．試驗原理(1)酵母菌可用液體培育基(培育液)來培育，培育基中酵母菌種群數(shù)量的增長受培育液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。(2)可采納抽樣檢測的方法對酵母菌進行顯微計數(shù)。(3)以培育液中的酵母菌種群數(shù)量和時間為坐標(biāo)軸作曲線，從而駕馭酵母菌種群數(shù)量的變更狀況。2．試驗步驟3．試驗結(jié)果試驗起先時培育液中養(yǎng)分足夠，空間充裕，條件相宜，酵母菌大量繁殖，數(shù)量劇增。隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，養(yǎng)分物質(zhì)的消耗，pH的變更、有害產(chǎn)物的積累等，使酵母菌死亡率高于誕生率，種群數(shù)量下降，最終消逝。4．留意事項(1)每天取樣計數(shù)的時間要固定。(2)對培育液要進行定量稀釋。(3)制片時，先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管將培育液滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入，多余培育液用濾紙(吸水紙)吸去。(4)制好裝片后，應(yīng)稍待片刻，待酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部，再用顯微鏡進行視察、計數(shù)。(5)結(jié)果的記錄最好用記錄表，如下：起始1234567甲乙丙平均[思索探究]2．(1)本試驗須要設(shè)置比照嗎？須要做重復(fù)試驗嗎？提示：酵母菌在不同時間內(nèi)的數(shù)量可以形成前后自身比照，不需另設(shè)比照試驗，但須要做重復(fù)試驗，求平均值以保證明驗結(jié)果的精確性。(2)從試管中吸出培育液進行計數(shù)之前，需將試管輕輕振蕩幾次，試分析其緣由。提示：這是為了使培育液中的酵母菌勻稱分布，以保證估算的精確性。(3)假如一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)實行怎樣的措施？提示：稀釋肯定倍數(shù)(如10倍)后重新計數(shù)。(4)對于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù)？提示：對于壓在小方格界線上的酵母菌，計數(shù)時應(yīng)只計數(shù)相鄰兩邊及其頂點的酵母菌(一般是“計上不計下，計左不計右”，類似于“樣方法”的計數(shù))。[名師點撥]血細胞計數(shù)板及其運用方法(1)血細胞計數(shù)板。①血細胞計數(shù)板(如圖A所示)由一塊厚玻璃片特制而成，其中心有兩個計數(shù)室。每個計數(shù)室劃分為9個大方格(如圖B所示)，每個大方格的面積為1mm2，加蓋玻片后的深度為0.1mm，因此，每個大方格的容積為0.1mm3。②計數(shù)室通常有兩種規(guī)格：一種是一個大方格分成16個中方格，而每個中方格又分成25個小方格；另一種是一個大方格分成25個中方格，而每個中方格又分成16個小方格。但無論是哪種規(guī)格的計數(shù)板，每一個大方格中的小方格數(shù)都是相同的，即16×25＝400(個)小方格。(2)計數(shù)方法。假如是25×16的計數(shù)板，一般選取計數(shù)室四個角及中心共五個中方格(共80個小方格)進行計數(shù)；假如是16×25的計數(shù)板，要取左上、右上、左下、右下4個中方格(即100個小格)進行計數(shù)。(3)計算方法。①25×16的血細胞計數(shù)板：酵母細胞數(shù)(個/mL)＝(5個中方格內(nèi)酵母細胞個數(shù)/80)×400×104×稀釋倍數(shù)。②16×25的血細胞計數(shù)板：酵母細胞數(shù)(個/mL)＝(4個中方格內(nèi)酵母細胞個數(shù)/100)×400×104×稀釋倍數(shù)。[題組沖關(guān)]3．為了探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變更，某同學(xué)進行了如下操作，其中正確的是()A．將適量干酵母放入裝有肯定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中，在相宜條件下培育B．將培育液靜置一段時間后，用吸管從錐形瓶中吸取肯定量的培育液C．在血細胞計數(shù)板中心滴一滴培育液，蓋上蓋玻片，并用濾紙吸去邊緣多余培育液D．將計數(shù)板放在載物臺中心，馬上在顯微鏡下視察、計數(shù)解析：選A在探究酵母菌種群數(shù)量變更的試驗時，將蓋玻片放在計數(shù)板上，用吸管吸取培育液，滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入到計數(shù)板小方格內(nèi)；應(yīng)將培育液振蕩勻稱后，再吸取培育液；將計數(shù)板放在載物臺中心，應(yīng)先靜置一段時間，待酵母菌沉降到計數(shù)室底部，再進行視察、計數(shù)，否則酵母菌不在一個