山東省武城縣第二中學(xué)高中生物 4.2種群數(shù)量的變化學(xué)案（無答案）新人教版必修3

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1、 第四章 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 【課標(biāo)解讀】 1.通過細(xì)菌數(shù)量增長的分析，掌握建構(gòu)種群增長模型的方法。 2.通過“J”型和“S”型曲線分析，理解種群數(shù)量變化的影響因素及內(nèi)在邏輯關(guān)系。 3.結(jié)合探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。 【溫故而知新】 1.種群的數(shù)量特征 ，其中最基本的數(shù)量特征是 。 2.年齡組成的三個類型： 。 【雙基梳理】 知識點一：建構(gòu)種群增長模型的方法(閱讀P65－66) 1．?dāng)?shù)學(xué)模型：

2、是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的 形式。 2．建構(gòu)模型的步驟：觀察研究對象，提出問題→提出 →根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)? 對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正。 3．某細(xì)菌每20 min分裂一次，細(xì)菌分裂增殖公式為Nn＝2n，N代表 ，n表示 。 知識點二：種群增長的“J”型曲線(閱讀P66) 1．模型假設(shè)①條件： 和 條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。②數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以 增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。 2．建立模型 t年后種群數(shù)量表達(dá)式為

3、。如果以 為橫坐標(biāo)， 為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈 型。 知識點三：種群增長的“S”型曲線(閱讀P67) 1．種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為 型曲線。 2．“S”型增長的數(shù)學(xué)模型 ①形成原因 →→→種群密度增長達(dá)到平衡，數(shù)量趨于穩(wěn)定，呈“S”型增長。 ②曲線特點：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的 (K值)后，將停止增長。 3．環(huán)境容納量：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群 ，又稱“K”值。同一種群的K值不是 ，會隨著環(huán)境條件的改變而變化。

4、 知識點四：種群數(shù)量的波動和下降(閱讀P67－68) 1．決定因素： 、遷入率和遷出率。 2．影響因素①自然因素：氣候、食物、被捕食、傳染病。②人為因素：受 的種群數(shù)量不斷增加，野生動植物 不斷減少。 3．?dāng)?shù)量變化 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在 中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇 甚至消亡。 4．研究意義① 有害動物。②保護(hù)和利用 。③拯救和恢復(fù) 。 知識點五：探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗(閱讀P68－69) 1．用 培養(yǎng)酵母菌，種群的增長

5、受 、 、pH、溫度等因素的影響。 2．在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群呈 型增長；自然界中資源和空間總是有限的，酵母菌種群呈 型增長。 3．計算酵母菌數(shù)量可用抽樣檢測的方法—— 。 【合作探究】 探究一：種群增長模型的建構(gòu) 1．建構(gòu)方法 研究方法 研究實例 提出 問題 觀察研究對象，提出問題 細(xì)菌每20 min分裂一次 合理 假設(shè) 提出合理的假設(shè) 在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌的種群增長不會受密度影響 建立 模型 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá) 時間 0

6、 20 40 60 80 細(xì)菌數(shù)量 20 21 22 23 24 時間 100 120 140 160 180 細(xì)菌數(shù)量 25 26 27 28 29 Nn＝2n(N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代) 修正 檢驗 通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正 觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正 2.意義 數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)規(guī)律的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能。在科學(xué)研究中，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。 思維激活1．同是數(shù)學(xué)模型，曲線圖與方程式比較，具有什么優(yōu)點？ 2．從曲線的走

7、向分析可以預(yù)計：若在食物(養(yǎng)料)和空間條件 、氣候 和沒有 等理想條件下，細(xì)菌種群的增長不會受 的影響，往往會持續(xù)增長。 強(qiáng)化訓(xùn)練1：在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細(xì)菌每20 min就分裂繁殖一代。現(xiàn)將該細(xì)菌種群(m個個體)接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無限)，T h后，該種群的個體總數(shù)是( 　　)。 A．m·2T　　B．m·220　　C．2·　　D．m·23T 變式訓(xùn)練1：判斷正誤：(1)在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照上述數(shù)學(xué)模型增長。(　 　)(2)生物按何形式增長可以用實驗計數(shù)法來檢驗或修正。( 　　)(3)自然界食物和空

8、間無限，生物一般按指數(shù)形式增長。(　 　) 探究二：種群數(shù)量的變化曲線和應(yīng)用 1．兩種曲線模型比較 項目 “J”型曲線 “S”型曲線 增長 模型 前提 條件 理想狀態(tài)：資源無限、空間無限、不受其他生物制約(無種內(nèi)斗爭，缺少天敵) 現(xiàn)實狀態(tài)：資源有限、空間有限、受其他生物制約(種內(nèi)斗爭加劇，捕食者數(shù)量增加) 種群增 長速率 K值有 無 無K值 有K值 曲線形 成原因 無種內(nèi)斗爭，缺少天敵 種內(nèi)斗爭加劇，天敵數(shù)量增多 2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 (1)保護(hù)瀕危動植物 對于瀕危動植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等，導(dǎo)致此種生物的K值變小

9、，通過建立自然保護(hù)區(qū)等措施提高環(huán)境容納量，是保護(hù)這些生物的根本措施。 (2)合理利用自然資源 在“S”型曲線中，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量的一半時，種群增長速率最大，資源再生能力最強(qiáng)。因此，在野生生物資源合理開發(fā)利用方面，要保證捕撈或利用后，生物種群數(shù)量不得低于，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的高速增長。 (3)防止有害生物 在農(nóng)林害蟲的防治方面，降低農(nóng)林害蟲的環(huán)境容納量是防治的根本，殺蟲效果最好的時期則在之前。 思維激活 3．“J”型增長的增長率與λ之間有什么關(guān)系？ 4．“S”型曲線中，有一段時期近似于“J”型曲線，這一段是否等同于“J”型曲線？ 5．結(jié)合下圖分析，同種生物的

10、K值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量？ 6．請用達(dá)爾文的進(jìn)化觀點分析下圖中的陰影部分所表示的含義是什么？ 7．在調(diào)查某林場松鼠的種群數(shù)量時，計算當(dāng)年種群數(shù)量與一年前種群數(shù)量的比值(λ)，并得到如圖所示的曲線，則該種群在第幾年時個體數(shù)量最少？ 強(qiáng)化訓(xùn)練2：如圖表示種群在理想環(huán)境中和有環(huán)境阻力條件下的增長曲線，下列有關(guān)種群數(shù)量增長曲線的敘述中正確的是( 　　)。 A．圖甲為“J”型增長，每年增加的個體數(shù)量始終不變 B．圖乙為“S”型增長，G點時增長速率達(dá)到最大值 C．防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到F點時進(jìn)行 D．漁業(yè)捕撈后剩余量應(yīng)該在E點左右 變式訓(xùn)練2：若如圖

11、表示某種小型淡水魚遷入新的湖泊后種群增長速率隨時間變化的曲線，請判斷如下敘述的正誤：(1)該種小型淡水魚在新的環(huán)境中呈“J”型增長。(　 　)(2)該種魚在新湖泊中的環(huán)境容納量約為t2時該魚數(shù)量的兩倍。( 　　) (3)t4時該種小型淡水魚在新環(huán)境中逐漸消失。(　 　) (4)t3時該種小型淡水魚的年齡組成為衰退型。(　 　) 探究三、探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 1．實驗原理：(1)可用液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“S”型

12、曲線。(3)可采用抽樣檢測的方法，進(jìn)行顯微鏡計數(shù)。 2．實驗?zāi)康模撼醪綄W(xué)會酵母菌等微生物的計數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。 3．材料用具：探究所需要的菌種和無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細(xì)胞計數(shù)板(2 mm×2 mm方格)、滴管、顯微鏡等。 4．方法步驟：試管中加入10 mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液→接種酵母菌到試管中并混合均勻→把試管在28 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)7 d→每天抽樣檢測計數(shù)酵母菌數(shù)量：①將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計數(shù)板小方格內(nèi)；②顯微鏡觀察計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)，已知小方格的培養(yǎng)液厚度為0.1 mm，計算出培養(yǎng)液體積

13、；③換算出10 mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)→ 分析數(shù)據(jù)，畫出曲線。進(jìn)行數(shù)形轉(zhuǎn)換，以時間為橫坐標(biāo)，酵母菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出坐標(biāo)曲線圖，分析曲線走向，揭示酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。 5．實驗結(jié)果 酵母菌增長曲線圖(如圖1)及轉(zhuǎn)化后的增長速率曲線圖(如圖2) 圖1　　　　　　　　　　圖2　 增長曲線的總趨勢是先增加再降低。原因是在開始時培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足，空間充裕，條件適宜，因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，營養(yǎng)消耗，pH變化、有害產(chǎn)物積累等，使生存條件惡化，酵母菌死亡率高于出生率，種群數(shù)量下降。 6．注意事項 (1)結(jié)果的記錄最好用記錄表(如下表)。 時間/d

14、 1 2 3 4 5 6 …… 數(shù)量/個 (2)每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。 思維激活：8. (1)探究本實驗需要設(shè)置對照嗎？需要做重復(fù)實驗嗎？ (2)從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)前，為什么需將試管輕輕振蕩幾次？ (3)若一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，采取的措施是什么？ (4)對于壓在小方格界線上的酵母菌，怎樣計數(shù)？ (5)影響酵母菌種群生長的因素可能有哪些？ 強(qiáng)化訓(xùn)練3．某小組進(jìn)行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”實驗時，同樣實驗條件下分別在4個試管中進(jìn)行培養(yǎng)(見下表)，均獲得了“S”型增長曲線。根據(jù)實驗結(jié)果判斷，下列說法

15、錯誤的是(　 　)。 試管號 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 培養(yǎng)液體積/mL 10 5 10 5 起始酵母菌數(shù)/103個 10 5 5 10 A．4個試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長 B．4個試管內(nèi)的種群同時達(dá)到K值 C．試管Ⅲ內(nèi)種群的K值與試管Ⅱ不同 D．試管Ⅳ內(nèi)的種群數(shù)量先于試管Ⅱ開始下降 變式訓(xùn)練3：如圖為某小組進(jìn)行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化”實驗時，所測得的不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，請回答下列問題：(1)曲線AB段酵母菌呼吸發(fā)生的場所是________；曲線BC段酵母菌呼吸的方式為________。(2)酵

16、母菌種群數(shù)量從C點開始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，還有________、________。(3)在T1～T2時段，單位時間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有________、________。(4)某同學(xué)在T3時取樣，統(tǒng)計的酵母菌種群數(shù)量明顯高于D點對應(yīng)的數(shù)量，原因可能有________、________和用血球計數(shù)板計數(shù)時出現(xiàn)錯誤等。 【達(dá)標(biāo)檢測】 A級——基礎(chǔ)鞏固 1．有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動態(tài)變化”的實驗，正確的敘述是(　 　)。 A．改變培養(yǎng)液的pH不影響K值(環(huán)境容納量)大小 B．用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化 C．取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后

17、對酵母菌準(zhǔn)確計數(shù) D．營養(yǎng)條件并非影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素 2．如圖表示出生率、死亡率和種群密度的關(guān)系，據(jù) 此分析得出的正確表述是( 　　)。 A．在時控制有害動物最有效 B．圖示規(guī)律可作為控制人口增長的依據(jù) C．該圖可用于實踐中估算種群最大凈補(bǔ)充量D．時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量 3．?dāng)?shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)；②觀察研究對象，提出問題；③通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正；④提出合理的假設(shè)。下列排列順序正確的是( 　　)。 A．①②③④ B

18、．②④①③ C．④①②③ D．③①②④ 4．如圖所示為一個鼠群遷入一個新的生態(tài)系統(tǒng)后的增長曲線。試分析在曲線中哪段表示食物最可能成為鼠群繁殖速度的限制因素(　 　)。 A．EF段 B．DE段 C．CD段 D．BC段 5．下列關(guān)于種群數(shù)量變化的敘述，錯誤的是( 　　)。 A．種群的數(shù)量變化受多種因素的影響，所以常常會出現(xiàn)波動 B．種群數(shù)量的變化主要由遷入率和遷出率、出生率和死亡率引起 C．在自然界中，種群的增長一般是“J”型曲線 D．在自然界中，種群的增長一般是“S”型曲線 填空題1．某研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)：某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，其種群數(shù)量增長速率隨時間變化的曲線如圖所示

19、，請分析回答問題： (1)在t0～t2時間內(nèi)，種群數(shù)量增長曲線呈________型曲線；若在t2時種群數(shù)量為N，則在t1時種群數(shù)量為________。t1時該種群的年齡結(jié)構(gòu)(組成)可能為________。 (2)捕獲該魚的最佳時期為________時，原因是____________________________。 (3)在t2時期后，該魚種群數(shù)量變化將呈現(xiàn)________狀態(tài)，主要原因是________、________。 B級——技能提升 6．探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化的實驗中，血球計數(shù)板的規(guī)格如下，蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm，每毫升培養(yǎng)液中酵母菌細(xì)胞的計算公式是( 　

20、　)。 A．酵母細(xì)胞個數(shù)/mL＝ B．酵母細(xì)胞個數(shù)/mL＝ C．酵母細(xì)胞個數(shù)/mL＝ D．酵母細(xì)胞個數(shù)/mL＝ 7．在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如下圖所示。下列4圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長速率隨時間變化趨勢的曲線是( 　　)。 8．環(huán)保工作者對某地區(qū)最主要的草食動物——野兔種群數(shù)量進(jìn)行連年監(jiān)測，得到如下圖所示的數(shù)量增長變化(λ)曲線(λ＝t月種群數(shù)量/(t－1)月種群數(shù)量)。據(jù)圖分析下列敘述正確的是(　 　)。 A．第1年至第3年該種群的出生率相同 B．第4年初至第5年中

21、期，種群數(shù)量呈“S”型增長 C．第3年末種群數(shù)量與第5年中期種群數(shù)量相等 D．野兔的種群數(shù)量在第6年末達(dá)到K值 9．下列關(guān)于種群數(shù)量變化的敘述中，不正確的是( 　　)。 A．在理想條件下，種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型為：Nt＝N0λt B．一個物種引入新的地區(qū)后，一定呈“J”型增長 C．對家鼠等有害動物的控制，要盡量降低其K值 D．一個呈“S”型增長的種群，數(shù)量在左右時增長速率最大 10．下圖是黃海某種魚的種群數(shù)量增長曲線。下列相關(guān)敘述正確的是(　 　)。 A．A點時組成該種群的個體全為幼年個體 B．B點時的種群大小能夠提供最大持續(xù)產(chǎn)量 C．C點時該種群年齡組成為衰退型 D．

22、D點時該種群增長率最大 11．如圖是探究影響酵母菌種群數(shù)量變化因素時獲得的實驗結(jié)果。有關(guān)分析正確的是( 　　)。 A．O點時酵母菌的接種量會影響酵母菌的發(fā)酵速率 B．M點前酵母菌不進(jìn)行細(xì)胞呼吸 C．N點時酵母菌種群增長速率最大 D．P點以后酵母菌數(shù)量下降只與酒精濃度有關(guān) 填空題2．通過資料查找發(fā)現(xiàn)：在15～35 ℃范圍內(nèi)，酵母菌種群數(shù)量增長較快。為了探究酵母菌種群增長的最適溫度是多少，設(shè)置了5組實驗，每隔24 h取樣檢測一次，連續(xù)觀察7 d。下表是他們進(jìn)行相關(guān)探究實驗所得到的結(jié)果：(單位：×106個/mL) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次

23、 第8次 0 h 24 h 48 h 72 h 96 h 120 h 144 h 168 h 15 1.2 3.0 3.8 4.6 4.0 3.2 2.8 2.5 20 1.2 5.0 5.3 4.2 2.1 1.2 0.8 0.6 25 1.2 5.2 5.6 4.6 2.9 1.0 0.6 0.2 30 1.2 4.9 5.5 4.8 2.2 1.3 0.7 0.5 35 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 1.3 0.8 0.6 請據(jù)表分析回答下列問題：(1)實驗過程中，每

24、隔24 h取一定量的酵母菌培養(yǎng)液，用血細(xì)胞計數(shù)板在顯微鏡下進(jìn)行細(xì)胞計數(shù)，并以多次計數(shù)的平均值估算試管中酵母菌種群數(shù)量，這種方法稱為________法。 (2)據(jù)表分析，酵母菌種群數(shù)量增長的最適溫度約是________℃。在上述實驗條件下，不同溫度下酵母菌種群數(shù)量隨時間變化的相同規(guī)律是________________。 (3)請在坐標(biāo)中畫出上述實驗過程中不同溫度條件下培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量達(dá)到K值時的柱形圖。 (4)為了使實驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格控制實驗中的____________等無關(guān)變量。同一溫度條件下，若提高培養(yǎng)液中酵母菌起始種群數(shù)量，則該組別中酵母菌到達(dá)K值的時間將_______

25、_ (“增加”、“減少”或“保持不變”)；若其他條件保持不變，適當(dāng)提高培養(yǎng)液的濃度，則該組別的K值將________ (“增加”、“減少”或“保持不變”)。 填空題3．某野外調(diào)查小組對某地區(qū)種群進(jìn)行深入調(diào)查，獲得了下面有關(guān)信息資料。 如圖表示某物種遷到一個新環(huán)境后，其種群數(shù)量的變化情況。 (1)從曲線的走勢來看，該種群剛遷入時，經(jīng)歷了一個快速的增長期，曲線呈現(xiàn)出近似________增長；當(dāng)種群數(shù)量越來越多，由于環(huán)境條件有限，曲線呈現(xiàn)出________增長；最后曲線呈現(xiàn)出有規(guī)律的________。 (2)該種群的環(huán)境容納量(K值)大約對應(yīng)于圖中的哪個點？____________。 (3)如果此種群是魚類，應(yīng)如何捕撈使效益最高？____________。 (4)某一地區(qū)2010年人口普查時有10萬人，2011年比2010年增長1%。請預(yù)測按照此增長速率，2016年該地區(qū)的人口將有多少？____________(寫出計算式即可)。在生物圈中，人口的K值是有限的。人口增長過快對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生沉重的壓力。為此我們應(yīng)采取的對策是____________。 8