高中生物 新人教版 選擇性必修二課件第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)

1、第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化課標(biāo)要點學(xué)法指導(dǎo)1.了解構(gòu)建種群增長模型的方法2嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變化3活動建議：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1.通過“J”形增長和“S”形增長的數(shù)學(xué)模型的分析與比較，培養(yǎng)歸納、比較及運用模型分析問題的能力(科學(xué)思維)2通過實驗 “探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”培養(yǎng)實驗方案的設(shè)計與實施能力，以及對實驗結(jié)果的分析與評價能力(科學(xué)探究)知識導(dǎo)圖課前新知導(dǎo)學(xué)建構(gòu)種群增長模型的方法1數(shù)學(xué)模型概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的_形式。2研究方法或步驟觀察研究對象，提出問題作出_根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)腳形式對事物的性質(zhì)進行表達進一步實驗或觀察，對模

2、型進行_。數(shù)學(xué)合理的假設(shè)數(shù)學(xué)檢驗或修正3表達形式(1)數(shù)學(xué)方程式：_，但不夠直觀。(2)_：直觀，但不夠精確?？茖W(xué)、準(zhǔn)確曲線圖同數(shù)學(xué)方程式相比，曲線圖有什么優(yōu)點？如果是在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，細菌的數(shù)量會一直按照上述數(shù)學(xué)模型增長嗎？為什么？微思考提示：與數(shù)學(xué)方程式相比，曲線圖能更直觀地反映出種群數(shù)量的增長趨勢。不會。因為培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)有限，空間等也有限，細菌不可能無限繁殖。經(jīng)調(diào)查，第一年某種昆蟲種群數(shù)量為N0，如果在理想的條件下，每年的增長率為0.2保持不變，則第三年該種群數(shù)量為()A1.2N0B1.44N0C2.2N0D3.6N0【答案】B【解析】根據(jù)題意，在理想的條件下，種群數(shù)量持續(xù)增加，種群

3、數(shù)量呈現(xiàn)“J”形增長。第一年某種昆蟲種群數(shù)量為N0，每年的增長率為0.2保持不變，第二年的數(shù)量是第一年的1.2倍，則第三年該種群數(shù)量NtN0(1.2)21.44N0。種群的“J”形和“S”形增長時間種群數(shù)量食物和空間一定的倍數(shù)NtN0t趨于穩(wěn)定有限的加劇增加降低增高環(huán)境容納量種群最大數(shù)量環(huán)境容納量種群增長的“S”形曲線中，種群數(shù)量為K/2、K時該種群的年齡結(jié)構(gòu)分別是哪種類型？出生率與死亡率的大小分別有什么關(guān)系？微思考提示：增長型，穩(wěn)定型。出生率死亡率，出生率死亡率。判斷下列表述是否正確。(1)在理想條件下，影響種群數(shù)量增長的因素主要是環(huán)境容納量。()(2)對于“S”形曲線，同一種群的K值是固定

4、不變的，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)。()(3)“J”形增長曲線的增長率是一定的，而增長速率逐漸增加。()(4)培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量在培養(yǎng)早期呈“J”形增長。()【答案】(1)(2)(3)(4)種群數(shù)量的波動1在自然界，有的種群能夠在一段時間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的_。2對于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在_中。處于波動狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)_。3當(dāng)種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的_。當(dāng)一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁育等原因而_。相對穩(wěn)定波動種群爆發(fā)下降衰退、消亡自然環(huán)境中，種群的數(shù)量一定低于K值嗎？說出你的理由。微思考提示：不一定。自然環(huán)境中，大多數(shù)種群數(shù)量圍繞K

5、值上下波動，故種群數(shù)量可以高于K值，但不會維持很長時間。在自然界中，大多數(shù)種群總是處在波動中的原因是()A人類的干擾B食物的不足C多種因素的影響D環(huán)境條件是無限的【答案】C【解析】在自然界中，大多數(shù)種群總是處在波動中，原因是種群數(shù)量受到多種外源性因素和內(nèi)源性因素的影響。課堂素養(yǎng)初培種群的“J”形和“S”形增長曲線知識歸納1“J”形曲線 (1)“J”形增長的坐標(biāo)曲線：種群在資源、空間、食物等無限的條件下，其增長速率不受種群密度限制，通常呈指數(shù)增長，又稱“J”形增長。如圖所示坐標(biāo)曲線。(2)特點：種群的增長率保持不變。當(dāng)1時，種群呈“J”形增長；當(dāng)1時，種群保持穩(wěn)定；當(dāng)死亡率，種群數(shù)量增加。K/2

6、時，出生率與死亡率的差值最大，種群增長速率最大。K/2K時，仍然是出生率死亡率，但差值在減小，種群數(shù)量增長緩慢。K值時，出生率死亡率，種群數(shù)量達到最大。(4)關(guān)于K值的三個重要結(jié)論：(1)K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化。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)境不受破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)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)境不被破壞的前提下所能容納的最大值；種群所達到的最大值可能會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為受多種因素制約

7、。3聯(lián)系(1)圖示：種群增長速率與種群數(shù)量間存在怎樣的關(guān)系？提示：增長速率與種群數(shù)量不是同一個概念，只要增長速率為正值，種群數(shù)量就在增加；增長速率為零，種群數(shù)量恒定不變；增長速率為負(fù)值時，種群數(shù)量應(yīng)下降。歸納總結(jié)種群增長的“J”形曲線和“S”形曲線的比較項目“J”形增長的數(shù)學(xué)模型 “S”形增長的數(shù)學(xué)模型 產(chǎn)生條件 理想條件下：食物和空間條件充裕；氣候適宜；沒有敵害 自然條件下：資源和空間有限；各種生態(tài)因素綜合作用 項目“J”形增長的數(shù)學(xué)模型 “S”形增長的數(shù)學(xué)模型 增長特點 種群數(shù)量以一定的倍數(shù)連續(xù)增長(NtNot)，無K值 種群數(shù)量達到環(huán)境容納量K值后，將在K值上下波動，保持相對穩(wěn)定 環(huán)境容

8、納量 無K值 有K值 種群增長率 保持穩(wěn)定，增長率為1 先增加后減少，在K/2時達到最大值，在K時增長率為0，即出生率等于死亡率 對點精練1(2020江西南昌摸底)種群在理想環(huán)境中，呈“J”形曲線增長(如下圖中甲)；在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”形曲線增長(如下圖中乙)。下列有關(guān)種群增長曲線的敘述正確的是()A若該圖表示草履蟲種群增長曲線，當(dāng)種群數(shù)量達到e點后，增長速率接近0B種群中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點之后C若該圖表示蝗蟲種群增長曲線，則蟲害的防治必須在c點進行DK值是環(huán)境容納量，不隨環(huán)境的變化而變化【答案】A【解析】若該圖表示草履蟲種群增長曲線，當(dāng)種群數(shù)量達到e點后，出生率與死亡率接近于等值，

9、所以增長速率為0?！癑”形曲線和“S”形曲線的交叉陰影部分是環(huán)境阻力的影響，因此環(huán)境阻力應(yīng)該出現(xiàn)在c點之后。c點是蝗蟲種群增長速率最快的時候，這個時候防治效果甚微，應(yīng)該在b點附近(c點之前)防治。K值是環(huán)境容納量，會隨環(huán)境改變而改變。2下面三種曲線是同一生物在相同條件下的培養(yǎng)結(jié)果。以下分析錯誤的是()A圖1、2、3都可以表示該種群在有限環(huán)境條件下的增長規(guī)律B圖1中a點和圖3中e點的增長速率與圖2中的c點對應(yīng)C圖1中b點和圖3中f點的增長速率與圖2中的d點對應(yīng)D圖1、2、3中的b、c、f點都可以表示種群達到了環(huán)境容納量【答案】D【解析】本題涉及種群數(shù)量增長的三條曲線，首先要對三個曲線圖中縱橫坐標(biāo)

10、的含義進行對比：圖1和圖2的橫坐標(biāo)都表示時間，但圖1的縱坐標(biāo)表示種群個體數(shù)，圖2的縱坐標(biāo)表示種群增長速率；圖3的橫坐標(biāo)表示種群密度，縱坐標(biāo)表示出生率或死亡率。通過分析曲線可知，三個曲線圖中的種群個體數(shù)量最終都達到一個最大值，所以它們都屬于“S”形增長，環(huán)境條件是有限的，A正確。圖1中，曲線斜率最大的點(a點)增長速率最大，圖3中出生率和死亡率差值最大的點(e點)增長速率最大，這兩個點對應(yīng)圖2中的c點，B正確。圖1中的b點增長速率為0，圖3中的f點出生率死亡率，增長速率也為0，這兩個點均對應(yīng)圖2中的d點，C正確。圖1、2、3中表示種群達到了環(huán)境容納量的點分別是b、d、f點，D錯誤。知識歸納1實驗

11、原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的數(shù)量增長受培養(yǎng)液的成分、培養(yǎng)的空間、pH、溫度等因素的影響。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化(2)在理想環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線；在有限的環(huán)境條件下，酵母菌種群的增長呈“S”形曲線。在恒定培養(yǎng)液中當(dāng)酵母菌種群數(shù)量達K值后，還會轉(zhuǎn)而下降直至全部死亡(營養(yǎng)物質(zhì)消耗、代謝產(chǎn)物積累及pH變化所致)。(3)計算酵母菌數(shù)量可用抽樣檢測的方法顯微計數(shù)法。2探究步驟(1)將10 mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中。(2)將酵母菌接種到試管的培養(yǎng)液中。(3)將試管放在25 條件下培養(yǎng)。(4)每天取樣計數(shù)酵母菌數(shù)量。用血細胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)，估算10

12、mL酵母菌的初始種群數(shù)N0，然后連續(xù)觀察七天，記錄每天的數(shù)值。(5)分析數(shù)據(jù)，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。3實驗結(jié)果分析(1)酵母菌增長曲線圖：(2)趨勢：先增加再減少。(3)分析：增長：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，出生率高于死亡率，種群數(shù)量劇增。穩(wěn)定和波動：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，酵母菌死亡率逐漸升高，當(dāng)死亡率等于出生率時，種群數(shù)量不再增長。衰退：隨生存條件進一步惡化，酵母菌死亡率高于出生率，種群數(shù)量下降。該探究需要設(shè)置對照及重復(fù)實驗嗎？若一個小方格內(nèi)

13、酵母菌過多，難以數(shù)清，采取的措施是什么？提示：本實驗不需要設(shè)置對照實驗，因不同時間取樣已形成對照；需要做重復(fù)實驗，目的是盡量減少誤差，需對每個樣品計數(shù)三次，取其平均值。當(dāng)一個小方格內(nèi)酵母菌過多時，應(yīng)當(dāng)稀釋培養(yǎng)液重新計數(shù)，以每小方格內(nèi)含有45個酵母菌細胞為宜。稀釋培養(yǎng)液時要進行定量稀釋，便于計算。4實驗中的注意事項(1)在從試管中吸取培養(yǎng)液前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減小誤差。(2)每天取樣的時間要盡量保持相同，并做到隨機取樣。(3)若取出的液體中酵母菌密度過大，可以增加稀釋倍數(shù)。(4)計數(shù)時先將蓋玻片放在計數(shù)室上，將培養(yǎng)液滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。(5)

14、用顯微鏡計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)只計數(shù)相鄰兩邊及其頂角的酵母菌(類似于“樣方法”)。(6)結(jié)果的記錄最好用記錄表(如下表)。時間/d123456數(shù)量/個拓展延伸探究酵母菌種群數(shù)量變化實驗中的3個注意點(1)本實驗不需要設(shè)置對照實驗，因不同時間取樣已形成對照；需要做重復(fù)實驗，目的是盡量減小誤差，需對每個樣品計數(shù)三次，取其平均值。(2)計數(shù)時要注意蓋玻片和培養(yǎng)液的放置先后順序，先蓋蓋玻片，然后在蓋玻片邊緣滴加培養(yǎng)液。(3)影響實驗結(jié)果的誤差分析及改進辦法(如下圖)。對點精練1下列關(guān)于“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗的操作敘述，正確的是()A從試管吸出培養(yǎng)液之前應(yīng)靜置一段時間

15、B對于壓在小方格界線上的酵母菌，計數(shù)四條邊上的菌數(shù)C當(dāng)一個小方格中酵母菌數(shù)目較多時應(yīng)適當(dāng)稀釋D將培養(yǎng)液滴到計數(shù)室中蓋上蓋玻片后鏡檢【答案】C【解析】從試管中吸取培養(yǎng)液之前應(yīng)將試管振蕩，以使酵母菌混合均勻，減小實驗誤差；計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)計數(shù)相鄰兩邊及其頂角的菌數(shù)；當(dāng)一個小方格中酵母菌數(shù)目過多時，無法計數(shù)，應(yīng)適當(dāng)稀釋；操作過程中，應(yīng)先蓋上蓋玻片，然后在蓋玻片邊緣滴培養(yǎng)液，讓培養(yǎng)液自行滲入計數(shù)室。2(2020天津?qū)氎鎱^(qū)模擬)某小組進行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”實驗，同樣實驗條件下分別在4支試管中進行培養(yǎng)。結(jié)合表中的實驗數(shù)據(jù)，請判斷下列說法正確的是()試管號培養(yǎng)液體積

16、/mL105105起始酵母菌數(shù)/103個105510A與相比，內(nèi)酵母菌先到達K值，種群數(shù)量先下降B因為在“同樣實驗條件下”，所以4支試管內(nèi)的種群增長速率一定相同C從試管中吸出培養(yǎng)液對酵母菌進行計數(shù)之前，一定要將試管輕輕振蕩幾次D試管內(nèi)種群的K值與試管不同，試管的環(huán)境阻力小于試管【答案】C【解析】相對于試管而言，試管中起始酵母菌數(shù)量較多，其種群數(shù)量先達到K值，也先下降；在“同樣實驗條件下”，但4支試管內(nèi)培養(yǎng)液體積和起始酵母菌數(shù)有所不同，故種群增長速率不一定相同；從試管中吸出培養(yǎng)液對酵母菌進行計數(shù)之前，一定要將試管輕輕振蕩幾次，使酵母菌混合均勻；相對于試管而言，試管中培養(yǎng)液體積較大，利于酵母菌生存

17、，因此試管內(nèi)種群的K值大于試管，試管的環(huán)境阻力大于試管。課堂延伸提分易錯易混1：增長率與增長速率的區(qū)別1增長率是指一段時間內(nèi)種群數(shù)量增加的部分占初始種群數(shù)量的比例。計算公式為：增長率種群數(shù)量差/初始總數(shù)100%。2增長速率是指種群數(shù)量在單位時間內(nèi)的增長的數(shù)量。計算公式為：增長速率種群數(shù)量差/時間。 某種群原有數(shù)量為a，一年后，該種群數(shù)為b，其種群增長速率為：(ba)/年，即增長率出生率死亡率。增長速率有單位，如個/年等，增長率是個百分率，沒有單位，故增長率不能等同于增長速率。因此，“J”形曲線的增長率是不變的，而增長速率是會改變的，而且不斷增大。“S”形曲線的增長率是逐漸下降的，因為環(huán)境開始時

18、較適宜，隨著時間的延長，環(huán)境逐漸不適宜，增長速率是先上升，后下降，K/2時最大，K值時為0。種群增長率與種群增長速率雖一字之差，但內(nèi)涵完全不同。 增長率和增長速率沒有大小上的相關(guān)性。注：t1時，種群數(shù)量為K/2，t2時為K。易錯易混2：關(guān)注值內(nèi)涵“J”形曲線中NtN0t，代表種群數(shù)量是前一年的倍數(shù)，不是增長率。例1 (2020江蘇南京期中) 如圖表示某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長速率隨時間變化的曲線，下列敘述正確的是()A在t0t2時間內(nèi)，種群數(shù)量呈“J”形增長B若在t2時種群的數(shù)量為N，則在t1時種群的數(shù)量為N/2C捕獲該魚的最佳時期為t2時D在t1t2時，該魚的種群數(shù)量呈下降趨勢【答

19、案】B【解析】t0t2時間內(nèi)，增長速率先升后降，最后降為0，說明種群數(shù)量呈“S”形增長，A錯誤；t2時種群的數(shù)量達到最大值即環(huán)境容納量，則在t1時種群的數(shù)量為N/2，B正確；捕獲該魚的最佳時期為t1后，但應(yīng)在t2前，避免資源的浪費，C錯誤；在t1t2時，種群增長速率逐漸下降，但種群數(shù)量仍在增長，并趨于穩(wěn)定，D錯誤。解題技巧：坐標(biāo)曲線題的答題方法例2(2020四川綿陽模擬)在某森林的固定位置和固定時間，用固定數(shù)量鳥網(wǎng)捕捉的方法，統(tǒng)計大山雀種群數(shù)量。連續(xù)10年內(nèi)得到如圖所示的曲線(圖中表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù))，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A大山雀種群數(shù)量的調(diào)查方法可用標(biāo)記重捕法B26年間

20、大山雀種群的年齡結(jié)構(gòu)都為衰退型C10年內(nèi)，第4年的種群數(shù)量最大D第8年大山雀數(shù)量達到最低，此后保持相對穩(wěn)定【答案】B【解析】24年間，12，大山雀種群數(shù)量增加，為增長型；大山雀運動能力強，活動范圍廣，可以用標(biāo)記重捕法調(diào)查其種群密度；24年間12,48年間01,8年以后1，所以10年內(nèi)，第4年的種群數(shù)量最大，第8年大山雀數(shù)量達到最低，此后保持相對穩(wěn)定。B項錯誤。坐標(biāo)曲線類解題模板第一步識圖：識圖的關(guān)鍵是識標(biāo)、明點、析線。既要注意曲線的起點、趨勢、頂點、轉(zhuǎn)折點、交叉點、終點，又要注意曲線中的數(shù)據(jù)。第二步析圖：解決“為什么”的問題。聯(lián)想與曲線有關(guān)的概念、規(guī)律、原理等，尋求曲線中各自變量與因變量的關(guān)系

21、，并由此分析曲線中為什么會出現(xiàn)這些特殊點，曲線為什么會有這種變化趨勢及它們說明了什么，以此揭示問題的實質(zhì)和規(guī)律。第三步用圖：識圖是基礎(chǔ)，析圖是關(guān)鍵，用圖是目的。把生物學(xué)問題巧妙而合理地設(shè)置成坐標(biāo)曲線題，運用圖中曲線的特征、規(guī)律來解決實際問題，并用規(guī)范的生物學(xué)語言表達。第四步結(jié)合曲線解題模板， 逐個選項分析，各項擊破，正確解答。小練素養(yǎng)達成1下列關(guān)于構(gòu)建種群增長模型方法的說法錯誤的是()A曲線圖能直觀地反映出種群數(shù)量的增長趨勢B數(shù)學(xué)模型就是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的曲線圖C數(shù)學(xué)模型可描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化D在數(shù)學(xué)建模過程中也常用到假說演繹法【答案】B【解析】曲線圖能直觀地反映出種群數(shù)量

22、的增長趨勢，A正確；數(shù)學(xué)模型就是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，可能是曲線圖，也可能是數(shù)學(xué)表達式，B錯誤；數(shù)學(xué)模型可描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，C正確；建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的一般步驟是：提出問題作出假設(shè)用數(shù)學(xué)形式表達檢驗或修正，故在數(shù)學(xué)建模過程中也常用到假說演繹法，D正確。2下列關(guān)于環(huán)境容納量的敘述，正確的是()A環(huán)境容納量是種群在生存空間中的最大數(shù)量B建立自然保護區(qū)能提高瀕危生物的環(huán)境容納量C同一群落中各種群的環(huán)境容納量是相同的D種群數(shù)量達到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定【答案】B【解析】環(huán)境容納量是在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，A錯誤；建立自然保護區(qū)，使得環(huán)境改善，能提高瀕危生物的環(huán)境容納量，B正確；同一群落中各種群對資源的需求不同，因此環(huán)境容納量是不相同的，C錯誤；環(huán)境容納量(K值)，會隨著環(huán)境條件的改變而改變，D錯誤。3