高二生物人教版必修3學(xué)案第4章第2節(jié)種群數(shù)量的變化

第2節(jié)種群數(shù)量的變化知識(shí)點(diǎn)一種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線[新知導(dǎo)學(xué)]1．建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法(1)建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟與實(shí)例(連線)：答案：①—b②—d③—a④—c(2)數(shù)學(xué)模型的類型：數(shù)學(xué)方程式和曲線圖。2．種群增長(zhǎng)的“J”型曲線(1)模型假設(shè)：①條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等。②數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，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Nt＝N0λt。3．種群增長(zhǎng)的“S”型曲線(1)條件：自然界中的資源和空間總是有限的。(2)K值(環(huán)境容納量)：①含義：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。②形成原因：③應(yīng)用：建立自然保護(hù)區(qū)，從而提高環(huán)境容納量，如提高大熊貓的種群數(shù)量。4．種群數(shù)量的波動(dòng)和下降(1)影響因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然因素\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氣候,食物,天敵,傳染病)),人為因素：人類活動(dòng)的影響))(2)數(shù)量變化：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中；在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至消亡。1．“J”型曲線和“S”型曲線之間的陰影部分表示種群數(shù)量的差異，它是什么原因造成的？提示：“J”型曲線是在無(wú)環(huán)境阻力的情況下形成的，“S”型曲線是在有環(huán)境阻力的情況下形成的，陰影部分可以表示由于自然選擇被淘汰的部分。2．從種群增長(zhǎng)曲線和環(huán)境容納量?jī)蓚€(gè)方面考慮，治理鼠害最有效的措施是什么？提示：①?gòu)脑鲩L(zhǎng)曲線角度考慮：滅鼠應(yīng)在鼠害剛發(fā)生時(shí)就進(jìn)行。②從環(huán)境容納量的角度考慮：應(yīng)該采用斷絕食物、水源、地面硬化等措施降低種群的環(huán)境容納量以防治鼠害。[重難探究]1．“J”型曲線和“S”型曲線的比較2.“S”型曲線的應(yīng)用3.K值的不同表示方法圖中A、B、C、D時(shí)間所對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量為K值，A′、C′、D′時(shí)間所對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量為K/2值。有關(guān)種群數(shù)量變化的兩點(diǎn)提醒(1)K值是一定環(huán)境的最大容納量，此時(shí)種群出生率與死亡率相等。(2)K值不是一成不變的：K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時(shí)，K值會(huì)下降；反之，K值會(huì)上升。[典題演練]1．假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”型增長(zhǎng)，該種群的增長(zhǎng)率隨種群數(shù)量的變化趨勢(shì)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(shí)開(kāi)始捕獲，下列四個(gè)種群數(shù)量中合適的是(D)A．甲點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量 B．乙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量C．丙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量 D．丁點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量解析：該種家畜種群呈“S”型增長(zhǎng)，圖示為種群增長(zhǎng)率曲線，當(dāng)種群增長(zhǎng)率最大時(shí)，對(duì)應(yīng)種群數(shù)量為K/2。為持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，應(yīng)在丁點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量進(jìn)行收獲，并使種群數(shù)量維持在K/2，有利于種群數(shù)量的恢復(fù)，甲、乙、丙三點(diǎn)種群數(shù)量均小于K/2，若在這幾點(diǎn)收獲會(huì)造成種群數(shù)量越來(lái)越小，所以D項(xiàng)正確。2．如圖表示種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲線，下列有關(guān)該曲線及其應(yīng)用的敘述正確的是(C)A．為保護(hù)魚(yú)類資源，捕撈后應(yīng)控制剩余量在b點(diǎn)前B．若圖表示蝗蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線，則蟲(chóng)害防治應(yīng)在c點(diǎn)之后C．若圖表示大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線，則e點(diǎn)之后的增長(zhǎng)速率為0D．達(dá)到K值時(shí)，該種群的年齡組成為衰退型解析：為保護(hù)魚(yú)類資源，漁業(yè)捕撈后需控制剩余量在c點(diǎn)，即K/2時(shí)，此時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，A錯(cuò)誤；蝗災(zāi)防治應(yīng)在種群數(shù)量及增長(zhǎng)速率較低時(shí)進(jìn)行，所以應(yīng)在b點(diǎn)之前進(jìn)行，B錯(cuò)誤；e點(diǎn)為K值，當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)e點(diǎn)后，種群數(shù)量趨于穩(wěn)定，因此增長(zhǎng)速率為0，C正確；達(dá)到K值時(shí)，種群的年齡組成為穩(wěn)定型，D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化[重難探究]1．實(shí)驗(yàn)原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長(zhǎng)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(wú)限環(huán)境中，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“S”型曲線。2．實(shí)驗(yàn)流程3．實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)(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(shí)間要盡量保持相同，并做到隨機(jī)取樣。(3)若取出的液體中酵母菌密度過(guò)大，可以增加稀釋倍數(shù)。(4)計(jì)數(shù)時(shí)先將蓋玻片放在計(jì)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)用顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)只計(jì)數(shù)相鄰兩邊及其頂角的酵母菌(類似于“樣方法”)。探究酵母菌種群數(shù)量變化實(shí)驗(yàn)中的兩個(gè)注意點(diǎn)(1)本實(shí)驗(yàn)中是有對(duì)照組的，除了設(shè)置養(yǎng)料或溫度等條件不同形成對(duì)照外，接種的酵母菌要相同。(2)計(jì)數(shù)時(shí)要注意蓋玻片和培養(yǎng)液的放置先后順序，蓋玻片在前培養(yǎng)液在后，而不是培養(yǎng)液在前。[典題演練]3．為了探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作，其中錯(cuò)誤的是(C)A．將適量干酵母放入裝有一定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中，在適宜條件下培養(yǎng)B．將培養(yǎng)液振蕩搖勻后，用吸管從錐形瓶中吸取一定量的培養(yǎng)液C．在血細(xì)胞計(jì)數(shù)板中央滴一滴培養(yǎng)液，蓋上蓋玻片，并用濾紙吸去邊緣多余培養(yǎng)液D．將計(jì)數(shù)板放在載物臺(tái)中央，待酵母菌沉降到計(jì)數(shù)室底部，在顯微鏡下觀察，計(jì)數(shù)解析：酵母菌在培養(yǎng)時(shí)一般用葡萄糖作為培養(yǎng)液，在計(jì)數(shù)取液時(shí)一定要搖勻后才能吸??；應(yīng)該讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)數(shù)室，而不是滴在計(jì)數(shù)板的中央。4．有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”的實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是(D)A．改變培養(yǎng)液的pH不影響K值(環(huán)境容納量)大小B．用逐個(gè)計(jì)數(shù)的方法調(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對(duì)酵母菌準(zhǔn)確計(jì)數(shù)D．營(yíng)養(yǎng)條件并非是影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素解析：pH變化影響微生物的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響K值，故A錯(cuò)誤；酵母菌逐個(gè)計(jì)數(shù)很困難，常用抽樣檢測(cè)的方法進(jìn)行調(diào)查，故B錯(cuò)誤。對(duì)酵母菌計(jì)數(shù)時(shí)不用普通載玻片，而是用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，故C錯(cuò)誤。除了營(yíng)養(yǎng)條件外，氣體環(huán)境、溫度等也會(huì)影響種群數(shù)量變化，故D正確。課題調(diào)研：坐標(biāo)曲線類題目——種群的數(shù)量增長(zhǎng)曲線[典范例題]請(qǐng)根據(jù)如圖所示種群增長(zhǎng)的坐標(biāo)曲線，回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)馬纓丹是一種生活于熱帶地區(qū)的有毒植物，為達(dá)到觀賞目的人們把它引種到夏威夷，一段時(shí)間后，馬纓丹大量繁殖，對(duì)夏威夷的畜牧業(yè)造成嚴(yán)重威脅，圖中曲線________符合馬纓丹的瘋狂蔓延趨勢(shì)。(2)根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，世界人口增長(zhǎng)應(yīng)該表現(xiàn)為圖中曲線________，若出現(xiàn)________段則表明人口出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)。(3)太湖藍(lán)藻事件使太湖美的形象大打折扣。若曲線Ⅱ表示太湖中藍(lán)藻增長(zhǎng)曲線，當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到________點(diǎn)后，增長(zhǎng)速率為0。(4)依據(jù)自然界中種群增長(zhǎng)的特點(diǎn)，人們?cè)卺鳙C或海洋捕撈作業(yè)時(shí)，應(yīng)在________點(diǎn)后進(jìn)行，原因是________。[模板構(gòu)建·思路導(dǎo)引]eq\a\vs4\al(識(shí)標(biāo))橫坐標(biāo)表示種群在此地存在時(shí)間的長(zhǎng)短，縱坐標(biāo)表示種群數(shù)量的多少，兩條曲線表示隨著時(shí)間的推移，種群數(shù)量的變化。eq\a\vs4\al(明點(diǎn))(1)e點(diǎn)時(shí)，種群數(shù)量是環(huán)境最大容納量的一半，種群增長(zhǎng)速率最大。(2)f點(diǎn)時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境最大容納量，種群數(shù)量基本不變，種群增長(zhǎng)速率為0。(3)c點(diǎn)時(shí)，種群數(shù)量開(kāi)始下降，即出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。eq\a\vs4\al(析線)(1)曲線Ⅰ為“J”型增長(zhǎng)曲線，符合馬纓丹的“瘋狂蔓延趨勢(shì)”。(2)Oe段種群數(shù)量逐漸增多，增長(zhǎng)速率不斷增大。(3)ef段種群數(shù)量增多，增長(zhǎng)速率變小。(4)fc段種群數(shù)量基本不變，增長(zhǎng)速率為0。(5)cd段種群數(shù)量逐漸減少。[規(guī)范答案·警示失誤](1)Ⅰ錯(cuò)答：Ⅱ錯(cuò)因：不能抓住關(guān)鍵詞語(yǔ)，或不理解關(guān)鍵詞語(yǔ)的含義，如“馬纓丹大量繁殖”和“馬纓丹的瘋狂蔓延趨勢(shì)”是本小題的題眼，這意味著馬纓丹在理想條件下生長(zhǎng)，出現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)曲線。(2)Ⅱcd(3)f錯(cuò)答：e錯(cuò)因：不能正確理解“增長(zhǎng)速率”的意義，實(shí)質(zhì)上，增長(zhǎng)速率為0時(shí)，種群數(shù)量基本不變，即出生數(shù)量與死亡數(shù)量趨于平衡，表現(xiàn)為數(shù)量既不增加，也不減少，如圖中fc段表示。而e點(diǎn)時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大。(4)ee點(diǎn)時(shí)種群數(shù)量的增長(zhǎng)速率最大錯(cuò)答：f錯(cuò)因：不知道“狩獵或海洋捕撈作業(yè)”的最佳時(shí)機(jī)。事實(shí)上，為合理保護(hù)和利用生物資源，應(yīng)保證狩獵或捕撈后種群數(shù)量快速增長(zhǎng)。一、選擇題1．下列有關(guān)種群增長(zhǎng)的“S”型曲線的敘述，錯(cuò)誤的是(D)A．通常自然界中的種群增長(zhǎng)曲線最終呈“S”型B．達(dá)到K值時(shí)種群增長(zhǎng)率為零C．種群增長(zhǎng)受自身密度的影響D．種群的增長(zhǎng)速率逐步降低解析：在自然界中空間和資源都是有限的，種群數(shù)量存在最大值，即環(huán)境容納量，故A項(xiàng)正確；當(dāng)達(dá)到最大容納量時(shí)，種群的出生率等于死亡率，增長(zhǎng)率為零，故B項(xiàng)正確；種群數(shù)量的增多密度的增大，會(huì)導(dǎo)致種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇，天敵數(shù)量增加，出生率下降，死亡率升高，增長(zhǎng)率降低，故C項(xiàng)正確；種群的增長(zhǎng)速率先增加后降低，在種群數(shù)量為eq\f(K,2)時(shí)最大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．下圖為某種群在不同環(huán)境下的增長(zhǎng)曲線，據(jù)圖判斷下列說(shuō)法不正確的是(D)A．A曲線呈“J”型，B曲線呈“S”型B．K表示環(huán)境允許的最大值C．陰影部分表現(xiàn)有環(huán)境阻力存在D．種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)種群增長(zhǎng)最快，是樹(shù)木砍伐的最佳時(shí)期解析：種群數(shù)量在K/2時(shí)增長(zhǎng)速度最大，在K/2以上可以適量砍伐，存留量降到K/2時(shí)又可迅速繁殖。3．科研人員對(duì)某海洋食用生物進(jìn)行研究，得出了與種群密度相關(guān)的出生率和死亡率的變化，如下圖所示，請(qǐng)據(jù)圖判斷下列說(shuō)法中，不正確的是(A)A．D點(diǎn)時(shí)進(jìn)行捕撈有利于該種群的持續(xù)生存B．D點(diǎn)表示種群密度最大C．B點(diǎn)表示種群的增加量最大D．從O點(diǎn)到D點(diǎn)，種內(nèi)斗爭(zhēng)越來(lái)越激烈解析：題圖中D點(diǎn)時(shí)，出生率等于死亡率，此時(shí)種群增長(zhǎng)率是0，種群數(shù)量達(dá)到最大值，種內(nèi)斗爭(zhēng)最激烈，這一點(diǎn)不適合捕撈。圖中B點(diǎn)種群增長(zhǎng)量最大，適合捕撈，此時(shí)捕撈，不影響種群數(shù)量的持續(xù)再生。4．某小組進(jìn)行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣實(shí)驗(yàn)條件下分別在4個(gè)試管中進(jìn)行培養(yǎng)(見(jiàn)下表)，均獲得了“S”型增長(zhǎng)曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)試管號(hào)ⅠⅡⅢⅣ培養(yǎng)液體積(mL)105105起始酵母菌數(shù)(103個(gè))105510A.4個(gè)試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長(zhǎng)B．4個(gè)試管內(nèi)的種群同時(shí)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(kāi)始下降解析：A項(xiàng)中，4個(gè)試管中最初環(huán)境適宜，所以都經(jīng)歷了“J”型增長(zhǎng)；B項(xiàng)中，最初的條件不同，達(dá)到K值不會(huì)同時(shí)；C項(xiàng)中，培養(yǎng)液體積Ⅱ和Ⅲ不同，試管Ⅲ內(nèi)種群的K值應(yīng)大于試管Ⅱ；D項(xiàng)中，Ⅳ中起始酵母菌數(shù)大于Ⅱ，所以先于試管Ⅱ開(kāi)始下降。5.圖示某種小型淡水魚(yú)遷入新的湖泊后種群增長(zhǎng)率隨時(shí)間變化的曲線，根據(jù)該曲線可以得出(D)A．t3時(shí)該種小型淡水魚(yú)的年齡組成為衰退型B．t4時(shí)該種小型淡水魚(yú)在新環(huán)境中逐漸消失C．該種小型淡水魚(yú)在新的環(huán)境中呈“J”型增長(zhǎng)D．該種魚(yú)在新湖泊中的環(huán)境容納量約為t2時(shí)該魚(yú)數(shù)量的兩倍解析：t3時(shí)種群的增長(zhǎng)率已經(jīng)由最大逐漸變小，但種群數(shù)量仍然是在增長(zhǎng)，因此該種小型淡水魚(yú)的年齡組成為增長(zhǎng)型。t4時(shí)種群的增長(zhǎng)率為0，該種小型淡水魚(yú)在新環(huán)境中數(shù)量達(dá)到了最大值(K值)，此時(shí)種群的出生率等于死亡率，種群比較穩(wěn)定。從該種群增長(zhǎng)率隨時(shí)間變化的曲線可知，該種小型淡水魚(yú)在新的環(huán)境中呈“S”型增長(zhǎng)。t2時(shí)種群的增長(zhǎng)率為最大，種群的數(shù)量為K/2。二、非選擇題6.在南海某島上遷入一些農(nóng)戶，那里土地肥沃，氣候宜人，若干年后，島上人口增長(zhǎng)如右圖所示。請(qǐng)回答：(1)該島在m年內(nèi)，人口增長(zhǎng)呈“J”型曲線。當(dāng)人口數(shù)量接近n線時(shí)，環(huán)境阻力越來(lái)越大，n是該島環(huán)境允許的最大(K)值。(2)當(dāng)人口數(shù)量強(qiáng)行增長(zhǎng)到O點(diǎn)時(shí)就會(huì)很快下降到P點(diǎn)，原因是人口劇增后，島上生活資源發(fā)生短缺，各種人為因素使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，加上人們?yōu)闋?zhēng)奪生活資源而發(fā)生種內(nèi)斗爭(zhēng)(如有人被迫離島)等。(3)若干年后島上人口數(shù)又從P點(diǎn)上升到Q點(diǎn)并穩(wěn)定在n線上。以上說(shuō)明該島上生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，人類發(fā)展必須遵循生態(tài)系統(tǒng)的自身發(fā)展規(guī)律，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。解析：在m年內(nèi)，從圖中可以看出，人口增長(zhǎng)呈“J”型曲線。當(dāng)?shù)絥線時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的最大值，種群數(shù)量停止生長(zhǎng)。如果人口數(shù)量強(qiáng)行增長(zhǎng)，個(gè)體間對(duì)有限的空間、食物和其他生活條件的種內(nèi)斗爭(zhēng)必然加劇，這樣會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，若干年后島上人口數(shù)又從P點(diǎn)上升到Q點(diǎn)，并穩(wěn)定在n線上，這說(shuō)明此島上的生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力是有限的。7．右圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長(zhǎng)曲線，請(qǐng)仔細(xì)分析圖中曲線后回答下列問(wèn)題：(1)如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒(méi)有資源和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體的增長(zhǎng)曲線是a，用達(dá)爾