2024-2025學年高中生物第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化教案新人教版選擇性必修第二冊

PAGE11-第2節(jié)種群數(shù)量的變更課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接嘗試建立數(shù)學模型說明種群的數(shù)量變動?？茖W思維—通過嘗試建立數(shù)學模型表征種群數(shù)量變更的規(guī)律。一、建構(gòu)種群增長模型的方法1．數(shù)學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。2．探討方法及實例二、種群的“J”形增長1．含義志向條件下種群增長的形式，以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。這種類型的種群增長稱為“J”形增長。2．數(shù)學模型(1)模型假設(shè)①條件：食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒有天敵和其他競爭物種等。②數(shù)量變更：種群的數(shù)量每年以肯定的倍數(shù)增長，其次年的數(shù)量是第一年的λ倍。(2)建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt＝N0λt。(3)模型中各參數(shù)的意義：N0為該種群的起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。三、種群的“S”形增長1．條件：自然界中的資源和空間總是有限的。2．緣由：隨種群數(shù)量的增多，生物對食物和空間的競爭趨于激烈，導致誕生率降低，死亡率上升。當誕生率等于死亡率時，種群的增長會停止，有時會穩(wěn)定在肯定的水平。3．環(huán)境容納量：又稱K值，指肯定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量。4．應(yīng)用(以大熊貓為例)(1)大熊貓銳減的重要緣由大熊貓棲息地遭到破壞后，由于食物的削減和活動范圍的縮小，其K值會變小。(2)愛護措施建立自然愛護區(qū)，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量，是愛護大熊貓的根本措施。四、種群數(shù)量的波動1．在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持數(shù)量的相對穩(wěn)定。2．對于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。3．某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。4．當種群許久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。五、探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更1．計數(shù)方法：抽樣檢測法。2．詳細計數(shù)過程：先將蓋玻片放在血細胞計數(shù)板的計數(shù)室上，用吸管吸取培育液，滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入。多余的培育液用濾紙吸去。稍待片刻，待酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺的中心，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．曲線圖同數(shù)學公式相比更能直觀地反映出種群的增長趨勢。 ()2．就食性而言，雜食性鳥類的數(shù)量波動小于其他食性的鳥類。 ()3．外來入侵物種進入一個新環(huán)境中必定表現(xiàn)為“J”形增長。 ()4．種群數(shù)量變更的全部內(nèi)容就是“J”形和“S”形增長。 ()5．不同種生物的K值各不相同，但每種生物的K值不變。 ()6．當一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁殖等緣由而衰退、消亡。 ()提示：1.√2.√3．×外來物種進入新環(huán)境中，該種群也可能不適應(yīng)新環(huán)境會遭淘汰。4．×種群數(shù)量的變更包括增長、波動、下降，甚至消亡。5．×環(huán)境變更，K值也會變更。6．√種群的“J”形和“S”形增長1．種群的“J”形和“S”形增長的特點項目“J”形增長“S”形增長前提條件志向狀態(tài)：食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒有天敵和其他競爭物種現(xiàn)實狀態(tài)：食物和空間有限、氣候多變、存在敵害種群數(shù)量增長模型有無K值無K值有K值聯(lián)系2.種群“J”形增長的數(shù)學模型：Nt＝N0λt，λ代表種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，不是增長率。(1)λ＞1時，種群密度增大，如圖中AB段。(2)λ＝1時，種群密度保持穩(wěn)定，如圖中B、D。(3)λ＜1時，種群密度減小，如圖中BD段。3．“S”形曲線中K值與K/2值的分析合作探究：1.據(jù)圖回答種群數(shù)量變更的相關(guān)問題：甲乙(1)嘗試分析曲線a、b之間的陰影部分表示的含義。提示：陰影部分表示由于環(huán)境阻力的存在，在生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)目。(2)從下列因素中選出訪圖乙中曲線c變?yōu)榍€d的有哪些？(填序號)①過度放牧對某種牧草種群的影響②硬化地面、管理好糧食對鼠種群的影響③增加水中的溶氧量對魚種群的影響④大量引進外來物種對本地物種的影響⑤引進某種害蟲的天敵對害蟲種群的影響提示：①②④⑤。2．在“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？(1)推斷：__________(填“是”或“否”)。(2)理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：(1)否(2)“J”形曲線是志向條件下的種群增長趨勢，“S”形曲線是在環(huán)境有限的條件下種群的增長趨勢3．從環(huán)境容納量的角度思索，對家鼠等有害動物的限制，應(yīng)實行什么措施？提示：降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物貯存在平安處，斷絕或削減它們的食物來源；室內(nèi)實行硬化地面等措施，削減它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵等。1．(不定項)在調(diào)查某林場松鼠的種群數(shù)量時，計算當年種群數(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。據(jù)此圖分析得到的下列結(jié)論中正確的是()A．前4年該種群數(shù)量基本不變，第5年調(diào)查的年齡結(jié)構(gòu)可能為衰退型B．第4年到第8年間種群數(shù)量在下降，緣由可能是食物的短缺和天敵增多C．第8年時種群數(shù)量最少，第8年到第16年間種群數(shù)量增加，且呈“S”形曲線增長D．假如持續(xù)第16年到第20年間趨勢，后期種群數(shù)量將呈“J”形曲線增長ABD[前4年，λ值為定值，λ－1＝0，說明種群增長率為0，種群數(shù)量保持不變，第5年λ－1小于0，說明種群增長率為負值，種群數(shù)量下降，年齡結(jié)構(gòu)可能為衰退型，A正確；影響種群數(shù)量的因素有氣候、食物、天敵、傳染病等，B正確；第10年時種群數(shù)量最少，C錯誤；由圖示曲線可知，假如持續(xù)第16年到第20年間趨勢，后期種群數(shù)量將呈“J”形曲線增長，D正確。]2．假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈“S”形增長，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D[該種群數(shù)量變更曲線的縱坐標為種群增長速率，橫坐標為種群數(shù)量，曲線最高點時種群增長速率最大，對應(yīng)種群數(shù)量的K/2。為持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，應(yīng)在種群數(shù)量超過K/2時捕獲，剩余量保持在K/2，此時種群數(shù)量增長速率最大，可使種群數(shù)量快速得以復原。]“S”形增長曲線的解讀圖甲圖乙圖丙三圖對比分析解讀：(1)t1之前，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間條件相對充裕，種群數(shù)量增長較快，當種群數(shù)量為K/2時，誕生率遠大于死亡率，種群增長速率達到最大值。(2)t1～t2，由于資源和空間有限，當種群密度增大時，種內(nèi)斗爭加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長速率下降。(3)t2時，種群數(shù)量達到K值，此時誕生率等于死亡率，種群增長速率為0。探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更1．試驗設(shè)計2．試驗關(guān)鍵(1)操作提示①溶液要進行定量稀釋，每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。②從試管中吸出培育液進行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培育液中的酵母菌勻稱分布，減小誤差。③制片時，先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培育液，滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入。多余的培育液用濾紙吸去。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)果最好用記錄表記錄，如下表所示：時間(天)123456……數(shù)量(個)……(2)計數(shù)提示①計數(shù)原則：顯微鏡計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)遵循“計相鄰兩邊及其夾角”的原則計數(shù)。②結(jié)果異樣的緣由：a．統(tǒng)計結(jié)果偏小的緣由：取液時未搖勻，吸取的培育液中酵母菌偏少；在計數(shù)時，未計邊緣的酵母菌等。b．統(tǒng)計結(jié)果偏大的緣由：取液時未搖勻，吸取了表層的培育液；在計數(shù)時統(tǒng)計了四周邊緣的酵母菌等。(3)留意事項①測定的酵母菌種群數(shù)量是在恒定容積的培育基中測定的，與自然界中的種群數(shù)量變更有差異。②在進行酵母菌計數(shù)時，由于酵母菌是單細胞生物，因此必需在顯微鏡下計數(shù)，且不能精確計數(shù)，只能估算。③血細胞計數(shù)板必需保持干燥，否則培育液將不能滲入計數(shù)室。④清洗血細胞計數(shù)板的正確方法是浸泡和沖洗，不能用試管刷或抹布擦洗。沖洗干凈后不能用紗布或吸水紙擦干，應(yīng)自然晾干或烘干或用吹風機吹干。應(yīng)用實踐：1.培育液的量是有限的，其中酵母菌種群數(shù)量的變更曲線是不是標準的“S”形曲線？若不是，應(yīng)當是怎樣的？嘗試繪出其數(shù)量變更曲線。提示：不是。因為培育液中的養(yǎng)分物質(zhì)的量是有限的，是不能循環(huán)的，當耗盡時種群數(shù)量變?yōu)榱悖€如圖所示。2．嘗試繪出試驗結(jié)果的記錄表。提示：起始1234567甲乙丙平均1．溫度在15～35℃時，酵母菌種群數(shù)量增長較快。下表是同學們進行相關(guān)探究試驗得到的結(jié)果(單位：×106個/mL)：溫度(℃)第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第8次0h24h48h72h96h120h144h168h151.23.03.84.64.03.22.82.5201.25.05.34.22.11.20.80.6251.25.25.64.62.91.00.60.2301.24.95.54.82.21.30.70.5351.21.51.82.02.21.30.80.6以下分析錯誤的是()A．可以用血細胞計數(shù)板在顯微鏡下對酵母菌進行計數(shù)B．據(jù)表分析，酵母菌種群數(shù)量增長的最適溫度約為25℃C．不同溫度條件下酵母菌種群數(shù)量達到K值的時間不同D．每天取樣檢測一次即可，不須要固定取樣的時間D[每天取樣檢測一次即可，但須要固定取樣的時間，否則無法進行比較酵母菌在每天某一特定時間的數(shù)量的變更。]2．(不定項)在肯定量的酵母菌培育液中放入活酵母菌若干，抽樣鏡檢，如圖甲所示(圖中小點代表酵母菌)。將容器放在相宜溫度下恒溫培育5小時后，稀釋100倍，再抽樣鏡檢，如圖乙所示。依據(jù)試驗結(jié)果推斷，以下敘述正確的是()甲乙A．培育5小時后，酵母菌種群密度增加200倍左右B．探究酵母菌的種群數(shù)量變更可以用標記重捕法C．用血細胞計數(shù)板計數(shù)酵母菌數(shù)量時只統(tǒng)計方格內(nèi)菌體D．培育5小時后，酵母菌種群數(shù)量不肯定達到K值A(chǔ)D[用血細胞計數(shù)板計數(shù)時，除統(tǒng)計方格內(nèi)菌體外還要統(tǒng)計相鄰兩邊及其頂角上的菌體，5小時前每個小格內(nèi)約有5個菌體，而5小時后每個小格內(nèi)約有10個菌體，但這是稀釋100倍后的值，所以5小時后種群密度增加200倍，此時酵母菌種群數(shù)量是否達到K值無法推斷。](1)計數(shù)方法：血細胞計數(shù)板有兩種方格網(wǎng)，對于16×25的方格網(wǎng)，計四角的4個中方格共計100個小方格中的個體數(shù)量；而對于25×16的方格網(wǎng)，計四角和正中間的(共5個)中方格共計80個小方格中的個體數(shù)量。如圖所示。(2)計算方法：大方格長度為1mm，高度為0.1mm(即規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm)，則每個大方格的體積為0.1mm3(10－4mL)，故1mL培育液中細胞個數(shù)＝(中方格中的細胞總數(shù)/中方格中小方格個數(shù))×400×104×稀釋倍數(shù)。[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.在食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下，種群數(shù)量呈“J”形增長，數(shù)學模型為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”形增長。3．肯定的環(huán)境條件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．種群的持續(xù)須要有肯定的個體數(shù)量為基礎(chǔ)。1．數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。調(diào)查某種一年生植物的種群時有下列情形，只有80%的種子能發(fā)育成成熟植株，每株植物平均產(chǎn)400粒種子，目前有a粒種子，則m年后種子數(shù)量為()A．0.8a·400m B．400C．a(chǎn)·320m D．320aC[由于每株植物平均每年產(chǎn)400粒種子，只有80%發(fā)育成成熟植株，即320株，則m年后變?yōu)?20m，現(xiàn)有a粒種子，則m年后種子數(shù)量為a·3202．(不定項)關(guān)于圖中種群數(shù)量變更的說法，錯誤的是()A．種群數(shù)量“J”形增長曲線只有在志向條件下才能出現(xiàn)B．種群數(shù)量呈“S”形增長過程中，種群數(shù)量達到K值之前是“J”形增長C．自然狀態(tài)下種群數(shù)量達到600時，種群的增長率為0D．環(huán)境條件變更時，種群的K值不發(fā)生相應(yīng)變更BD[種群呈“S”形增長過程中，在達到K值之前由于有環(huán)境阻力的存在，種群增長曲線不是標準的“J”形；K值時誕生率等于死亡率，種群數(shù)量不變，此時種群增長率為0；環(huán)境條件變更時，種群的K值也會發(fā)生相應(yīng)變更。]3．某同學在進行“探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更”試驗中，依據(jù)試驗的結(jié)果繪制出了如圖所示的酵母菌種群數(shù)量變更曲線圖，下列有關(guān)試驗分析錯誤的是()A．在酵母菌種群數(shù)量增長的不同階段，可能具有相同的增長速率B．當種群數(shù)量達到K值時，其年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型C．de段種群的增長速率為負值，其主要緣由是養(yǎng)分物質(zhì)的缺乏D．本試驗中不存在比照，統(tǒng)計酵母菌個體數(shù)常用抽樣檢測法D[在酵母菌種群數(shù)量增長的cd段，增長速率接近0，A正確；當種群數(shù)量達到K值時，其年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型，誕生率等于死亡率，B正確；de段種群的增長速率為負值，其主要緣由是養(yǎng)分物質(zhì)的缺乏，C正確；本試驗屬于時間上的自身相互比照，酵母菌個體數(shù)常用抽樣檢測法獲得，D錯誤。]4．向某自然牧場引入良種肉牛100頭，任其自然放養(yǎng)，自然繁殖。如圖表示種群數(shù)量增長速率隨時間變更的曲線，下列敘述正確的是()A．在t0～t2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)量約為N/2C．捕殺肉牛的最佳時期為t1時D．在t1～t2時，該肉牛的種群數(shù)量呈下降趨勢B[在t0～t2時間內(nèi)，種群數(shù)量呈“S”形增長；t2時種群達到環(huán)境最大容納量，即K值，所以t1時種群的數(shù)量約為N/2；捕殺肉