第2节种群数量的变化 学习目标 知识概览(教师用书独具) 1.掌握建构种群增长模型的方 建构种群增长香义 步骤〕 2.理解种群数量变化的“J”型 种群数 和“S”型曲线。(难点) 「睏 种群数量)量的增 长曲线 3.结合探究培养液中酵母菌种群 种群数量的变化 数量的变化,建构种群数量变化 种群数量的 波动和下降(影响种群数量变化的因素 的数学模型。(重点) 研究种群数量变化的意义 [自主预习·探新知] 建构种群增长模型的方法 1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.研究方法及实例 观察研究对象,提出问题细菌每20mn分裂次 在条件充足的情况下,种群 提出合理建设增长不受密度增加的影响 适当的数学形式「A=2,N代表细菌数量,m表示 对事物的性质进行 表达 第几代 检验或修 [观察、统计细菌数量 、种群增长的“J”型曲线 1.含义 理想条件下的种群,以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,大致呈“J 型 2.数学模型 (1)模型假设 ①条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等 ②数量变化:种群的数量每年以一二定的倍数增长,第二年的数量是第一年的4倍 (2)建立模型:t年后种群数量为:M=MA。 3)模型中各参数意义:为该种群的起始数量,t为时间(年),M表示t年后该种群的 数量,A表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 三、种群增长的“S”型曲线
1 第 2 节 种群数量的变化 学习目标 知识概览(教师用书独具) 1.掌握建构种群增长模型的方 法。 2．理解种群数量变化的“J”型 和“S”型曲线。(难点) 3．结合探究培养液中酵母菌种群 数量的变化，建构种群数量变化 的数学模型。(重点) [自 主 预 习·探 新 知] 一、建构种群增长模型的方法 1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2．研究方法及实例 二、种群增长的“J”型曲线 1．含义 理想条件下的种群，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，大致呈“J” 型。 2．数学模型 (1)模型假设 ①条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。 ②数量变化：种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 。 (2)建立模型：t 年后种群数量为：Nt＝N0λt 。 (3)模型中各参数意义：N0 为该种群的起始数量，t 为时间(年)，Nt表示 t 年后该种群的 数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。 三、种群增长的“S”型曲线
1.条件:自然界中的资源和空间总是有限的。 2.形成原因 就会加喇降低 度增大 时,达到K值 捕食者数 升高 种内斗争 就会加剧 度增大 当出生率-死亡率 时,达到K 捕食者数 量增加 3.K值 又称环境容纳量,在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大教量。 4.应用 建立自然保护区,提高其环境容纳量是保护大熊猫的根本措施。 四、种群数量的波动和下降 1.影响因素 (1)自然因素:如气候、食物、天敌、传染病等 (2)人为因素:种植业、养殖业的发展,砍伐森林,猎捕动物,环境污染等 2.数量变化 大多数种群的数量总是在波动中,在不利的条件下,种群数量还会急剧下降甚至消亡。 3.研究意义 (1)有害动物的防治。 (2)野生生物资源的保护和利用 (3)濒危动物种群的拯救和恢复 五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化 1.实验原理 (1)用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的 影响。 (2)在理想的无限环境中,酵母菌种群数量的增长呈“』”型曲线;在有限的环境下,酵 母菌种群数量的增长呈“S”型曲线。 2.实验步骤 2
2 1．条件：自然界中的资源和空间总是有限的。 2．形成原因 3．K 值 又称环境容纳量，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。 4．应用 建立自然保护区，提高其环境容纳量是保护大熊猫的根本措施。 四、种群数量的波动和下降 1．影响因素 (1)自然因素：如气候、食物、天敌、传染病等。 (2)人为因素：种植业、养殖业的发展，砍伐森林，猎捕动物，环境污染等。 2．数量变化 大多数种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。 3．研究意义 (1)有害动物的防治。 (2)野生生物资源的保护和利用。 (3)濒危动物种群的拯救和恢复。 五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化 1．实验原理 (1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的 影响。 (2)在理想的无限环境中，酵母菌种群数量的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵 母菌种群数量的增长呈“S”型曲线。 2．实验步骤
液体培养基,无菌条件 培养 酵母菌均匀分布在培养基中 每天将含有酵母菌的培养液滴在 计数板上,计数一个小方格内的酵 )并计数 菌数量,再以此为根据,估算 试管中的酵母菌总数 (4)[重复步骤(2)(3) 连续观察7天,统计数目 5)绘图分析 将所得数值 表示出来得 [基础自测] 1.判断对错 (1)数学模型中数学表达式比曲线图更精确、更直观。() 2)在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。() (3)外来物种入侵进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。( (4)气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素。() (5)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期时呈“J”型增长。() 提示:(1)×数学表达式科学、准确,但不够直观 (2)×理想条件下为“J”型增长,无环境容纳量。 (3)×外来物种入侵进入一个新环境后,若环境条件不适于其生存,可能会导致其数 量减少,甚至灭亡。 (4)√ 2.下列图中,表示种群在无环境阻力状况下增长的是() 【导学号:62672149】 时间 时间 时间 时间 B B[种群在无环境阻力状况下的增长是指在空间无限、资源无限和不存在任何天敌的情 况下的增长。在这样的条件下,种群会呈“J”型曲线增长,B图所示的增长便属于此种情 3.自然界中的种群数量增长一般呈现出“S”型曲线的走势,在此增长趋势中() A.种群的增长与种群密度无关 B.达到K值时种群数量不再变化
3 [基础自测] 1．判断对错 (1)数学模型中数学表达式比曲线图更精确、更直观。( ) (2)在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。( ) (3)外来物种入侵进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。( ) (4)气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素。( ) (5)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期时呈“J”型增长。( ) 提示：(1)× 数学表达式科学、准确，但不够直观。 (2)× 理想条件下为“J”型增长，无环境容纳量。 (3)× 外来物种入侵进入一个新环境后，若环境条件不适于其生存，可能会导致其数 量减少，甚至灭亡。 (4)√ (5)√ 2．下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是( ) 【导学号：62672149】 B [种群在无环境阻力状况下的增长是指在空间无限、资源无限和不存在任何天敌的情 况下的增长。在这样的条件下，种群会呈“J”型曲线增长，B 图所示的增长便属于此种情 况。] 3．自然界中的种群数量增长一般呈现出“S”型曲线的走势，在此增长趋势中( ) A．种群的增长与种群密度无关 B．达到 K 值时种群数量不再变化
C.种群的增长受到环境因素制约 D.同一种群的K值固定不变 C[本题考查学生对种群数量变化规律的理解。种群数量增长的“S”型曲线是在种群 密度增大,种内斗争加剧,天敌数量増加等情况下形成的,Δ错误、C正确。种群数量达到 K值后并不是一成不变的,而是围绕K值上下波动,B错误。同一种群的K值并不是固定不 变的,当生存环境发生改变时,K值也会相应地改变,D错误 连.(备选习题)某学生在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,根据实验结 果绘制出如图所示的曲线图。下列有关分析错误的是() 【导学号:62672150】 种群数量 A.实验过程中酵母菌种群的年龄组成先是增长型,后是稳定型,最后变为衰退型 B.种群数量在不同时间的增长速率可能相同 C.本实验中不存在对照 D.每次取样前应将培养瓶振荡摇匀 C[由题意可知,种群数量先增加,然后维持稳定,最后减少,表明种群的年龄组成先 是增长型,然后是稳定型,最后变为衰退型:本实验在不同时间的取样起到相互对照的作用 为了实验的准确性,在每次取样前都应将培养瓶振荡摇匀,使酵母菌均匀分布。] [合作探究·攻重难] 探 种群增长的曲线 [思考交流] 1.在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿,下图是在1937~1942年 间该种群数量的增长曲线图。结合图示,分析以下问题: 种群数量/个 l000 年份 1)若某种群数量增长符合上图曲线需满足哪些条件? 提示:①实验室条件下。 ②当一个种群刚迁入一个新的适宜环境中最初的一段时间内的增长情况。即食物和空间
4 C．种群的增长受到环境因素制约 D．同一种群的 K 值固定不变 C [本题考查学生对种群数量变化规律的理解。种群数量增长的“S”型曲线是在种群 密度增大，种内斗争加剧，天敌数量增加等情况下形成的，A 错误、C 正确。种群数量达到 K 值后并不是一成不变的，而是围绕 K 值上下波动，B 错误。同一种群的 K 值并不是固定不 变的，当生存环境发生改变时，K 值也会相应地改变，D 错误。] 4．(备选习题)某学生在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验结 果绘制出如图所示的曲线图。下列有关分析错误的是( ) 【导学号：62672150】 A．实验过程中酵母菌种群的年龄组成先是增长型，后是稳定型，最后变为衰退型 B．种群数量在不同时间的增长速率可能相同 C．本实验中不存在对照 D．每次取样前应将培养瓶振荡摇匀 C [由题意可知，种群数量先增加，然后维持稳定，最后减少，表明种群的年龄组成先 是增长型，然后是稳定型，最后变为衰退型；本实验在不同时间的取样起到相互对照的作用； 为了实验的准确性，在每次取样前都应将培养瓶振荡摇匀，使酵母菌均匀分布。] [合 作 探 究·攻 重 难] 种群增长的曲线 [思考交流] 1．在 20 世纪 30 年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿，下图是在 1937～1942 年期 间该种群数量的增长曲线图。结合图示，分析以下问题： (1)若某种群数量增长符合上图曲线需满足哪些条件？ 提示：①实验室条件下。 ②当一个种群刚迁入一个新的适宜环境中最初的一段时间内的增长情况。即食物和空间
条件充裕、气候适宜、没有敌害等。 (2)该类曲线的数学表达式是什么?请尝试绘出λ》1时种群数量M随t的变化曲线图? 提示:M= 种群数量个 (3)上述曲线有无K值?种群增长率会改变吗? 提示:无K值,增长率不变。 2.在“S”型曲线中,有一段时期近似于“J”型曲线,这一段是否等同于“J”型曲线? (1)判断: (填“是”或“否”)。 (2)理由: 提示:(1)否(2)“J”型曲线是理想条件下的种群增长趋势,“S”型曲线是在环境有 限的条件下种群的增长趋势 3.从环境容纳量的角度思考,对家鼠等有害动物的控制,应采取什么措施? 提示:降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食 物来源:;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所:养殖或释放它们的天敌等等 归纳总结 (1)“J”型曲线和“S”型曲线的比较 ①区别 “J”型曲线 “S”型曲线 前提理想状态:食物和空间条件充裕、气候|自然条件:食物、空间有限、存在 条件适宜、没有敌害、疾病等 天敌等 个体数 体数 曲线 模型 时间
5 条件充裕、气候适宜、没有敌害等。 (2)该类曲线的数学表达式是什么？请尝试绘出λ>1时种群数量Nt随t的变化曲线图？ 提示：Nt＝N0λ t 。 (3)上述曲线有无 K 值？种群增长率会改变吗？ 提示：无 K 值，增长率不变。 2．在“S”型曲线中，有一段时期近似于“J”型曲线，这一段是否等同于“J”型曲线？ (1)判断：__________(填“是”或“否”)。 (2)理由： ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ___________________________________________________________。 提示：(1)否 (2)“J”型曲线是理想条件下的种群增长趋势，“S”型曲线是在环境有 限的条件下种群的增长趋势 3．从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？ 提示：降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食 物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等等。 (1)“J”型曲线和“S”型曲线的比较 ①区别 类型 “J”型曲线 “S”型曲线 前提 条件 理想状态：食物和空间条件充裕、气候 适宜、没有敌害、疾病等 自然条件：食物、空间有限、存在 天敌等 曲线 模型