第2节种群数量的变化 【目标导航1通过细菌数量增长的分析,掌握建构种群增长模型的方法。2.通过“J”型和 S”型曲线分析,理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系。3.结合探究培养液中 酵母菌种群数量的变化,建构种群增长的数学模型。 预习导学挑战自我,点点落实 、建构种群增长模型的方法(阅读P65-6) 数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 2.建构模型的步骤: 观察研究对象,提出问题→提出合理的假设→根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性 质进行表达→通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正。 3.某细菌每20mn分裂一次,细菌分裂增殖公式为Nn=2",N代表细菌数量,n表示第几 、种群增长的“J”型曲线(阅读Pb6) 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 年后种群数量表达式为M≡M。如果以时间为横坐标,种群教量为纵坐标画出曲线来表 示,曲线则大致呈“J”型。 三、种群增长的“S”型曲线(阅读P67) 1.种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线,称为“S”型曲线。 2.“S”型增长的数学模型 (1)形成原因 自然资源和空间有、种内斗争加剧「出生率降低 天敌增加 死亡率升高种群密度 增长达到平衡,数量趋于稳定,呈“S”型增长。 (2)曲线特点:种群数量达到环境条件所允许的环境容纳量(K值)后,将停止增长 3.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,又 称“K”值。同一种群的K值不是固定不变的,会随着环境条件的改变而变化 四、种群数量的波动和下降(阅读P67-68) 1.影响因素
第 2 节 种群数量的变化 目标导航 1.通过细菌数量增长的分析，掌握建构种群增长模型的方法。2.通过“J”型和 “S”型曲线分析，理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系。3.结合探究培养液中 酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数学模型。 一、建构种群增长模型的方法(阅读 P65－66) 1．数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2．建构模型的步骤： 观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性 质进行表达→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。 3．某细菌每 20 min 分裂一次，细菌分裂增殖公式为 Nn＝2 n，N 代表细菌数量，n 表示第几 代。 二、种群增长的“J”型曲线(阅读 P66) 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 年后种群数量表达式为 Nt＝N0λ t。如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表 示，曲线则大致呈“J”型。 三、种群增长的“S”型曲线(阅读 P67) 1．种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线。 2．“S”型增长的数学模型 (1)形成原因 自然资源和空间有限→ 种内斗争加剧 天敌增加 → 出生率降低 死亡率升高 →种群密度 增长达到平衡，数量趋于稳定，呈“S”型增长。 (2)曲线特点：种群数量达到环境条件所允许的环境容纳量(K 值)后，将停止增长。 3．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，又 称“K”值。同一种群的 K 值不是固定不变的，会随着环境条件的改变而变化。 四、种群数量的波动和下降(阅读 P67－68) 1．影响因素
(1)自然因素:气候、食物、被捕食、传染病等 (2)人为因素:受人工控制的种群数量不断增加,野生动植物种群数量不断减少 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 3.研究意义 (1)防治有害动物 (2)保护和利用野生生物资源 (3)拯救和恢复瀕危动物种群 预习诊断 判断正误 (1)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。() (2)种群数量的变化包括种群数量的增长、波动和下降等。() (3)研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用。() (4)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长。() (5)对于“S”型曲线,同一种群的K值是固定不变的,与环境因素无关。() 答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5) 解析(1)影响种群数量变化的外界因素主要是种群生存所需的资源和空间,还受气候、天 敌和传染病等因素的影响。(4)在培养早期,外界环境对酵母菌的生存非常有利,食物、生 存空间无限,无天敌,因此早期可以看做是“J”型增长。(5种群的K值,即环境容纳量, 是某一特定环境下的种群最大数量,若环境改变,环境容纳量即随之改变
(1)自然因素：气候、食物、被捕食、传染病等。 (2)人为因素：受人工控制的种群数量不断增加，野生动植物种群数量不断减少。 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)防治有害动物。 (2)保护和利用野生生物资源。 (3)拯救和恢复濒危动物种群。 判断正误： (1)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。( ) (2)种群数量的变化包括种群数量的增长、波动和下降等。( ) (3)研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用。( ) (4)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长。( ) (5)对于“S”型曲线，同一种群的 K 值是固定不变的，与环境因素无关。( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)× 解析 (1)影响种群数量变化的外界因素主要是种群生存所需的资源和空间，还受气候、天 敌和传染病等因素的影响。(4)在培养早期，外界环境对酵母菌的生存非常有利，食物、生 存空间无限，无天敌，因此早期可以看做是“J”型增长。(5)种群的 K 值，即环境容纳量， 是某一特定环境下的种群最大数量，若环境改变，环境容纳量即随之改变
厂课堂讲义重点难点,个个击破 种群增长模型的建构 1.建构方法 项目 研究方法 研究实例 提出问题观察研究对象,提出问题 细菌每20mn分裂一次 在资源和空间无限的环境中,细菌的种群增长不会 合理假设 提出合理的假设 受密度影响 时间 (min) 根据实验数据,用适当的数 细菌数量 学形式对事物的性质进行表 202 (个) 建立模型 时间 100120140160180 mir 细菌数量 (个) Nn=2"(N代表细菌数量,n表示第几代) 修正检通过进一步实验或观察等,十观察、统计细菌数量,对自己所建立的模型进行检 对模型进行检验或修正 验或修正 2意义 数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁,具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研 究中,数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。 思维激活 1.同是数学模型,曲线图与方程式比较,具有什么优点? 答案曲线图与方程式都是数学模型,方程式能准确反映种群数量变化,但不够直观;而曲 线图能更直观地反映出种群数量的变化趋势,但不够精确。 2.从曲线的走向分析可以预计:若在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等 理想条件下,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响,往往会持续增长 □应用示例 1.在营养和生存空间等没有限制的理想条件下,某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该 细菌种群(m个个体)接种到培养基上(资源、空间无限),Th后,该种群的个体总数是() T A. m 2
一、种群增长模型的建构 1．建构方法 项目 研究方法 研究实例 提出问题 观察研究对象，提出问题 细菌每 20 min 分裂一次 合理假设 提出合理的假设 在资源和空间无限的环境中，细菌的种群增长不会 受密度影响 建立模型 根据实验数据，用适当的数 学形式对事物的性质进行表 达 Nn＝2 n (N 代表细菌数量，n 表示第几代) 时间 (min) 0 20 40 60 80 细菌数量 (个) 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 时间 (min) 100 120 140 160 180 细菌数量 (个) 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 修正检验 通过进一步实验或观察等， 对模型进行检验或修正 观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检 验或修正 2.意义 数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研 究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。 1．同是数学模型，曲线图与方程式比较，具有什么优点？ 答案 曲线图与方程式都是数学模型，方程式能准确反映种群数量变化，但不够直观；而曲 线图能更直观地反映出种群数量的变化趋势，但不够精确。 2．从曲线的走向分析可以预计：若在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等 理想条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响，往往会持续增长。 1．在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每 20 min 就分裂繁殖一代。现将该 细菌种群(m 个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，T h 后，该种群的个体总数是( )。 A．m·2T B．m·220 C．2·T 20 D．m·23T
【问题导析】(1)指数增长时种群数量表达式为M=No2 (2)Th后细菌繁殖代数是3,个体总数为M=M2=m23。 答案 解析在营养和生存空间等没有限制的理想条件下,种群呈指数增长。由于该细菌毎20mi 繁殖一代,则Th后,繁殖3T代,故Th后,该种群的个体总数为N=№·2′=m23 【一题多变】 判断正误: (1)在一个培养基中,细菌的数量会一直按照上述数学模型增长。( (2)生物按何形式增长可以用实验计数法来检验或修正。() (3)自然界中的食物和空间无限,生物一般按指数形式增长 答案(1)×(2)√(3) 种群数量的变化曲线和应用 1.两种曲线模型比较 J”型曲线 “S”型曲线 增长模型 时间 理想状态:资源无限、空间现实状态:资源有限、空间有 前提条件 无限、不受其他生物制约(无限、受其他生物制约(种内竞争 种内竞争,缺少天敌) 加剧,捕食者数量增加) 增长速率 种群增长速率 时间 K值的有无 无K值 有K值 曲线形成原因 无种内竞争,缺少天敌种内竞争加剧,大敌数量增多 2农业生产中的应用 (1)保护濒危动植物 对于濒危动植物而言,由于环境污染、人类破坏等,导致此种生物的K值变小,通过建立 自然保护区等措施提高环境容纳量,是保护这些生物的根本措施。 (2)合理利用自然资源 在“S”型曲线中,种群数量达到环境容纳量的一半()时,种群增长速率最大,资源再生
问题导析 (1)指数增长时种群数量表达式为 Nt＝N0·2t。 (2)T h 后细菌繁殖代数是 3T，个体总数为 Nt＝N0·2t＝m·23T。 答案 D 解析 在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，种群呈指数增长。由于该细菌每 20 min 繁殖一代，则 T h 后，繁殖 3T 代，故 T h 后，该种群的个体总数为 Nt＝N0·2t＝m·23T。 一题多变 判断正误： (1)在一个培养基中，细菌的数量会一直按照上述数学模型增长。( ) (2)生物按何形式增长可以用实验计数法来检验或修正。( ) (3)自然界中的食物和空间无限，生物一般按指数形式增长。( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× 二、种群数量的变化曲线和应用 1．两种曲线模型比较 项目 “J”型曲线 “S”型曲线 增长模型 前提条件 理想状态：资源无限、空间 无限、不受其他生物制约(无 种内竞争，缺少天敌) 现实状态：资源有限、空间有 限、受其他生物制约(种内竞争 加剧，捕食者数量增加) 种群增长速率 K 值的有无 无 K 值 有 K 值 曲线形成原因 无种内竞争，缺少天敌 种内竞争加剧，天敌数量增多 2.农业生产中的应用 (1)保护濒危动植物 对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等，导致此种生物的 K 值变小，通过建立 自然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。 (2)合理利用自然资源 在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半 K 2 时，种群增长速率最大，资源再生
能力最强。因此,在野生生物资源合理开发利用方面,要保证捕捞或利用后,生物种群数量 不得低于,这样既可获得最大利用量,又可保持种群的高速增长。 (3)防止有害生物 在农林害虫的防治方面,降低农林害虫的环境容纳量是防治的根本,杀虫效果最好的时期则 之前。 思维激活 3.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? 答案不是。因为“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。 4.结合下图分析,同种生物的K值是固定不变的吗?哪些因素会影响动物种群的环境容纳 量 种群数量 原来的环境容纳量 新的环境容纳量 答案生物自身的遗传特性和食物、栖所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量 同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响 5.请用达尔文的进化观点分析下图中的阴影部分所表示的含义是什么? 种群数量 答案经过生存斗争被淘汰的个体数量 6.在调査某林场松鼠的种群数量时,计算当年种群数量与一年前种群数量的比值(λ),并得 到如图所示的曲线,则该种群在第几年时个体数量最少? 048101620时间库 答案第10年种群数量最少。因为从第4年到第10年,λ一直小于1,说明种群数量一直 在下降。 应用示例
能力最强。因此，在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕捞或利用后，生物种群数量 不得低于K 2 ，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长。 (3)防止有害生物 在农林害虫的防治方面，降低农林害虫的环境容纳量是防治的根本，杀虫效果最好的时期则 在 K 2 之前。 3．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？ 答案 不是。因为“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。 4．结合下图分析，同种生物的 K 值是固定不变的吗？哪些因素会影响动物种群的环境容纳 量？ 答案 生物自身的遗传特性和食物、栖所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。 同一种生物的 K 值不是固定不变的，会受到环境的影响。 5．请用达尔文的进化观点分析下图中的阴影部分所表示的含义是什么？ 答案 经过生存斗争被淘汰的个体数量。 6．在调查某林场松鼠的种群数量时，计算当年种群数量与一年前种群数量的比值(λ)，并得 到如图所示的曲线，则该种群在第几年时个体数量最少？ 答案 第 10 年种群数量最少。因为从第 4 年到第 10 年，λ 一直小于 1，说明种群数量一直 在下降