高中生物人教必修3教学案第4章 第2节 种群数量的变化 Word含答案.docx
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高中生物人教必修3教学案第4章第2节种群数量的变化Word含答案
第2节
种群数量的变化
1.在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈“J”型增长，数学模型为：
Nt＝N0λt。
2．正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量会呈“S”型增长。
3．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称为环境容纳量，又称K值。
4．“J”型曲线的增长率是不变的，“S”型曲线的增长速率先增大后减小。
5．影响种群数量的因素很多，因此，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。
一、构建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．构建步骤：
观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式进行表达→检验或修正。
3．表达形式
（1）数学方程式：
科学、准确，但不够直观。
（2）曲线图：
直观，但不够精确。
二、种群增长的“J”型曲线
1．模型假设
2．数学模型：
Nt＝N0λt。
3．各参数的含义
三、种群增长的“S”型曲线
1．形成原因
2．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。
3．应用
建立自然保护区，从而提高环境容纳量，例如为增加大熊猫的种群数量而设立的卧龙自然保护区。
四、种群数量的波动和下降
1．影响因素
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。
1．判断下列叙述的正误
（1）“J”型曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式（×）
（2）培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长（√）
（3）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（×）
（4）种群数量达到K值后不再发生变化（×）
（5）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（√）
2．下图中可表示种群在无环境阻力情况下增长的曲线是（ ）
解析：
选B 种群在无环境阻力情况下的增长是指在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等的情况下的增长。
在这样的条件下，种群数量会呈“J”型曲线增长，B图所示的增长曲线属于此种情况。
3．当某一种群生活在资源和空间有限的环境中时，用来描述该情况下种群数量变化的数学模型是（ ）
A．Nt＝N0λt B．K/2值
C．“J”型曲线D．“S”型曲线
解析：
选D 在资源和空间有限的环境中，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，这种增长曲线称为“S”型曲线。
4．在营养和生存空间都没有限制的条件下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代，那么24h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是（ ）
A．224B．272
C．424D．472
解析：
选B 由题意知，这种细菌在24h内共分裂24×3＝72（次），产生的细菌数量是272。
5．影响一片稻田里螟虫种群密度的直接因素中不包括（ ）
A．水稻的长势B．季节的变化
C．青蛙的数量D．土壤的理化特征
解析：
选D 土壤的理化特征（包括含水量）直接影响水稻的长势，但不直接影响螟虫的种群密度。
1．种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较
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、不受其他生物制约等
现实状态：
资源有限、空间有限、受其他生物制约等
有无K值
无K值
有K值
种群增长（速）率
适用范围
实验室条件下或种群迁入新的适宜环境最初一段时间的增长
自然种群
联系
两种增长曲线不同的主要原因是有无环境阻力。
按达尔文的自然选择学说，图中阴影部分代表由于环境阻力的存在，在生存斗争中被淘汰的个体数
[思考探究]
1．
（1）种群“J”型增长的数学模型中，当λ>1，λ＝1，0<λ<1，λ＝0时，种群数量分别将如何变化？
提示：
Nt＝N0λt；λ>1，种群数量上升；λ＝1，种群数量稳定；0<λ<1，种群数量下降；λ＝0，雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡。
（2）种群增长的“S”型曲线中，种群数量为K/2、K时该种群的年龄组成分别是哪种类型？
出生率与死亡率的大小分别有什么关系？
提示：
增长型，稳定型。
出生率>死亡率，出生率＝死亡率。
[名师点拨] 种群增长率与增长速率的辨析
（1）增长率：
单位时间内净增加的个体数占原个体总数的比值，增长率＝（现有个体数－原有个体数）/原有个体数＝出生率－死亡率。
（下图1中甲为“J”型曲线增长率，乙为“S”型曲线增长率）
图1 图2
（2）增长速率：
单位时间内增加的个体数量，增长速率＝（现有个体数－原有个体数）/增长时间＝（出生数－死亡数）/单位时间。
（上图2中甲为“J”型曲线增长速率，乙为“S”型曲线增长速率）
2．K值的变化
（1）K值不是一成不变的：
K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
（2）在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。
当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
（3）K值并不是种群数量的最大值：
K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。
3．K值与K/2在实践中的应用
资源的保护和利用
有害生物
的防治
K值（环
境容纳量）
保护环境，减小环境阻力，增大K值；养殖量不能超过K值，否则会破坏环境，导致K值下降
增大环境阻力，降低K值
K/2（最大
增长速率）
捕捞（捕获）后的种群数量要维持在K/2，种群数量会迅速回升
及时控制种群数量，严防达到K/2
[题组冲关]
1．如图所示为种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长。
下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是（ ）
A．当种群数量达到e点后不再发生变化
B．种群增长过程中出现环境阻力是在c点之后
C．图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量
D．呈“S”型曲线增长的蝗虫，其数量也可能超过K值
解析：
选D 影响种群数量的因素很多，种群数量达到K值后会出现波动，下降甚至消亡；环境阻力在c点之前就已出现；阴影部分表示被淘汰的个体数量；种群数量可能短时间内超过K值，但会迅速下降。
2．如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙是某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。
下列分析正确的是（ ）
A．图乙为c点后该经济鱼类年龄组成曲线
B．在b点时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
C．估算一个种群的出生率和死亡率，即可确定种群密度的大小
D．d点时种群数量达到最大值
解析：
选D 由图甲可以看出：
b点时，出生率大于死亡率，且出生率与死亡率的差值最大，此时种群数量的增长率最大；d点时，出生率与死亡率相等，种群密度达到最大；图乙代表衰退型年龄组成，而超过d点后出生率小于死亡率，种群的数量会越来越少，年龄组成属于衰退型；在d点时捕捞鱼类得到的日捕获量最大；出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群密度和种群大小的直接因素，此外性别比例、年龄组成等也影响着种群密度和种群大小，因此，仅估算一个种群的出生率和死亡率，并不能确定种群密度的大小。
[归纳拓展]
K值的不同表示方法
图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。
1．实验原理
（1）酵母菌可用液体培养基（培养液）来培养，培养基中酵母菌种群数量的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
（2）可采用抽样检测的方法对酵母菌进行显微计数。
（3）以培养液中的酵母菌种群数量和时间为坐标轴作曲线，从而掌握酵母菌种群数量的变化情况。
2．实验步骤
3．实验结果
实验开始时培养液中营养充足，空间充裕，条件适宜，酵母菌大量繁殖，数量剧增。
随着酵母菌数量的不断增多，营养物质的消耗，pH的变化、有害产物的积累等，使酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降，最终消失。
4．注意事项
（1）每天取样计数的时间要固定。
（2）对培养液要进行定量稀释。
（3）计数时先将盖玻片放在计数室上，将培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸（吸水纸）吸去。
（4）结果的记录最好用记录表，如下：
起始
1
2
3
4
5
6
7
甲
乙
丙
平均
[思考探究]
2．
（1）本实验需要设置对照吗？
需要做重复实验吗？
提示：
酵母菌在不同时间内的数量可以形成前后自身对照，不需另设对照实验，但需要做重复实验，求平均值以保证实验结果的准确性。
（2）从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其原因。
提示：
这是为了使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。
（3）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施？
提示：
稀释一定倍数（如10倍）后重新计数。
（4）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数？
提示：
对于压在小方格界线上的酵母菌，计数时应只计数相邻两边及其顶点的酵母菌（一般是“计上不计下，计左不计右”，类似于“样方法”的计数）。
[名师点拨] 血球计数板及其使用方法
（1）血球计数板。
①血球计数板（如上图A所示）由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。
每个计数室划分为9个大方格（如上图B所示），每个大方格的面积为1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm，因此，每个大方格的容积为0.1mm3。
②计数室通常有两种规格：
一种是一个大方格分成16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个大方格分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格。
但无论是哪种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是相同的，即16×25＝400（个）小方格。
（2）计数原则。
如果是25×16的计数板，一般选取计数室四个角及中央共五个中方格（共80个小方格）进行计数；如果是16×25的计数板，要取左上、右上、左下、右下4个中方格（即100个小格）进行计数。
（3）计算方法。
①25×16的血球计数板：
酵母细胞数（个/mL）＝（5个中方格内酵母细胞个数/80）×400×104×稀释倍数。
②16×25的血球计数板：
酵母细胞数（个/mL）＝（4个中方格内酵母细胞个数/100）×400×104×稀释倍数。
[题组冲关]
3．为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作，其中正确的是（ ）
A．将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养
B．将培养液静置一段时间后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
C．在血球计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液
D．将计数板放在载物台中央，立即在显微镜下观察、计数
解析：
选A 在探究酵母菌种群数量变化的实验时，将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格内；应将培养液振荡均匀后，再吸取培养液；将计数板放在载物台中央，应先静置一段时间，待酵母菌沉降到计数室底部，再进行观察、计数，否则酵母菌不在一个平面上，在显微镜下就不能观察到所有细胞，使计数结果偏小。
4．为探究一定体积培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某实验小组在温度等相同的外界条件下，分别进行了以下四组实验，结果各组均获得了“S”型增长曲线。
根据实验结果判断，下列叙述错误的是（ ）
组别
1
2
3
4
培养液体积（mL）
25
15
25
15
接种数（104个）
2
1
1
2
A．各组种群数量的K值不完全相同，其中第1、3组均高于第2、4组
B．各组种群数量开始下降的时间不完全相同，其中第1、4组均早于第2、3组
C．四组的种群初始阶段都经历了“J”型增长，达到K值时其出生率约等于死亡率
D．四组的种群达到K值的时间不同，其中第4组最早，第3组最迟
解析：
选B 在培养初期，由于营养充足环境条件适宜，各组均呈“J”型增长，但随着营养物质的消耗和有害代谢产物的积累，环境阻力变大，种群的增长速度变慢，各组均呈“S”型增长，达到K值时其出生率约等于死亡率，种群数量不再上升。
随着培养条件的进一步恶化，种群数量开始下降。
本实验中，培养液体积决定了环境容纳量即K值，所以，第1、3组K值均高于第2、4组。
同等条件下接种的量则影响了到达K值的时间，因此，达到K值的时间第4组最早、第3组最迟。
同理，分析种群数量开始下降的时间，只能得出第1、2组比第3组早，第4组比第1、2组早。
一、选择题
1．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，建立数学模型一般包括以下步骤，下列排列顺序正确的是（ ）
①观察研究对象，提出问题；②提出合理的假设；③根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达；
④通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
A．①②③④ B．②①③④
C．③④①②D．②③①④
解析：
选A 建构数学模型的一般步骤是：
提出问题→作出假设→用数学形式表达→检验或修正。
2．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（ ）
A．m·2TB．m·220
C．2T/20D．m·23T
解析：
选D 某细菌（m个个体）每20min就分裂繁殖一代，可知其1h繁殖3代，Th繁殖3T代，Th后种群个体数是m×23T。
3．关于环境容纳量的叙述，正确的是（ ）
A．环境容纳量是种群的最大数量，种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量
B．人为地一次性捕杀家鼠后，其环境容纳量迅速降低
C．环境容纳量是不会改变的，不受空间和资源的限制
D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量
解析：
选D 种群数量可在环境容纳量即K值附近上下波动；人为地一次性捕杀家鼠后，其环境容纳量不会迅速降低；环境容纳量会随环境条件的改变而改变；建立自然保护区，改善大熊猫的生存环境，会提高其环境容纳量。
4．关于“J”型曲线与“S”型曲线的分析，错误的是（ ）
A．“J”型曲线只适用于实验室条件下或种群迁入新的适宜环境后的一段时间内
B．“S”型曲线表示了种群数量与时间的关系
C．两种增长方式的差异主要在于有无环境阻力对种群数量增长的影响
D．“S”型曲线和“J”型曲线一样，增长率始终保持不变
解析：
选D 当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的增大，个体间对有限空间、食物和其他生活条件的竞争导致种内斗争必将加剧，这就会使种群的出生率降低，死亡率增加，从而使种群数量的增长率下降。
5．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，种群增长的数学模型有曲线图和数学方程式，关于种群的“J”型增长曲线，有关叙述错误的是（ ）
A．数学方程式模型可表示为Nt＝N0λt（t表示时间，N0表示该种群的起始数量，λ表示该种群数量是一年前的倍数）
B．“J”型曲线的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等
C．出生率大于死亡率
D．增长速率是固定的
解析：
选D 种群数量的“J”型增长是在理想的条件下发生的，其增长率（增长率＝λ－1）不变，而增长速率＝曲线斜率，在“J”型增长曲线中，增长速率越来越大。
6．有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，叙述正确的是（ ）
A．改变培养液的pH不影响K值（环境容纳量）大小
B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧
C．为了方便计数酵母菌，培养后期的培养液应先稀释后再计数
D．对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数
解析：
选C 养分、空间、温度和pH等都可影响微生物的生长。
酵母菌在有氧条件下可进行有氧呼吸，不需要除去溶解氧。
用血球计数板计数酵母菌时，对于压在方格边线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的个体。
由于培养后期培养液中酵母菌数量多，不易计数，因此应先稀释再计数。
7．如图所示种群数量增长曲线，下列叙述正确的是（ ）
A．鱼类种群数量的增长不受自身种群密度的制约
B．气候条件的改变不会影响种群的环境容纳量
C．防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行
D．渔业捕捞后剩余量需控制在c点以保持最高的增长速率
解析：
选D 由于环境资源有限，种群密度越大，种内斗争会越剧烈，从而会影响种群数量的增长；种群的环境容纳量受环境（包括气候条件）的影响；c点时种群的增长最快，不利于防治蝗灾；c点时种群的增长速率最大，渔业捕捞后剩余量需控制在c点，有利于种群数量得到快速恢复。
8．下图是某实验小组测得一定体积培养液中小球藻种群增长率随时间变化的曲线。
则在0～T0时间段内，小球藻的年龄组成类型和种群密度的变化分别为（ ）
A．衰退型 减小
B．增长型 增大
C．稳定型 先减小后增大
D．先是稳定型后变为衰退型 先增大后减小
解析：
选B 据图分析，在0～T0时间段内，种群增长率逐渐减小，但仍然大于0，说明种群的出生率大于死亡率，种群年龄组成属于增长型，种群密度仍在增加。
9.某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟踪调查，发现某种鱼迁入此生态系统后的种群增长速率随时间的变化呈现如右图所示曲线。
则在t1时该种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别是（ ）
A．衰退型和①B．增长型和②
C．衰退型和③D．增长型和④
解析：
选B 种群增长的“J”型曲线中，增长速率一直增加；而“S”型增长曲线，由于种内斗争和天敌数量变化，增长速率发生改变，则图示该种群增长速率变化曲线对应种群数量变化应为“S”型曲线。
t1时种群增长速率最大，此时的年龄组成应为增长型。
二、非选择题
10．下图为种群的增长曲线图，据图回答下列问题：
（1）图中曲线表示种内斗争最激烈的是__________段，t3后种群数量不能无限增长的原因是________________________，同一种群的K值是固定不变的吗？
请判断并说明：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）若此图表示池塘中某鱼类种群的增长曲线，希望长期获得较高的鱼产量，每次捕捞后该种鱼的数量需保持在________点左右，原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
（3）若此图表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用杀死的办法，采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。
请你依图提出更有效的控制鼠害的方案：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
（1）cd段种群数量在K值附近波动，此时，种内斗争最激烈，t3后由于受到食物、空间等因素的限制，种群数量不能无限增长。
同一种群的K值不是固定不变的，会因环境（食物、天敌、气候等）因素的改变而改变。
（2）由于在b点（K/2）时，种群增长速率最大，故既能捕获一定数量的个体，又能使鱼类种群数量尽快地增长和恢复。
（3）对于灭鼠可考虑增加老鼠生存环境阻力（可从食物来源、生活场所、天敌等方面考虑），从降低环境的容纳量角度降低老鼠的种群数量。
答案：
（1）cd 受到食物、空间等因素的限制 不是，受到环境（食物、天敌、气候等）因素的限制
（2）b 既能捕获一定数量的个体，又能使鱼类种群数量尽快地增长和恢复
（3）增加老鼠生存环境阻力（可从食物来源、生活场所、天敌等方面考虑），使环境的容纳量降低
一、选择题
1．经调查，第一年某种昆虫种群数量为N0，如果在理想的条件下，每年的增长率0.2保持不变，则第三年该种群数量为（ ）
A．1.2N0 B．1.44N0
C．2.2N0D．3.6N0
解析：
选B 由于是在理想条件下，种群数量的增长模型为Nt＝N0λt，由于λ＝1＋0.2＝1.2，t＝2，所以第三年的种群数量为1.44N0。
2．下图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化。
关于酵母细胞数量的叙述，正确的是（ ）
A．种内竞争导致初始阶段增长缓慢
B．可用数学模型Nt＝N0λt表示
C．可用取样器取样法计数
D．K值约为120000个
解析：
选D 初始阶段酵母细胞数量少，酵母菌个体之间几乎不存在种内竞争。
在资源有限的环境中，酵母细胞的数量呈“S”型曲线增长，而Nt＝N0λt为“J”型曲线增长的数学模型。
对培养液中的酵母菌进行计数，可采用抽样检测的方法（具体用血球计数板进行计数）。
由图可知，1mL培养液中最多含12000个酵母细胞，则10mL培养液中的K值约为120000个。
3.右图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群增长速率随时间变化的曲线。
下列叙述正确的是（ ）
A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长
B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2
C．捕获该鱼的最佳时期为t2时
D．在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势
解析：
选B 由曲线可知：
t0～t2时种群增长速率由小变大，达到最大值后又逐渐变小，因而该种群数量增长呈“S”型曲线；t2时种群增长速率为0，种群的数量为N，即最大值，在t1时种群增长速率最大，此时种群的数量为N/2，即K/2；捕获该鱼应在t1之后t2之前。
4．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下图所示的曲线图。
有关分析错误的是（ ）
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实验
D．造成de段种群数量下降的原因之一是营养物质缺乏
解析：
选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；本实验的不同时间的取样起到相互对照的作用；de段种群的增长速率为负值，其主要原因之一是营养物质的缺乏。
5．某高级中学迁入新建校园14年，校园中鸟纲鹎科动物白头鹎在14年间的种群增长速率如下表所示。
据图分析可知（ ）
年份
第2年
第4年
第6年
第8年
第10年
第12年
第14年
增长
速率
0.66
1.52
2.83
3.69
2.91
1.20
0.03
A．这14年中白头鹎种群的数量呈“J”型增长
B．第12年时白头鹎种群的年
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