高中生物 第四章 种群和群落 第二节 种群数量的变化导学案 新人教版必修3.docx
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高中生物第四章种群和群落第二节种群数量的变化导学案新人教版必修3
第二节种群数量的变化
【课标点击】
1、说明建构种群增长模型的方法。
2、通过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，尝试建构种群增长的数学模型。
3、用数学模型解释种群数量的变化。
4、关注人类活动对种群数量变化的影响。
学习重点：
尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量变化。
学习难点：
建构种群增长的数学模型。
【导入设计】
同学们好，在上课之前呢，我们先来欣赏几幅图片：
第一幅：
这是凤眼莲，也就是我们平时说的水葫芦，它曾经被喻为“美化世界的淡紫色花冠”，但是在20世纪被我国作为花卉和饲料引入后，却成为了我国的灾难。
因为没有竞争对手和天敌，它们疯狂的生长，现在已经达到184万吨这样一个重量。
再来看第二幅：
这是什么？
（金丝猴）对这是金丝猴，在以前，金丝猴的分布很广，数量也很多，但是由于生境的破坏，它们的数量不断减少，黔金丝猴就只剩下500-600只了，非常可惜。
因此保护它们是非常重要的。
从上面实例我们可以看到，像凤眼莲、金丝猴，这些种群的数量有的增加，有的减少，是处于一个怎么样的状态的呢？
（变化的状态）那这些变化是怎么样发展的呢？
又有没有什么规律呢？
我们能不能找到规律呢？
这就是我们今天要学习的内容——《种群数量的变化》。
[板书：
第二节种群数量的变化]
导入示例2：
【自主学习】
一、构建种群增长模型的方法——数学模型
1．数学模型：
是用来描述一个系统或它的的形式。
2．研究方法或步骤：
提出问题→提出→根据实验数据，用对事物的性质进行表达→检验或修正
3．表达形式
例：
在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一次。
（1）用数学方程式表示：
n代以后细菌的数量N
（2）请将该细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表,并画出细菌的种群增长曲线：
时间（min）
20
40
60
80
100
120
140
160
180
细菌数量
数学方程式的优点：
科学、准确；
曲线图的优点：
能更地反映出种群数量的增长趋势。
二、种群增长的“J”型曲线
1．含义：
在条件下的种群，以为横坐标，以为纵坐标画出的曲线图，曲线大致呈“J”型。
2．“J”型增长数学模型：
（1）模型假设：
条件：
在条件充裕、气候适宜、没有敌害；
数量变化：
种群的数量每年以增长，第二年的数量是第一年的倍。
（2）建立模型：
t年以后种群的数量表达式为：
各参数含义：
N0表示；Nt表示
t表示；λ表示
三、种群增长的“S”型曲线
1．含义：
种群经过一定时间的增长后，数量的曲线，称为“S”型曲线。
2．产生原因：
自然界的资源和空间总是的，当种群密度增大时，种内竞争就会，以该种群为食的动物数量也会，这就会使种群的出生率，死亡率。
当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。
3．环境容纳量：
在环境条件的情况下，一定空间中所能维持的种群
，又称值。
四、种群数量的波动和下降
1．影响因素
（1）自然因素：
、食物、、传染病等。
（2）人为因素：
人类活动的影响
2．数量变化
大多数种群的数量总是在中，在不利条件下，种群的数量还会急剧甚至。
3．研究意义
有害动物、野生动物资源的和利用，濒危动物的拯救和。
教材精讲
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.建立数学模型的步骤
（1）观察研究对象，提出问题。
（2）提出合理的假设。
（3）根据所作的假设分析对象的因果关系，利用对象的内在规律和实验数据，构造各个量间的等式或不等式关系或其他数学结构，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，如：
解方程、画图形等各种方法。
（4）通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
3．表达式与曲线图的比较
数学方程式科学、准确；曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势但不够精确。
二、种群数量变化曲线分析
1.种群增长的“J”型曲线
（1）条件：
理想状态——食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等，有两种情形：
①实验室条件下；
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时。
（2）特征：
种群数量每年以一定的倍数增长，即第二年的数量是第一年的λ倍。
（3）建立模型（即规律）：
Nt＝N0λt
Nt：
t年后种群数量；N0：
种群的起始数量；λ：
每年都保持的增长率；t：
年数。
（4）建立数学模型——曲线图
2.种群增长的“S型”曲线
（1）条件：
自然界的资源和空间是有限的，如：
食物、栖息场所等。
（2）曲线模型
曲线A：
种群数量的变化。
曲线B：
种群数量的增长速率。
①a点以前是对环境的适应期，由于个体数量少，所以增长速率很小，种群数量增长慢；②ab段是快速增长期，某个体数量快速增长，K/2时增长速率达到最大，此时食物、空间相对充裕，天敌数量少；
③bc段，随着种群密度的增加，个体因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内斗争加剧。
达到K值时，种群出生率等于死亡率，种群数量保持相对稳定。
（3）S型曲线的应用
①野生生物资源的保护：
保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。
②资源开发与利用：
种群数量在K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强，所以对养殖生物进行捕捞时，被捕捞后的种群数量维持在K/2处，以保证持续获取高产量。
③有害生物的防治：
增大环境阻力，（如增加天敌，减少生存空间等）降低K值。
另外有害生物的数量要控制在K/2以下，尽量在图中a点以前采取消灭措施。
【提醒】种群数量的变化除增长之外，还有波动和下降。
大多数种群的数量总是在波动中，在不利条件下，种群数量还有急剧下降甚至消亡。
影响因素有①如气候、食物、天敌、传染病等自然因素，②人类活动的影响。
三、培养液中种群数量的变化
1．原理
（1）酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。
（2）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。
（3）在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
2.探究步骤
（1）将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
（2）将酵母菌接种到试管中的培养液内混合均匀。
（3）将试管在28℃条件下连续培养7天。
（4）每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法：
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上的方格内，显微观察计数一个方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1mm，计算出培养液体积，换算出10mL培养液中酵母菌的总数。
（5）分析结果、得出结论：
将所得数值用曲线表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量的变化规律。
3．注意事项
（1）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。
（2）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
（3）记录结果最好用记录表。
表格如下：
次数时间
1
2
3
4
5
6
……
1
2
3
平均
（4）每天计数酵母菌数量的时间要固定。
（5）培养和记录过程要尊重事实，真实记录，不能主观臆造。
4．表达和交流
（1）根据实验数据可得如图所示的增长曲线。
（2）增长曲线的总趋势是先上升再下降。
（3）影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢废物等。
5.酵母菌的计数方法
（1）仪器：
血细胞计数板（如图）
如图：
一个大方格的容积为0.1mm3，每个大方格又分为16个中方格，共有25×16个小方格。
用计数公式计算1mL菌液中的总菌数，设四个中方格的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1mL=1000mm3,所以1mL菌液的总菌数=A/4×16×10000×B=40000A·B。
典例精析
〖例1〗自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。
下列有关种群增长的正确说法是（）
A、“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B、种群增长率在各阶段是不相同的
C、“S”型增长曲线表示种群数量与时间无关D、种群增长不受种群密度制约
解析：
当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间．食物和其他生活条件的种内斗争加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降，当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长而保持相对稳定。
可见种群增长在各阶段是不相同的。
答案B
〖例2〗右图中表示在良好的生长环境下，“小球藻分裂繁殖的细胞数量”，“鸡产蛋数量（每天产一枚）”和“竹子自然生长的高度”这三个现象与时间的关系依次是（）
A．乙．甲．丁B．甲．丙．乙C．丙．甲．乙D．丁．乙．丙
解析：
在自然环境良好的情况下，对于小球藻来讲是可以无限制的增长，并且其增长速率是逐渐增加的，其增长曲线属于“J”型曲线，所以符合丙图的曲线；鸡每天只能产一枚鸡蛋，在数量上增长的速率是不变的，所以应该属于甲图所示的曲线；竹子虽然是在良好的生长环境中生长，也不可能是无限制的，这涉及到植物水分运输问题，其增长率是先增后减，为“S”型曲线，应该与乙图相似。
答案C
〖例.〗为探究酵母菌种群数量的动态变化，某同学用l000mL的锥形瓶作为培养容器，装入200mL葡萄糖培养液，接种酵母菌后棉塞封口，在适宜条件下培养。
下列相关叙述正确的是（）
A.每天定时取样后，用血细胞计数板和显微镜计数酵母菌细胞数量
B.在整个培养过程中，酵母菌以“J”型曲线增长
C.氧气的总消耗量等于二氧化碳的产生量
D.可直接从静置的培养瓶中取出培养原液稀释后进行计数
【答案】A
【解析】在此实验中需要每天定时取样，用血细胞计数板和显微镜计数，统计酵母菌的细胞数量，A项正确；在整个培养过程中，酵母菌的数量是先增加再稳定，最后再减少；由于是密封培养，所以酵母菌先进行有氧呼吸，氧气的总消耗量等于二氧化碳的产生量，氧气消耗完后进行无氧呼吸，不消耗氧气，但会产生CO2；取样计数时，需要将培养瓶摇匀，再取样，否则得出的实验数据不准确。
达标训练
1.使种群的基因频率定向改变的因素是
A．自然选择B．生殖隔离C．基因突变D．生存斗争
2.在一个种群中随机抽取100个个体，其中基因型AA的个体占40％，基因型Aa的个体占50％，基因型aa的个体占10％，基因a和A的频率分别为
A．60％，40％B．90％，10％C．35％，65％D．65％，35％型
3．下列直接影响动物密度变化的是
A．出生率、死亡率和迁入、迁出B．年龄组成和出生率、死亡率
C．性别比例和出生率、死亡率D．性别比例和年龄组成
4．图甲、图乙为某种生物种群的年龄组成曲线，如不考虑其他因素，种群甲和种群乙未来个体数量的发展趋势是
A、衰退型和增长型B、增长型和衰退型C、稳定型和衰退型D、稳定型和增长
5．下图表示的是鹞鹰对不同的鸽群进行攻击时的成功概率，并以此表示鸽群的功能。
下列说法正确的是：
①单独的鸽子被抓住的概率比在鸽群中的鸽子小②鹞鹰攻击较大群体的鸽群时不大容易成功③鹞鹰只攻击单独的鸽子④攻击成功的比例与鸽群的数量成反比。
A、①②B、①④C、②③D、②④
6．在对某种鼠的种群密度调查中，第一次捕获46只，将其全部标记后释放，第二次捕获25只，其中标记鼠12只，则该种群的数量约为
A、21B、46C、71D、96
7．右图所示为自然环境中生物种群数量变化曲线，下列有关叙述错误的是
A．d处波动主要是因为出生率和死亡率变动所致
B．“竭泽而渔”会使鱼虾数量下降至b以下，使生态系统发展停滞甚至崩溃
C．灭鼠时如果仅杀死一半老鼠，可能效果适得其反
D．微生物初级代谢产物在a阶段大量合成，因此，生产上发酵必须在a时停止
8．（多选）原产于墨西哥的紫茎泽兰传到中国，在中国长势疯狂，占地为王，成了我国西南地区的绿色灾难，紫茎泽兰在我国泛滥成灾的原因是
A.我国西南地区的气候适宜紫茎泽兰的生长
B.脱离原产地后，失去天敌的控制
C.脱离原产地后，失去与其竞争关系的物种的制约
D.一旦脱离原产地，就发生基因突变，变得生命力特别强
9．下图所示为在理想状态下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线。
下列对阴影部分的解释正确
①环境中影响种群增长的阻力②环境中允许种群增长的最大值
③其数量表示种群内迁出的个体数④其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数
A.①③B.②③
C.①④D.②④
10.右图表示了鲸的生殖数量变化速率、死亡数量变化速率与种群大小的关系。
图中表示生殖数量变化速率的曲线和K点代表的含义分别是
A．曲线1，种群的最大数量
B．曲线2，种群的最大数量
C．曲线1，某一环境条件下的种群的最大数量
D．曲线2，某一环境条件下的种群的最大数量
11．右图中曲线1和曲线2代表物种1和物种2的耐热范围。
请分析在什么情况下，物种2比物种1的竞争能力强
A．温度在t1~t2范围内
B．温度在t2~t3范围内
C．温度在t2以下
D．温度在t3以上
12．在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃，气候宜人，若干年后，岛上人口增长如下图所示。
请回答：
（1）该岛在m年内，人口增长呈曲线。
当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n是该岛环境；
（2）当人口数量强行增长到0点时，就会很快下降到P点，原因是人口剧增后，岛上生活资源发生短缺，各种人为因素使遭到破坏。
巩固练习参考答案：
1-11ACABDDDABCCCB
12．28．［答案］
（1）J型、允许的最大值（K值）
（2）生态系统的稳定性（生态平衡）
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