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第,4,章 种群和群落,第,2,节,种群数量的变化,学习目标,1.,根据细菌数量增长的实例,学会建构种群增长模型的方法。,2.,探究培养液中酵母菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型。,3.,理解种群,“,J,”,型增长的数学模型。,4.,理解种群,“,S,”,型增长的数学模型。,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,基础知识导学,参考答案,一、建构种群增长模型的方法,1.,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的,形式。,2.,在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每,20 min,就通过分裂繁殖一代。,(1),请根据该细菌分裂繁殖的规律,完善下表：,时间,(min),0,20,40,60,80,100,120,180,繁殖代数,(,代,),0,1,2,3,4,_,_,_,细菌数量,(,个,),1,_,_,_,_,_,_,_,5,6,9,2,4,8,16,32,64,512,数学,参考答案,(2),观察上表中细菌数量,(,N,),和繁殖代数,(,n,),之间的关系,写出相应的方程式：,。,(3),根据所得到的方程式,在给出的坐标系中画出细菌种群数量增长的曲线并思考：,参考答案,如图,N,2,n,参考答案,同数学方程式相比,曲线图有什么优点？,参考答案,同数学方程式相比,曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势。,如果是在培养基中培养,细菌的数量会一直按照上述数学模型增长吗？为什么？,参考答案,不会。因为培养基中的营养物质有限,空间等也有限,细菌不可能无限繁殖。,参考答案,二、种群的增长曲线,1.,“,J,”,型曲线,人们在将环颈雉引入美国的一个岛屿后,其种群数量迅速增长,请分析：,(1),该岛环颈雉种群数量能够快速增长的原因可能什么？,参考答案,迁入初期,食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等,条件比较理想。,(2),若该种群的起始数量为,N,0,并且第二年的数量是第一年的,倍,(1,每年的增长倍数都保持不变,),如何计算,t,年后该种群的数量？,参考答案,N,t,N,0,t,。,(3),结合上述结果,绘出种群数量,N,t,随,t,的变化曲线图。,参考答案,如图,参考答案,(4),“,J,”,型增长能一直持续下去吗？,参考答案,不能。,(1),该模型曲线称为,型曲线。,(2),曲线中,B,、,C,两点种群数量增长有何特点？,参考答案,B,点为曲线斜率最大的点,种群增长速率最大；,C,点种群增长速率为零,种群数量趋于稳定。,2.,“,S,”,型曲线,在,0.5 mL,培养液中放入,5,个大草履虫,定期统计大草履虫的数量,绘出如图曲线：,参考答案,“,S,”,(3),同一种群的,K,值是固定不变的吗？影响,K,值大小的因素有哪些？,参考答案,参考答案,不是。生物自身的遗传特性和所生存的环境条件等。,(4),种群数量的变化只有增长这一种变化吗？,参考答案,种群数量的变化除了增长外,还有稳定、波动和下降。,三、探究,“,培养液中酵母菌种群数量的变化,”,1.,探究步骤,(1),将,10 mL,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的培养液中。,(3),将试管放在,条件下培养。,(4),每天取样计数酵母菌数量。用,在显微镜下计数,估算,10 mL,酵母菌的初始种群数,N,0,然后连续观察七天,记录每天的数值。,(5),分析数据,以,为横坐标,为纵坐标,画出坐标曲线图,分析曲线走向,揭示酵母菌种群数量变化规律。,参考答案,无菌,25,血细胞计数板,时间,酵母菌数量,参考答案,2.,结果分析,(1),培养酵母菌开始一段时间内,种群数量的增长属于哪种类型？,参考答案,呈,“,J,”,型增长。,(2),再过一段时间后,种群数量的增长将会发生什么变化？为什么？,参考答案,酵母菌数量呈,“,S,”,型增长。随着时间推移,由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、,pH,的改变,使种群数量趋于稳定。,参考答案,3.,思考与讨论,(1),从试管中吸出培养液进行计数之前,为什么要轻轻振荡几次？,参考答案,使酵母菌均匀分布,计数准确。,(2),若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,采取的措施是什么？,参考答案,可增大稀释倍数后再计数。,(3),对于压在小方格界线上的酵母菌,怎样计数？,参考答案,只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。,参考答案,(4),该探究需要设置对照及重复实验吗？,参考答案,酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照,所以无需设置对照实验。但要获得准确的实验数据,必须重复实验,求得平均值。,返回,参考答案,“,J,”,型曲线是在理想状态条件下：资源无限、空间无限、不受其他生物制约等。,重点难点探究,一、辨析,“,J,”,型曲线和,“,S,”,型曲线,如图是种群数量增长的两种曲线,请据图回答下列问题：,参考答案,1.,“,J,”,型曲线出现的前提条件是什么？,参考答案,2.,图中两曲线间阴影部分代表的是什么？,参考答案,存在环境阻力的情况下,在生存斗争中被淘汰的个体。,3.,“,S,”,型曲线的种群增长速率是如何变化的？什么时候最大？,参考答案,先增加后减慢；在种群数量为,K,/2,时,增长速率最大。,参考答案,4.,池塘养鱼,如何保证既能保持可持续发展,还能收获尽量多的鱼？,参考答案,保证鱼生存的环境条件,尽量提升,K,值,捕捞后,使鱼的种群数量维持在,K,/2,鱼的种群数量会迅速回升。,5.,对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么措施？,参考答案,降低环境容纳量。如将食物储藏在安全处；硬化地面,减少挖造巢穴的场所；养殖它们的天敌等。,二、辨析种群的增长率和增长速率,增长率是指一段时间内种群数量增加的部分占初始种群数量的比例。计算公式为：增长率种群数量差,/,初始总数,100%,。增长速率是指种群数量在单位时间内的增长的数量。计算公式为：增长速率种群数量差,/,时间。若某种群的起始数量为,N,0,并且第二年的数量是第一年的,倍。请分析：,1.,在营养和生存空间没有限制的情况下,假设该种群每年增长倍数都保持不变,(,“,J,”,型曲线,),那么该种群的增长率是如何变化的？用曲线怎样表示？,解析参考答案,分析,“,J,”,型曲线的增长率：,初始总数,N,0,t,1,最终总数,N,0,t,2,；,种群数量差,N,0,t,2,N,0,t,1,N,0,t,1,(,t,2,t,1,1),；,增长率种群数量差,/,初始总数,100%,t,2,t,1,1,；,因,t,2,t,1,为定值,保持不变,所以,单位时间内,种群增长率为定值。,参考答案,增长率为定值,曲线如图：,2.,若在营养和生存空间有限制的情况下,(,“,S,”,型曲线,),该种群的增长率如何变化的？用曲线怎样表示？,分析,“,S,”,型曲线的增长率：,存在环境阻力的现实情况,由于种群数量增加,种内斗争加剧,环境阻力增大,种群增长率会逐渐减小。,参考答案,种群增长率逐渐降低,如图所示：,解析参考答案,分析,(1),“,J,”,型曲线的增长速率：,初始总数,N,0,t,1,最终总数,N,0,t,2,；,种群数量差,N,0,t,2,N,0,t,1,N,0,t,1,(,t,2,t,1,1),；,增长速率种群数量差,/,t,N,0,t,1,(,t,2,t,1,1)(,t,2,t,1,),；,因为,t,2,t,1,为定值,t,1,时间越长,t,1,越大；,所以时间越往后,单位时间内,种群增长速率越大。,(2),“,S,”,型曲线的增长速率：因为,“,S,”,型曲线变化规律没有固定的公式,而种群增长速率与曲线的斜率是等价的,由,“,S,”,型曲线的斜率变化趋势得知,种群增长速率先增加后减少,其中种群数量为,K,/2,时,种群的增长速率最大,种群数量为,K,时,种群的增长速率为,0,。,返回,3.,结合上述分析方法,推算,“,J,”,型曲线和,“,S,”,型曲线的增长速率的变化曲线分别是怎样的？,解析,参考答案,返回,参考答案,分别如下图所示：,1.,生态学家高斯,(Gause),在,0.5 mL,培养液中放入,5,个大草履虫,在培养第,5 d,之后,大草履虫的数量基本维持在,375,个左右。对此实验认识不正确的是,(,),A.,高斯实验得到的,K,值受到培养液容量的限制,B.,高斯实验得到的,K,值是,375,C.,在相同条件下培养变形虫,K,值也是,375,D.,重复此实验,K,值有可能不同,随堂达标检测,1,2,3,4,解析参考答案,5,解析,在环境条件不受毁坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量称为,K,值,受到营养、温度等因素的影响,A,正确；,大草履虫的数量基本维持在,375,个左右,说明,K,值是,375,B,正确；,不同的生物在相同的环境里,K,值不一定相同,C,错误；,K,值受到营养、温度等因素的影响,可能不同,D,正确。,参考答案,C,1,2,3,4,5,2.,经调查,第一年某种昆虫种群数量为,N,0,如果在理想的条件下,每年的增长率为,0.2,保持不变,则第三年该种群数量为,(,),A.1.2,N,0,B.1.44,N,0,C.2.2,N,0,D.3.6,N,0,解析参考答案,1,2,3,4,5,解析,根据题意,在理想的条件下,种群数量持续增加,种群数量呈现,“,J,”,型增长。第一年某种昆虫种群数量为,N,0,每年的增长率为,0.2,保持不变,第二年的数量是第一年的,1.2,倍,则第三年该种群数量,N,t,N,0,(1.2),2,1.44,N,0,。,B,3.,下图所示为自然环境中的生物种群数量变化曲线,下列有关叙述错误的是,(,),A.d,处波动可能是因为出生率和死亡率变动所致,B.,“,涸泽而渔,”,会使鱼的数量下降至,b,处以下,使生态系统发展停滞甚,至崩溃,C.,灭鼠时如果仅杀死一半的老鼠,可能会适得其反,D.c,处种群个体数量不再上升的原因与环境容纳量无关,解析参考答案,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析,A,项中,d,处波动可能是出生率和死亡率变动造成的；,B,项中,“,涸泽而渔,”,使鱼的种群数量过少,小于,K,/2,增长速率低,使生态系统发展停滞甚至崩溃；,C,项中,灭鼠时杀死一半的老鼠,即剩余,K,/,2,鼠群增长速率最高,很快能恢复到原状；,D,项中,环境容纳量限制了,c,处种群个体数量的上升。,参考答案,D,1,2,3,4,5,解析参考答案,1,2,3,4,5,解析,紫茎泽兰侵入后,能泛滥成灾,说明环境条件适宜,所以开始一段时间其种群近似于,“,J,”,型增长,A,正确；,K,值是环境容纳量,所以合理密植时,其数量不应超过此量,B,正确；,一个呈,“,S,”,型增长的种群,种群增长速率先增加后减少为,0,在时种群增长速率最大,C,正确；,在种群增长有限制的情况下,不可能呈,“,J,”,型增长,D,错误。,参考答案,D,5.,下列有关种群特征和种群数量变化的叙述,正确的是,(,),A.,组成种群个体的空间分布不属于种群特征,B.,样方法可用于估算某些动物的种群密度,C.,当种群数量达到,K,/2,时种群的出生率最大,D.,迁入大量同种个体会使该种群的,K,值增大,返回,1,2,3,4,5,解析参考答案,解析,组成种群个体的空间分布属于种群特征,A,错误；,对于不活动或活动能力弱,活动范围小的动物,用样方法估算动物的种群密度,B,正确；,当种群数量达到,K,/2,时种群的增长速率最大,C,错误；,K,值是环境允许种群生存的最大容量,迁入大量同种个体不会使该种群的,K,值增大,D,错误。,参考答案,B,返回,1,2,3,4,5,
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