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成才之路 生物,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 必修3,种群和群落,第四章,第2节 种群数量的变化,第四章,1尝试建立数学模型解释种群的数量变化。 2活动建议。 情境导入： 探究培养液中酵母种群数量动态变化。,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？那这些变化是怎么样发展的呢？有没有什么规律呢？我们能不能找到规律呢？ 学习目标： 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变化，尝试建构种群增长的数学模型。(难点) 3用数学模型解释种群数量的变化。(重点) 4关注人类活动对种群数量变化的影响。,一、构建种群增长模型的方法数学模型 1研究方法或步骤：观察研究对象，提出问题作出_根据实验数据，用适当的_形式对事物的性质进行表达进一步实验或观察，对模型进行_。 2表达形式：(1)数学方程式；(2)_图。,合理的假设,数学,检验或修正,曲线,时间,种群数量,食物和空间,一定的倍数,三、种群增长的“S”型曲线,趋于稳定,有限的,加剧,增加,降低,增高,环境容纳量,种群最大数量,环境容纳量,四、种群数量的波动和下降 1影响因素 (1)自然因素：如_、食物、_、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_中，在不利条件下，种群的数量还会急剧下降甚至消亡。 3研究意义：有害动物的防治、野生生物资源的_，濒危动物种群的拯救和恢复。,气候,天敌,波动,保护和利用,1.数学模型 (1)定义：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 (2)类型：数学方程式、坐标曲线图等。 2建立数学模型的一般步骤和实例,建构种群增长模型的方法,1.“J”型增长的数学模型 (1)模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，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倍。 (2)建立模型：t年后种群数量为：NtN0t。 (3)模型中各参数的意义：N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。,种群增长的“J”型曲线,种群增长的“S”型曲线,3建立模型 (1)对“S”型曲线的分析 “S”型曲线的变化是逐渐的、平滑的，而不是骤然的。 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。 (2)K值：即环境容纳量，是指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。种群数量达到最大值(K值)以后保持相对稳定。,4应用 (1)为了保护生物资源不受破坏，并能持续地获得最大捕获量，根据种群增长的“S”型曲线，应该在种群数量略大于K/2时进行捕获。 (2)为保护大熊猫，应提高其环境容纳量，如建立自然保护区等。 (3)为控制有害动物，应降低其环境容纳量，如养殖蝗虫的天敌鸡、鸭、鹅等。,5种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较,想一想种群增长速率与种群数量间存在怎样的关系？ 提示：增长速率与种群数量不是一个概念，只要增长速率为正值，种群数量就在增加；增长速率为零，种群数量恒定不变；增长速率为负值时，种群数量应下降。,种群在理想环境中，呈“J”型曲线增长(如下图中甲)；在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长(如下图中乙)。下列有关种群增长曲线的叙述正确的是( ),C若该图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害的防治必须在c点进行 DK值是环境容纳量，不随环境的变化而变化 解析 “J”型曲线和“S”型曲线的交叉阴影部分是环境阻力的影响，因此环境阻力应该出现在c点之后。防治害虫越早越好，当到c点时，是蝗虫繁殖速率最快的时候，这个时候防治效果甚微，应该在b点之前防治。K值是环境容纳量，会随环境改变而改变。 答案 A,如图所示某种小型淡水鱼迁入新的湖泊后种群增长速率随时间变化的曲线，根据该曲线可以得出( ) At3时该种小型淡水鱼的年龄组成为衰退型 Bt4时该种小型淡水鱼在新环境中逐渐消失 C该种小型淡水鱼在新的环境中呈“J”型增长 D该种鱼在新湖泊中的环境容纳量约为t2时该鱼数量的两倍,答案 D 解析 t3时种群的增长速率已经由最大逐渐变小，但种群数量仍然是在增长，因此该种小型淡水鱼的年龄组成为增长型。t4时种群的增长速率为0，该种小型淡水鱼在新环境中数量达到了最大值(K值)，此时种群的出生率等于死亡率，种群比较稳定。从该种群增长速率随时间变化的曲线可知，该种小型淡水鱼在新的环境中呈“S”型增长。t2时种群的增长速率为最大，种群的数量为K/2。,(1)在自然界中，影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病等。因此，大多数种群的数量总是在波动中。 (2)在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至灭绝。如第二次世界大战时，捕鲸业停了下来，鲸的数量恢复到较高的水平。战后捕鲸船的吨位不断上升，鲸的捕获量越来越大，导致许多鲸的种群数量急剧下降，有的鲸濒临灭绝。,种群数量的波动和下降,(3)种群数量的变化主要是由迁入率和迁出率、出生率和死亡率引起的。所以凡是影响到出生率和死亡率、迁入率和迁出率的因素都可影响种群数量的变化，如气候、食物、被捕食、传染病等。 (4)研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素，对于有害动物的防治，野生生物资源的保护利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要意义。,(1)同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。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值时，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。 (2)环境遭受破坏，K值会下降(如防虫、防鼠等)；当生物生存的环境改善时，K值会上升(如养殖业和野生生物的保护等)。,如图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( ),Acd段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自然界中生物的环境容纳量只能在一定范围内波动，不会被突破,解析 cd段种群数量曲线围绕最大值K值上下波动，是由于出生率和死亡率变动所致。针对图像的特征，捕鱼、采伐等的时机应选择在K/2值(即图像中的b点)以上，如果捕杀老鼠至一半时，老鼠反而会大量增长。在一个特定环境中K值基本是稳定的，但是如果环境发生了很大的变化，K值也会被突破，并且会随着环境的改变而改变。如建立大熊猫自然保护区，改善大熊猫的生存环境，从而提高环境容纳量。 答案 D,某生态系统中生活着多种植食性动物，其中某一植食性动物种群个体数量的变化如图所示。若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出，下列关于该种群个体数量变化的叙述，错误的是( ),A若A点时环境因素发生变化，但食物量不变，则A点以后个体数量变化不符合“S”型增长 B若该种群出生率提高，个体数量的增加也不会大幅走过B点 C天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势与BC段相似 D年龄结构变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与CD段相似,答案 A 解析 从图中个体数量随季节的变化在K值附近波动可以看出，该生态系统是一个相对稳定的生态系统，具有一定的自我调节能力，当外界环境改变、出生率和死亡率变化、天敌捕食、年龄结构变动时，种群个体数量还是在K值附近波动，所以A点的环境因素发生变化时，个体数量变化还是符合“S”型增长的。,1.实验原理 (1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧气时产生二氧化碳和水，无氧气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)在理想的无限环境中，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；在不补充营养物质的情况下，酵母菌的增长呈“几”型曲线。,探究培养液中的酵母菌种群数量的变化,2探究步骤 (1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 (2)将酵母菌接种入试管中的培养液。 (3)将试管放在25条件下培养。 (4)每天抽取计数酵母菌的数量。用显微镜计数，估算10 mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续观察7天，记录每天的数值。结果的记录可设计下面的表格：,3.计数过程的注意事项 (1)首先在从试管中吸取培养液前，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，减小误差。 (2)若取出的液体中酵母菌密度过大，可以增加稀释倍数。 (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。 (4)用显微镜计数时，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(类似于“样方法”)。,根据实验结果判断，以下叙述正确的是 ( ) A培养5小时后，酵母菌种群密度增加200倍左右 B探究酵母菌的种群数量变化可以用标志重捕法 C用血球计数板计数酵母菌数量时只统计方格内菌体 D培养5小时后，酵母菌种群数量已经达到K值 解析 用血球计数板计数时，除统计方格内菌体外还要统计相邻两边及其顶角上的菌体，5小时前每个小格内约有5个菌体，而5小时后每个小格内约有10个菌体，但这是在稀释100倍后的值，所以5小时内种群密度增加200倍，此时酵母菌种群数量是否达到K值无法判断。 答案 A,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，其中错误的是( ) 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将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液 C在血细胞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，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察，计数,答案 C 解析 酵母菌在培养时一般用葡萄糖作为培养液，在计数取液时一定要摇匀后才能吸取；应该让培养液自行渗入到计数室，而不是滴在计数板的中央。,图乙中A、B两图中能反映鱼种群数量的变化曲线的是_。 这种鱼在t2时期后，种群数量不再增加，其主要原因是_。 在t1时该种群的年龄组成可能为_型。 (2)一般野生动植物种群的数量控制在环境容纳量的一半(即K/2)，此时种群_最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生，当种群数量大于K/2时种群的_开始下降。,所以在开发动植物资源时，种群数量大于K/2时就可以获取一定数量的该生物资源，而且获得的量_，当过度获取导致种群数量小于K/2时，种群的增长速率将会减慢，获取的资源数量将减少，而且还会影响资源的再生。 答案 (1)B 种内斗争加剧和捕食者增加，种群的出生率与死亡率处于平衡状态，种群数量不再增加 增长 (2)增长速率 增长速率 最大,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2516个小方格(如图b)。 (2)用计数公式计算1mL菌液中的总菌数，设四个中方格中的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1mL1000mm3，所以1mL菌液的总菌数A/41610000B40000AB。,一、选择题 1下列关于种群数量变化的叙述中，不正确的是( ) A在理想条件下，种群数量增长的数学模型为：NtN0t B一个物种引入新的地区后，一定呈“J”型增长 C对家鼠等有害动物的控制，要尽量降低其K值 D一个呈“S”型增长的种群，数量在K/2左右时增长速率最大 答案 B,解析 种群数量的变化受多种因素的影响，如气候、食物、天敌、传染病等，一个物种引入新的地区后，可能不适应环境的变化而被淘汰，也可能因环境优美、缺少天敌而呈“J”型增长；对于呈“S”型增长的生物种群来说，增长速率最大时，种群的数量在K/2左右。,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NtN0tm23T。,3建立数学模型的一般步骤是( ) A提出假设观察研究对象用数学形式对事物的性质进行表达检验和修正 B观察研究对象提出合理的假设检验和修正用数学形式对事物的性质进行表达 C观察研究对象提出合理的假设用数学形式对事物的性质进行表达检验和修正 D观察研究对象用数学形式对事物的性质进行表达检验和修正提出合理的假设,答案 C 解析 建立数学模型一般包括以下步骤：首先，观察研究对象并分析、研究实际问题的对象和特点，提出问题；其次，选择具有关键性作用的基本数量并确定其相互关系，提出合理的假设；再次，根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，建立数学模型；最后，一般要通过进一步实验或观察等，对模型进行检验和修正。,4.右图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为100只，估算该种群在此环境中的环境容纳量约为( ) A50只 B100只 C150只 D200只 答案 D,5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的是( ) 环境中影响种群增长的阻力 环境中允许种群增长的最大值 其数量表示种群内迁出的个体数 其数量表示被淘汰的个体数 A B C D,答案 C 解析 “J”型曲线表示理想条件下种群数量，“S”型曲线表示条件有限情况下种群数量，阴影部分从环境角度讲表示环境中影响种群增长的阻力，从数量角度讲表示通过生存斗争被淘汰的个体数。,6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“S”型增长的说法正确的是( ) 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同的 C“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关 D种群增长率不受种群密度制约 答案 B,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，以该种群生物为食物的捕食者的数量会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而这个物种数量的增长率下降，该种群数量将停止增长而保持相对稳定。可见种群增长率在各阶段是不相同的。,二、非选择题 7如图是一个动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线，请据图回答： (1)图中的增长曲线是_型。 (2)图中表示种群增长速度最快的点是_，表示K值的点是_。,(3)若既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在曲线的_点。 (4)迁入第2年后，该种群数量增长明显加快的原因主要是_。 (5)第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长的环境因素主要有：_。 答案 (1)“S” (2)b点 d点 (3)b (4)适应了环境，且食物、空间充足、天敌少等 (5)食物、空间、天敌等,(4)根据种群变动的曲线，解释投药灭鼠在短期内能控制鼠害，但很快又会鼠灾泛滥的原因。_。 对此，应采取哪些有效措施？_。 答案 (1)无环境阻力 (2)有环境阻力 由于环境阻力，导致种群个体数实际增长与理论值的差异 生存斗争 (3)由于食物短缺等因素的限制，种群达到环境负荷量以后，在一段时间内相对稳定 (4)老鼠种群的抗药性增强；毒杀一部分个体，剩余的个体数目在环境负荷量以下，会以指数式增长，很快会恢复到原来数量 原则上是降低环境负载能力，无污染，具有可行性。例如：严密封储粮食；清除生活垃圾；生物防治，保护老鼠天敌等(其他方法，符合以上原则均可),1(2015广东，4)如图表示在一个10 mL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NtN0t表示 C可用取样器取样法计数 DK值约为120 000个 答案 D 解析 初始阶段酵母菌需要适应新环境，种内斗争几乎不存在，A错误；由题干密闭条件可知，在一定时间内该种群数量变化为“S”增长，不适用“J”型增长的模型，B错误；培养液中酵母菌的密度用抽样检测法调查，C错误；由图1可知，该种群数量从45 h后基本维持在120 000个稳定不变，因此可判断该种群的K值为120 000，D正确。,2(2014福建，3)研究人员用样方法调查了某地北点地梅(一年生草本植物)的种群数量变化，结果如图所示。下列叙述正确的是( ),A1972年北点地梅个体间生存斗争程度较1975年低 B1971年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟植株阶段 C统计种群密度时，应去掉采集数据中最大、最小值后取平均值 D由于环境条件的限制，5年间该种群数量呈“S”型增长 答案 B,解析 分析图示曲线可知，1972年北点地梅种群密度比1975年的大，个体间生存斗争也大，A错误；横坐标为种群密度(表示单位面积的个体数)纵坐标为时间，而死亡率可看成单位个体数在单位时间死亡的个体数，从图中数据可知1971年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟植株阶段，B正确；统计种群密度时，不应舍弃所得数据，C错误；从图中5年数据可看出，种群密度每年都在下降，D错误。解答此类问题关键是认真审图，提取准确信息：1、种群密度越大，种内斗争越激烈；样方法统计数据时应取所有数据的平均数。,
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