高中生物 第4章 第2节 种群数量的变化课件 新人教版必修3.ppt

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 1 数学模型 是用来描述一个系统或它的性质的形式 2 建构模型的步骤 观察研究对象 提出问题 提出 根据实验数据 用适当的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20min分裂一次 细菌分裂增殖公式为Nn 2n N代表 n表示 一 建构种群增长模型的方法 阅读P65 66 数学 合理的假设 数学形式 细菌数量 第几代 二 种群增长的 J 型曲线 阅读P66 1 模型假设 1 条件 和条件充裕 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年后种群数量表达式为 如果以为横坐标 为纵坐标画出曲线来表示 曲线则大致呈型 食物 空间 一定的倍数 Nt N0 t 时间 种群数量 J 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 称为型曲线 2 S 型增长的数学模型 1 形成原因 S 自然资源和空间 有限 天敌增加 加剧 降低 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 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 又称 K 值 同一种群的K值不是 会随着环境条件的改变而变化 环境容纳量 最大数量 固定不变的 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 受的种群数量不断增加 野生动植物不断减少 2 数量变化大多数种群的数量总是在中 在不利的条件下 种群数量还会急剧甚至消亡 人工控制 种群数量 波动 下降 3 研究意义 1 有害动物 2 保护和利用 3 拯救和恢复 防治 野生生物资源 濒危动物种群 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 解析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 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 解析在培养早期 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 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 解析种群的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 一 种群增长模型的建构 课堂讲义重点难点 个个击破 1 建构方法 Nn 2n N代表细菌数量 n表示第几代 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 气候和没有等理想条件下 细菌种群的增长不会受的影响 往往会持续增长 充裕 适宜 敌害 种群密度增加 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 A m 2TB m 220C 2 D m 23T 问题导析 1 指数增长时种群数量表达式为 2 Th后细菌繁殖代数是 个体总数为 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20min繁殖一代 则Th后 繁殖3T代 故Th后 该种群的个体总数为Nt N0 2t m 23T 答案D Nt N0 2t 3T 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 二 种群数量的变化曲线和应用1 两种曲线模型比较 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在之前 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 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 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 一直小于1 说明种群数量一直在下降 应用示例 2 如图表示种群在理想环境中和有环境阻力条件下的增长曲线 下列有关种群数量增长曲线的叙述中正确的是 A 图甲为 J 型增长 每年增加的个体数量始终不变B 图乙为 S 型增长 G点时增长速率达到最大值C 防治蝗灾应在害虫数量达到F点时进行D 渔业捕捞后剩余量应该在E点左右 问题导析 1 图甲曲线在不同的时间点 曲线的斜率不同 即种群的不同 2 图乙中G点时种群的数目不再变化 增长速率为 3 超过D点 蝗虫增长速率 灭虫效果 4 E点时种群的增长速率最 渔业捕捞应该在超过时进行 且每次捕捞后的剩余量应保持在E点左右 增长速率 0 加快 差 快 解析图甲曲线的斜率代表种群的增长速率 即单位时间内种群个体的增加数目 由题图曲线特征可以看出 在不同的时间点 曲线的斜率不同 即种群的增长速率不同 故A错误 图乙中G点时种群的数目不再变化 增长速率为0 故B错误 防治蝗灾应该在D点附近 超过D点 蝗虫增长速率加快 灭虫效果差 故C错误 渔业捕捞应该在超过时进行 且每次捕捞后的剩余量应保持在E点左右 此时种群的增长速率最快 故D正确 答案D 一题多变 若如图表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 请判断如下叙述的正误 1 该种小型淡水鱼在新的环境中呈 J 型增长 解析此曲线的纵坐标为 种群增长速率 其种群为 S 型增长 2 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 3 t4时该种小型淡水鱼在新环境中逐渐消失 解析t4时刻种群数量达到K值 并非在新环境中逐渐消失 4 t3时该种小型淡水鱼的年龄组成为衰退型 解析t3时刻年龄组成应为增长型 三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化1 实验原理 1 可用液体培养基 培养液 培养酵母菌 培养基中种群的增长受培养液的成分 空间 pH 温度等因素的影响 2 在理想的无限环境中 酵母菌种群的增长呈 J 型曲线 在有限的环境中 酵母菌种群的增长呈 S 型曲线 3 可采用抽样检测的方法 进行显微镜计数 2 实验目的初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制 3 材料用具探究所需要的菌种和无菌马铃薯培养液或肉汤培养液 试管 血细胞计数板 2mm 2mm方格 滴管 显微镜等 4 方法步骤试管中加入10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液 接种酵母菌到试管中并混合均匀 把试管在28 条件下连续培养7d 每天抽样检测计数酵母菌数量 将盖玻片放在计数室上 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 显微镜观察计数一个小方格内的酵母菌数 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培养液中酵母菌总数 分析数据 画出曲线 进行数形转换 以时间为横坐标 酵母菌数量为纵坐标 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 5 实验结果酵母菌增长曲线图 如图1 及转化后的增长速率曲线图 如图2 图1图2 增长曲线的总趋势是先增加再降低 原因是在开始时培养液的营养充足 空间充裕 条件适宜 因此酵母菌大量繁殖 种群数量剧增 随着酵母菌数量的不断增多 营养消耗 pH变化 有害产物积累等 使生存条件恶化 酵母菌死亡率高于出生率 种群数量下降 6 注意事项 1 结果的记录最好用记录表 如下表 2 每天计数酵母菌数量的时间要固定 7 思考下面5个问题 1 探究本实验需要设置对照吗 需要做重复实验吗 答案酵母菌在不同时间内的数量可以相互对比 不需另设对照实验 但需要做重复实验 以保证计数的准确性 2 从试管中吸出培养液进行计数前 为什么需将试管轻轻振荡几次 答案目的是使培养液中的酵母菌均匀分布 减少误差 思维激活 3 若一个小方格内酵母菌过多 难以数清 采取的措施是什么 答案可增大稀释倍数后再计数 4 对于压在小方格界线上的酵母菌 怎样计数 答案只计算相邻两边及其夹角的酵母菌 5 影响酵母菌种群生长的因素可能有哪些 答案养料 温度 pH及有害代谢废物等 3 某小组进行 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 实验时 同样实验条件下分别在4个试管中进行培养 见下表 均获得了 S 型增长曲线 根据实验结果判断 下列说法错误的是 应用示例 A 4个试管内的种群初始阶段都经历了 J 型增长B 4个试管内的种群同时达到K值C 试管 内种群的K值与试管 不同D 试管 内的种群数量先于试管 开始下降 问题导析 1 培养液的体积是 则整个培养过程中酵母菌呈型增长 2 在培养初期 酵母菌之间不因数量较多而存在生存斗争的时候 酵母菌呈型增长 3 培养液中酵母菌数量达到K值的时间取决于和酵母菌的起始数量 酵母菌起始数量相同的试管 如和 和 的试管越先达到K值 而 有限的 S J 培养液的体 积 培养液体积越小 培养液体积相同的试管 如和 和 的试管越先达到K值 4 酵母菌数量开始下降的时间取决于 的试管 如 和 和 的试管内种群数量越先下降 而的试管 如 和 和 的试管内种群数量越先下降 答案B 酵母菌起始 数量越大 酵母菌的起始数量和 培养液的体积 培养液体积相同 酵母菌起始数量越大 酵母菌起始数量相同 培养液 体积越小 如图为某小组进行 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 实验时 所测得的不同培养阶段酵母菌种群数量 葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线 请回答下列问题 一题多变 1 曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是 曲线BC段酵母菌呼吸的方式为 2 酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外 还有 3 在T1 T2时段 单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有 细胞质基质和线粒体 有氧呼吸和无氧呼吸 乙醇含量过高 培养液的pH下降 酵母菌进行无氧呼吸 产生的能量少 酵母菌种群数量增多 4 某同学在T3时取样 统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量 原因可能有 和用血球计数板计数时出现错误等 取样时培养液未摇匀 从底部 未染色 统计的菌体数包含了死亡的菌体 取样 课堂小结 J S 对点练习 1 2 3 1 有关 探究培养液中酵母菌数量动态变化 的实验 正确的叙述是 A 改变培养液的pH不影响K值 环境容纳量 大小B 用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化C 取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数D 营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素解析营养条件 pH和温度的变化都会影响种群数量 D 1 2 3 2 如图表示出生率 死亡率和种群密度的关系 据此分析得出的正确表述是 1 2 3 A 在时控制有害动物最有效B 图示规律可作为控制人口增长的依据C 该图可用于实践中估算种群最大净补充量D 在时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量 1 2 3 解析从图中看出 时净补充量最大 此时不是控制有害动物的最有效时间 而应在之前 种群密度越高 数量越多 所以日捕获量最大应为K时 答案C 1 2 3 3 某研究所调查发现 某种鱼迁入一生态系统后 其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示 请分析回答问题 1 2 3 1 在t0 t2时间内 种群数量增长曲线呈 型曲线 若在t2时种群数量为N 则在t1时种群数量为 t1时该种群的年龄组成可能为 解析t0 t2时间内种群数量增长应呈现 S 型曲线 若在t2时种群数量为N 则t1时对应 t1时种群的年龄组成呈增长型 S 增长型 1 2 3 2 捕获该鱼的最佳时期为 时 原因是 解析由于t1时种群增长率最大 资源更新能力最强 故t3时捕捞有利于获得较大捕获量且不影响资源更新 t3 在t1时种群增长速 率最大 t3时捕获该鱼并使捕捞后维持在t1时的数量 获得的量较大且不影响该鱼类资源的再生 1 2 3 3 在t2时期后 该鱼种群数量变化将呈现 状态 主要原因是 解析在t2时期后种群数量变化将呈波动状态 原因是种内斗争加剧 天敌增加等 波动 种内斗争加剧 捕食者数量增加