學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020秋高二生物人教版必修3學(xué)案：第4章第2節(jié)種群數(shù)量的變化含解析第2節(jié)種群數(shù)量的變化［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1。構(gòu)建種群增長模型的方法.2。用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。知識點(diǎn)一建構(gòu)種群增長模型的方法知識梳理1.數(shù)學(xué)模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的eq\o（□,\s\up4（01）)數(shù)學(xué)形式。2．構(gòu)建方法典題分析題型一種群增長模型[例1］在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下,某細(xì)菌每20min就分裂繁殖一代?，F(xiàn)將該細(xì)菌種群（m個個體）接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無限)，Th后，該種群的個體總數(shù)是()A．m·2TB．m·220C．2eq\f(T,20)D．m·23Teq\a\vs4\al(［解題分析])在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，細(xì)菌數(shù)量的增長不受種群密度增加的影響。由于該細(xì)菌每20min繁殖一代，則Th后，繁殖3T代.分裂一代后的數(shù)量為2m，分裂兩代后的數(shù)量為m·22，則Th后分裂3T代，因此種群的個體數(shù)為m·23T，故選D.eq\a\vs4\al（［答案]）D知識點(diǎn)二種群數(shù)量變化曲線和應(yīng)用知識梳理1。種群增長的“J"型曲線(1）含義在eq\o（□，\s\up4(01))理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以eq\o（□,\s\up4(02)）時間為橫坐標(biāo)，eq\o（□，\s\up4（03））種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示,曲線則大致呈“J”型.(2）數(shù)學(xué)模型①模型假設(shè)a．條件：eq\o(□，\s\up4(04）)食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。b．?dāng)?shù)量變化：種群的數(shù)量每年以eq\o(□,\s\up4(05)）一定倍數(shù)增長,第二年的數(shù)量是第一年的λ倍.②建立模型t年后種群數(shù)量表達(dá)式為eq\o（□,\s\up4(06)）Nt＝N0λt。a．λ>1,種群密度eq\o(□，\s\up4(10）)增大，為eq\o（□,\s\up4(11））增長型種群；b．λ<1，種群密度eq\o(□，\s\up4(12))減小，為eq\o(□,\s\up4（13））衰退型種群；c．λ＝1，種群數(shù)量eq\o（□,\s\up4（14）)不變，為eq\o（□，\s\up4(15））穩(wěn)定型種群。④曲線2．種群增長的“S"型曲線(1)曲線形成原因及曲線分析（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用④合理確定載畜量草原放牧、魚的養(yǎng)殖等，最大量不能超eq\o（□,\s\up4（38))K值。3．種群數(shù)量的波動和下降(1)影響因素①自然因素:如eq\o(□,\s\up4（39））氣候、食物、eq\o(□,\s\up4(40））天敵、傳染病等。②人為因素:種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，砍伐森林，獵捕動物,環(huán)境污染等。(2)數(shù)量變化：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在eq\o（□,\s\up4(41））波動中，在不利條件下，種群的數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。eq\a\vs4\al（[問題思考］）1.在“S”型曲線中，有一段時期近似于“J"型曲線，這一段是否等同于“J"型曲線？提示：不是.因?yàn)椤癑”型曲線是理想條件下的種群增長趨勢,“S”型曲線是在環(huán)境有限的條件下種群的增長趨勢。2．同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量?提示:同一種生物的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響.生物自身的遺傳特性和食物、棲所、天敵及其他生存條件均會影響動物的環(huán)境容納量。3．K值是種群數(shù)量的最大值嗎？提示：K值并不是種群數(shù)量的最大值；K值是環(huán)境容納量，即在保證環(huán)境不被破壞的前提下所能容納的最大值;在環(huán)境不遭到破壞的情況下,種群數(shù)量會在K值附近上下波動，種群所達(dá)到的最大值會超過K值，這個值存在的時間很短，會導(dǎo)致環(huán)境被破壞。典題分析題型二種群數(shù)量增長曲線分析[例2]在資源和空間有限的條件下,種群數(shù)量呈“S"型增長。如圖是某藻類在不同環(huán)境溫度下的種群增長曲線,下列有關(guān)敘述不正確的是（）A．環(huán)境容納量隨環(huán)境溫度不同而改變B．19.8℃條件下環(huán)境容納量最小C．24.8℃條件下第5天左右的種群增長速率最大D．33。6℃條件下種群數(shù)量將維持在K值恒定不變eq\a\vs4\al（［解題分析］）環(huán)境容納量隨溫度、氣候等條件的變化而變化,A正確；圖示三種溫度條件下的環(huán)境容納量相比,19.8℃條件下最小，B正確；24。8℃條件下，在第5天時,曲線的斜率最大，即種群增長速率最大，C正確；33.6℃條件下，種群發(fā)展到第4天時，種群數(shù)量在K值附近波動，D錯誤.eq\a\vs4\al（［答案］）D規(guī)律總結(jié)種群數(shù)量增長的“J"型曲線和“S”型曲線題型三種群數(shù)量的應(yīng)用［例3］如圖表示某一動物種群遷入適宜環(huán)境后的增長曲線圖,下列有關(guān)說法錯誤的是（)A．此種群的增長曲線是“S"型,該環(huán)境條件所能維持的最大種群數(shù)量大約是500只B．如果此種群是魚類，則捕撈后的種群數(shù)量控制在曲線的b點(diǎn)最合適C．如果此種動物是老鼠，限制其種群數(shù)量的最好方法是盡量降低其K值D．種群的增長速率最快點(diǎn)在b點(diǎn)，種群數(shù)量到K值時，數(shù)量不變eq\a\vs4\al（［解題分析］)據(jù)圖分析，此種群的增長曲線是“S”型,d點(diǎn)達(dá)到K值，為500左右，所以環(huán)境條件所能維持的最大種群數(shù)量大約是500只，A正確；b點(diǎn)種群數(shù)量為K/2,此時種群增長速率最大，因此魚類捕撈后的種群數(shù)量控制在曲線的b點(diǎn)最合適,B正確；控制老鼠的種群數(shù)量最好的方法是盡量降低其K值,如減少資源和空間等，C正確;種群的增長速率最快點(diǎn)在b點(diǎn),種群數(shù)量到K值時，數(shù)量保持相對穩(wěn)定，而不是不變,D錯誤。eq\a\vs4\al（[答案]）D規(guī)律總結(jié)K值、K/2的不同表示方法(1）在“S”型曲線（圖1）中,最高點(diǎn)是K值，拐點(diǎn)“b"對應(yīng)的縱坐標(biāo)的值為K/2。(2）在增長速率曲線圖（圖2）中，最高點(diǎn)表示在t1時刻，種群增長速率最大,此時的種群數(shù)量為K/2，t2點(diǎn)對應(yīng)的種群數(shù)量為K值.（3)圖3中出生數(shù)與死亡數(shù)的差值最大的時候，種群增長最快,此時對應(yīng)的種群數(shù)量為K/2；圖4中出生數(shù)等于死亡數(shù)時，種群不再增長，種群數(shù)量達(dá)到K值。知識點(diǎn)三探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化知識梳理1。提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的?2．作出假設(shè)：培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量開始一段時間呈eq\o（□,\s\up4(01))“J"型增長，隨著時間推移，由于營養(yǎng)物質(zhì)的eq\o(□,\s\up4(02))消耗、有害代謝產(chǎn)物的eq\o(□，\s\up4(03)）積累、pH的eq\o(□，\s\up4（04）)改變,酵母菌數(shù)量呈eq\o(□,\s\up4（05））“S”型增長。3．實(shí)驗(yàn)步驟4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析酵母菌增長曲線圖（如圖1)及酵母菌增長速率曲線圖（如圖2）增長曲線的總趨勢是eq\o(□,\s\up4(09))先增加再降低。原因是在開始時培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足，空間充裕，條件適宜，因此酵母菌大量繁殖,種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，營養(yǎng)消耗,pH變化、有害產(chǎn)物積累等，使生存條件惡化，酵母菌eq\o(□,\s\up4（10)）死亡率高于eq\o（□,\s\up4（11))出生率，種群數(shù)量下降。5．實(shí)驗(yàn)操作的注意事項(xiàng)(1）本實(shí)驗(yàn)不需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，因不同時間取樣已形成相互對照,需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn),目的是減少誤差，即對每個樣品計數(shù)三次，取其平均值。（2)顯微鏡計數(shù)時,對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)遵循“數(shù)上線不數(shù)下線，數(shù)左線不數(shù)右線”的原則計數(shù)。（3）從錐形瓶中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)前，需將錐形瓶輕輕振蕩幾次,目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布,減小誤差。(4）每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。(5)制片時,要先在計數(shù)室上蓋上蓋玻片，然后用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。（6）若視野中細(xì)胞數(shù)目多，培養(yǎng)液要進(jìn)行定量稀釋重新計數(shù)，以每個小方格內(nèi)含有4～5個酵母菌為宜。（7)由于計數(shù)室中的菌懸液有一定的高度(0.1mm），故需要讓細(xì)胞沉降到計數(shù)室底部的網(wǎng)格線中，避免細(xì)胞分布在不同液層深度，導(dǎo)致計數(shù)時被遺漏。典題分析題型四實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)及血細(xì)胞計數(shù)方法［例4]為了探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化,某同學(xué)進(jìn)行了如下操作，其中正確的是（）A．將適量干酵母放入裝有一定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中，在適宜條件下培養(yǎng)B．將培養(yǎng)液靜置一段時間后，用吸管從錐形瓶中吸取一定量的培養(yǎng)液C．在血細(xì)胞計數(shù)板中央滴一滴培養(yǎng)液，蓋上蓋玻片，并用濾紙吸去邊緣多余培養(yǎng)液D．將計數(shù)板放在載物臺中央,立即在顯微鏡下觀察、計數(shù)eq\a\vs4\al(［解題分析］)在探究酵母菌種群數(shù)量變化的實(shí)驗(yàn)時，將蓋玻片放在計數(shù)板上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計數(shù)板小方格內(nèi)，C錯誤；應(yīng)將培養(yǎng)液振蕩均勻后,再吸取培養(yǎng)液，B錯誤；將計數(shù)板放在載物臺中央，應(yīng)先靜置一段時間，待酵母菌沉降到計數(shù)室底部，再進(jìn)行觀察、計數(shù)，否則酵母菌不在一個平面上,在顯微鏡下就不能觀察到所有細(xì)胞,使計數(shù)結(jié)果偏小，D錯誤。eq\a\vs4\al（[答案]）A[例5]在用血細(xì)胞計數(shù)板(2mm×2mm方格）對某一稀釋50倍的樣品進(jìn)行計數(shù)時，發(fā)現(xiàn)在一個大方格內(nèi)（蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm)酵母菌平均數(shù)為16個,據(jù)此估算10mL培養(yǎng)液中有酵母菌________個。eq\a\vs4\al（[解題分析］）16×[10/(2×2×0.1×10－3）］×50＝2×107(個）。eq\a\vs4\al([答案］）2×107課堂小結(jié)1．建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)；②觀察研究對象，提出問題;③通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正；④提出合理的假設(shè)。下列排序正確的是()A．①②③④B．②④①③C．④①②③D．③①②④答案B解析數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)步驟包括：提出問題→作出假設(shè)→建立模型→檢驗(yàn)或修正。2．生態(tài)學(xué)家高斯在0。5mL的培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，在培養(yǎng)至第5天后，大草履蟲的數(shù)量基本維持在375個左右，對此實(shí)驗(yàn)認(rèn)識不正確的是()A．高斯實(shí)驗(yàn)得到的K值受到培養(yǎng)液體積的限制B．高斯實(shí)驗(yàn)得到的K值是375個C．在相同條件下培養(yǎng)變形蟲,K值也是375個D．重復(fù)此實(shí)驗(yàn)，K值有可能不同答案C解析K值受環(huán)境條件的影響,包括食物、空間等條件，而培養(yǎng)液容量既是食物條件限制，也是空間條件限制，A正確；大草履蟲的數(shù)量基本維持在375個左右,說明375是環(huán)境的最大容納量，B正確;不同的生物在相同的環(huán)境里，K值不一定相同，C錯誤；K值受到營養(yǎng)、溫度等因素的影響,可能不同，D正確。3．下列有關(guān)種群增長的“S”型曲線的敘述，錯誤的是(）A．通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型B．達(dá)到K值時種群增長率為零C．種群增長受自身密度的影響D．種群的增長速率逐步降低答案D解析自然條件下，由于受到環(huán)境資源、天敵以及傳染病的限制，種群增長曲線最終呈S型，A正確；達(dá)到K值時種群數(shù)量不再增加，種群增長率為零，B正確；自然條件下，由于食物和空間有限,種群增長受自身密度的影響，C正確;“S"型曲線的增長速率先增大后減小，D錯誤。4．某同學(xué)在進(jìn)行“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化"實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果繪制出了如下圖所示的酵母菌種群數(shù)量變化曲線圖，下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)分析錯誤的是（)A．在酵母菌種群數(shù)量增長的不同階段，可能具有相同的增長速率B．當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K值時,其年齡組成為穩(wěn)定型C．DE段種群的增長速率為負(fù)值，其主要原因是營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏D．本實(shí)驗(yàn)中不存在對照，酵母菌個體數(shù)常用抽樣檢測法獲得答案D解析AB段,酵母菌種群數(shù)量增長速率逐漸增大，BC段，酵母菌種群數(shù)量增長速率逐漸減小，因此在B點(diǎn)兩側(cè),酵母菌種群數(shù)量可能具有相同的增長速率，A正確；當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K值時，其數(shù)量保持相對穩(wěn)定，因此其年齡組成為穩(wěn)定型，B正確；DE段種群的增長速率為負(fù)值，其主要原因是營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏，C正確;本實(shí)驗(yàn)在時間上存在前后對照，D錯誤。5．某研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)：某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后,其種群數(shù)量增長速率隨時間變化的曲線如圖所示，請分析回答問題：(1)在t0~t3時間內(nèi)，種群數(shù)量增長曲線呈________型；若在t3時種群數(shù)量為N,則在t1時種群數(shù)量為________.t1時該種群的年齡組成可能為________.（2)捕獲該魚的最佳時期為________時，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3)在t3時期后，該魚種群數(shù)量變化將呈現(xiàn)__________狀態(tài),主要原因是______________、______________。答案（1）“S"eq\f（N，2）增長型（2）t2在t1時種群增長速率最大,t2時捕獲該魚并使捕撈后維持在t1時的數(shù)量，獲得的量較大且不影響該魚類資源