2022-2023学年人教版（2019）选择性必修二 1.2 种群数量的变化- 学案

高二生物学案中心备课人：审核人：第2节种群数量的变化学习目标1.通过探究酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。2.举例说明种群的J形增长、S形增长、波动等数量变化情况。3.阐明环境容纳量原理在实践中的应用。4.关注人类活动对种群数量变化的影响。学习重难点种群的J形增长、S形增长；建构种群增长模型的方法课前自主探究一、建构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______________。2.建立数学模型的一般步骤：观察研究对象，提出问题→→根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表达→通过进一步等，对模型进行。二、种群的“J”形增长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”形。2．“J”形增长的数学模型：（1）模型假设：条件：在条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种；数量变化：种群的数量每年增长，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：三、种群的“S”形增长1．含义：种群经过一定时间的增长后，数量，增长曲线呈“S”形。2．“S”形增长的数学模型（1）模型假设：自然界中的_______和________总是有限的（2）建立模型，曲线分析：①在自然界，当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时，初始阶段一般会出现__________。②但是，资源和环境总是_________。当种群密度增大时，____________就会加剧，导致_________降低，__________升高。③当死亡率升高至与出生率________时，种群增长_________，有时会稳定在一定的水平。可见，种内竞争对种群数量起_______作用。3.环境容纳量：又称________，即一定的环境条件所能维持的__________________。四、种群数量的波动1.有的种群能够在一段时间内______________。大多数种群的数量总是在中。2.处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现___________；当种群长久处于不利条件下，种群的数量还会出现。课堂合作探究探究一：建构种群增长模型的方法1、实例：以教材P7“问题探讨”中的素材为例在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min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)020406080100120…180繁殖代数(代)0123456…细菌数量(个)1…(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：N＝2n。(3)根据所得到的方程式和表格中数据，在课本P8图1-4中画出细菌种群数量增长的曲线。2.数学模型的表现形式：（1）数学公式：科学、准确，但不_____________。（eg:）（2）曲线图：直观但不够________________。（eg:细菌种群的增长曲线）典例分析例题1．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式.建立数学模型一般包括以下步骤。下列排列顺序正确的是（）=1\*GB3①根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达=2\*GB3②观察研究对象,提出问题=3\*GB3③通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正=4\*GB3④提出合理的假设A.=2\*GB3②=4\*GB3④=1\*GB3①=3\*GB3③B.=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=1\*GB3①C.=4\*GB3④=2\*GB3②=1\*GB3①=3\*GB3③D.=1\*GB3①=2\*GB3②=4\*GB3④=3\*GB3③探究二：种群增长的曲线1、“J”形增长曲线分析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①种群增长率不变增长率=种群数量差/初始总数×100%若某种群数量在某年，由初始数量Nt-1增长到Nt，则该种群的增长率：=_____________(无单位)②种群增长速率逐渐增大增长速率=种群数量差/时间×100%（即种群数量增长曲线的斜率）(有单位，如个/年)问题：请分析在λ<1,λ=1,λ>1时的种群数量分别发生什么变化？2、“S”形增长曲线分析左图A-D段对应右图t0-t2：出生率＞死亡率，种群数量增加。左图D点时对应右图t2：出生率=死亡率，种群数量稳定。①种群增长率：由于环境阻力的存在，增长率逐渐____________②种群增长速率：先增大后减小。种群数量为0～K/2时，资源和空间相对充裕，数量增加加快，种群的增长速率一直增加。种群数量为K/2时，种群增长速率(斜率)_____。K/2～K时，由于资源和空间有限，数量增加减慢，种群的增长速率开始降低。K值时，数量增长停止，种群增长速率为________。3.环境容纳量（K值）的变化（1）K值不是固定不变的，环境不遭受破坏的情况下，种群数量围绕K值上下波动。（2）K值会随环境的改变而发生变化。当环境破坏时，K值下降；当环境改善时，K值上升。（3）K值并非种群数量的最大值，K值是在保证环境不被破坏前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值可以超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。①K值的不同表示方法图中代表K值的点是？代表K/2的点是？②K值和K/2值应用：应用有害动物的控制有益动物的保护与利用K/2值严防有害动物种群数量达到K/2值附近，否则种群数量会迅速增加难以控制。使有益动物的种群数量维持在K/2值左右，此时该种群数量会迅速回升，从而保持资源更新能力。K值降低K值，改变环境，使之不适合有害生物生存保护K值，保证种群的生存环境条件，尽量提升环境容纳量，增大K值4.种群增长的“J”形曲线和“S”形曲线的比较J形曲线S形曲线产生条件理想状态：食物和空间充裕等现实状态：食物、空间有限、存在天敌等增长率或增长速率曲线增长率＝λ-1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。有无K值无有差异分析两种增长曲线的差异主要是环境阻力的有无，图中阴影部分表示的含义为环境阻力，即指生存斗争中被淘汰的个体。典例分析例2．经调查，第一年某种昆虫种群数量为N0，如果在理想的条件下，每年的增长倍数λ=1.3保持不变，则第三年该种群数量为（）A.1.3N0B.1.69N0C.2.3N0 D．5.29N0例3.用牛奶瓶培养黑腹果蝇,观察成虫数量的变化,结果如下表。正确的是()时间/d15913172125293337成虫/只6102871130207270302327341A.第13-25d,成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快B.第17-29d,成虫增长速率上升、死亡率下降C.第21-37d,成虫增长速率的下降与种群密度的改变有关D.第1-37d,成虫数量呈“J”形增长例4．某中学建校14年，校园中白头翁14年间的种群增长速率如表。据表分析可知()年份第2年第4年第6年第8年第10年第12年第14年增长速率0．661．522．833．692．911．200．03A．这14年中，白头翁的种群数量呈“J”形增长B．第12年时，白头翁种群的年龄结构为衰退型C．该学校中，白头翁的K值约为第8年时其种群数量的两倍D．用样方法调查白头翁的种群密度并计算出增长速率例5.如图是种群增长数学模型，下列叙述不正确的是()A.“J”形增长曲线反映的是种群在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等条件下的增长B.“S”形增长曲线可用数学方程式Nt=N0λt表示t年后种群的数量C.K值可随着环境的变化而变化D.两种曲线的变化都受出生率和死亡率的影响探究三:探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”1、实验目的：通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，来研究一个种群的数量变化情况，尝试构建种群增长的数学模型。2、实验原理：酵母菌可以用液体培养基来培养，培养液中的酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分、空间、pH、温度等因素有关。3、实验方法：抽样检测法先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。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为据，估算试管中的酵母菌总数。计数板：左图为25×16型的计数板：大方格规格1mm×1mm×0.1mm=0.1mm3，25个中方格，每个中方格16个小方格，一共400小方格方法：采用五点取样法计算每小方格中酵母菌平均数目，如果一个小方格内酵母菌过多难以数清，可以进行稀释公式：酵母细胞数/ml=每小格酵母菌数目×400×104×稀释倍数注：1ml=1000mm3，大方格的体积为0.1mm3，即相当于1×10-4ml4、实验步骤(1)将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种入试管的培养液，显微镜观察估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量。(3)将试管放在25℃条件下培养。(4)每天定时取样计数酵母菌数量。(5)以时间为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌种群数量的变化曲线。4、结果分析：增长曲线的总趋势是_________________，开始时资源空间充足，种群数量______。随着数量增多、营养消耗、PH变化、有害物积累等，种群数量_________。后期生存条件进一步恶化，种群数量___________。注意：（1）从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次。使酵母菌在培养液中分布均匀,计数更准确。（2）对于压在小方格界线上的酵母菌，只计数相邻两边及其顶角的酵母菌数。（3）此实验酵母菌的变化在时间上形成自身的前后对照，不需要设置对照实验。需要做重复实验以减少误差。典例分析

例题6．某生物兴趣小组利用酵母菌开展相关探究实验。在500mL已煮沸、冷却的质量分数为5%的葡萄糖培养液中接种一定量的酵母菌,在适宜的条件下培养,探究酵母菌种群大小的动态变化。分析回答:(1)将葡萄糖培养液煮沸的主要目的是,冷却后才接种酵母菌可防止。

(2)对培养液中酵母菌进行计数时,逐个统计是非常困难的,可以采用法。

(3)本实验没有另设对照实验,原因是。该实验需要重复取样,原因是。

(4)在培养后期对培养液稀释100倍后,用血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm,25×16)计数,显微观察时,甲同学在调焦后,只能看清血细胞计数板的横线而看不清竖线,此时应该,之后统计其中的五个中方格共有酵母菌120个。同时兴趣小组的同学另取一定量培养液用台盼蓝对酵母菌进行染色(活细胞的细胞膜具有选择透过性,台盼蓝不能穿过),多次镜检求得一个中方格中的酵母菌数量如下:

第一次第二次第三次未染色酵母菌201723蓝色酵母菌435则培养液中活酵母菌的密度为个/毫升。

1.2种群数量的变化课前案答案课前自主探究一、建构种群增长模型的方法1.数学形式2.提出合理的假设数学实验或观察检验和修正二、种群增长的“J”形曲线1．理想时间种群数量2．（1）资源和空间以一定倍数λ（2）Nt＝N0λt三、种群增长的“S”形曲线1.趋于稳定2.资源空间较快增长有限的种内竞争出生率死亡率相等停止调节3.K值种群最大数量四、种群数量的波动1.维持数量的相对稳定波动2.种群爆发持续性或急剧的下降课堂合作探究探究一：建构种群增长模型的方法1、248163264第9代5122、直观准确典例分析：例1A探究二:种群增长的曲线1、Nt＝N0λt该种群的起始数量t年后该种群的数量时间该种群数量是前一年种群数量的倍数λ－1问题:当