新教材2024版高中生物第1章种群及其动态第2节种群数量的变化课件新人教版选择性必修2

第1章种群及其动态第2节种群数量的变化课标要点学法指导1．了解构建种群增长模型的方法2．尝试建立数学模型解释种群的数量变化3．活动建议：探究培养液中酵母菌种群数量的变化1．通过“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力(科学思维)2．通过实验

“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”培养实验方案的设计与实施能力，以及对实验结果的分析与评价能力(科学探究)知识导图

课前·新知导学建构种群增长模型的方法1．数学模型概念：用来描述一个系统或它的性质的________形式。2．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______________。数学合理的假设数学检验或修正3．表达形式(1)数学公式：______________，但不够直观。(2)________：直观，但不够精确。科学、准确曲线图同数学公式相比，曲线图有什么优点？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？提示：与数学公式相比，曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势。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微思考

建立种群数量变化的数学模型一般不需要 (

)A．观察研究对象，提出问题，提出合理的假设B．根据实验数据，用适当的数学形式对种群数量变化进行表达C．通过进一步实验或观察，对数学模型(公式或曲线)进行检验或修正D．进行对照实验【答案】D

【解析】建构种群增长模型的研究方法为观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对种群数量变化进行表达→通过进一步实验或观察，对数学模型(公式或曲线)进行检验或修正。此实验在时间上形成前后自身对照，无须设置对照实验，但要设置平行重复实验，求得平均值。种群的“J”形和“S”形增长1．种群增长的“J”形曲线(1)含义：在理想条件下的种群，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”形增长的条件：____________条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。(3)模型假设：种群的数量每年以_____________增长，第二年的数量是第一年的λ倍。(4)建立模型：t年后种群数量为___________。时间种群数量食物和空间一定的倍数Nt＝N0·λt

2．种群增长的“S”形曲线(1)含义：种群经过一定时间的增长后，数量__________的增长曲线，增长曲线呈“S”形。(2)成因：自然界的资源和空间总是________，当种群密度增大时，种内竞争就会________，以该种群为食的动物的数量也会________。使该种群的出生率______，死亡率______。当死亡率与出生率相等时，种群的增长就会停止。趋于稳定有限的加剧增加降低增高(3)K值：又称_____________，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的_______________。(4)应用：建立自然保护区，提高其______________。这是保护大熊猫的根本措施。环境容纳量种群最大数量环境容纳量种群增长的“S”形曲线中，种群数量为K/2、K时该种群的年龄结构分别是哪种类型？出生率与死亡率的大小分别有什么关系？

提示：增长型，稳定型。出生率＞死亡率，出生率＝死亡率微思考

判断下列表述是否正确。(1)在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。

(

)(2)对于“S”形曲线，同一种群的K值是固定不变的，与环境因素无关。

(

)(3)“J”形增长曲线的增长率是一定的，而增长速率逐渐增加。

(

)(4)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”形增长。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)√

(4)√种群数量的波动1．在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的_________。2．对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在________中。处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现__________。3．当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的________。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁育等原因而______________。相对稳定波动种群爆发下降衰退、消亡自然环境中，种群的数量一定低于K值吗？说出你的理由。提示：不一定。自然环境中，大多数种群数量围绕K值上下波动，故种群数量可以高于K值，但不会维持很长时间微思考

如图是某种群增长的曲线，下列有关叙述不正确的是

(

)A．该曲线近似于“S”形增长曲线B．K值是环境条件所允许达到的种群最大数量C．种群数量达到K值后固定不变D．种群数量达到K值后，会随环境条件变化而上下波动【答案】C

【解析】据图分析，该种群数量先增加，后保持相对稳定，种群数量呈现“S”形增长，A正确；K值是环境条件所允许达到的种群最大数量，又称环境容纳量，B正确；种群的K值不是固定不变的，种群数量达到K值后，会随环境条件变化而在K值附近波动，C错误，D正确。课堂·重难探究种群的“J”形和“S”形增长曲线[知识归纳]1．种群增长的“J”形和“S”形曲线的比较项目“J”形曲线“S”形曲线适用条件理想条件：①食物、空间条件充裕；②气候适宜；③没有天敌和其他竞争物种自然条件：①资源、空间有限；②受种内竞争、天敌等生物因素和其他非生物因素制约2．有关K值的可变性分析(1)K值并不是固定不变的。当生存环境发生改变时，K值也会相应改变。(2)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。(3)K值不是种群数量的最大值，种群数量可能会超过K值。3．K值的不同表示方法注：图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、B′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。[对点精练]1．(2022·广东广州联考)如下图表示种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线，下列有关叙述错误的是 (

)A．自然状态下种群数量的变化极少数是曲线X，其余的都是曲线Y的趋势B．同一环境中不同种群的K值可以不同C．理论上，曲线X没有K值D．曲线X的数学模型为Nt＝N0λt。N0表示该种群的起始数量，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数【答案】A【解析】曲线X代表的是“J”形增长曲线，曲线Y代表的是“S”形增长曲线，在自然状态下，因为空间和资源条件有限，种群数量变化极少数是曲线X，大部分是曲线Y的趋势，但并非其余都是曲线Y的趋势，有些种群会先增长，后减小，直至消失，A错误；同一群落中不同种群环境容纳量可以不同，即K值可以不同，B正确；曲线X代表的是“J”形增长曲线，种群数量呈指数增长，因此理论上曲线X没有K值，C正确；曲线X代表的是“J”形增长曲线，描述在食物充足，无限空间，无天敌的理想条件下种群数量呈指数函数增长，数学模型为为Nt＝N0λt，N0表示该种群的起始数量，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，D正确。2．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(λ)，并得到如图所示的曲线。据此图分析得到的下列结论中错误的是

(

)A．前4年该种群数量基本不变，第5年种群的年龄结构可能为衰退型B．第4年到第8年间种群数量在下降，原因可能是食物的短缺和天敌增多C．第8年时种群数量最少，第8年到第16年间种群数量增加，且呈“S”形曲线增长D．如果持续第16年到第20年间的趋势，后期种群数量将呈“J”形曲线增长【答案】C

【解析】前4年，λ值为定值，λ1等于0，说明种群增长率为0，种群数量保持不变，第5年时λ1小于0，说明种群增长率为负值，种群数量下降，年龄结构可能为衰退型，A正确；第4年到第8年间λ1小于0，说明种群数量下降，影响种群数量的因素有气候、食物、天敌、传染病等，B正确；第8年到第10年间λ1仍然小于0，说明种群数量持续下降，第10年时种群数量最小，之后种群数量不断增加，与“S”形曲线增长不符，C错误；由图示曲线可知，第16年到第20年间λ＞2，且基本保持不变，说明种群增长率保持不变，种群数量将持续增加，即呈“J”形曲线增长，D正确。【规律方法】λ值含义及典型曲线解读1．λ值含义λ值是增长倍数，判断种群数量的变化“界点”是1。当λ＞1时，种群数量增加；当λ＝1时，种群数量稳定；当λ＜1时，种群数量减少。2．典型曲线解读(1)0～4年：λ＞1且恒定；种群数量呈“J”形增长。(2)4～5年：尽管λ值减小，但仍大于1，种群数量一直增加。(3)5～9年：λ＝1，种群数量维持相对稳定。(4)9～10年：λ＜1，种群数量不断减少。(5)10～11年：λ＝0.5，仍小于1，种群数量不断减少。(6)11～12年：尽管λ呈上升趋势，但仍小于1，故种群数量持续减少，至12年时种群数量达到最少。(7)12～13年：λ＞1，种群数量开始不断增加。[知识归纳]1．实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的数量增长受培养液的成分、培养的空间、pH、温度等因素的影响。(2)培养液中酵母菌数量开始一段时间呈“J”形增长，随时间推移，营养物质消耗，有害代谢产物积累，pH改变，酵母菌数量呈“S”形增长。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。培养液中酵母菌种群数量的变化2．探究步骤(1)接种：将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。将酵母菌接种到试管的培养液中。(2)培养：将试管放在25℃条件下培养。(3)取样计数：每天取样计数酵母菌数量。用血细胞计数板在显微镜下计数，估算10mL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。(4)绘制曲线：分析数据，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。3．实验结果分析(1)酵母菌增长曲线图：

(2)分析：①增长：在开始时培养液的营养充足，空间充裕，酵母菌大量繁殖，种群数量剧增。②稳定：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，酵母菌死亡率逐渐升高，当死亡率等于出生率时，种群数量不再增长。③衰退：生存条件不断恶化，种群数量下降。【拓展延伸】单细胞的计数方法——血细胞计数板计数法(1)血细胞计数板血细胞计数板是一块比普通载玻片厚的特制玻片。它由四条下凹的槽构成三个平台。中间的平台较宽，它的中间被一个短横槽隔为两半，每个半边上刻有一个方格网(如图A)。每个方格网上有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。这个大方格长和宽各为1mm，深度为0.1mm，容积为0.1mm3。计数室通常有两种规格，一种是大方格分为16个中方格，每个中方格又分为25个小方格；另一种是大方格分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格。这两种规格的计数室，每个大方格都由400小方格组成。(2)计数公式①以25(中方格)×16(小方格)的血细胞计数板为例，计数时共计数图B中颜色加深的5个中方格(共80个小方格)内的酵母菌。对正好位于边界线上的酵母菌，在计数时应只计数相邻两边上的酵母菌(可依据“计上不计下，计左不计右”的原则)。根据下列计算公式，计算1mL悬液中的酵母菌数量：1mL悬液中酵母细胞数＝(80个小方格内酵母细胞个数/80)×400×104×稀释倍数。②16(中方格)×25(小方格)的血细胞计数板计算公式：1mL悬液中酵母细胞数＝(100个小方格内酵母细胞个数/100)×400×104×稀释倍数。[对点精练]1．为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了①～⑤的操作，其中操作正确的是 (

)①将适量干酵母菌放入装有一定浓度马铃薯培养液的锥形瓶中，在适宜条件下培养②静置一段时间后，用吸管从锥形瓶中吸取培养液③在血细胞计数板中央滴1滴培养液，盖上盖玻片④用滤纸吸去血细胞计数板边缘多余的培养液⑤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A．①②③ B．①③④C．②④⑤ D．①④⑤【答案】D

【解析】①将适量干酵母菌放入装有一定浓度马铃薯培养液的锥形瓶中，在适宜条件下培养，酵母菌能进行有氧呼吸大量繁殖，①正确；②吸取培养液计数前要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，减少误差，②错误；③利用血细胞计数板计数时，应先盖上盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，吸去多余培养液，再进行计数，③错误；④用滤纸吸去血细胞计数板边缘多余培养液，④正确；⑤血细胞计数板加样后，需静置片刻再使用显微镜计数，这是因为计数室中的菌悬液有一定的高度(0.1mm)，需要让细胞沉降到计数室底部的网格线中，避免细胞分布在不同液层深度，导致计数时被遗漏，⑤正确，故D正确。2．检测员将1mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升水样中蓝细菌的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1mm3。现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e5个中格内(每个中格内含16个小格)共有蓝细菌n个，则上述水样中蓝细菌种群密度约是多少？ (

)A．5n×105个/mLB．5n×106个/mLC．8n×105个/mLD．8n×106个/mL【答案】A

【解析】通常数5个中方格的总菌数，然后求得每个小方格的平均值，再乘上400就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。蓝细菌细胞个数/mL＝[n/(5×16)]×400×10000×稀释倍数＝5n×10000×10＝5n×105，A正确。【方法规律】探究酵母菌种群数量变化实验的几个注意点1．若探究的自变量是温度以外的其他因素，应将酵母菌培养液在适宜温度条件下培养。2．从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，使酵母菌均匀分布，计数更准确。3．随着时间的延续，酵母菌种群数量的变化，在时间上形成前后自身对照，所以无须设置对照实验。但为了减小实验误差，必须重复实验，计数时取平均值。4．计数时，若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可增大稀释倍数后再计数。对于压在小方格界线上的酵母菌，只计数相邻两边的酵母菌。5．影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢产物等。6．结果的记录最好用记录表，每天计数酵母菌时要在同一时间从不同试管中取样。7．血细胞计数板清洗的正确方法是浸泡和冲洗，不能用试管刷蘸洗涤剂擦洗。小练·素养达成1．当种群数量达到K值时，可能出现的现象是 (

)A．生态因素对该种群的影响没有作用B．种群的增长率保持相对稳定C．食物将不再是限制种群发展的因素D．出生率与死亡率相等【答案】D【解析】当种群数量达到K值时，生态因素包括生物因素和非生物因素，对该种群有作用，可使K值发生改变，A错误；当种群数量达到K值时，种群的增长率几乎为0，种群数量不会再增加，B错误；K值的大小变化与资源、空间和其他生物制约有关，食物(资源)仍是限制种群发展的因素之一，C错误；当种群数量达到K值时，种群的增长率几乎为0，所以出生率与死亡率相等，D正确。2．(2022·广东新会陈经纶中学校考)下列有关如图所示种群数量增长曲线的叙述，正确的是

(

)A．若此图表示鱼的种群增长曲线，当种群达到e点时开始捕捞，可持续获得最高产量B．若此图表示蝗虫种群数量的增长曲线，则防治害虫应在c点开始C．若此图表示草履虫种群数量增长曲线，当达到e点后，种群数量仍可能发生变化D．一个物种引入新的地区后，其种群数量开始一定呈“J”形增长【答案】C【解析】e点时种群达到K值，此时出生率等于死亡率，故增长率为0，要持续获得最高产量，应在K/2时进行捕捞，此时种群的增长速率最大，A错误；c点种群的增长速率最大，此时种群数量增长速度最快，因此应在c点之前防治害虫，B错误；e点是K值，种群数量达到K值，种群数量保持相对稳定，但仍可能发生变化，C正确；一个物种引入新的地区后，只有在食物和空间充裕，气候适宜，没有天敌等条件下才会呈“J”形增长，D错误。3．大约在1800年，绵羊被引入到塔斯马尼亚岛，绵羊种群呈“S”形曲线增长，直到1860年才稳定在170万头左右。下列叙述正确的是(

)A．绵羊种群数量的变化与环境条件有关，而与出生率、死亡率变动无关B．绵羊种群在达到环境容纳量之前，每单位时间内种群增长的倍数不变C．若绵羊种群密度增大，相应病原微生物的致病力和传播速度减小D．若草的生物量不变而种类发生改变，绵羊种群的环境容纳量可能发生变化【答案】D

【解析】绵羊种群数量除与环境条件有关外，出生率和死亡率也会影响种群数量的变化：出生率大于死亡率种群数量增加，死亡率大于出生率种群数量减少，A错误；绵羊种群呈“S”形曲线增长，种群在达到环境容纳量之前，每单位时间内种群增长趋势为先增加后减少，B错误；病原微生物的致病力和传播速度会随着绵羊种群密度的增加而增加，C错误；若草的生物量不变而种类发生改变，则绵羊的食物来源可能会受影响，故绵羊种群的环境容纳量可能发生变化，D正确。4．(2022·广东珠海二中段考)下图是多刺裸腹蚤在三种不同温度条件下的种群数量增长曲线图，下列说法错误的是 (

)

A．对一个种群来说，环境容纳量(K值)不是固定不变的B．随着温度降低，种群数量达到K值的时间逐渐延长C．在中等适温条件下，K值最大，K/2时种群的增长速率也最大D．在较低温条件下，K值最小，K/2时种群的增长速率也最小【答案】C【解析】由图可以看出，在温度不同的情况下，该多刺裸腹蚤的个体数最大值不同，所以环境容纳量随环境温度不同而改变，A正确；看