新教材2025版高中生物第1章种群及其动态第2节种群数量的变化学生用书新人教版选择性必修2

第2节种群数量的变更课堂互动探究案课程标准尝试建立数学模型说明种群的数量变动。素养达成1.说明建构种群增长模型的方法。(生命观念、科学思维)2．用数学模型说明种群数量的变更规律。(科学思维)3．通过探究培育液中酵母菌种群数量的变更，建构种群增长的数学模型。(科学探究)4．关注人类活动对种群数量变更的影响。(社会责任)设疑激趣种群最基本的数量特征是什么？请同学们思索：种群数量可能会发生怎样的变更？本节我们来探讨种群数量的变更。夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一种群数量的增长、变更曲线及应用活动1分析下面某种细菌分裂繁殖的规律，结合图示信息，完成下列思索题，驾驭建构数学模型的方法。1．视察图中细菌数量(N)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相应的方程式：________________。2．依据方程式，回答下列问题：(1)在下面的坐标系中画出细菌种群数量增长的曲线。(绘图原则先描点再连线)(2)从曲线的变更可以预料：在________________(志向条件下)的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。(3)曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势，但________；数学方程式能更精确计算出种群数量，但________。活动2阅读下列材料和图示，完成下列分析：1．环颈雉引入某一岛屿最初一段时间种群数量变更分析在20世纪30年头，人们将环颈雉(如图甲)引入美国的一个岛屿，图乙是在1937～1942年期间该种群数量的增长曲线图。(1)从图乙看出，在志向条件下种群增长曲线呈“J”形。(2)若在食物和空间条件充裕、气候相宜、没有敌害等条件下，某种群的起始数量为N0，并且其次年的数量是第一年的λ倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：①一年后种群数量N1＝________，两年后种群数量N2＝________，t年后种群数量Nt＝________。②若λ>1，请绘出数学方程式Nt＝N0λt中种群数量Nt随t的变更曲线图。(3)种群增长率指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始数量的比例，“J”形曲线中年增长率公式可表示为种群增长率＝________＝________，由于λ是个定值，种群增长率也是个定值。若λ＝1，种群数量不变；若0<λ<1，种群数量减小；若λ＝0，雌性没有繁殖，种群在下一代中灭亡。2．高斯的大草履虫培育试验分析生态学家高斯曾经做过这样一个试验：在0.5mL培育液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量，连续6天，得到一曲线模式图(如下图)：(1)对曲线的分析曲线图曲线形成缘由①________有限；②种群密度增大，导致________加剧；③________数量增加等特别点的含义B点：诞生率________死亡率，此时种群增长速率________；C点：诞生率________死亡率，此时种群的增长速率为________，种群数量趋于________，种群数量达到________(即K值)(2)K值的辨析及应用①同一种群的K值________固定不变的。②同一物种的不同种群的K值________相同。③影响K值大小的因素有生物自身的____________和所生存的____________条件。④大熊猫栖息地遭到破坏后，食物和活动范围缩小，K值变小，而建立________，改善其栖息环境，从而提高________。⑤为限制鼠害，可实行养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在平安处以降低________。误区警示：(1)试验室条件下会出现“J”形增长，一般来说，自然界中不存在无菌、恒温等“志向条件”，也不存在“J”形增长。(2)不能认为“S”形增长的初始阶段肯定是“J”形增长。“J”形增长自始至终都保持指数式增长，其增长速率持续增大；而“S”形增长曲线的初始阶段并非“J”形增长曲线，因为自然界中存在限制其“志向式指数增长”的环境阻力，导致其增长速率出现先增大后减小的变更趋势。一般认为，在“S”形增长曲线的K/2处对应的增长速率最大，种群数量增长最快。(3)“J”形和“S”形两种增长方式的差异主要在于有无环境阻力，即“J”形增长环境阻力“S”形增长。由于“易错警示：1．λ与年龄结构的关系①λ>1，种群密度增大，为增长型种群；②λ<1，种群密度减小，为衰退型种群；③λ＝1，数量不变，为稳定型种群。2．种群增长率与增长速率的辨析(1)种群增长率：指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，即增长率＝一定时间内新增加的个体数量初始个体数量(2)种群增长速率：指单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率)，即增长速率＝肯定时间内增长的个体数量/时间。假设某一种群的数量在某一单位时间t(如一年)内，由初始数量N0增长到Nt，则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为：增长率＝末数-初数初数增长速率＝末数-初数单位时间误区警示：“比值”≠“差值”。在不考虑其他因素的状况下，若R＝诞生率/死亡率，则R>1时，种群数量增加；R＝1时，种群数量保持稳定；R<1时，种群数量削减。若R＝诞生率－死亡率，则R>0时，种群数量增加；R＝0时，种群数量保持稳定；R<0时，种群数量削减。1.种群的“J”形增长和“S”形增长的比较项目“J”形增长“S”形增长前提条件志向状态：①食物和空间条件充裕；②气候相宜；③没有敌害；④无迁入、迁出①食物、空间有限；②不断变更的自然条件；③有种内竞争和种间竞争增长模型种群增长速率K值无K值有K值联系两种增长曲线的差异主要是环境阻力不同，对种群数量增长的影响不同。因而有以下关系：“J”形增长环境阻力环境阻力按自然选择学说，就是在生存斗争中部分个体被淘汰的缘由2.“三看法”辨别种群的“J”形增长和“S”形增长3．种群数量增长曲线的应用(1)曲线分析：(2)实践应用：4.K值的四种表示方法图中t1时间对应的种群数量为K/2，t2时间对应的种群数量为K值。5．K值的变更分析(1)K值不是一成不变的：K值会随着环境的变更而发生变更，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。(2)在环境不遭遇破坏的状况下，种群数量会在K值旁边上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调整使种群数量回到K值。(3)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。6．种群迁入新环境后，数量变更的三种状况(1)类似于外来物种入侵，因食物和空间条件充裕、气候相宜、没有敌害等，起先时种群数量类似于“J”形增长，最终导致该地区其他生物的种群数量明显下降，该外来物种成为当地优势物种而长期存在(如图中曲线A所示)。(2)能在新栖息地生存下来，但是受到天敌、资源和空间等的制约，种群数量维持在一个较低水平，没有对当地原物种造成太大影响(如图中曲线B所示)。(3)不能适应新栖息地的环境，最终在新栖息地消亡(如图中曲线C所示)。1．(学业水平三)下图是某地新迁入的某种群数量增长曲线，下列相关叙述正确的是()A.b点之后，起先出现环境阻力B.c点时，种群年龄结构为稳定型C.d点之后，种群数量不行能再增加D.变更种群性别比例，可能延长到达K值的时间2．(学业水平三)下列有关环境容纳量的叙述不正确的是()A.在有限资源和空间的状况下，种群数量最终都会稳定在K值B.建立自然爱护区能提高环境容纳量，从而提高被爱护动物的数量C.运用金属粮仓可以降低老鼠的环境容纳量，从而降低其诞生率D.志向条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”形增长3．(学业水平四)如图中表示自然生态系统中鹿的种群数量随时间变更，下列叙述正确的是()A.A→B新生的鹿的数量大于死亡的鹿的数量B.鹿群年龄结构在B点时属于增长型C.鹿的种群数量的波动是由于正反馈调整D.环境中的限制因素没有起作用4．(学业水平四)(不定项选择)科研小组对某地甲、乙两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并探讨Nt＋1/Nt随时间的变更趋势，结果如图所示(图中Nt表示第t年的种群数量，Nt＋1表示第t＋1年的种群数量)。下列分析不正确的是()A.甲种群在0～t3段的年龄结构为增长型B.乙种群在0～t1段的种群数量呈“J”形增长C.乙种群在t2时数量最少D.甲种群在t3后数量相对稳定可能是生存条件得到了改善学习主题二探究“培育液中酵母菌种群数量的变更”活动1沿着科学探究的方法完成该试验的探究(1)提出问题：_____________________________________________________________________________________________________________________________________?(2)作出假设：培育液中的酵母菌数量起先一段时间呈________形增长，随着时间推移，由于养分物质的________、有害代谢产物的________、pH的变更，酵母菌数量呈________形增长。(3)探究步骤①将10mL无菌马铃薯培育液或肉汤培育液加入试管中。②将酵母菌________到试管中的培育液。③将试管放在________条件下培育。④每天同一时间取样计数酵母菌数量。用____________计数，估算10mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续视察7d，记录每天的数值。记录结果时可设计成下面的记录表：时间(d)次数1234567123平均⑤分析数据，画出曲线。进行数形转换，以__________为横坐标，__________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更规律。活动2试验总结(1)从试管中吸出培育液进行计数之前，要轻轻振荡几次的目的是__________________________________。(2)该探究试验不须要设置比照但须要设置重复试验，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可________后再计数。(4)对于压在小方格界线上的酵母菌__________________________________________。(5)影响酵母菌种群增长的因素可能有____________________________。易错警示：探究酵母菌种群数量变更试验中的两个留意点。(1)本试验中是有比照组的，除了设置养料或温度等条件不同形成比照外，接种的酵母菌要相同。(2)计数时要留意盖盖玻片和滴加培育液的先后依次，盖盖玻片在前滴加培育液在后，而不是滴加培育液在前。方法技巧：酵母菌的计数方法(1)仪器：血细胞计数板(如图)一个大方格的容积为0.1mm3，每个大方格共分为16个中方格，共有25×16个小方格。(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1mL＝1000mm3，所以1mL菌液的总菌数＝A/4×16×10000×B＝40000AB。名师提示：(1)取样方法：定期取样(每隔相同一段时间抽取样液)进行计数检测。(2)减小误差的措施：①设置重复试验，取其平均数；②抽取样液前需振荡，使酵母菌分布匀称；③将盖玻片盖于计数室上，样液滴于盖玻片边缘，让培育液自行渗入；④静置，待酵母菌沉于计数室底部再计数。(3)若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应将培育液适当稀释后再计数。1.试验原理及步骤2．探究培育液中酵母菌种群数量变更试验的留意事项(1)每天取样计数的时间要固定。(2)计数时先将盖玻片放在计数室上，将培育液滴于盖玻片边缘，让培育液自行渗入，多余培育液用滤纸(吸水纸)吸去。(3)血细胞计数板必需保持干燥，否则培育液将不能渗入计数室。(4)清洗血细胞计数板的正确方法是浸泡和冲洗，不能用试管刷或抹布擦洗。冲洗干净后不能用纱布或吸水纸擦干，应自然晾干、烘干或用吹风机吹干。3．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)4．培育液中酵母菌种群数量变更的影响因素(1)在培育初期，酵母菌个体数少，养分、空间相对足够，种群呈类似“J”形增长。随着种群数量增长，剩余养分和空间不足，种群增长趋于缓慢、停止，甚至下降。(2)养分条件并非影响酵母菌种群数量变更的唯一因素。培育液的温度、pH、溶氧量、甚至代谢产物积累都影响酵母菌的种群数量。1．(学业水平三)为探究培育液中酵母菌种群数量的动态变更，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肯定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在相宜条件下培育B．将培育液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取肯定量的培育液C．在血细胞计数板中心滴一滴培育液，盖上盖玻片，若边缘有多余培育液，用滤纸吸去D．将计数板放在载物台中心，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下视察、计数2．(学业水平三)下图为用不同方式培育的酵母菌的种群增长曲线，下列叙述正确的是()A．a、b、c种群呈“J”形增长，d种群呈“S”形增长B．更换培育液只变更了养分物质的浓度，进而影响了酵母菌的生长C．随培育液更换周期延长，酵母菌种群的增长率增大D．对酵母菌进行计数时，未经染色的统计结果比实际值偏高3．(学业水平四)(不定项选择)在肯定量的酵母菌培育液中放入活酵母菌若干，抽样镜检，如图甲所示(图中小点代表酵母菌)。将容器放在相宜温度下恒温培育5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，如图乙所示。依据试验结果推断，以下叙述正确的是()甲乙A．培育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更可以用标记重捕法C．用血细胞计数板计数酵母菌数量时只统计方格内的菌体D．培育5小时后，酵母菌种群数量不肯定达到K值4．(学业水平四)(不定项选择)某小组进行探究“培育液中酵母菌种群数量的变更”试验时，同样试验条件下分别在4个试管中进行培育(如表)，均获得了“S”形增长曲线。依据预料的试验结果从理论上分析，下列说法正确的是()试管号ⅠⅡⅢⅣ培育液体积(mL)105105起始酵母菌数(×103个)105510A.4个试管内的种群在K/2时增长最快B．4个试管内的种群达到K值的时间Ⅳ＝Ⅰ>Ⅱ＝ⅢC．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ起先下降强化落实·学业达标——归纳·提升·素养网络建构主干落实1.建立数学模型的一般步骤：提出问题→作出假设→数学表达→检验修正。2．在食物和空间条件充裕、气候相宜、没有敌害等条件下，种群的数量呈“J”形增长。3．自然界的资源和空间有限，存在K值。种群经过肯定时间增长后数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。同一种群的K值会因环境因素而变更。4．在自然界，影响种群数量的因素许多，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。人类活动对种群数量的影响越来越大，有时甚至成为确定性的因素。5．探讨种群的变更规律以及影响种群数量变更的因素，对于有害生物防治、野生生物资源爱护和利用，以及濒危动物种群的挽救和复原，都有着重要意义。高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈1．在养分和生存空间等没有限制的志向条件下，某细菌每20min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(m个个体)接种到培育基上(资源、空间无限)，th后，该种群的个体总数是()A．m·2tB．m·220C．m·22tD．m·23t2．如图所示种群数量增长曲线，下列叙述正确的是()A．鱼类种群数量的增长不受自身种群密度的制约B．气候条件的变更不会影响种群的环境容纳量C．防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行D．渔业捕捞后剩余量需限制在c点以保持最高的增长速率3．有关探究“培育液中酵母菌种群数量的变更”的试验，正确的叙述是()A．变更培育液的pH不影响K值(环境容纳量)大小B.用逐个计数的方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变更C．取适量培育液滴于一般载玻片后对酵母菌精确计数D．养分条件并非影响酵母菌种群数量变更的唯一因素4．向某自然牧场引入良种肉牛100头，任其自然放养，自然繁殖。如图表示种群数量增长速率随时间变更的曲线，下列叙述正确的是()A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”形增长B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量约为N/2C．捕杀肉牛的最佳时期为t1时D．在t1～t2时，该肉牛的种群数量呈下降趋势5．温度在15～35℃时，酵母菌种群数量增长较快。下表是同学们进行相关探究试验得到的结果(单位：×106个/mL)：温度(℃)第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第8次0h24h48h72h96h120h144h168h151.23.03.84.64.03.22.82.5201.25.05.34.22.11.20.80.6251.25.25.64.62.91.00.60.2301.24.95.54.82.21.30.70.5351.21.51.82.02.21.30.80.6以下分析错误的是()A．可以用血细胞计数板在显微镜下对酵母菌进行计数B．据表分析，酵母菌种群数量增长的最适温度约为25℃C．不同温度条件下酵母菌种群数量达到K值的时间不同D．每天取样检测一次即可，不须要固定取样的时间6．用肯定量的培育液在相宜条件下培育酵母菌，其数量随时间变更状况绘制如图甲，a表示每3h换一次培育液的培育曲线，d表示不更换培育液的培育曲线。(1)曲线a表示种群呈“________”形增长。理论上讲，呈现这种增长模型的条件是________、________、________等。(2)曲线d表示的增长为“________”形增长。属于这种增长模型的种群随种群密度(个体数量)的增加，种群的增长速率的变更是________。当种群个体数量达到最大值的一半时，种群的增长速率达到________。(3)在实际状况下，塔斯马尼亚绵羊种群增长状况如图乙所示，说明在自然界中，种群数量变更会出现________现象。疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材教材第12页►【练习与应用】一、概念检测1．(1)×将一种生物引入一个新环境中，在食物和空间条件充裕、气候相宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下，这个生物种群才会出现“J”形增长。(2)×在自然界，大多数种群的数量呈“S”形增长。(3)×种群增长到肯定数量不肯定会保持稳定。如视察培育液中酵母菌种群数量的变更时，由于培育液中养分物质、氧气含量等有限，酵母菌种群数量呈“S”形增长，达到K值后，由于养分物质削减、氧气含量降低、代谢废物积累等，酵母菌种群数量渐渐下降。2．B同一种群的K值不是固定不变的，其大小会受环境的影响，因此对甲、乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量不肯定相同，A错误；当种群数量接近环境容纳量时，诞生率与死亡率的差值接近0，死亡率上升时，诞生率也上升，C错误；对生活在同一环境中的不同种群来说，环境容纳量不肯定相同，D错误。二、拓展应用1．提示：在没有天敌、食物足够、气候相宜等志向条件下，种群数量可呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的探讨，发觉在环境条件较好的年份，种群数量增长快速，表现出季节性的“J”形增长。在资源和空间有限的环境中，假如种群的初始密度很低，种群的数量一般会出现较快增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到肯定程度就会停止增长，有时会稳定在肯定的水平，种群呈“S”形增长，例如，自然条件下，小球藻等低等植物的数量经常呈“S”形增长。2．提示：在养鱼过程中应当依据群落的垂直结构的特点放养生活在不同水层的鱼，达到充分利用水中资源的目的，在每个水层中限制鱼类的种群密度在K/2左右，因为在此时种群的增长速率最大。第2节种群数量的变更夯基提能·分层突破学习主题一【师问导学】活动11．Nn＝2n2．(1)(2)资源和空间无限多(3)不够精确不够直观活动21．(2)①N0×λN0×λ2N0×λt②(3)(Nt－Nt－1)/Nt－1λ－12．(1)资源和空间种内竞争天敌大于最大等于零稳定环境容纳量(2)①不是②不肯定③遗传特性环境④自然爱护区环境容纳量⑤K值【过程评价】1．解析：资源和空间是有限的，种群增长过程中环境阻力始终存在，b点之前就已经出现环境阻力，A错误；c点时，种群年龄结构为增长型，B错误；d点之后，种群数量达到K值，并在肯定的范围内上下波动，C错误；变更种群性别比例，可能会降低诞生率，从而延长到达K值的时间，D正确。答案：D2．解析：假如环境遭到破坏，种群数量将无法最终稳定在K值，A错误；建立自然爱护区削减人类的干扰，可以提高环境容纳量，从而提高被爱护动物的数量，B正确；运用金属粮仓可以削减老鼠的食物来源，降低老鼠的环境容纳量，从而降低其诞生率，C正确；志向条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”形增长，D正确。答案：A3．解析：由图可知，A→B鹿的种群数量削减，说明新生的鹿的数量小于死亡的鹿的数量，A错误；年龄结构可预料将来种群数量的变更，B点之后种群数量是增加的，故B点的年龄结构为增长型，B正确；鹿的种群数量的波动是由于负反馈调整的结果，使种群数量能够在K值上下波动，C错误；环境中的限制因素会对种群数量的变更起作用，如干旱条件下植被可能削减，鹿的食物来源因此削减，鹿的种群数量可能会下降，D错误。答案：B4．解析：据图可知，甲种群在0～t3段的种群数量先削减再增加，而增长型的种群数量始终增加，A错误；乙种群在0～t1段的Nt＋1/Nt>1且恒定，种群数量呈“J”形增长，B正确；乙种群在t2～t3段的种群数量仍在下降，C错误；甲种群在t3后种群数量呈“J”形增长，D错误。答案：ACD学习主题二【师问导学】活动1(1)培育液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变更的(2)“J”消耗积累“S”(3)②接种③25℃④显微镜⑤时间酵母菌数量活动2(1)使酵母菌匀称分布，计数精确(2)随着时间的持续，酵母菌种群数量的变更在时间上形成前后自身比照，所以无需设置比照试验。但要获得精确的试验数据，必需重复试验，求得平均值(3)增大稀释倍数(4)只计算相邻两边及其顶角的酵母菌(5)养料、温度、pH及有害代谢废物等【过程评价】1．解析：酵母菌在相宜条件下培育，能进行有氧呼吸，大量繁殖，A正确；吸取培育液计数前要将试管轻轻振荡几次，目的是使培育液中的酵母菌匀称分布，削减误差，B正确；将培育液滴在血细胞计数板盖玻片一侧，使其自行渗入计数室，若边缘有多余培育液，用滤纸吸去，C错误；将计数板放在载物台中心，静置片刻，待酵母菌沉降到计数室底部，再视察、计数，D正确。答案：C2．解析：依题意并分析图示可知：与b、c种群相比，a种群更换养分液的周期最短，酵母菌的养分最丰富，环境最相宜，因此a种群酵母菌的生长繁殖的速度最快，最接近于“J”形增长，但b、c种群的增长不属于“J”形增长，A错误；更换培育液，既变更了养分物质的浓度，又削减了有害代谢产物的积累，进而影响了酵母菌的生长，B错误；随培育液更换周期延长，养分物质出现匮乏，酵母菌种群的增长率减小，C错误；对酵母菌进行计数时，未经染色的统计结果，因没有将死亡的酵母菌解除，导致其结果比实际值偏高，D正确。答案：D3．解析：用血细胞计数板计数时，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