新教材适用2024-2025学年高中生物第1章种群及其动态第2节种群数量的变化学案新人教版选择性必修2

第2节种群数量的变更核心素养1．说明建构种群数量增长模型的方法。(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)学霸记忆1．种群数量变更的内容包括种群数量的增长、稳定、下降、波动、消亡等。2．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如曲线图和数学公式。3．种群增长的“J”形曲线产生条件：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志向的条件下。4．种群增长“J”形曲线的数学公式：Nt＝N0λt(N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt为t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数)。5．种群的“S”形增长：①产生条件：自然条件(现实状态)——自然界的资源和空间总是有限的；②数量变更：当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，其捕食者数量也会增加，导致该种群的诞生率降低，死亡率上升。6．环境容纳量是指肯定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。7．探究酵母菌数量变更规律可用抽样检测的方法。学问点一种群数量的变更教材梳理1．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数学形式，主要包括数学公式模型和曲线图模型，其中更精确的是_数学公式模型__，更直观的是_曲线图模型__。(2)构建数学模型的方法步骤：视察探讨对象，提出问题→提出合理的假设→依据试验数据，用适当的_数学形式__对事物的性质进行表达→进一步检验或修正模型。(3)实例：若N代表细菌数量，n代表第几代，则在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌增长的数学公式模型是_Nn＝2n__，曲线图模型为：2．种群的“J”形增长(1)概念：自然界有类似细菌在_志向条件下__种群增长的形式，假如以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“_J__”形。(2)模型假设：_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。(3)建立模型①曲线图模型②数学公式模型：_Nt＝N0λt__。③参数含义：N0为该_种群的起始数量__，t为时间，Nt为t年后该种群的数量，_λ__表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。3．种群的“S”形增长(1)概念：种群经过肯定时间的增长后，数量_趋于稳定__，增长曲线呈“S”形。(2)模型假设：食物等资源和空间总是有限的(自然条件)。建立模型(3)环境容纳量：_肯定__的环境条件所能_维持__的种群_最大__数量，又称K值。(4)应用①野生大熊猫数量锐减的缘由：_栖息地__遭到破坏，食物削减和活动范围缩小，_K值__变小。②应对措施：建立_自然爱护区__，改善栖息环境，提高_环境容纳量__。4．种群数量的波动(1)影响因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然因素,人为因素：人类活动的影响))(2)数量变更：①大多数种群的数量总是在_波动__中；②处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群_爆发__；③许久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的_下降__。推断正误1．志向条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。(×)2．将20mL无菌培育液等量分装到甲、乙2支试管中，向甲试管放入5只大草履虫，乙试管放入10只大草履虫，则一段时间后，甲试管的K值大于乙试管。(×)3．在“S”形增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率减慢，其对应的年龄结构为衰退型。(×)4．“S”形增长曲线中，种群数量未达到K/2前的增长是“J”形增长。(×)核心探讨1．增长速率和增长率的界定(1)种群增长率：指种群在肯定时间内增加的个体数占原有个体总数的比率，即增长率＝eq\f(肯定时间内增加的个体数量,初始个体数量)×100%。“J”形曲线增长率为恒定值，“S”形曲线增长率为“渐渐下降”。(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＝肯定时间内增加的个体数量/时间。“J”形曲线增长速率始终上升，也呈“J”形，“S”形曲线增长速率呈“钟形”。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＝eq\f(末数－初数,初数)×100%＝eq\f(Nt－N0,N0)×100%增长速率＝eq\f(末数－初数,单位时间)＝eq\f(Nt－N0,t)(3)请在下图中绘出“J”形增长和“S”形增长的增长率、增长速率曲线。提示：如图所示：2．对“λ”的理解当λ>1时，增长率>0，种群数量_增加__；当λ＝1时，增长率_＝__0，种群数量_稳定__；当λ<1时，增长率<0，种群数量_下降__。核心归纳1．种群增长的“J”形曲线与“S”形曲线的比较项目“J”形曲线“S”形曲线前提条件志向状态：①食物、空间等资源足够；②气候相宜；③不受天敌、病原体等其他生物制约现实状态：①食物、空间等资源有限；②受其他生物因素、非生物因素制约增长模型种群增长率(无单位)种群增长速率(有单位)“S”形曲线的增长速领先增大，后减小，在种群数量达到eq\f(K,2)时最大，在种群数量达到K值时为0K值无有适用范围一般只适用于试验条件下和种群迁入新环境中最初一段时间内的增长一般为自然种群的增长两者联系2．λ值典型曲线解读(1)0～4年(包括第4年)：λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长。(2)4～5年(不包括第5年)：尽管λ值减小，但仍大于1，种群数量始终增加。(3)5～9年(包括第5年和第9年)：λ＝1，种群数量维持相对稳定。(4)9～10年(不包括第9年和第10年)：λ<1，种群数量不断削减。(5)10～11年(包括第10年和第11年)：λ＝0.5，小于1，种群数量不断削减。(6)11～12年(不包括第12年)：尽管λ值呈上升趋势，但仍小于1，故种群数量持续削减，至第12年时种群数量达到最小。(7)12～13年(不包括第12年)：λ>1，种群数量起先不断增加。3．K值的几点总结(1)对K值的解读①K值是可变的。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，达到一个新的K值；当环境条件状况改善后，K值会上升。②达到K值后种群数量仍是可变的，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。③K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即肯定的环境条件所能维持的种群的最大值；种群所能达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为已超过环境承载量。(2)K值的不同表示方法图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为eq\f(K,2)。典题应用1．下列关于种群的“J”形增长曲线的叙述中，错误的是(B)A．条件是食物和空间条件充裕、气候相宜、没有天敌等B．“J”形增长曲线有K值，只是K值较大，图中没有表示出来C．数学公式模型可表达为t年后种群数量：Nt＝N0λtD．“J”形增长曲线模型中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的倍数解析：“J”形增长的数学模型假设条件为食物和空间条件充裕、气候相宜、没有天敌等，A正确；“J”形增长的数学模型中，没有K值，B错误；N0为种群起始数量，t为时间，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数(λ>1)，则t年后种群数量Nt＝N0λt，C、D正确。2．下列有关种群增长的“S”形曲线的叙述，错误的是(D)A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”形B．达到K值时种群增长率为零C．种群增长受自身密度的影响D．种群的增长速率逐步降低解析：自然条件下，由于受到环境资源、天敌以及传染病等的限制，种群增长曲线最终呈“S”形，A正确；达到K值时种群数量不再增加，种群增长率为零，B正确；自然条件下，由于食物和空间有限，种群增长受自身密度的影响，C正确；“S”形曲线的增长速领先增大后减小，D错误。学问点二培育液中酵母菌种群数量的变更教材梳理1．试验目的：探究培育液中酵母菌种群数量的变更并总结影响种群数量变更的因素。2．试验原理：酵母菌是单细胞_真核__生物，生长周期短，增殖速度快，可以用_液体__培育基来培育。3．提出问题：培育液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变更的？4．作出假设：培育液中的酵母菌数量一起先呈“J”形增长；随着时间的推移，由于养分物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的变更，酵母菌数量呈“_S__”形增长。5．试验设计(1)变量分析：自变量为_时间__；因变量为_酵母菌数量__；无关变量为_培育液的体积__等。(2)怎样对酵母菌进行计数？①方法：_抽样检测__法。②用具：_试管、滴管、血细胞计数板__、显微镜等。③步骤：先将_盖玻片放在血细胞计数板的计数室上__→_用吸管吸取培育液__→_滴于盖玻片边缘__→让培育液自行渗入→用滤纸吸去多余的培育液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。6．实施安排：首先通过显微镜视察，估算出10mL培育液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续视察7天，分别记录下这7天的数值。7．试验结果：酵母菌增长曲线图(如图1)及酵母菌增长速率曲线图(如图2)如下：增长曲线的总趋势是_先增加再降低__，缘由是在起先时培育液的养分足够、空间充裕、条件相宜，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，养分消耗、pH变更、_有害产物__积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于诞生率，种群数量下降。推断正误1．可用抽样检测的方法监测酵母菌数量。(√)2．应先向计数室滴加样液，再盖盖玻片。(×)3．待酵母菌全部沉降到计数室底部再起先计数。(√)核心探讨酵母菌的计数1．从试管中吸出培育液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其缘由。提示：使培育液中的酵母菌匀称分布，削减误差。2．若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，实行的措施是什么？提示：当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。3．对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？提示：对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角(一般是左上边界及其夹角)的酵母菌。4．探究本试验须要设置比照试验吗？须要做重复试验吗？提示：酵母菌在不同时间内的数量可以相互比照，不需另设比照试验，但须要做分组重复试验获得平均值，以保证计数的精确性。5．怎么辨别死亡细胞和有活性的细胞？提示：可以借助台盼蓝染液进行染色(死亡细胞呈蓝色)。6．设计记录表记录结果。提示：如表所示时间/天次数1234567123平均7．若运用的血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发觉计数室四个角及中心共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培育液中酵母菌的密度为_20×(25÷5)×100×10_000＝1×108__个/mL。核心归纳1．酵母菌的计数方法(1)仪器：血细胞计数板(如下图)。如上图所示，一个大方格的容积为0.1mm3，每个大方格又分为16个中方格，共有25×16个小方格。(2)用计数公式计算1mL菌液中的总菌数时，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＝eq\f(A/4×16,0.1)×1000×B＝40000AB。2．试验操作的留意事项(1)本试验不须要设置比照试验，因不同时间取样已形成相互比照，须要做重复试验，目的是削减误差，即对每个样品计数三次，取其平均值。(2)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。(3)从锥形瓶中吸出培育液进行计数前，需将锥形瓶轻轻振荡几次，目的是使培育液中的酵母菌匀称分布，减小误差。(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)制片时，要先在计数室上盖上盖玻片，然后用吸管吸取培育液，滴于盖玻片边缘，让培育液自行渗入，多余培育液用滤纸吸去。(6)若视野中细胞数目多，培育液要进行定量稀释重新计数，以每个小方格内含有4～5个酵母菌为宜。(7)由于计数室中的菌悬液有肯定的高度(0.1mm)，故须要让细胞沉降到计数室底部，避开细胞分布在不同液层深度，导致计数时被遗漏。典题应用3．下列关于探究培育液中酵母菌种群数量的变更试验的操作，正确的是(D)A．变更培育液的pH不影响K值的大小B．培育酵母菌时，必需去除培育液中的溶解氧C．为保证数据精确，对培育后期的培育液计数前不能做稀释处理D．酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同解析：变更培育液pH会影响K值的大小，A项错误；酵母菌在有氧条件下可以进行有氧呼吸，不须要去除溶解氧，B项错误；为了便利酵母菌计数，对培育后期的培育液应先稀释后再计数，C项错误；酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同，D项正确。4．将10mL酵母菌培育液放在相宜的温度下培育，并于不同时间内等量匀称取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表所示。据表分析不正确的是(A)样品酵母菌数量/(个·mm－3)pH112104.828205.4312103.7410005.0A．培育过程中酵母菌始终诞生率>死亡率B．样品的取样先后依次为2、4、1、3C．对酵母菌而言，10mL该培育液的环境容纳量可能为1.21×107个D．若进行第5次匀称取样，10mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个解析：将10mL酵母菌培育液放在相宜温度下培育，可依据培育液pH的变更来确定取样依次，因