新教材人教版选择性必修2-1.2-种群数量的变化-课件(55张)

第2节种群数量的变化必备知识·素养奠基一、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其性质的_________。2.构建方法:数学形式二、种群的“J”形增长1.模型假设:(1)条件:___________条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等。(2)数量变化:种群的数量每年以___________增长,第二年的数量是第一年的λ倍。食物和空间一定的倍数2.建立模型:(1)数学公式:t年后种群数量表达式为________。(2)参数意义:N0为该种群的起始数量,t为时间,Nt表示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)曲线图:如果以时间为横坐标、种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线则大致呈______形。Nt=N0λt“J”3.曲线特点:_____增长。无限三、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。趋于稳定3.形成原因:4.曲线:如图所示,表现为________增长,种群数量达到___________后停止增长。5.K值:又称___________,即一定的环境条件所能维持的_____________。“S”形环境容纳量环境容纳量种群最大数量四、种群数量的波动(1)在自然界,有的种群能够在一段时期内___________________。(2)大多数生物的种群数量总是在_____中。(3)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_____________________。维持数量的相对稳定波动种群爆发持续性的或急剧的下降五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理:(1)用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的环境中,酵母菌种群的增长呈____________;在有限的环境中,酵母菌种群的增长呈____________。“J”形曲线“S”形曲线2.实验步骤:【激疑】本实验需要另设对照实验吗?提示:酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照,不需要另设对照实验。关键能力·素养形成知识点一种群数量的变化1.“J”形曲线和“S”形曲线的比较:(1)区别:项目“J”形曲线“S”形曲线前提条件理想状态:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害、疾病等自然条件:食物、空间有限、存在天敌等项目“J”形曲线“S”形曲线种群增长速率

K值无K值种群数量在K值附近上下波动(2)联系:①图示:②解读:两种增长方式的差异主要在于环境阻力的影响,按照达尔文的自然选择学说,灰色部分代表通过生存竞争被淘汰的个体(如图)。两种增长方式的变化:“J”形曲线“S”形曲线2.“J”形增长中λ和增长率的关系:λ为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,而非增长率。增长率=(末数-初数)/初数×100%=(N0λt+1-N0λt)/N0λt×100%=(λ-1)×100%。①当λ>1时,增长率>0,种群数量增加。②当λ=1时,增长率=0,种群数量稳定。③当λ<1时,增长率<0,种群数量下降。④当λ=0时,种群无繁殖,下一代将灭亡。【思考·探究】种群的最大数量就是环境容纳量吗?请说明理由?(科学思维)提示:不是。环境容纳量是环境不受破坏的情况下所能维持的种群最大数量,而实际数量有可能超过K值,只不过是超过K值后,环境阻力增大,数量会再降下来。【素养案例】(2020·湖北高二联考)某草原上散养某种家畜种群的增长速率随时间的变化趋势如图。下列叙述正确的是 (

)A.乙点对应的种群数量增长最快B.乙点前该种群的增长方式是“J”形增长C.甲、乙、丙三点时的年龄结构都为增长型,丁点时的年龄结构为衰退型D.若要持续尽可能多地捕获该种家畜,甲、乙、丙、丁四点中丁点最合适开始捕获【解题导引】(1)读图:图中曲线表明,在一定时间范围内种群增长速率随时间增加而升高,种群数量也随之增加,超过一定时间范围后,种群增长速率随时间增加而下降。(2)析图:图中种群数量会继续增加的是甲、乙、丙、丁。捕获部分个体后,种群增长速率会下降的是甲、乙、丙。【解析】选D。据图分析,曲线的最高点时,种群数量增长最快,A错误;图示种群增长速率先升高后降低,为“S”形增长曲线,B错误;图示四点的种群数量都在增加,因此年龄结构都是增长型,C错误;若要持续尽可能多地捕获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,使得种群数量尽量维持在K/2左右,由图可知,甲、乙、丙数量没有达到K/2,丁超过K/2,因此选择丁点可以使每次捕获后,家畜种群数量降低到K/2,保持最大增长速率,D正确。【素养·探究】——母题追问科学思维——分析与讨论甲、乙、丙、丁四点中,丁点时种群的数量如何变化?提示:丁点时种群的增长速率下降,但数值大于0,说明种群的数量仍在增加。【素养·迁移】

(2018·全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一,下列叙述错误的是 (

)A.种群的“S”形增长是受资源因素限制而呈现的结果B.某林场中繁殖力极强的老鼠种群数量的增长会受密度制约C.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同D.培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱【解析】选D。种群的数量受自然资源和空间等影响而呈现S形增长,A项正确。密度越大,种内斗争越激烈,数量增长越慢,B项正确。鱼的养殖密度不同时,增长速率也会不同(密度大的增长得慢),单位水体该鱼的产量有可能相同,C项正确。种群数量越接近K值,密度对其增长的制约越强,D项错误。知识点二探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验结果与分析:(1)酵母菌增长曲线图:(2)趋势:先增加再减少。(3)分析。①增长:在开始时培养液的营养充足,空间充裕,条件适宜,因此酵母菌大量繁殖,出生率高于死亡率,种群数量剧增。②稳定和波动: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:随生存条件进一步恶化,酵母菌死亡率高于出生率,种群数量下降。2.实验中的注意事项:(1)在从试管中吸取培养液前,需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,减小误差。(2)每天取样的时间要尽量保持相同,并做到随机取样。(3)若取出的液体中酵母菌密度过大,可以增加稀释倍数。(4)计数时先将盖玻片放在计数室上,将培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。(5)用显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应只计数相邻两边及其顶角的(类似于“样方法”)。【思考·探究】若试管中培养液的体积、浓度不变,接种的酵母菌数量增加,则酵母菌种群数量达到最大时所需要的时间增加还是减少?(科学思维)提示:同一条件下,若提高培养液中酵母菌起始种群数量,则酵母菌种群数量达到最大值的时间将减少。【素养案例】(2020·江苏高考)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述,错误的是 (

)A.将酵母菌接种到培养液中,并进行第一次计数B.从静置的培养液中取适量上清液,用血细胞计数板计数C.每天定时取样,测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量动态变化曲线D.营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一【解题导引】(1)从试管中取培养液前需将试管振荡几次。(2)影响酵母菌种群数量的因素包括培养基中营养物质和培养空间。【解析】选B。本题主要考查酵母菌的培养与计数方法。将酵母菌接种到培养液后,需要对酵母菌进行初次计数,以获得酵母菌种群密度初始值,A正确;每次计数前,都需要轻缓地将培养液摇匀,使其中的酵母菌分布均匀,再取适量培养液用血细胞计数板计数,B错误;需要定时取样和计数,用于绘制酵母菌种群数量的动态变化曲线,C正确;酵母菌种群数量的动态变化受营养条件、代谢废物、空间等的影响,D正确。【素养·迁移】(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点,设计了三个实验组,每组接种相同数量的细菌甲后进行培养,培养过程中定时更新培养基,三组的更新时间间隔分别为3h、10h、23h,得到a、b、c三条种群增长曲线,如图所示。下列叙述错误的是 (

)A.细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物B.培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同C.在培养到23h之前,a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的D.培养基更新时间间隔为23h时,种群增长不会出现J形增长阶段【解析】选D。本题考查种群的数量变化。细菌甲为异养生物,能够将培养基中的有机物分解成无机物,A项正确;培养基更换频率越快,细菌可利用的资源就越多,所以培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同,B项正确;在培养到23h之前,a组培养基中的细菌呈J形增长,说明培养基中的营养和空间条件都是充裕的,C项正确;题图中三组起始段曲线是重合的,c组曲线在培养初始时期,种群增长出现J形增长阶段,D项错误。【补偿训练】如图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化,关于酵母细胞数量的叙述,正确的是 (

)A.种内斗争导致初始阶段增长缓慢B.可用数学模型Nt=N0λt表示C.可用取样器取样法计数D.K值约为120000个【解析】选D。在酵母菌培养初期,酵母菌数量极少,酵母菌个体间几乎不存在种内斗争,所以A选项错误;由图像可知,在0～70h时间段内,为“S”形曲线,而数学模型Nt=N0λt只适用于“J”形曲线,所以B选项错误;酵母菌等微生物只有用显微镜才能看清,所以一般使用血细胞计数板计数,所以C选项错误;由图像可知,该环境下的K值为12×1000×10=120000,所以D选项正确。【课堂回眸】课堂检测·素养达标【概念·诊断】

1.不同环境中种群数量变化特点不同。下列关于种群数量变化的叙述,正确的是

。

①种群的数量变化仅受自然因素影响②种群的“J”形增长过程中,增长率不变③种群的“S”形增长过程中,增长速率下降时,种群数量开始减少④在理想条件下,种群数量呈“J”形增长,K值逐渐增大⑤呈“S”形增长的种群在数量达到K值时,增长速率为0【解析】选②⑤。种群的数量变化受自然因素和人为因素影响,①错误;种群的“J”形增长过程中,增长率不变,增长速率越来越大,②正确;种群的“S”形增长过程中,增长速率下降时,种群数量仍在增加,③错误;在理想条件下,种群数量呈“J”形增长,不存在K值,④错误;呈“S”形增长的种群在数量达到K值时,种群数量相对稳定,增长速率为0,⑤正确。2.(2020·恩施高二检测)某同学在研究大肠杆菌数量变化时,提出数学模型:Nn=2n(N代表细菌数量,n代表细菌繁殖代数),他建立的这个数学模型的合理假设是 (

)A.细菌可以通过有丝分裂不断增加数量B.在资源和空间无限多的环境中,细菌种群数量增长不受种群密度的制约C.细菌没有细胞核,结构简单,分裂速度快D.细菌微小,需要的营养物质少,繁殖速度快【解析】选B。细菌属于原核生物,而有丝分裂是真核细胞的分裂方式,A错误;根据题意分析,其推出的数学模型是Nn=2n,符合指数方程式增长,即为“J”形增长,说明在资源和空间无限多的环境中,细菌种群数量增长不受种群密度的制约,B正确;细菌是原核生物,没有细胞核,结构简单,分裂速度快,但是这不是他推出该模型的假设,C错误;细菌微小,需要的营养物质少,繁殖速度快,这也不是他推出该模型的假设,D错误。3.下列关于种群数量变化的叙述,错误的是 (

)A.在理想条件下,种群数量增长可用一定的数学模型表示B.一个物种引入新的地区后,一定呈“J”形增长C.对家鼠等有害动物的控制,要尽量降低其K值D.研究一个呈“S”形增长的种群的增长速率可预测其K值【解析】选B。理想条件下,种群表现为“J”形增长;一个物种引入新的地区后,当地环境可能不适于其生长繁殖。控制有害生物,应尽量降低其K值。呈“S”形增长的种群,其增长速率最大值一般出现在K/2时,只要统计此时的种群密度就可预算出K值。4.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是 (

)A.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需要灭菌B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧C.从瓶中吸出培养液进行计数之前,不必摇匀培养瓶中的培养液D.为了方便酵母菌计数,培养后期的培养液应先稀释后再计数【解析】选D。在实验过程中,必须要对培养用具和培养液进行严格的灭菌处理,以避免杂菌污染,影响实验结果,A错误。酵母菌在繁殖时主要进行有氧呼吸,所以不能去除培养液中的溶解氧,B错误。从瓶中吸出培养液进行计数之前,应将培养瓶轻轻振荡几次,使得酵母菌分布均匀,C错误。到培养后期,由于酵母菌的大量增加,为了方便对酵母菌计数,应先稀释培养后期的培养液,然后再在显微镜下计数,D正确。5.如图中曲线Ⅱ表示的是牛被引入某孤岛后的种群数量变化。如果当初被引入的是羊,则羊的种群数量变化曲线为 (

)A.Ⅰ B.Ⅲ C.Ⅳ D.Ⅴ【解析】选A。由于牛个体比羊大,需要能量多,消耗有机物较多,所以同样数量植物可以养活更多羊,则羊的种群数量变化应是曲线Ⅰ。6.(2020·衡阳高二检测)下列关于环境容纳量的叙述,正确的是 (

)A.环境容纳量是一定环境条件下所能维持的种群的最大数量,种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量B.人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量迅速降低C.草原上放养的牲畜过多,过多部分会饿死,但牲畜的环境容纳量不会改变D.建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量【解析】选D。种群数量可能超过环境容纳量,A错误;人为地一次性捕杀家鼠,不能使其环境容纳量降低,B错误;草原上放养的牲畜过多,会使草场受到破坏,导致牲畜的环境容纳量降低,C错误;建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量,D正确。【思维·跃迁】7.(2020·信阳高二检测)如图所示为自然环境中生物种群数量变化曲线。下列叙述错误的是 (

)A.d处波动可能是因为出生率和死亡率变动所致B.“涸泽而渔”会使鱼的数量下降至b以下,使生态系统发展停滞甚至崩溃C.灭鼠时如果仅杀死一定数量的老鼠,可能会适得其反D.环境条件变化不会对该种群的K值造成影响【解析】选D。d处波动可能是因为各种原因引起出生率和死亡率变动所致,A正确;当鱼的数量降至K/2以下时,会导致其出生率下降,繁殖率降低,进而使生态系统发展停滞甚至崩溃,B正确;灭鼠时如果仅杀死一定数量的老鼠,可能使其数量维持在b点,那么鼠的种群增长速率最大,导致鼠的数量出现爆发性的增长,C正确;K值与环境条件有关,D错误。【拓展·探究】8.(2020·宜春高二模拟)某种昆虫在不同温度和湿度条件下种群数量的变化如图所示。请回答下列问题:(1)下列关于昆虫种群的叙述,正确的是 (

)A.不同昆虫种群的年龄结构大致相同B.估算一个昆虫种群的出生率和死亡率,即可确定种群密度的大小C.一个昆虫种群由一定自然区域内的全部成年个体组成D.在自然开放的生态系统中,昆虫种群密度会受环境因素影响而波动(2)在温度偏离最适温度或湿度偏离最适湿度条件下,昆虫种群数量会

。一个生态因子的变化会影响

的作用。昆虫种群数量变化是温度和湿度

的结果。

(3)经调查,第一年此种昆虫种群数量为N0,如果在理想条件下,每年增长率保持不变,且λ=1.3,第三年该种群数量为

。

【解析】(1)不同昆虫种群的年龄结构是不同的;种群密度的大小除受出生率和死亡率的影响之外,还直接受迁入率和迁出率的影响;一个种群是由所有同种个体组成的,而不是只包括成年个体;种群密度受多种因素影响,环境因素会直接影响出生率和死亡率等,所以环境因素会影响种群密度。(2)温度和湿度都会影响种群