第三章-第一節(jié)-第2課時

2023/12/28第三章第一節(jié)第2課時[學習目標]

1.了解數(shù)學模型，分析種群數(shù)量增長的“J”型曲線。2.理解種群數(shù)量增長的“S”型曲線。3.學會探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化。方式一

2013年8月9日湖南省林業(yè)廳發(fā)布信息：受持續(xù)晴熱干旱天氣影響，從7月中旬至8月初，長沙、益陽、常德、邵陽、婁底等多地發(fā)生蝗蟲災害，受災面積從23萬畝增加至31萬畝，并有進一步擴散蔓延趨勢，災害對竹產(chǎn)業(yè)造成一定影響。目前，湖南已采取三大措施遏制蝗蟲病害：誘殺成蝗；重點地區(qū)組織化學防治；加強監(jiān)測，調(diào)查產(chǎn)卵地，為明年防治打好基礎。有效遏制蝗蟲災害需要研究蝗蟲種群數(shù)量的變化規(guī)律，這節(jié)課我們來共同學習種群數(shù)量的變化。課堂導入方式二

地球上的每種生物都具有很大的生殖潛力，如果這種生殖潛力不受食物、空間、天敵和氣候條件等的限制而任其發(fā)展的話，生物種群會在短期內(nèi)達到驚人的數(shù)量。但是大多數(shù)情況下，種群的生存和發(fā)展受到資源、空間、天敵等因素的限制，所以其種群的數(shù)量增長不可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象。那么，種群的數(shù)量變化有什么規(guī)律呢？新知導學達標檢測內(nèi)容索引新知導學一、種群數(shù)量增長的數(shù)學模型及影響種群數(shù)量波動的因素1.種群數(shù)量增長的數(shù)學模型(1)建立數(shù)學模型：主要包括

與

兩個過程。①表達就是根據(jù)建模的

和掌握的

(如數(shù)據(jù)、現(xiàn)象)，將實際問題轉(zhuǎn)換成

問題，用

確切地表述出來。②驗證就是用

的信息檢驗得到的解答，以確認結果的正確性。(2)“J”型曲線①含義：在環(huán)境資源不受限制的理想條件下，種群內(nèi)個體數(shù)量

用坐標圖表示而形成的曲線。②理想條件：食物充裕、

、氣候適宜和

等。表達驗證目的信息數(shù)學數(shù)學語言現(xiàn)實對象持續(xù)增長空間充足沒有敵害③影響種群數(shù)量變化的主要因素：

、

和

的個體數(shù)量3個因素。④后代中第t代的數(shù)量表示式：

，其中

表示種群的起始數(shù)量，

表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。(3)“S”型曲線①含義：在自然界中

(如空間、食物、天敵等)制約下，種群個體數(shù)量的增長過程用坐標圖表示而形成的曲線。②特點：種群內(nèi)個體數(shù)量達到

所允許的

(K值)時不再增加。Nt＝N0λtN0λ各種環(huán)境條件環(huán)境條件最大值出生率死亡率起始種群(2)

：如在人類

、種群棲息地遭到破壞的情況下，某些動物種群數(shù)量會出現(xiàn)

，嚴重時甚至會出現(xiàn)種群滅亡。人為干擾過度捕獵長期下降2.影響種群數(shù)量波動的因素(1)環(huán)境因素①在自然界中，如

、

、天敵、疾病等因素都會使種群數(shù)量發(fā)生波動。②在某些不利的條件下，種群會急劇衰退，甚至滅亡，這種情況最易出現(xiàn)在

、出生率低、

、成熟晚的生物種群中。氣候食物個體大生長慢種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線比較知識整合項目“J”型曲線“S”型曲線前提條件環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限種群增長率保持穩(wěn)定隨種群密度上升而下降圖像模型種群增長速率K值無K值種群數(shù)量在K值上下波動聯(lián)系“J”型增長曲線

“S”型增長曲線例1

(2018·陜西富平縣高二調(diào)研)科學家研究某區(qū)域中田鼠的種群數(shù)量變化，得到該種群在數(shù)年內(nèi)的出生率和死亡率的比值曲線如圖(其中R＝出生率/死亡率)。在不考慮遷入遷出的情況下，下列說法正確的是A.從圖中可知O～d期間田鼠種群數(shù)量出

現(xiàn)了周期性波動B.田鼠種群數(shù)量在a～d之間經(jīng)歷了先上升

后下降，其中c～d期間一直在下降C.該田鼠種群增長為“S”型增長，C點時種群密度最小D.若不考慮其他因素，僅由圖可知，a、b兩點時對應的種群的年齡結構

分別為增長型和衰退型√解析答案解析在O～d范圍內(nèi)，只能體現(xiàn)出一個變化過程，沒有呈現(xiàn)出周期性波動，A項錯誤；據(jù)圖可知，曲線在虛線1之上時，即R＞1，種群數(shù)量一直在增長，曲線在虛線1之下時，即R＜1，種群數(shù)量一直在下降，B項正確；根據(jù)B項分析可知，種群數(shù)量不是一直在增長，而且c～d期間種群數(shù)量一直在下降，所以d點時種群密度最小，C項錯誤；a、b兩點時種群數(shù)量都在增長，若不考慮其他因素，僅由圖可知，a、b兩點時對應的種群年齡結構均為增長型，D項錯誤。例2

如圖為某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化的示意圖，下列敘述錯誤的是A.為有效防治蝗災，應在a點之前及時控制種群密度B.a～b段，該種群的增長率與種群密度之間呈正相關C.利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止c點出現(xiàn)D.在d～e段，該種群的增長率不變√解析答案解析圖示a點東亞飛蝗數(shù)量急劇上升，此時種群增長速率達到最大，病蟲防治工作應在a點所示時間之前進行，A項正確；圖示a～b段種群數(shù)量仍然在上升，但種群增長率呈下降趨勢，B項錯誤；利用性引誘劑誘殺雄蟲，使種群性別比例失調(diào)，從而降低出生率，種群密度降低，C項正確；在d～e段，種群數(shù)量相對穩(wěn)定，增長率為0，D項正確。歸納總結應用措施目的野生資源保護保護野生生物的生存環(huán)境，減小環(huán)境阻力增大K值有害生物防治增大環(huán)境阻力降低K值在種群數(shù)量達到K/2以前采取相應措施防止害蟲數(shù)量快速增長資源開發(fā)與利用捕撈或收獲后的種群數(shù)量應維持在K/2保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量二、探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化1.材料選擇：酵母菌繁殖速度

、個體

，作為研究種群數(shù)量變化的材料，容易建立具有代表意義的數(shù)學模型。2.實驗原理(1)可用液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受________

____、空間、pH、

等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“

”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“

”型曲線。(3)可采用

的方法，進行顯微鏡計數(shù)?？煨∨囵B(yǎng)液的成分溫度JS抽樣檢測3.提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？4.作出假設：培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量在開始一段時間呈“

”型增長，隨著時間推移，由于

的消耗、

的積累、pH的改變，酵母菌數(shù)量呈“

”型增長。5.探究步驟(1)用天平稱量0.1g活性干酵母，放入盛有500mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液的錐形瓶中，置于適宜的條件下培養(yǎng)。定時取樣，用

計數(shù)，計算出酵母菌的種群數(shù)量。(2)以時間為橫坐標，以1mL培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量為縱坐標，畫出坐標曲線圖，分析曲線走向，揭示酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。JS營養(yǎng)物質(zhì)有害代謝產(chǎn)物血球計數(shù)板6.實驗結果(1)酵母菌增長曲線圖(如圖1)及轉(zhuǎn)化后的增長速率曲線圖(如圖2)(2)分析①增長曲線的總趨勢是先

再

。②原因是在開始時培養(yǎng)液的

、

、條件適宜，因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，

、pH變化、有害產(chǎn)物積累等，使生存條件惡化，酵母菌

高于

，種群數(shù)量下降。增加降低營養(yǎng)充足空間充裕營養(yǎng)消耗死亡率出生率7.注意事項(1)從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差。(2)若一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，可增大稀釋倍數(shù)后再計數(shù)。(3)對于壓在小方格界線上的酵母菌，只計算相鄰兩邊及其夾角的酵母菌。A.4個試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長B.4個試管內(nèi)的種群同時達到K值C.試管Ⅲ內(nèi)種群的K值與試管Ⅱ不同D.試管Ⅳ內(nèi)的種群數(shù)量先于試管Ⅱ開始下降例3

某小組進行“探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化”實驗時，同樣實驗條件下分別在4個試管中進行培養(yǎng)(見下表)，均獲得了“S”型增長曲線。根據(jù)實驗結果判斷，下列說法錯誤的是√試管號ⅠⅡⅢⅣ培養(yǎng)液體積/mL105105起始酵母菌數(shù)/103個105510解析答案解析在培養(yǎng)初期，酵母菌之間不存在生存斗爭，酵母菌呈“J”型增長；培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量達到K值的時間取決于培養(yǎng)液的體積和酵母菌的起始數(shù)量：酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管越先達到K值，而培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管越先達到K值；酵母菌數(shù)量開始下降的時間取決于酵母菌的起始數(shù)量和培養(yǎng)液的體積：培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管種群數(shù)量越先下降，而酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管種群數(shù)量越先下降。例4

某研究小組探究10mL培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，利用血球計數(shù)板(規(guī)格為0.1mm,1/400mm2)進行計數(shù)。圖甲是某天顯微鏡鏡檢結果(視野中每個黑點含2個酵母菌)，圖乙是7天內(nèi)酵母菌種群數(shù)量的變化曲線。下列敘述不正確的是解析答案A.圖甲中酵母菌數(shù)量過多，

需加水稀釋后再統(tǒng)計B.圖乙中第4～7d酵母菌的

出生率等于死亡率C.相同條件下再次實驗，酵母菌種群數(shù)量的K值基本不變D.酵母菌自身代謝狀況也會影響實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計√解析圖甲中酵母菌數(shù)量可分辨清楚，不用加水稀釋，A項錯誤；圖乙中第4～7d酵母菌的數(shù)量基本不變，說明出生率與死亡率相等，B項正確；環(huán)境條件不變，則環(huán)境容納量不變，C項正確；酵母菌自身的代謝產(chǎn)物會改變培養(yǎng)液的理化性質(zhì)，影響酵母菌的生命活動，從而影響實驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，D項正確。計數(shù)時要注意蓋玻片和培養(yǎng)液的放置先后順序，蓋玻片在前，培養(yǎng)液在后。易錯易混學習小結JS達標檢測1.數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：①根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達；②觀察研究對象，提出問題；③通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正；④提出合理的假設。下列排列順序正確的是A.①②③④ B.②④①③C.④①②③

D.③①②④√123答案452.下圖中表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是答案12345√3.種群的“J”型增長是有條件的，條件之一是A.在該環(huán)境中只有一個種群B.該種群對環(huán)境的適應比其他種群優(yōu)越得多C.環(huán)境資源是無限的D.環(huán)境資源是有限的√答案123454.自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長。下列有關種群“S”型增長的說法正確的是A.“S”型增長僅表示了種群數(shù)量和食物的關系B.種群增長率在各階段是不同的C.“S”型增長只表示了種群數(shù)量，與時間無關D.種群增長不受種群密度制約√答案12