高考新教材（中）生物選擇性必修二同步講義第1章第2節(jié)第1課時　建構(gòu)種群增長模型的方法及種群數(shù)量的變化含答案及解析

第2節(jié)種群數(shù)量的變化第1課時建構(gòu)種群增長模型的方法及種群數(shù)量的變化[學習目標]1.嘗試建立描述、解釋和預測細菌種群數(shù)量變化的數(shù)學模型，總結(jié)建立數(shù)學模型的一般步驟。2.運用種群的“J”形和“S”形增長的數(shù)學模型表征種群數(shù)量變化的規(guī)律，分析和解釋影響不同變化規(guī)律的因素，并應用于相關實踐活動中。一、建構(gòu)種群增長模型的方法任務一：建構(gòu)某種細菌種群的增長模型根據(jù)教材P7“問題探討”，回答下列問題：1.填寫下表：計算一個細菌在不同時間(單位為min)產(chǎn)生后代的數(shù)量。時間(min)020406080100120140160180代數(shù)0123456789數(shù)量(個)202.第n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？________________________________________________________________________4．以時間為橫坐標、細菌數(shù)量為縱坐標，請在下面坐標圖中畫出細菌的數(shù)量增長曲線。5．在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？分析其原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．曲線圖能更直觀地反映出種群的增長趨勢，但是同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？________________________________________________________________________________________________________________________________________________建立數(shù)學模型的一般步驟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。某同學在分析某種細菌(每20min分裂一次)在營養(yǎng)和空間沒有限制的情況下數(shù)量變化模型時，采取如下的模型建構(gòu)程序和實驗步驟，你認為建構(gòu)的模型和對應的操作，不合理的一組是()A．觀察研究對象，提出問題：細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？B．提出合理假設：資源和生存空間無限時，細菌種群的增長不會受種群密度增加的制約C．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：Nn＝2nD．進一步實驗或觀察，對模型進行檢驗或修正：根據(jù)Nn＝2n畫出數(shù)學曲線圖2．在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細菌每20min就分裂繁殖一代?，F(xiàn)將該細菌種群(t個個體)接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無限)，m小時后，理論上該種群的個體總數(shù)是()A．t·2m B．t·220C．t·22m D．t·23m二、種群數(shù)量的變化1．種群的“J”形增長(1)含義：在________條件下種群增長的形式，如果以________為橫坐標，________________為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。(2)數(shù)學模型①模型假設a．條件：________________條件充裕、氣候適宜、沒有__________________等。b．數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以________________增長，第二年的數(shù)量是第一年的______倍。②建立模型：t年后種群數(shù)量表達式為Nt＝______________。③eq\a(各參數(shù),的含義)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(N0：種群的,t：時間,Nt：t年后該種群的,λ：該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的))2.種群的“S”形增長(1)含義：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。(2)數(shù)學模型①模型假設②建立模型(3)環(huán)境容納量：________的環(huán)境條件所能________的種群________數(shù)量，又稱K值。(4)應用①野生大熊貓數(shù)量銳減的原因：__________遭到破壞，食物減少和活動范圍縮小，________變小。②應對措施：建立____________，改善棲息環(huán)境，提高________________。3．種群數(shù)量的波動(1)在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持數(shù)量的________________。(2)對于大多數(shù)生物來說，種群數(shù)量總是在________中。(3)處于波動狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群________。(4)當種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的________。判斷正誤(1)“J”形曲線是發(fā)生在自然界中最為普遍的種群增長模式()(2)種群數(shù)量達到K值以后，種群受食物、空間等因素的限制，增長速率為零，種群數(shù)量不再發(fā)生變化()(3)對于“S”形增長曲線，同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響()(4)環(huán)境容納量即為種群數(shù)量最大值()任務二：種群“J”形增長曲線分析1．請據(jù)圖分析，種群數(shù)量變化符合數(shù)學公式：Nt＝N0λt時，種群增長曲線一定是“J”形嗎？并說明理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．已知增長率和增長速率分別為：增長率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))/原有個體數(shù)×100%(無單位)；增長速率＝(現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù))/增長時間(有單位，如個/年)。請根據(jù)“J”形增長數(shù)學公式，分別構(gòu)建“J”形增長種群的增長率和增長速率的曲線模型。任務三：種群“S”形增長曲線分析1．請結(jié)合“S”形增長曲線及其斜率變化，研究種群增長率和增長速率的變化規(guī)律。(1)eq\a(種,群,數(shù),量)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝N0，增長速率為,<K/2，增長速率,＝K/2，增長速率,>K/2，增長速率,＝K，增長速率為))(2)根據(jù)以上分析，分別構(gòu)建“S”形增長種群的增長率和增長速率的曲線模型。2．同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．請據(jù)圖分析：該種群的K值為________。4．如圖體現(xiàn)了種群“J”形和“S”形增長曲線之間的關系，二者之間的陰影部分代表什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________任務四：環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活1．你認為當今人口是否已達到K值？科技進步是否能夠提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量？有什么證據(jù)可以支持你的觀點？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．請參考類似案例，分析控制家鼠種群數(shù)量的思路和措施。(1)資料11976年科學家在某地區(qū)調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)當年6～7月在該地采用0.2%氟乙酰胺噴霧滅鼠，當年鼠兔(高原鼠兔和中華鼢鼠)種群密度由58.66只/公頃劇降為1.88只/公頃。但4年后，種群密度恢復為165只/公頃。以上資料中控制鼠兔數(shù)量的思路和相應具體措施是什么？該控制方法效果如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)資料2以上資料中控制害蟲種群數(shù)量的思路和具體措施是什么？該控制方法效果如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)請據(jù)以上分析，提出控制家鼠數(shù)量的思路和相應具體措施。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．K值并不是種群數(shù)量的最大值K值是環(huán)境容納量，即一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量；在環(huán)境不被破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動；種群所達到的最大值有時會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為環(huán)境已遭到破壞。2．種群“J”形增長和“S”形增長的比較項目“J”形增長“S”形增長前提條件理想狀態(tài)：①食物和空間條件充裕；②氣候適宜；③沒有天敵和其他競爭物種自然狀態(tài)：①資源和空間有限；②種群密度增大時，種內(nèi)競爭加劇增長模型種群增長率曲線種群增長速率曲線特點種群數(shù)量以恒定倍數(shù)連續(xù)增長，Nt＝N0λt種群數(shù)量增長經(jīng)歷慢→快→慢，最終達到K值后基本保持穩(wěn)定有無K值無有二者聯(lián)系3.如圖為種群數(shù)量增長曲線，不考慮遷入和遷出，下列有關敘述不正確的是()A．種群的數(shù)量變化除了“J”形和“S”形增長，還有穩(wěn)定、波動和下降等B．bc段種群增長速率逐漸下降，是因為出生率小于死亡率C．自然狀態(tài)下種群數(shù)量達到K值時，種群的增長速率接近于0D．當環(huán)境條件發(fā)生變化時，種群的K值也會發(fā)生相應的變化4．科學家對某荒原上的子午沙鼠種群數(shù)量進行連續(xù)多年的調(diào)查，獲得如圖所示的信息。下列敘述正確的是()A．第5年的子午沙鼠種群屬于穩(wěn)定型B．第10年和第20年的子午沙鼠種群數(shù)量相同C．第1～5年，子午沙鼠種群增長模型呈“S”形D．第15～20年，子午沙鼠種群數(shù)量一直減少

第1課時建構(gòu)種群增長模型的方法及種群數(shù)量的變化一、核心探討1．2481632641282565122．設細菌初始數(shù)量為N0，第一次分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)為第一代，數(shù)量為N0×2，第n代的細菌數(shù)量為Nn＝N0×2n。3．2216個。4．如圖所示5．不會；因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間都是有限的。6．同數(shù)學公式相比，曲線圖表示的模型不夠精確。典題應用1．D[對模型進行檢驗或修正，需要觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對所建立的模型進行檢驗或修正，D錯誤。]2．D[在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，m小時細菌繁殖代數(shù)為3m，則種群的數(shù)量為t·23m，故選D。]二、教材梳理1．(1)理想時間種群數(shù)量(2)①a.食物和空間天敵和其他競爭物種b．一定的倍數(shù)λ②N0λt③起始數(shù)量數(shù)量倍數(shù)2．(2)①出生率＝死亡率(3)一定維持最大(4)①棲息地K值②自然保護區(qū)環(huán)境容納量3．(1)相對穩(wěn)定(2)波動(3)爆發(fā)(4)下降判斷正誤(1)×(2)×(3)√(4)×核心探討任務二1．不一定是“J”形；當λ＜1時，種群數(shù)量減少；當λ＝1時，種群數(shù)量相對穩(wěn)定；只有當λ＞1時，種群數(shù)量增多，曲線呈“J”形。2．如圖所示任務三1．(1)0逐漸增大最大逐漸減小0(2)如圖所示2．同種生物的K值不是固定不變的。環(huán)境因素、生物自身的遺傳特性、食物、棲息場所、天敵及其他生存條件均會影響動物種群的環(huán)境容納量。3．K24．環(huán)境阻力(按照自然選擇學說，它就是在生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)量)。任務四1．資源危機和能源緊缺說明當今人口已經(jīng)接近或達到環(huán)境容納量。隨著科技進步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類開發(fā)、利用和保護資源的能力不斷加強，因而可以提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量。2．(1)思路：增大死亡率；具體措施：藥物毒殺。該控制方法效果不持久。(2)思路：降低環(huán)境容納量；具體措施：引進捕食者。該控制方法效果持久，降低有害生物環(huán)境容納量是防治有害生物的根本措施。(