2024-2025學(xué)年高中生物第4章種群和群落第2節(jié)種群數(shù)量的變化教案新人教版必修3

PAGE10-第2節(jié)種群數(shù)量的變更學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.駕馭建構(gòu)增長(zhǎng)模型的方法2.理解種群數(shù)量變更的“J”型和“S”型曲線3.結(jié)合“探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更”試驗(yàn)，建構(gòu)種群數(shù)量變更的數(shù)學(xué)模型1.通過(guò)分析影響種群數(shù)量變更的因素，形成穩(wěn)態(tài)與平衡觀2.通過(guò)“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型的分析與比較，培育歸納、比較及運(yùn)用模型分析問(wèn)題的實(shí)力3.通過(guò)“探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更”試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，培育試驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的溝通與評(píng)價(jià)實(shí)力4.通過(guò)探討種群數(shù)量變更及對(duì)有害動(dòng)物的防治、野生生物資源的愛(ài)護(hù)和利用等，形成關(guān)注社會(huì)，主動(dòng)擔(dān)當(dāng)社會(huì)責(zé)任的看法一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1．?dāng)?shù)學(xué)模型：用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2．探討方法及實(shí)例二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線1．含義志向條件下的種群，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來(lái)表示，大致呈“J”型。2．?dāng)?shù)學(xué)模型(1)模型假設(shè)①條件：食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒(méi)有敵害等。②數(shù)量變更：種群的數(shù)量每年以肯定的倍數(shù)增長(zhǎng)，其次年的數(shù)量是第一年的λ倍。(2)建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt＝N0λt。(3)模型中各參數(shù)的意義：N0為該種群的起始數(shù)量，t為時(shí)間(年)，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線1．條件：自然界中的資源和空間總是有限的。2．形成緣由3．K值又稱環(huán)境容納量，在環(huán)境條件不受破壞的狀況下，肯定空間中所能維持的種群最大數(shù)量。4．應(yīng)用建立自然愛(ài)護(hù)區(qū)，提高其環(huán)境容納量是愛(ài)護(hù)大熊貓的根本措施。四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降1．影響因素(1)自然因素：如氣候、食物、天敵、傳染病等。(2)人為因素：種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，砍伐森林，獵捕動(dòng)物，環(huán)境污染等。2．?dāng)?shù)量變更大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至消亡。3．探討意義(1)有害動(dòng)物的防治。(2)野生生物資源的愛(ài)護(hù)和利用。(3)瀕危動(dòng)物種群的挽救和復(fù)原。五、探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更1．試驗(yàn)原理(1)用液體培育基培育酵母菌，種群的增長(zhǎng)受培育液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。(2)在志向的無(wú)限環(huán)境中，酵母菌種群數(shù)量的增長(zhǎng)呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群數(shù)量的增長(zhǎng)呈“S”型曲線。2．試驗(yàn)步驟推斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．種群數(shù)量變更不僅受外部因素的影響，也受自身內(nèi)部因素的影響。 ()2．就食性而言，雜食性鳥類的數(shù)量波動(dòng)小于其他食性的鳥類。 ()3．外來(lái)入侵物種進(jìn)入一個(gè)新環(huán)境中必定表現(xiàn)為“J”型增長(zhǎng)。 ()4．種群數(shù)量變更的全部?jī)?nèi)容就是“J”型和“S”型增長(zhǎng)。 ()提示：1.√2.√3．×外來(lái)物種進(jìn)入新環(huán)境中，該種群也可能因不適應(yīng)新環(huán)境而被淘汰。4．×種群數(shù)量的變更包括增長(zhǎng)、波動(dòng)、下降，甚至消亡。種群增長(zhǎng)數(shù)量曲線[問(wèn)題探究]1．據(jù)圖回答種群數(shù)量變更的相關(guān)問(wèn)題甲乙(1)嘗試分析曲線a、b之間的陰影部分表示的含義。提示：陰影部分表示由于環(huán)境阻力的存在，在生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)目。(2)下列因素中能使圖乙中曲線c變?yōu)榍€d的有哪些？(填序號(hào))。①過(guò)度放牧對(duì)某種牧草種群的影響②硬化地面、管理好糧食對(duì)鼠種群的影響③增加水中的溶氧量對(duì)魚種群的影響④大量引進(jìn)外來(lái)物種對(duì)本地物種的影響⑤引進(jìn)某種害蟲的天敵對(duì)害蟲種群的影響提示：①②④⑤。2．在“S”型曲線中，有一段時(shí)期近似于“J”型曲線，這一段是否等同于“J”型曲線？(1)推斷：__________(填“是”或“否”)。(2)理由：_____________________________________________________________________________________________________________。提示：(1)否(2)“J”型曲線是志向條件下的種群增長(zhǎng)趨勢(shì)，“S”型曲線是在環(huán)境有限的條件下種群的增長(zhǎng)趨勢(shì)3．從環(huán)境容納量的角度思索，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的限制，應(yīng)實(shí)行什么措施？提示：降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物貯存在平安處，斷絕或削減它們的食物來(lái)源；室內(nèi)實(shí)行硬化地面等措施，削減它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵等。[歸納總結(jié)]“S”型增長(zhǎng)曲線的解讀圖甲圖乙圖丙三圖對(duì)比分析解讀：(1)t1之前，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間條件相對(duì)充裕，種群數(shù)量增長(zhǎng)較快，當(dāng)種群數(shù)量為K/2時(shí)，誕生率遠(yuǎn)大于死亡率，種群增長(zhǎng)速率達(dá)到最大值。(2)t1～t2，由于資源和空間有限，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長(zhǎng)速率下降。(3)t2時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到K值，此時(shí)誕生率等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率為0。1．下圖表示有限環(huán)境中某一種群的增長(zhǎng)曲線。下列有關(guān)敘述正確的是()①K值是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值②在K值時(shí)，種群的增長(zhǎng)速率最大③假如不考慮遷入和遷出等其他因素，在K值時(shí)誕生率等于死亡率④假設(shè)該圖表示魚的種群數(shù)量變更趨勢(shì)，當(dāng)種群達(dá)到K值時(shí)起先捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量A．①② B．①④C．①③ D．③④C[K值為環(huán)境容納量，其含義為特定環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量的最大值，①正確；K值時(shí)種群數(shù)量最大，此時(shí)種群增長(zhǎng)速率為0，即不考慮遷入和遷出等其他因素時(shí)，誕生率等于死亡率，②錯(cuò)誤、③正確；K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大，在魚群數(shù)量超過(guò)K/2時(shí)捕撈，并使剩余數(shù)量維持在K/2的水平，才可獲得持續(xù)高產(chǎn)，④錯(cuò)誤。](1)影響上題圖中K值大小變更的因素有哪些？(2)下圖為種群增長(zhǎng)速率隨時(shí)間變更曲線，依據(jù)本題所述，可表示K值的點(diǎn)是a點(diǎn)還是b點(diǎn)？提示：(1)食物、活動(dòng)范圍、氣候條件等。(2)b點(diǎn)。a點(diǎn)時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，此時(shí)種群數(shù)量為K/2；b點(diǎn)時(shí)種群增長(zhǎng)速率為0，此時(shí)種群數(shù)量達(dá)到最大，即K值。2．(2024·全國(guó)卷Ⅰ)假設(shè)某草原上散養(yǎng)的某種家畜種群呈S型增長(zhǎng)，該種群的增長(zhǎng)率隨種群數(shù)量的變更趨勢(shì)如圖所示。若要持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，則應(yīng)在種群數(shù)量合適時(shí)起先捕獲，下列四個(gè)種群數(shù)量中合適的是()A．甲點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量B．乙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量C．丙點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量D．丁點(diǎn)對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量D[該種群數(shù)量變更曲線的縱坐標(biāo)為種群增長(zhǎng)率，橫坐標(biāo)為種群數(shù)量，曲線最高點(diǎn)時(shí)種群增長(zhǎng)率最大，對(duì)應(yīng)種群數(shù)量的K/2。為持續(xù)盡可能多地收獲該種家畜，應(yīng)在種群數(shù)量超過(guò)K/2時(shí)捕獲，剩余量保持在K/2，此時(shí)種群數(shù)量增長(zhǎng)率最大，可使種群數(shù)量快速得以復(fù)原。]探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的變更[問(wèn)題探究]1．從試管中吸出培育液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，需將試管輕輕振蕩幾次，試分析其緣由。提示：這是為了使培育液中的酵母菌勻稱分布，以保證估算的精確性。2．培育液的量是有限的，其中酵母菌種群數(shù)量的變更曲線，是不是標(biāo)準(zhǔn)的“S”型曲線？若不是，應(yīng)當(dāng)是怎樣的？嘗試?yán)L出其數(shù)量變更曲線。提示：不是。因?yàn)榕嘤褐械酿B(yǎng)分物質(zhì)等是有限的，是不能循環(huán)的。當(dāng)消耗殆盡時(shí)種群數(shù)量變?yōu)榱恪Ｇ€如右圖所示：3．嘗試?yán)L出試驗(yàn)結(jié)果的記錄表。提示：起始1234567甲乙丙平均[歸納總結(jié)]試驗(yàn)中的留意事項(xiàng)(1)每天取樣計(jì)數(shù)的時(shí)間要固定。(2)計(jì)數(shù)時(shí)先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，將培育液滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入，多余培育液用濾紙(吸水紙)吸去。(3)血球計(jì)數(shù)板必需保持干燥，否則培育液將不能滲入計(jì)數(shù)室。(4)清洗血球計(jì)數(shù)板的正確方法是浸泡和沖洗，不能用試管刷或抹布擦洗。沖洗干凈后不能用紗布或吸水紙擦干，應(yīng)自然晾干或烘干或用吹風(fēng)機(jī)吹干。(5)用顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)只計(jì)數(shù)相鄰兩邊及其頂角的酵母菌(類似于“樣方法”)。1．溫度在15～35℃時(shí)，酵母菌種群數(shù)量增長(zhǎng)較快。下表是同學(xué)們進(jìn)行相關(guān)探究試驗(yàn)得到的結(jié)果(單位：×106個(gè)/mL)：溫度(℃)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以下分析錯(cuò)誤的是()A．可以用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在顯微鏡下對(duì)酵母菌進(jìn)行計(jì)數(shù)B．據(jù)表分析，酵母菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的最適溫度約為25℃C．不同溫度條件下酵母菌種群數(shù)量達(dá)到K值的時(shí)間不同D．每天取樣檢測(cè)一次即可，不須要固定取樣的時(shí)間D[每天取樣檢測(cè)一次即可，但須要固定取樣的時(shí)間，否則無(wú)法進(jìn)行比較酵母菌在每天某一特定時(shí)間的數(shù)量變更。]2．如圖表示在一個(gè)10mL封閉培育體系中酵母細(xì)胞數(shù)量的動(dòng)態(tài)變更。下列相關(guān)敘述正確的是()A．40～60h時(shí)，λ＜1[λ＝t時(shí)種群數(shù)量/(t－1)時(shí)種群數(shù)量]B．種內(nèi)斗爭(zhēng)導(dǎo)致0～10h酵母細(xì)胞數(shù)量增長(zhǎng)緩慢C．調(diào)查酵母細(xì)胞種群密度時(shí)，應(yīng)用抽樣檢測(cè)法D．70h后，該體系中酵母細(xì)胞活菌數(shù)將始終維持穩(wěn)定C[40～50h時(shí)種群數(shù)量仍在增大，λ>1，50～60h種群數(shù)量穩(wěn)定，λ＝1，A錯(cuò)誤；0～10h的初始階段增長(zhǎng)緩慢是由于種群數(shù)量太少，B錯(cuò)誤；由于養(yǎng)分物質(zhì)的消耗和有害代謝產(chǎn)物的積累，70h后，該體系中酵母細(xì)胞活菌數(shù)可能下降，D錯(cuò)誤。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語(yǔ)句歸納1.在食物和空間條件充裕、氣候相宜、沒(méi)有敵害等志向條件下，種群數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng)，數(shù)學(xué)模型為Nt＝N0λt。2.正常狀況下，自然界的資源和空間是有限的，種群數(shù)量會(huì)呈“S”型增長(zhǎng)。3.在環(huán)境條件不受破壞的狀況下，肯定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。4.“J”型曲線的增長(zhǎng)率是不變的，“S”型曲線的增長(zhǎng)速領(lǐng)先增大后減小。5.影響種群數(shù)量的因素許多，因此，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中；在不利條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至消亡。1．?dāng)?shù)學(xué)模型是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。調(diào)查某種一年生植物的種群時(shí)有下列情形，只有80%的種子能發(fā)育成成熟植株，每株植物平均產(chǎn)400粒種子，目前有a粒種子，則m年后種子數(shù)量為()A．0.8a·400m B．400C．a(chǎn)·320m D．320aC[由于每株植物每年產(chǎn)生400粒種子，只有80%發(fā)育成成熟植株，即320株，則m年后變?yōu)?20m，現(xiàn)有a粒種子，則m年后種子數(shù)量為a·3202.如圖為種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線，下列敘述正確的是()A．魚類種群數(shù)量的增長(zhǎng)不受自身種群密度的制約B．氣候條件的變更不會(huì)影響種群的環(huán)境容納量C．防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到c點(diǎn)時(shí)進(jìn)行D．漁業(yè)捕撈后剩余量需限制在c點(diǎn)以保持最高的增長(zhǎng)速率D[由于環(huán)境資源有限，種群密度越大，種內(nèi)斗爭(zhēng)會(huì)越猛烈，從而會(huì)影響種群數(shù)量的增長(zhǎng)；種群的環(huán)境容納量受環(huán)境(包括氣候條件)的影響；c點(diǎn)時(shí)種群的增長(zhǎng)速率最大，不利于防治蝗災(zāi)；c點(diǎn)時(shí)種群的增長(zhǎng)速率最大，漁業(yè)捕撈后剩余量需限制在c點(diǎn)，有利于種群數(shù)量得到快速?gòu)?fù)原。]3．為了探究培育液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變更，某同學(xué)進(jìn)行了如下操作，其中錯(cuò)誤的是()A．將適量干酵母放入裝有肯定濃度葡萄糖溶液的錐形瓶中，在相宜條件下培育B．將培育液振蕩搖勻后，用吸管從錐形瓶中吸取肯定量的培育液C．在血球計(jì)數(shù)板中心滴一滴培育液，蓋上蓋玻片，并用濾紙吸去邊緣多余培育液D．將計(jì)數(shù)板放在載物臺(tái)中心，待酵母菌沉降到計(jì)數(shù)室底部，在顯微鏡下視察、計(jì)數(shù)C[在探究酵母菌種群數(shù)量變更的試驗(yàn)時(shí)，將蓋玻片放在計(jì)數(shù)板上，用吸管吸取培育液，滴于蓋玻片邊緣，讓培育液自行滲入到計(jì)數(shù)板小方格內(nèi)。]4．向某自然牧場(chǎng)引入良種肉牛100頭，任其自然放養(yǎng)，自然繁殖。如圖表示種群數(shù)量增長(zhǎng)速率隨時(shí)間變更的曲線，下列敘述正確的是()A．在t0～t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng)B．若在t2時(shí)種群的數(shù)量為N，則在t1時(shí)種群的數(shù)量約為N/2C．捕殺肉牛的最佳時(shí)期為t1時(shí)D．在t1～t2時(shí)，該肉牛的種群數(shù)量呈下降趨勢(shì)B[在t0～t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量呈“S”型增長(zhǎng)；t2時(shí)種群達(dá)到環(huán)境最大容納量，即K值，所以t1時(shí)種群的數(shù)量約為N/2；捕殺肉牛的最佳時(shí)期為t2；在t1～t2時(shí)，種群增長(zhǎng)速率下降，但種群數(shù)量仍舊上升。]5．用肯定量的培育液在相宜條件下培育酵母菌，其數(shù)量隨時(shí)間變更狀況繪制如圖甲，a表示每3h換一次培育液的培育曲線，d表示不更換培育液的培育曲線。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：甲乙(1)曲線a表示種群呈“________”型增長(zhǎng)。理論上講，呈現(xiàn)這種增長(zhǎng)模型的條件是______、______、______等。(2)曲線d表示的增長(zhǎng)為“________”型增長(zhǎng)。屬于這種增長(zhǎng)模型的種群隨種群密度(個(gè)體數(shù)量)的增加，種群的增長(zhǎng)速率的變更是________________。當(dāng)種群個(gè)體數(shù)量達(dá)到最大值的一半時(shí)，種群的增長(zhǎng)速率達(dá)到________。(3)在實(shí)際狀況下，塔斯馬尼亞綿羊種群增長(zhǎng)狀況如圖乙所示，說(shuō)明