1.概述种群增长模型的方法,举例说明种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线。
2.描述环境容纳量的概念。
3.解释种群数量的波动原因,指出影响种群数量变化的因素。
4.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,尝试构建种群增长的数学模型。 5.阐明研究种群数量变动的意义,形成保护濒危物种的意识。
一、建构种群增长模型的方法 构建数学模型的一般步骤: (1)观察研究对象,①提出问题。 (2)提出合理的假设。
(3)根据实验数据,用适当的②数学形式表达。 (4)通过实验或观察,对模型进行检验或修正。 二、种群增长的“J”型曲线
1.含义:在③理想条件下的种群,以时间为横坐标,以种群数量为纵坐标画出的曲线图,曲线大致呈“J”型。 2.“J”型增长的数学模型
(1)模型假设:在④食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量每年以⑤一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的λ倍。
(2)建立模型:t年以后种群的数量表达式为:⑥Nt=N0λ。 三、种群增长的“S”型曲线
1.产生原因:自然界的资源和空间总是有限的,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,以该种群为食的动物数量也会⑦增加,这就会使种群的出生率降低,死亡率⑧增高。当种群的死亡率与出生率相等时,种群就稳定在一定的水平。
2.环境容纳量:在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群⑨最大数量,又称K值。 四、种群数量的波动和下降 1.影响因素
(1)自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。 (2)人为因素:人类活动的影响。
2.数量变化:大多数种群的数量总是在波动中,在不利条件下,种群的数量还会急剧下降甚至消亡。 3.研究意义:有害动物的防治、野生动物资源的保护和利用,濒危动物的拯救和恢复。
1.数学模型是如何构建的?常见的数学模型有哪些? 有何优点?
2.种群增长的“J”型曲线形成的条件与特点是什么?种群增长的“S”型曲线的成因与特点是什么?
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3.种群数量变化有哪些?影响的因素有哪些?
知识点一:构建种群增长模型的方法
1.构建细菌种群数量增长模型的主要步骤包括哪几步?此过程中提出的问题和作出的假设分别是什么?
2.若细菌每20分钟分裂一次,计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量。 (1)完成表格。
时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数 量 (2)尝试利用表中的数据构建细菌增长的“J”型曲线。
3.如果种群的起始数量不是1个,而是N0,每经过一个繁殖期后子代种群的数量是原来的λ倍,每繁殖一代的时间是确定的,方程式的变量用时间t代替n,你能否写出t年后“J”型曲线的数学模型?种群增长的“J”型曲线增长特点和形成原因分别是什么?
4.下图为种群增长的“S”型曲线,尝试完成以下相关问题:
(1)种群数量最多和增长速率最高分别出现在图中的哪个点?
(2)图中种群数量增长有何特点?形成原因是什么?
5.数学模型中的两种表达形式各有哪些优点?
6.用达尔文的观点分析“J”型、“S”型曲线,“J”型曲线指生物具有什么特性?图中阴影部分表示什么?
7.分别以病虫害的防治和野生生物资源的利用和保护为例阐述研究种群变化规律的意义。
知识点二:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.本探究实验的原理是什么?请从下面三个方面分析:
(1)酵母菌可以用① 来培养。培养基中酵母菌种群的增长情况与培养液中的② 等因素有关。
(2)计算酵母菌数量可用③ 的方法。
(3)可根据培养液中的④ (纵坐标)和⑤ (横坐标)为坐标轴作曲线,从而掌握酵母菌的种群数量变化情况。
2.若本实验提出问题为“培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的”,则可作出的假设是什么?
例1 下图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图,下列有关说法正确的是( )。
A.这个种群d点时的增长速率最大
B.如果此种群是鱼类,种群数量达到b点时进行大量捕捞最合适 C.如果此种群是老鼠,我们限制其种群数量的最佳时期在b点 D.环境阻力明显增大出现在迁入3年后 例2 回答以下问题:
(1)检测员将1 mL水样稀释10倍后,用 的方法检测每毫升蓝藻的数量。
(2)将 放在计数室上,用吸管吸取少许培养液使其自行 计数室,并用滤纸吸去多余液体。
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(3)已知每个计数室由25×16=400个小格组成,容纳液体的总体积为0.1 mm 。 现观察到5个中格内共有蓝藻n个,则上述水样中约有蓝藻 个/mL。
1.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群增长的正确说法是( )。
A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系 B.种群增长率在各阶段是不相同的
C.“S”型增长曲线表示种群数量与时间无关 D.种群增长不受种群密度制约 2.一个新的物种进入某地后,其种群数量变化,哪一项是不正确的( )。 ．．．
A.先呈“S”型增长,后呈“J”型增长 B.先呈“J”型增长,后呈“S”型增长 C.种群数量达到K值以后会保持稳定 D.K值是环境条件允许的种群增长的最大值 3.建立种群数量变化的数学模型一般不需要( )。 ．．．
A.观察研究对象,提出问题,提出合理的假设
B.根据实验数据,用适当的数据形式,对种群数量变化进行表达
C.通过进一步实验或观察,对数学模型(公式或曲线)进行检测或修正 D.进行对照实验
4.右图表示三种可能的种群增长曲线,请回答:
(1)某食草动物侵入一个环境适宜的新地区后,种群数量增长表现为图中的a曲线,如果任其发展不做任何控制,终将表现为图中的 曲线。
(2)根据生态学原理,该种群的增长应该表现为图中的 曲线,该曲线与a曲线产生差别的原因
是 。若该环境对其种群的容纳量(K)为20万,则此地该种群的最适数量为 。
第2课时 种群数量的变化
知识体系梳理
①提出问题 ②数学形式 ③理想 ④食物和空间条件
⑤一定的倍数 ⑥Nt=N0λ ⑦增加 ⑧增高 ⑨最大数量 ⑩天敌 基础学习交流
1.建立数学模型的步骤:观察研究对象,提出问题→提出合理的假设→根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达→进一步实验或观察,对模型进行检验或修正。
数学模型的表达形式有数学方程式,优点是科学、精确;曲线图,优点是直观、形象。
2.“J”型曲线形成的条件:在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的λ倍。
特点:无K值,增长率保持不变 。
“S”型曲线的成因:自然界的资源和空间总是有限的,当种群密度增大时,种内斗争加剧,以该种群为食的动物的数量也会增加,使该种群的出生率降低,死亡率上升。当死亡率增加到与出生率相等时,种群的增长就会停止。
特点:增长速率先增大后减少,在K/2时达到最大。 3.增长、稳定、波动、下降。
自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。
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波动 防治 保护 恢复
人为因素:人类活动的影响。 重点难点探究
知识点一:构建种群增长模型的方法
1.主要步骤包括:观察研究对象,提出问题;提出合理的假设;根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达;通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正。此过程中提出的问题是:细菌数量是怎样随时间变化的;作出的假设是:在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。
2.(1)
时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数量 2 4 8 16 32 64 128 256 512
(2)如下图所示
3.t年后“J”型曲线的数学模型为Nt=N0λ;“J”型曲线增长特点为种群数量以指数形式增长;形成原因是资源、空间无限,无天敌限制。
4.(1)种群数量最多为B点;增长速率最高在图中的A点。
(2)种群数量达到环境所允许的最大值(K值)后,将停止增长并在K值附近保持相对稳定;形成原因是资源、空间有限,有天敌限制。
5.数学方程式表达准确,曲线图直观。
6.“J”型曲线用达尔文的观点分析指生物具有过度繁殖的特性;图中阴影部分表示:环境的阻力;用达尔文的观点分析指通过生存斗争被淘汰的个体数量。
7.病虫害的防治:降低环境的容纳量(K值)。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。野生生物资源的利用和保护,要在捕捞狩猎后,保证种群的增长速率为最大值。
知识点二:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.①液体培养基 ②成分、空间、pH、温度 ③抽样检测 ④酵母菌数量 ⑤时间
2.作出假设:培养液中的酵母菌开始一段时间呈“J”型增长,随着时间的推移,由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变,酵母菌呈“S”型增长。 思维拓展应用
例1 D
【解析】本题考查种群增长的曲线图的识别与分析。图示为“S”型曲线,d点所对应的种群个体数为K值。b点对应的个体数是K/2,此时种群的增长速率最大,种群的增长量也就最大,鱼类捕捞使鱼类的种群数量维持在K/2,利于鱼类资源的再生恢复。但对于老鼠等有害动物的控制,从环境容纳量角度看要尽量降低K值,并且要防止其种群数量在K/2 值附近。“S”型曲线中,环境阻力明显增大不是在达到K值后开始的,而是在K/2以后。
例2 (1)抽样检测 (2)盖玻片 渗入 (3)5n×10
【解析】通常数五个中方格的总菌数,然后求得每个小方格的平均值,再乘上400就得出一个大方格中的总菌数,然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。酵母细胞个数/1 mL=[n/(5×16)]×400×10000×稀释倍数=5n×10000×10=5n×10 。 基础智能检测 1.B 2.A 3.D 全新视角拓展
4.(1)c (2)b 环境阻力(资源或空间有限) 10万
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【解析】(1)a曲线属于“J”型曲线,如果不进行控制,资源减少后,K值降低,种群数量会下降,最终将表现为如c曲线所示。(2)“J”型曲线和“S”型曲线的差别源于环境阻力;种群数量在K/2时,种群增长速率最快(没有其他因素影响的情况下,出生率与死亡率的差值最大),此数量是种群存活的最适数量。 思维导图构建
①波动 ②增长 ③“J” ④“S”
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