1.2　种群数量的变化(共55张PPT)

(共55张PPT)
第1章　种群及其动态
第2节　种群数量的变化
课程标准 素养要求
尝试建立数学模型解释种群的数量变化。 1．生命观念：两种曲线形成的条件及含义。
2．科学思维：用数学模型解释种群数量的变化。
3．科学探究：探究培养液中酵母菌种群数量的变化，培养科学探究能力。
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它的性质的_______形式。
2．建立数学模型的方法步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的_______→根据实验数据，用适当的_____________对事物的性质进行表达，即建立数学模型→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
数学
假设
数学形式
二、种群的“J”形增长
Nt＝N0λt
“J”
食物和空间
一定的倍数
无限
[提醒]　当λ＞1时，种群数量增大；当λ＝1时，种群数量保持稳定；
当λ＜1时，种群数量减小。
三、种群的“S”形增长
资源和空间
减小
大
[提醒]　种群数量达到K值后并不是一成不变的,而是围绕K值上下波动。
种群最大数量
环境容纳量
种内竞争
出生率
死亡率
出生率=死亡率
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_____________。
4．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
(1)“J”形增长曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。(　　)
(2)λ值即是“J”形增长曲线的增长率。(　　)
(3)“J”形增长曲线的K值一直增加。(　　)
(4)种群数量达到K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再发生变化。(　　)
(5)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。(　　)
×
×
×
×
√
知识点一　种群数量的增长、变化曲线分析
1．“J”形曲线和“S”形曲线的比较
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
前提
条件 理想状态：食物、空间条件充裕；气候适宜；不受天敌、竞争物种、病原体等其他生物的制约 现实状态：食物、空间等资源有限；受其他生物因素、非生物因素的制约
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
适用范围 一般只适用于实验室条件下和种群迁入新环境中最初一段时间内的增长 一般为自然条件下种群的增长
曲线形
成原因 无种内竞争，缺少天敌，资源和空间条件充裕 种内竞争加剧，天敌数量增多
K值 无 有
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
曲线
模型
增长
速率
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
增长率
二者
关系 两种增长曲线的差异主要是环境阻力的大小不同，对种群增长的影响不同
2.“S”形增长曲线的解读和分析方法
[温馨提示]　(1)λ≠增长率
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%。
(2)K值≠种群数量能达到的最大值
种群数量能达到的最大值是种群数量在某一时间点出现的最大值，这个值存在的时间很短，可以大于K值。
1．(2021·黑龙江哈尔滨高二期中)数学模型是用来描述一个生态系统或它的性质的数学形式，种群增长的数学模型有曲线图和数学方程式。下列关于种群“J”形增长的叙述，错误的是(　　)
A．数学方程式模型Nt＝N0λt可表示为t年后的种群数量
B．条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等
C．“J”形增长曲线中λ大于1
D．增长速率是固定的
√
解析：“J”形增长曲线的数学方程式模型Nt＝N0λt(λ表示第二年的数量为第一年的λ倍)可表示为t年后的种群数量，A正确；
食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量持续增加，呈“J”形增长，B正确；
由于种群数量一直在增长，后一年比前一年多，所以曲线中λ大于1，C正确；
种群的增长速率不是固定的，D错误。
2．种群数量的变化曲线如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．在营养物质缺乏的环境中，草履虫种群数量长期动态变化规律符合曲线乙
B．假如某种群的数量变化曲线由乙变为丙，该种群的环境容纳量不变
C．ab段种群数量相对稳定达到K值，种群出生率约等于死亡率
D．甲、乙、丙三条曲线表示的种群数量增长方式都为“J”形增长
√
解析：在营养物质缺乏的环境下，草履虫种群数量长期动态变化规律符合曲线甲，A错误；
假如某种群的数量变化曲线由乙变为丙，则该种群的环境容纳量变大，B错误；
ab段种群数量相对稳定达到K值(即环境容纳量)时，种群的出生率约等于死亡率，C正确；
甲、乙、丙三条曲线表示的种群数量增长方式都不符合“J”形增长，D错误。
发展素养 长句特训 与高考接轨
(1)(科学思维)根据上题得出，c点时该种群的年龄结构类型为________。
答案：
衰退型
(2)(与生产联系)从种群增长曲线和环境容纳量两个方面考虑，治理鼠害最有效的措施是______________________________________________
____________________________________________________________。
答案：
①从增长曲线的角度考虑：灭鼠应在鼠害刚发生时就进行；
②从环境容纳量的角度考虑：应该采取断绝食物、水源、地面硬化等措施降低种群的环境容纳量以防治鼠害
知识点二　探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1．实验原理
(1)酵母菌属于兼性厌氧型微生物，有氧呼吸时产生二氧化碳和水，无氧呼吸时产生二氧化碳和酒精。
(2)用液体培养基(培养液)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。
(3)在理想的环境中，酵母菌种群数量呈“J”形增长曲线；在资源和空间有限的环境下，酵母菌种群数量呈“S”形增长曲线。
2．设计对照实验
试管编号 A B C
管内液体 培养液/mL 10 10 －
无菌水/mL － － 10
酵母菌/mL 0.1 0.1 0.1
温度条件/℃ 28 5 28
3．实验步骤
4．血细胞计数板的使用
(1)血细胞计数板的构造(如下图所示)
(2)计数板的规格及计算
[温馨提示]　(1)在进行酵母菌计数时，由于酵母菌是单细胞生物，因此必须在显微镜下计数，且不能准确计算其个数，只能估算。
(2)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酵母菌。
(3)本实验有对照组，除了设置养料或温度等条件不同外，接种的酵母菌要相同。
(4)从试管中吸出培养液进行计数前，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，减少误差。
(5)结果记录如下表所示：
时间/d 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个
(6)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(7)培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造，应真实记录。
(8)酵母菌增长曲线图(如下图甲)及增长速率曲线图(如下图乙)。
1．在一个10 mL的封闭培养体系中,酵母菌数量的动态变化如下表所示,关于酵母菌细胞数量的叙述，正确的是(　　)
培养时间/h 0 10 20 30 40 50 60 70
酵母菌细胞数量/
(×1 000个·mL－1) 0.2 0.4 2 5 10 12 12 12
A．可用数学模型Nt＝N0λt表示种群数量
B．种内竞争导致初始阶段种群数量增长缓慢
C．可用抽样检测法估算酵母菌细胞总数
D．该酵母菌种群的K值约为12 000个
√
解析：分析题表数据可知，酵母菌种群数量先增加后维持稳定，表现为“S”形增长，而数学模型Nt＝N0λt表示的是“J”形曲线增长的种群数量，A错误；
初始阶段酵母菌种群数量增长缓慢是由于起始数量太少，且其对环境有一个适应的过程，B错误；
可用抽样检测法估算酵母菌细胞总数，C正确；
该酵母菌种群的K值约为12×1 000 个/mL×10mL＝120 000(个),D错误。
2．某研究小组探究培养液中酵母菌种群数量的变化，培养后期将培养液稀释100倍后用血细胞计数板计数，血细胞计数板(计数室规格为1 mm×1 mm×0.1 mm，由400个小方格组成)的五个中方格中共有酵母菌120个，其中一个中方格的显微镜视野如下图所示。同时研究小组同学取一定量稀释后的培养液用台盼蓝染色法对酵母菌进行染色，并多次取样镜检，获得如下表所示结果。下列叙述错误的是(　　)
A．图示视野中方格内酵母菌数量的计数结果是21个
B．未被台盼蓝染色的酵母菌为活的酵母菌
C．多次取样镜检是为了减小误差
D．稀释前培养液中活酵母菌的密度为5×106个/mL
第1次 第2次 第3次
未染色酵母菌 20 17 23
蓝色酵母菌 4 3 5
√
解析：用血细胞计数板计数时，方格内个体全部计数，边线上个体的计数原则是“计相邻两边及其顶角上的个体”，图示视野中方格内酵母菌数量的计数结果是21个，A正确。
用台盼蓝染色法对酵母菌进行染色，未染色的酵母菌为活的酵母菌，被染色的酵母菌为死的酵母菌，B正确。
多次取样镜检是为了减小误差，C正确。
五个中方格中共有酵母菌120个，说明血细胞计数板的25个中方格中共有120×5＝600(个)酵母菌，根据表格计算平均值可知，未染色酵母菌
(活的酵母菌)有(20＋17＋23 )/3＝20(个)，被染色酵母菌(死的酵母菌)有(4＋3＋5)/3 ＝4(个)，检测的活的酵母菌数量占检测的酵母菌总数的20/24＝5/6，故计数室内稀释后的培养液中活的酵母菌有
600×(5/6) ＝500(个)，计数室容积为0.1 mm3＝10－4 mL，因此稀释前培养液中活酵母菌的密度为500×104×100＝5×108(个/mL)，D错误。
发展素养 长句特训 与高考接轨
(1)(科学思维)若测得的酵母菌种群数量偏高，原因是
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
答案：
①取样时未振荡，取样于试管底部；
②计数的酵母菌中有已死亡的个体
(2)(科学探究)区分计数的酵母菌是活体还是死亡个体的方法及原理是
____________________________________________________________
____________________________________________________________。
答案：
可以用台盼蓝染色法。活细胞的细胞膜具有选择透过性，所以不会被染色，而死细胞可被染色
核心知识小结
[要点回眸]
K值
充裕
持续增长
[答题必备]
1.曲线图与数学公式相比，能更直观地反映出种群的增长趋势。
2.在理想状态下，种群数量增长的数学模型为Nt＝N0λt，呈“J”形增长。
3.正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量增长会呈“S”形增长。
4.“J”形增长曲线的增长率是不变的，增长速率是逐渐增大的；“S”形增长曲线的增长速率是先增大后减小。
5.K值并不是固定不变的，当环境改变时，K值会发生变化。
6.对已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
[随堂检测]
1．(2021·山西太原高二期中)一个种群在t年后的个体数量符合公式Nt＝N0λt，无须符合的条件是(　　)
A．气候适宜　　　　　　 B．出生率等于死亡率
C．没有敌害 D．食物和空间条件充裕
√
解析：一个种群在t年后的个体数量符合公式Nt＝N0λt，说明符合“J”形增长曲线模型,前提条件是气候适宜、食物和空间条件充裕、没有敌害等。
2．研究人员调查了8年间某养兔场兔种群数量的变化情况，并据此绘制了如下图所示的λ变化曲线，以下叙述正确的是(　　)
A．种群密度是种群最基本的数量特征，
决定种群密度的因素是年龄结构和性别比例
B．第2～4年，兔种群的年龄结构为增长型
C．8年间兔种群数量呈“S”形增长
D．第8年，兔种群密度小于起始种群密度
√
解析：种群密度是种群最基本的数量特征，决定种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率，而不是年龄结构和性别比例，A错误；
第2～4年，λ小于1，说明种群数量在减少，故年龄结构应为衰退型，B错误；
据题图分析可知，前4年种群数量一直在下降，说明8年间种群数量并非呈“S”形增长，C错误；
假设起始种群数量为N0，第1年种群数量约为0.5 N0，第2年种群数量约为0.5 N0×0.5＝0.25 N0，第3年种群数量约为0.25 N0×0.75，第4～6年种群数量不变，第7年种群数量约为0.25 N0×0.75×1.25，第8年种群数量约为0.25 N0×0.75×1.25×1.5＝45/128N0＜N0，故第8年兔种群密度小于起始种群密度，D正确。
3．右图表示某种群在不同环境中的数量增长曲线，下列有关叙述正确的是(　　)
A．当种群数量达到e点后，环境条件不被破坏的
情况下，种群数量将保持恒定
B．该种群在c点时增长最快，此时的生存阻力最小
C．图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量
D．a、b、c、d点时种群的年龄结构为增长型
√
解析：当种群数量达到e点后，在环境条件不被破坏的情况下，种群数量会在K值上下波动，而不是保持恒定，A错误；
图中c点时种群数量增长最快，但是此时种群数量已达到K/2，空间和食物造成的环境阻力不是最小的，B错误；
图中阴影部分表示因环境阻力淘汰掉的个体数量，C错误；
a、b、c、d点后的种群数量都增长，因此在这四点时种群的年龄结构均为增长型，D正确。
4．(2021·河南新乡入学考)下图表示某湖泊中鲫鱼种群增长速率的变化情况，下列相关叙述不合理的是(　　)
A．t3时该湖泊中鲫鱼种群的密度大约是t2时的一半
B．与a点相比，b点时更适合对该鲫鱼种群进行捕捞
C．出生率、死亡率、迁入率、迁出率都是直接影响种群数量变化的因素
D．t1～t3时间段内，鲫鱼种群数量在不断增加
√
出生率、死亡率、迁入率、迁出率都是直接影响种群数量变化的因素，C正确；
t1～t3时间段内，种群增长速率大于0，故鲫鱼种群数量在不断增加，D正确。
5．(2021·湖南衡阳模拟)下图为用不同方式培养的酵母菌的种群增长曲线，下列叙述不正确的是(　　)
A．用血细胞计数板计数，在制装片时应先盖盖玻片，再滴培养液
B．用台盼蓝染液染色后再进行计数，结果更接近真实值
C．随培养液更换周期延长，酵母菌种群增长率变大
D．限制d组种群数量增长的因素有营养物质不足、代谢废物积累等
√
解析：用血细胞计数板计数时，在制装片时应该先盖盖玻片再滴培养液,让其自行渗入，A正确；
台盼蓝染液可以将死细胞染成蓝色，而活细胞不会被染色，因此用台盼蓝染液染色后再进行计数，结果更接近真实值，B正确；
随着培养液更换周期延长，酵母菌种群增长率逐渐变小，C错误；
d组种群呈“S”形增长，限制其种群数量增长的因素有营养物质不足、代谢废物积累、培养液pH的改变等，D正确。
6．下图表示某水库放养一批翘嘴鲌(肉食性鱼类)后，一段时间内种群数量变化曲线，请回答下列问题：
(1)该鱼种群在ab段呈“__________”形增长，之后由于存在环境阻力，该鱼种群的环境容纳量接近______________(填“K1”“K2”或“K3”)。
(2)t2时间后，该鱼的种群数量在一定范围内上下波动，说明该生态系统具有一定的______________能力，该能力主要通过___________(填“正反馈”或“负反馈”)调节方式实现。
(3)图示中t1时，种群的增长速率最大，为维持该种群的可持续发展，有人建议在t1点所对应的种群数量时进行捕获，你认为正确吗？_______。
(4)图中b、d点的种群增长速率_________(填“相等”或“不相等”)，d点时种群的年龄结构为_________(填“增长”“衰退”或“稳定”)型。
解析：(1)由题图可知，该鱼种群呈“S”形增长,之后由于存在环境阻力,该鱼种群数量在K2附近上下波动，则该鱼种群的环境容纳量接近K2。
(2)t2时间后，该鱼种群数量在一定范围内上下波动，说明该生态系统具有一定的自我调节能力，该能力主要通过负反馈调节方式实现。
(4)题图中b、d点的种群数量相等，但二者的增长速率不相等，b点时的增长速率为正值，而d点时的增长速率为负值，d点时种群数量呈减少趋势，故此时种群的年龄结构为衰退型。
答案：
(1)S　K2　(2)自我调节　负反馈　(3)不正确　(4)不相等　衰退