高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化教案配套课件ppt

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一、建构种群增长模型的方法
【微思考】 在一个培养瓶中,细菌的数量会一直按照Nn=N0×2n描述的趋势增长吗?提示 不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
二、种群的“J”形增长和“S”形增长
根据种群增长的“J”形曲线和“S”形曲线,比较二者的异同。
【微思考】 “S”形增长曲线的前段部分是否就是“J”形增长曲线?提示 不是。“J”形增长曲线是在一种理想条件下的种群数量增长曲线,种群数量呈一定的倍数增长,不存在适应过程,种群增长率始终保持不变。而“S”形增长曲线的前段部分是种群对新环境的一个适应阶段,始终存在着环境阻力,如食物、空间条件有限等,因此种群增长率一直下降。
三、种群数量的波动1.影响因素
2.数量变化(1)在自然界,有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。(2)对于大多数生物的种群来说,种群数量总是在波动中。(3)当种群长久处于不利条件下,如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
自我检测1.基于对种群数量变化的理解,判断下列表述是否正确。 (1)环境容纳量是指种群的最大数量。(　　)(2)种群数量的变化是指种群数量的增长和波动。(　　)(3)气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素。(　　)2.基于对影响种群数量变化因素的理解,判断下列表述是否正确。(1)捕捞湖泊中的鱼类使其数量维持在K值,可持续获得最大产量。(　　)(2)保护野生动物的根本途径是改善其栖息环境,提高环境容纳量。(　　)(3)生物因素对种群数量变化无影响。(　　)
3.下列有关种群增长模型的说法,不正确的是(　　)A.种群呈现“J”形增长的前提条件是食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等B.呈现“S”形增长的种群,随着时间的推移,其种群增长所受的环境阻力加大C.种群增长数学模型的构建,通常包括以下步骤:观察并提出问题、作出假设、建立模型、检验或修正模型D.种群增长的“J”形曲线有K值,只是K值较大,图中没有表示出来答案 D解析 “J”形曲线的形成条件是理想的,不存在K值。
4.生态学家高斯在0.5 mL的培养液中放入5个大草履虫,在培养至第5天后,大草履虫的数量基本维持在375个左右,对此实验认识不正确的是(　　)A.高斯实验得到的K值受到培养液体积的限制B.高斯实验得到的K值是375个C.在相同条件下培养变形虫,K值也是375个D.重复此实验,K值有可能不同
答案 C解析 K值受环境条件的影响,包括食物、空间等条件,而培养液容量既是食物条件限制,也是空间条件限制,A项正确;大草履虫的数量基本维持在375个左右,说明375是此环境对大草履虫的最大容纳量,B项正确;不同的生物在相同的环境里,K值不一定相同,C项错误;K值受到营养、温度等因素的影响,重复此实验,K值可能不同,D项正确。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
自我检测1.基于对探究培养液中酵母菌种群数量变化的理解,判断下列相关表述是否正确。(1)若酵母菌密度过大,应当先稀释。(　　)(2)血细胞计数板的盖玻片要在滴入培养液后盖好。(　　)(3)要立即计数,不用待酵母菌全部沉降到计数室底部。(　　)(4)为了增加实验的准确性,可进行重复实验。(　　)(5)对培养液中酵母菌数量进行计数时,通过多次计数取平均值的办法可减少实验误差。(　　)
2.下列对“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的叙述,正确的是(　　)A.用血细胞计数板计数酵母菌个数时,取适量培养液直接滴加到计数室内B.对于压在一个方格界线上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数C.用抽样检测的方法对酵母菌进行计数D.与一般的生物实验一样,该探究实验也需要单独设置对照组答案 C
3.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是(　　)A.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需要灭菌B.培养酵母菌时,必须除去培养液中的溶解氧C.从瓶中吸出培养液进行计数之前,不必摇匀培养瓶中的培养液D.为了方便计数酵母菌,培养后期的培养液应稀释后再计数
答案 D解析 培养用具与培养液都需进行严格的灭菌处理。酵母菌是兼性厌氧菌,培养酵母菌时不必除去培养液中的溶解氧。从瓶中吸出培养液进行计数之前,应摇匀培养瓶中的培养液,使酵母菌分布均匀。培养后期的培养液中,酵母菌种群密度较大,应稀释后再计数。
[情境创设] 2021年1月1日起,长江实行“十年禁渔”。禁捕范围和禁捕时间内,禁止生产性捕捞,禁止扎巢采卵。禁止销售在禁捕范围和禁捕时间内捕获的渔获物。禁止在水生生物保护区垂钓。结合下图种群数量增长曲线,分析回答下列问题。
[问题探究] 1.图中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力?图中阴影部分表示的含义是什么?提示 b曲线的形成过程中始终存在环境阻力。图中阴影部分表示环境阻力或在生存斗争中所淘汰的个体数量。
2.“S”形曲线达到K值后保持相对稳定的原因是什么?
提示 种内竞争　以该种群为食的动物的数量
3.从2021年1月1日0时起开始实施长江“十年禁渔”计划的目的是什么?提示 当种群遭遇人类的乱捕滥杀和栖息地破坏,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。因此实施长江“十年禁渔”计划,可以改善生物的栖息环境,从而提高环境容纳量。
【归纳提升】1.种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线
2.“S”形曲线的K值(1)K值及其变动示意图
同一种生物的K值不是固定不变的,其会受到环境的影响。在环境不遭受破坏的情况下,K值会保持相对稳定;当种群数量偏离K值时,会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。环境遭受破坏时,K值会下降;生物生存的环境改善时,K值会上升。
(2)K值与K/2在实践中的应用
【探究应用】1.(多选)下图曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某野生动物种群数量在达到环境容纳量后所发生的三种可能变化,有关叙述正确的是(　　)
A.由于环境阻力的存在,该种群数量不能呈“J”形增长B.曲线Ⅰ说明该种群栖息地可能受到轻度破坏C.形成曲线Ⅱ后,若建立保护区可以提高该种群数量D.形成曲线Ⅲ最可能的原因是该种群的天敌数量增多答案 ABC解析 在自然条件下,由于环境阻力的存在,该种群数量不会呈“J”形增长,A项正确。环境容纳量与环境条件有关,环境改善,环境容纳量增大;环境被破坏,环境容纳量减小,且环境破坏越严重,环境容纳量越小,环境改变,特定种群的环境容纳量会发生变化,B、C两项正确。形成曲线Ⅲ最可能的原因是栖息地被破坏等,天敌多不会导致种群灭绝,两者数量会处于动态平衡,D项错误。
2.下面两种曲线是同一生物在同样条件下的培养结果。下列分析错误的是(　　)
A.图1、图2都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律B.图1中A点与图2中的C点对应C.图1中B点与图2中的D点对应D.图1、图2中的B、C点都可以表示种群达到了环境容纳量
答案 D解析 通过分析题图可知,两条曲线中的种群个体数量最终都达到一个最大值,所以它们都属于“S”形增长曲线,环境条件是有限的,A项正确;图1中A点的增长速率最大,对应图2中的C点,B项正确;图1中的B点增长速率为0,对应图2中的D点,C项正确;图1、图2中表示种群达到了环境容纳量的点分别是B、D点,D项错误。
3.关于下图中种群数量变化的说法,错误的是(　　)
A.种群的“J”形曲线只有在理想条件下才能出现B.种群呈“S”形增长过程中,在达到K/2之前就是“J”形增长C.自然状态下种群数量达到600时,种群的增长率为0D.环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化
答案 B解析 种群的“J”形曲线只有在理想条件下才能出现,而种群的“S”形增长曲线的前段,即在达到K/2之前的部分,是种群对新环境的一个适应阶段,增长过程中始终有环境阻力的存在,并不是处于理想环境,所以在达到K/2之前不是“J”形增长,A项正确,B项错误。种群数量达到600即K值时,出生率等于死亡率,种群数量不变,此时种群增长率为0,C项正确。环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化,D项正确。
[情境创设] 某生物兴趣小组在500 mL的已煮沸、冷却的质量分数为5%的葡萄糖溶液中接种一定量的酵母菌,放在适宜的条件下培养,探究酵母菌种群大小的动态变化。[问题探究] 请分析回答下列问题。1.培养液要煮沸冷却后才能接种酵母菌,将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是什么?为什么要在冷却后接种酵母菌?提示 将葡萄糖溶液煮沸的主要目的是消灭溶液中的杂菌,以得到纯净的酵母菌。冷却后才接种酵母菌可防止高温杀死酵母菌。
2.请说明本实验没有另设对照实验的原因。提示 该实验在时间上形成前后对照,因此没有另设对照实验。3.血细胞计数板计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌应如何计数?提示 对于压在小方格界线上的酵母菌,应计数相邻两边及其顶点上的酵母菌数量。一般遵循“左上原则”,即“计上不计下,计左不计右”。
4.本实验中,某学生的部分实验操作过程是这样的:①把酵母菌培养液放置在适宜的环境中培养,连续7 d取样计数;②用无菌吸管从静置试管底部吸取酵母菌培养液少许;③加入血细胞计数板的计数室上,再盖上盖玻片,并用滤纸吸去多余菌液。该同学在实验操作过程中有几处错误?提示 两处。为了使酵母菌在培养液中分布均匀,统计的数量更接近实际值,从试管中吸出培养液在进行计数之前,应将试管轻轻振荡几次,以使酵母菌在溶液中分布均匀;在使用血细胞计数板计数时,应先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,再在盖玻片的边缘滴加培养液。
5.实验中酵母菌数量估算值如下表所示。(该实验中使用的血细胞计数板规格为1 mm×1 mm×0.1 mm,16中方格×25小方格)。
第2天观察计数时,发现计数室四个角上的4个中方格中共有36个酵母菌,其中被台盼蓝染液染成蓝色的有4个,计数时应选择　　　　(填“无色”或“蓝色”)的酵母菌。则表中第2天酵母菌数量约为　　　万个/mL。据表分析,酵母菌的种群数量呈“　　　”形增长。 提示 无色　128　S
【归纳提升】1.酵母菌的计数方法(1)仪器:血细胞计数板(如下图)。
如上图所示,一个大方格的容积为0.1 mm3,每个大方格又分为16(或25)个中方格,共有16×25(或25×16)个小方格。
(2)对于16×25型,用计数公式计算1 mL菌液中的总菌数时,设4个中方格中的总菌数为A,稀释倍数为B,由于1 mL=1 000 mm3,所以1 mL菌液的总菌数= ×1 000×B=40 000AB。
2.实验操作的注意事项(1)本实验不需要设置对照实验,因取样的时间不同,前后已形成相互对照,需要做重复实验,目的是减少误差,即对每个样品计数三次,取其平均值。(2)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。(3)从锥形瓶中吸出培养液进行计数前,需将锥形瓶轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)制片时,要先在计数室上盖上盖玻片,然后用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。(6)若视野中细胞数目过多,培养液要进行定量稀释重新计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。(7)由于计数室中的菌悬液有一定的高度(0.1 mm),故需要让细胞沉降到计数室底部,避免细胞分布在不同液层深度,导致计数时被遗漏。
3.观察时间足够长时,培养液中酵母菌的数量及增长速率的变化趋势酵母菌增长曲线图(如图1)及酵母菌增长速率曲线图(如图2)
增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜,因此酵母菌大量繁殖,种群数量急剧增加,随着酵母菌数量的不断增多,营养被消耗,pH发生变化以及有害产物积累等,使培养液中的生存条件恶化,酵母菌死亡率高于出生率,种群数量下降。
【探究应用】1.某课题小组利用无菌培养液培养酵母菌,探究在不同条件下酵母菌种群数量的变化规律。实验人员抽取每种条件下的酵母菌培养液各1 mL,分别稀释10倍后,用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm,计数室为25×16型)进行计数,测得在不同条件下每毫升培养液中酵母菌的数量,实验结果如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.依据在20 ℃、24 h的条件下酵母菌种群数量值,可推算出所用血细胞计数板的中格中酵母菌的数量平均为31个B.温度是该实验的自变量,酵母菌菌种、酵母菌数量、培养液成分等为无关变量C.酵母菌种群数量变化过程中出现了“S”形增长,达到K值后稳定时间的长短与培养液中营养物质的含量有关D.酵母菌在15 ℃的环境中存活的时间最长,15 ℃是酵母菌种群数量增长的最适温度
答案 C解析 由题可知,血细胞计数板共有25个中方格,计数室的容积为0.1 mm3 (1 mL=1 000 mm3),设每个中格中酵母菌的数量平均为x,由图可知,在20 ℃、24 h的条件下每毫升酵母菌种群数量为5×107个,则有25x×104×(稀释倍数)10=5×107,可推知x=20,A项错误;温度和培养时间是该实验的自变量,酵母菌菌种、酵母菌数量、培养液成分等为无关变量,B项错误;酵母菌种群数量变化过程中出现了“S”形增长,达到K值后稳定时间的长短与培养液中营养物质的含量有关,C项正确;通过柱形图可知,酵母菌在15 ℃的环境中存活时间最长,在25 ℃的环境中可以达到的种群数量最大,因此25 ℃是酵母菌种群数量增长的最适温度,D项错误。
2.将10 mL酵母菌培养液放在适宜的温度下培养,并于不同时间内等量均匀取样4次,分别测定样品中酵母菌的数量和pH,结果如下表所示。下列分析不正确的是(　　)
A.培养过程中酵母菌始终出生率>死亡率B.样品的取样先后顺序为2、4、1、3C.对酵母菌而言,10 mL该培养液的环境容纳量可能为1.21×107个D.若进行第5次均匀取样,10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
答案 A解析 将10 mL酵母菌培养液放在适宜温度下培养,可根据培养液pH的变化来确定取样顺序,因为酵母菌的代谢活动消耗营养物质,不断产生CO2等代谢产物使培养液pH不断下降,因此取样顺序为2、4、1、3。从表中数据分析可知,样品1与样品3的酵母菌数量相同,说明酵母菌数量可能已经达到最大值,此时,出生率 =死亡率;已知1 mm3=10-3 mL,10-3 mL酵母菌培养液中,酵母菌数量的最大值为 1 210个,则10 mL酵母菌培养液中,酵母菌数量为1 210×103×10=1.21×107(个), 10 mL该培养液的环境容纳量可能为1.21×107个。继续培养,随着环境条件恶化,种群进入衰退期,出生率会小于死亡率,种群数量将不断下降,所以继续取样,酵母菌的种群数量有可能低于1.21×107个。