苏教版 (2019)选择性必修2 生物与环境第一章 种群第二节 影响种群特征的生态因子学案设计

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1．实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型增长；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型增长。
2．实验步骤
3．计数方法：抽样检测法。
4．具体计数过程：先将盖玻片盖在计数板上，用滴管将培养液滴在盖玻片的边缘，让培养液自行渗入计数室，多余的培养液用滤纸吸去，片刻后，待酵母菌沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，运用样方法计数小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。
[实验关键·探究学习]
1．实验设计
2．实验结果与分析
(1)酵母菌增长曲线图：
(2)趋势：先增加再减少。
(3)分析
①增长：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，出生率高于死亡率，种群数量剧增。
②稳定和波动：随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害产物积累等，酵母菌死亡率逐渐升高，当死亡率等于出生率时，种群数量不再增长。
③衰退：随生存条件进一步恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。
3．实验关键
(1)操作提示
①溶液要进行定量稀释，每天计数酵母菌数量的时间要固定。
②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，减小误差。
③制片时，先将盖玻片放在计数室上，用滴管将培养液滴在盖玻片的边缘，让培养液自行渗入计数室，多余的培养液用滤纸吸去。
④制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
⑤结果最好用记录表记录，如下表所示：
(2)计数提示
①计数原则：显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计相邻两边及其夹角”的原则计数。
②结果异常的原因：
a．统计结果偏小的原因：取液时未摇匀，吸取的培养液中酵母菌偏少；在计数时，未计边缘的酵母菌等。
b．统计结果偏大的原因：取液时未摇匀，吸取了表层的培养液；在计数时统计了四周边缘的酵母菌等。
(3)注意事项
①测定的酵母菌种群数量是在恒定容积的培养基中测定的，与自然界中的种群数量变化有差异。
②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，且不能准确计数，只能估算。
③血细胞计数板必须保持干燥，否则培养液将不能渗入计数室。
④清洗血细胞计数板的正确方法是浸泡和冲洗，不能用试管刷或抹布擦洗。冲洗干净后不能用纱布或吸水纸擦干，应自然晾干或烘干或用吹风机吹干。
[实验应用·对点练习]
1．(2020·江苏高考)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是( )
A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数
B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数
C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线
D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一
B [该实验在时间上形成前后对照，因此将酵母菌接种到培养液中时要进行第一次计数，A正确；抽样检测时，需将培养液振荡、摇匀后取样，B错误；每隔一定时间测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线，C正确；营养、温度、pH、有害物质的积累等都是影响酵母菌种群数量变化的因素，D正确。]
2．(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是( )
A．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物
B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同
C．在培养到23 h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的
D．培养基更新时间间隔为23 h时，种群增长不会出现J型增长阶段
D [异养生物可以把有机物转化成无机物，A正确；随着微生物的生长繁殖，培养基中的营养物质不断减少，代谢废物不断增加，故更换培养基的频率不同可以表示环境资源量的不同，B正确；由曲线可知，a组中细菌甲在23 h前，数量增长一直很快，说明该组培养基中的营养和空间条件一直是充裕的，C正确；培养基更新时间间隔为23 h时，在培养的早期，培养基中的营养和空间资源是充足的，细菌甲种群的增长会出现J型增长阶段，且图中a、c曲线在早期重合，也可说明早期可出现J型增长阶段，D错误。]
3．温度在15～35 ℃时，酵母菌种群数量增长较快。下表是同学们进行相关探究实验得到的结果(单位：×106个/mL)：
以下分析错误的是( )
A．可以用血细胞计数板在显微镜下对酵母菌进行计数
B．据表分析，酵母菌种群数量增长的最适温度约为25 ℃
C．不同温度条件下酵母菌种群数量达到K值的时间不同
D．每天取样检测一次即可，不需要固定取样的时间
D [每天取样检测一次即可，但需要固定取样的时间，否则无法进行比较酵母菌在每天某一特定时间的数量的变化。]
4．(多选)在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干，抽样镜检，如图甲所示(图中小点代表酵母菌)。将容器放在适宜温度下恒温培养5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，如图乙所示。根据实验结果判断，以下叙述正确的是( )
甲 乙
A．培养5小时后，酵母菌种群密度增加200倍左右
B．探究酵母菌的种群数量变化可以用标志重捕法
C．用血细胞计数板计数酵母菌数量时只统计方格内菌体
D．培养5小时后，酵母菌种群数量不一定达到K值
AD [用血细胞计数板计数时，除统计方格内菌体外还要统计相邻两边及其顶角上的菌体，5小时前每个小格内约有5个菌体，而5小时后每个小格内约有10个菌体，但这是稀释100倍后的值，所以5小时后种群密度增加200倍，此时酵母菌种群数量是否达到K值无法判断。]
(1)计数方法：血细胞计数板有两种方格网，对于16×25的方格网，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。如图所示。
(2)计算方法：大方格长度为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4 mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)×400×104×稀释倍数。
如图所示是草原上某两类生物种群数量变化的动态曲线，其中r对策生物通常个体小，寿命短，生殖力强但存活率低，亲代对后代缺乏保护。K对策生物通常个体大，寿命长，生殖力弱但存活率高，亲代对后代有很好的保护。
由材料分析知，维持生物种群数量变化通过K对策和r对策两种情况维持，由此形成科学思维的学科素养。
1．一般情况下，田鼠的寿命只有两年，几乎全年均可繁殖，属于r对策生物，这类生物很难消灭，在“化学防治”“生物防治”或“机械防治”三种方法中，哪种方法控制此类动物危害的技术比较科学？(科学思维)
提示：生物防治。
2．野马等珍稀濒危动物，其数量一旦低于X点就会逐渐走向灭绝，请提出至少两种保护措施。(科学思维)
提示：(1)改善其栖息环境，包括提供充足的食物和空间资源，控制其天敌的数量等。
(2)建立动物园或人工繁育中心，为该濒危动物提供最后的生存机会。
(3)消除两个种群之间的空间屏障，便于两地种群之间进行基因交流，以保护该濒危动物种群的基因库。
[课堂小结]
1．下列与种群数量模型有关的叙述，错误的是( )
A．数量增长曲线比数学公式更能直观地反映种群数量的增长趋势
B．构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正
C．“J”型曲线的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等
D．Nt＝N0λt中λ的含义是种群增长率
D [数学公式能准确反映种群数量的变化但不够直观，而数量增长曲线更能直观地反映种群数量的变化趋势，A项正确；构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正，如当数学公式这个模型构建出来后，可以进一步算出相关的具体数值，再绘制出坐标曲线图，曲线图可以更直观地反映出种群数量的变化趋势，B项正确；“J”型曲线是在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下的数量增长，C项正确；Nt＝N0λt中λ的含义是该种群数量是前一年种群数量的倍数，D项错误。]
2．(多选)关于图中种群数量变化的说法，错误的是( )
A．种群数量“J”型增长曲线只有在理想条件下才能出现
B．种群数量呈“S”型增长过程中，种群数量达到K值之前是“J”型增长
C．自然状态下种群数量达到600时，种群的增长率为0
D．环境条件变化时，种群的K值不发生相应变化
BD [种群呈“S”型增长过程中，在达到K值之前由于环境阻力的存在，种群增长曲线不是标准的“J”型；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；环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化。]
3．某同学在进行探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验的结果绘制出了如图所示的酵母菌种群数量变化曲线图，下列有关实验分析错误的是( )
A．在酵母菌种群数量增长的不同阶段，可能具有相同的增长速率
B．当种群数量达到K值时，其年龄结构为稳定型
C．de段种群的增长速率为负值，其主要原因是营养物质的缺乏
D．本实验中不存在对照，统计酵母菌个体数常用抽样检测法
D [在酵母菌种群数量增长的cd段，增长速率接近0，A正确；当种群数量达到K值时，其年龄结构为稳定型，出生率等于死亡率，B正确；de段种群的增长速率为负值，其主要原因是营养物质的缺乏，C正确；本实验属于时间上的自身相互对照，酵母菌个体数常用抽样检测法获得，D错误。]
4．向某天然牧场引入良种肉牛100头，任其自然放养，自然繁殖。如图表示种群数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是( )
A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长
B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量约为N/2
C．捕杀肉牛的最佳时期为t1时
D．在t1～t2时，该肉牛的种群数量呈下降趋势
B [在t0～t2时间内，种群数量呈“S”型增长；t2时种群数量达到环境最大容纳量，即K值，所以t1时种群的数量约为N/2；捕杀肉牛的最佳时期为t1之后；在t1～t2时，种群增长速率下降，但种群数量仍然上升。]
5．用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌，其数量随时间变化情况绘制如图甲，a表示每3 h换一次培养液的培养曲线，d表示不更换培养液的培养曲线。
甲
乙
(1)曲线a表示种群呈“________”型增长。理论上讲，呈现这种增长模型的条件是________________、____________、________等。
(2)曲线d表示的增长为“________”型增长。属于这种增长模型的种群随种群密度(个体数量)的增加，种群的增长速率的变化是______________________。当种群个体数量达到最大值的一半时，种群的增长速率达到________。
(3)在实际情况下，塔斯马尼亚绵羊种群增长情况如图乙所示，说明在自然界中，种群数量变化会出现________现象。
[解析] (1)曲线a对应的酵母菌种群，在每3 h更换一次培养液的情况下，处于理想状态，呈“J”型增长。呈现“J”型增长的种群必须处在食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等条件下。(2)曲线d对应的种群，由于不更换培养液，生活条件受到限制，呈“S”型增长。呈“S”型曲线增长的种群的增长速率先增后减，最后为零，其在种群个体数量达到环境容纳量的一半时达到最大。(3)题图乙显示种群数量达到K值时并非固定不变，而是在K值附近波动。
[答案] (1)J 食物和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害 (2)S 先增大，再减小，最后为零 最大 (3)波动
时间(天)
1
2
3
4
5
6
……
数量(个)
……
温度(℃)
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
第6次
第7次
第8次
0 h
24 h
48 h
72 h
96 h
120 h
144 h
168 h
15
1.2
3.0
3.8
4.6
4.0
3.2
2.8
2.5
20
1.2
5.0
5.3
4.2
2.1
1.2
0.8
0.6
25
1.2
5.2
5.6
4.6
2.9
1.0
0.6
0.2
30
1.2
4.9
5.5
4.8
2.2
1.3
0.7
0.5
35
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
1.3
0.8
0.6
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 背 诵
1．在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条件下，种群数量呈“J”型增长，数学模型为Nt＝N0λt。
2．正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量会呈“S”型增长。
3．一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
4．种群的延续需要有一定的个体数量为基础。