人教版 (2019)选择性必修2第1章 种群及其动态第2节 种群数量的变化第1课时学案

  第2节 种群的数量变化（第一课时）

【学习目标】

1.通过尝试建立描述、解释和预测细菌种群数量变化的数学模型，总结建立数学模型的一般步骤。

2.运用种群的“J”和“S”形增长的数学模型表征种群数量变化的规律，分析和解释影响不同变化规律的因素，并应用于相关实践活动中。

【课前学习】

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数学形式，主要包括数学公式模型和曲线图模型，其中更精确的是_________模型，更直观的是_________模型。

2.建立数学模型的方法步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的______对事物的性质进行表达→进一步检验或修正模型。

3.实例：若N代表细菌数量，n表示第几代，则在资源和_________没有限制的条件下，细菌种群数量的增长不受种群密度增加的影响，其种群数量的数学公式模型是_________。

二、种群的“J”形增长

1.含义：_________条件下种群增长的形式，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈_________，这种类型的种群增长称为“J”形增长。

2.条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、_________和其他竞争物种等（理想状态）。

3.数学公式模型: Nt=N0λt，N0为该种群的_________，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的_________。

三、种群的“S”形增长

1.含义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于_________，增长曲线呈_________，这种类型的种群增长称为“S”形增长。

2.条件：自然界中的资源和空间总是_________（现实状态）。

3.建立曲线图模型

曲线图解读：ab段是生物对环境的适应期，种群密度增长慢的原因是_________，增长速率小；bc段是快速增长期，c点种群数量达到K/2，种群增长速率_________；cd段种群密度增加，但种群增长速率变小，原因是资源和空间总是有限的，随种群密度增加，种内竞争加剧，使种群的出生率降低，死亡率升高；de段种群数量维持相对稳定，即达到环境容纳量（K值），此阶段出生率和死亡率_________。

4.环境容纳量（K值）：一定的环境条件所能维持的_________。同一种群K值的大小主要与_________有关，因此，保护濒危动物的根本措施是______________，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。

参考答案：一、1.数学公式 曲线图 2.数学形式 3.生存空间 Nn=2n

二、1.理想 “J”形 2.没有天敌 3.起始数量 倍数

三、1.稳定 “S”形 2.有限的3.个体数量少 最大 基本相等4.种群最大数量 环境条件 建立自然保护区

【课上学习】

任务一：教材P7问题探讨：

1.根据假设，计算3 h内，1个细菌在不同时间产生后代的数量。请在下面空白处绘制一个表格，将计算结果记录在表格中。

2.写出第n代细菌数量的计算公式。

3.72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？

4.请大家在下面坐标纸上绘制3 h内，1个细菌繁殖的细菌数量的增长曲线。（提示：根据自己设计的表格记录的具体数值，先补全纵坐标数值再画图。）

任务二：观察下面“S”形增长曲线，在下面右侧空白处绘制出种群数量的增长速率随时间变化的坐标曲线图。

任务三：1.结合“S”形种群增长曲线特点，指出野生东北豹濒临灭绝的关键原因，并提出保护野生东北豹的根本措施。

2.家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病，危害极大。根据家鼠特点和影响种群数量变化的各种因素，提出控制家鼠数量的思路和对应具体措施？

3.以千岛湖的鱼类养殖为例，结合种群数量变化模型，分析如何合理确定生物资源的采收量？

【课后练习】

1.为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作。其中操作正确的是(　)

A．将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养

B．探究酵母菌种群数量变化，必须设置空白对照排除无关变量对实验的干扰

C．振荡使酵母菌在锥形瓶中分布均匀后，再用滴管吸取适量培养液至血细胞计数板上，然后盖上盖玻片

D．将酵母菌培养液加到血球计数板计数室后，立即放到显微镜载物台中央观察、计数

2.血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列叙述正确的是(　　)

A．每块血细胞计数板的正中央有1个计数室

B．计数室的容积为1 mm×1 mm×0.1 mm

C．计数时，需要统计整个计数室400个小格内的细胞数

D．计数时，不应统计压在小方格角上的细胞

3.下图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．为有效防止蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度

B．a～b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关

C．c点表示蝗虫大爆发，此时利用性引诱剂诱杀雄虫来不及

D．控制种群数量在d～e水平，有利于保护该地生物多样性

4．将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到浓度适宜的含铵盐的无机盐培养液中，在适宜温度下振荡培养。若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势，实线表示硝化细菌的生长趋势，则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是（   ）

5.用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如表所示：

根据表中数据分析，下列结果正确的是(　　)

A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快

B．第17～29天，成虫增长率上升，死亡率下降

C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关

D．第1～37天，成虫数量呈“J”形增长

6.红火蚁是我国南方常见的一种入侵物种，为研究红火蚁A与土著蚂蚁B(本地蚂蚁)的生存和竞争机制，将红火蚁和土著蚂蚁两个种群分别置于环境条件不同的捕虫器1和捕虫器2中，它们的种群数量变化分别如图1、图2所示，下列说法正确的是(　　)

A．在捕虫器2中红火蚁与土著蚂蚁的种群增长曲线分别为“J”形和“S”形

B．在捕虫器2中红火蚁种群的K值大于在捕虫器1中，是由于捕虫器2中环境阻力相对较小

C．捕虫器2中比捕虫器1增加了仅供土著蚂蚁单独取食的食物或营养物质

D．若往捕虫器2中放入一定量土著蚂蚁的天敌，则两种蚂蚁的数量都将下降

7.下图表示甲、乙、丙三个种群的数量变化曲线。下列叙述错误的是(　　)

A．曲线丙可用于表示封闭环境中酵母菌种群数量的动态变化规律

B．假如某种群数量变化由乙变为丙，表明该种群的环境容纳量增大

C．曲线乙种群数量最后在K值上下波动，种群出生率约等于死亡率

D．导致曲线甲种群数量急剧下降的原因可能与人类活动有关

8.下图是某地新迁入的某种群数量增长曲线，下列相关叙述正确的是（   ）

A．b点之后，开始出现环境阻力

B．c点时，种群年龄结构为稳定型

C．d点之后，种群数量不可能再增加

D．改变种群性别比例，可能延长到达K值的时间

9.图甲为种群数量增长的“J”型和“S”型曲线，图乙为两种增长方式中增长速率的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)

A．图甲中b曲线对应的是“J”型增长曲线

B．图乙②中曲线的顶点与图甲b曲线的最大值相对应

C．图甲中的阴影部分可代表环境阻力大小

D．自然情况下种群一定不会出现图甲中a曲线所示的增长方式

10.下列有关环境容纳量的叙述不正确的是（   ）

A．在有限资源和空间的情况下，种群数量最终都会稳定在K值

B．建立自然保护区能提高环境容纳量，从而提高被保护动物的数量

C．使用金属粮仓可以降低老鼠的环境容纳量，从而降低其出生率

D．理想条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”型增长

11.如图表示种群在理想环境中和有环境阻力条件下的增长曲线，下列有关种群数量增长曲线的叙述，正确的是(　　)

A．图甲为“J”型增长，每年增加的个体数量始终不变

B．图乙为“S”型增长，G点时增长速率达到最大值

C．防治蝗灾应在害虫数量达到F点时进行

D．渔业捕捞后剩余量应该在E点左右

12．酵母菌是发酵工程常用的微生物，在日常生活中也有广泛应用。某兴趣小组为了研究酵母菌种群数量的变化规律，进行了相关研究实验，图1为实验流程，图2为根据实验测得数据绘制的曲线图。请据图回答下列问题。

(1)摇床又称为自动振荡器，培养时需将锥形瓶置于摇床上进行振荡的目的是__________________________________________________________________________________________________________。

(2)若本实验中使用的是如下图所示规格的血细胞计数板，图3是一块血细胞计数板正面示意图，图4为计数室一个大方格的示意图，该血细胞计数板上有______个计数室，在计数时一般采用____________法进行取样计数。若制备装片时，先在清洁干燥的血细胞计数板的计数室上滴一滴酵母菌液，静置5 min再盖上盖玻片，测量的结果会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

(3)用显微镜观察时，在调焦清楚后，若发现只能看到血细胞计数板的横线而看不到竖线，此时应该____________________________________________________________。

(4)显微计数时发现所选取的样方中方格内酵母菌总数为零，可能的原因有________________(多选)。

A．样液中酵母菌数量过少

B．样液稀释的倍数过大

C．样液取自未摇匀培养液的上清液

(5)分析图2得知，在0～7 d之间酵母菌的数量呈______增长；超过7 d之后，由于________________________________________________________________等原因，酵母菌种群数量呈下降趋势。

参考答案

1.A  探究酵母菌种群数量变化，自变量是时间，因变量是酵母的数量，B错误；用血细胞计数板计数时，先盖上盖玻片再滴加培养液，C项错误；将酵母菌培养液加到血球计数板计数室后，应静置一会让酵母沉入计数室底部，以减小误差，D错误。

2.B  每块血细胞计数板有400个计数室，每个计数室的容积为0.1mm3，对于16×25的计数板而言，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的计数板而言，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；计数时边上的计上不计下，计左不计右。

3.B  从东亚飞煌的种群数量变化趋势看，O点到b点所对应的时间段，种群的增长大致呈“S”型，a点的数量大约在环境容纳量的一半，此时螺虫种群有最快的增长速率，故防治时间应在a点之前，A正确；a~b段，该种群的增长率逐渐减小至零，而种群密度在不断增长，该种群的增长速率与种群密度之间呈负相关，B错误；c点表示煌虫大爆发，此时利用性引诱剂诱杀雄虫来不及，应在种群数量达到K/2前即开始防治，C正确；蛇虫属于害虫，控制种群数量在d-e水平即维持较低的种群密度，有利于维持生物多样性，D正确。 

4.C  硝化细菌是自养生物，可以利用培养液中的无机盐、水及大气中的CO2,通过化能合成作用合成有机物以维持生命活动，由于空间、营养等条件是有限的，其种群数量呈“S”型增长；大肠杆菌属于异养生物，必须消耗现成的有机物才能维持正常的生命活动，故在只含无机盐的培养液中不能生存，其数量是逐渐减少的，C表示的大肠杆菌和硝化细菌的生长曲线符合实际情况。

5.C  第13-25天，成虫数量增长快的主要原因是食物充足、空间资源充裕，A错误；第17-29天，成虫数量较多，由于食物减少、种内竞争加剧，成虫的出生率降低，死亡率升高，但出生率仍大于死亡率，种群数量增加缓慢，B错误；第21-37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关，因为随着种群密度的增大，种内竞争加剧，C正确；第1-37天，成虫数量呈“S”型增长，D错误。

6.B   在捕虫器2中红火蚁与土著蚂蚁的种群增长曲线，均为“S”型；从图2中可以看出红火蚁与土著蚂蚁的种群的K值均比图1的K值大，说明捕虫器2中的环境阻力小于捕虫器1；红火蚁与土著蚂蚁是竞争关系，土著蚂蚁的减少不仅不会导致红火蚁的减少，反而会使红火蚁增多。

7.A 在封闭环境中酵母菌种群数量，会减少而不会出现波动。

8．D  资源和空间是有限的，种群增长过程中环境阻力一直存在，b点之前就已经出现环境阻力，A项错误；c点时，种群年龄结构为增长型，B项错误；d点之后，种群数量达到K值，并在一定的范围内上下波动，C项错误；改变种群性比率，可能会降低出生率，从而延长到达K值的时间，D项正确。

9. C  图甲中a曲线是“J”型增长曲线，b曲线是“S”型增长曲线，图乙①中增长速率一直在增加，表示的是呈“J”型增长的种群增长速率，②中增长速率先增大后减小，表示的是呈“S”型增长的种群增长速率，A项错误。图乙②中曲线的顶点表示种群增长速率最大，与图甲b曲线的K/2相对应，B项错误。图甲中两条曲线之间的阴影部分可代表环境阻力大小，C项正确。外来物种入侵后的早期，会出现图甲中a曲线所示的增长方式，D项错误。

10. A   如果环境遭到破坏，种群数量将无法最终稳定在K值，A错误；建立自然保护区减少人类的破坏，可以提高环境容纳量，从而提高被保护动物的数量，B正确；使用金属粮仓可以减少老鼠的食物来源，降低老鼠的环境容纳量，从而降低其出生率，C正确；理想条件下环境容纳量无限大时，种群数量呈“J”型增长，D正确。

11. D  图甲曲线的斜率代表种群的增长速率(即单位时间内种群个体的增加数量)，由题图曲线特征可以看出，在不同的时间点，曲线的斜率不同，即种群的增长速率不同，A项错误。图乙中G点时种群的数量不再变化，增长速率为0，B项错误。防治蝗灾应该在D点之前进行，超过D点，蝗虫增长速度加快，灭虫效果差，C项错误。渔业捕捞应该在超过K/2时进行，且每次捕捞后的剩余量应保持在E点左右，此时种群的增长速率最大，D项正确。

12.【答案】(1)振荡可以增加培养液中的溶氧量，也有利于酵母菌和营养物质的充分接触

　(2)2   　  五点取样    　偏高

　(3)调节反光镜和光圈，将视野调暗

(4)ABC   

(5)“S”形     　营养物质的大量消耗、代谢废物的积累、培养液pH的变化

【解析】(1)培养酵母菌时需将锥形瓶置于摇床上进行振荡，振荡可以增加培养液中的溶氧量，也有利于酵母菌和营养物质的充分接触。

(2)图3是一块血细胞计数板，其上有2个计数室，在计数时一般采用五点取样法进行取样计数。若先将培养液滴加到血细胞计数板的计数室中再盖上盖玻片计数，由于已加入的液滴的表面张力作用使盖玻片未能严密的盖到计数板表面上，使计数室内的体积增大，从而使计数结果偏高。

(3)显微观察时在调焦清楚后，若发现只能看到血细胞计数板的横线而看不到竖线，说明对光不准确，此时应该调节反光镜和光圈，将视野调暗。

(4)显微计数时发现所选取的样方中方格内酵母菌总数为零，可能的原因有：样液中酵母菌数量过少；样液稀释的倍数过大；样液取自于未摇匀的上清液，故A、B、C项正确。实验过程中部分酵母菌死亡，但是死亡的酵母菌仍然存在于视野中， 故D项错误。

(5)分析图2得知，在0～7 d之间酵母菌的数量呈“S”形增长，超过7 d之后，由于营养物质的大量消耗、代谢废物的积累、培养液pH的变化等原因，酵母菌种群数量呈下降趋势。