2021学年第2节 种群数量的变化课前预习课件ppt

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1.构建种群增长模型的方法学习建立数学模型的科学方法,并能应用于建立种群增长模型中。2.种群的“J”形增长和“S”形增长分析自然界种群增长的实例,建立种群增长的“J”形和“S”形增长模型,分析种群数量的变化,并应用于实践,指导生产、生活。3.种群数量的波动了解种群数量不是恒定不变的;关注人类活动对种群数量变化的影响。4.培养液中酵母菌种群数量的变化通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,深刻理解构建种群增长模型的方法。
1.基于对细菌数量增长的分析,掌握建构种群增长模型的方法。2.通过对“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较,培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力;通过归纳种群数量变化在实践中的应用,关注生产实践并学以致用。3.通过探究实验掌握实验方案的设计与实施及对实验结果的分析与评价能力。
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数学形式。2.建立数学模型的步骤
3.数学模型的表现形式(1)数学方程式:优点是科学、准确。(2)曲线图:优点是直观。
二、种群的“J”形增长 1.含义在理想条件下种群增长的形式,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。
2.“J”形增长的数学模型(1)模型假设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。(2)建立模型t年后种群数量表达式为 Nt=N0λt 。(3)模型中各参数的意义:N0为该种群的起始数量,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倍数。
三、种群的“S”形增长1.含义种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定,增长曲线呈“S”形。这种类型的种群增长称为“S”形增长。2.曲线
3.形成原因在自然界,当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时,初始阶段一般会出现较快增长,但是,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,这就会使种群的出生率降低,死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止,有时会稳定在一定的水平。可见,种内竞争对种群数量起调节作用。4.环境容纳量(1)概念:一定的环境条件所能维持的种群最大数量,又称 K值 。(2)K值不是固定不变的。例如,大熊猫栖息地遭到破坏后,由于食物的减少和活动范围的缩小,其K值就会变小。这是野生大熊猫种群数量锐减的重要原因。因此,建立自然保护区,给大熊猫更宽广的生存空间,改善它们的栖息环境,从而提高环境容纳量,是保护大熊猫的根本措施。
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维持数量的相对稳定。2.对于多数生物种群来说,种群数量总是在波动中。处于波动状态的种群,在某些特定条件下可能出现种群爆发。蝗灾、鼠灾、赤潮等,就是种群数量爆发增长的结果。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。
五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理酿酒和做面包都需要酵母菌,这些酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养。2.数量估算计算酵母菌种群数量时可用抽样检测的方法:先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,计数一个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。
3.模型构建以培养液中的酵母菌种群数量为纵坐标,时间为横坐标作曲线,从而掌握酵母菌种群数量的变化情况。
【预习检测】 1.判断正误。(1)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动。(　　)(2)一个物种引入新地区后,一定呈“J”形增长。(　　)(3)种群的“S”形增长只适用于细菌等单细胞生物。(　　)(4)不同种生物的K值各不相同,但同种生物的K值固定不变。(　　)(5)自然条件下,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧。(　　)(6)种群的延续需要有一定的个体数量为基础。(　　)
2.建立数学模型一般包括以下步骤:①根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达;②观察研究对象,提出问题;③通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正;④提出合理的假设。下列排序正确的是(　　)A.①②③④　　　　　B.②④①③C.④①②③D.③①②④答案:B解析:建立数学模型的步骤是提出问题→作出假设→建立模型→检验或修正。
1.下图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线。请据图思考下列问题。
(1)图甲中的阴影部分代表什么含义?种内竞争会影响种群数量吗?提示:图甲中阴影部分代表环境的阻力或被环境所淘汰的个体数目。种内竞争对种群数量起调节作用。
(2)图甲中,“S”形增长曲线的开始部分就是“J”形增长曲线吗?为什么?提示:不是。“J”形增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线,种群迁入新环境后,种群数量马上呈指数形式增长,不存在适应过程,种群增长率保持不变。“S”形增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段,之后会有一段较快的增长期,但是,资源和空间是有限的,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,种群的增长速率降低,甚至为0,种群数量保持稳定。(3)图乙表示一个种群的K值不是恒定不变的,下列哪些因素可以使原来的环境容纳量(K2)变成新的环境容纳量(K1)? ①过度放牧对某种牧草种群的影响　②硬化地面、管理好粮食对某种田鼠种群的影响　③捕捞鲤鱼对鱼塘中鲤鱼种群的影响　④引进某种害虫的天敌对该害虫种群的影响提示:①②④。
2.下图表示两种增长方式的增长率或增长速率变化,据图回答下列问题。
(1)甲和乙分别表示哪种增长方式?提示:甲表示的是种群的“J”形增长;乙表示的是种群的“S”形增长。(2)若图乙为某养殖基地鲈鱼种群的增长速率随时间变化的曲线,捕鱼后常将鲈鱼的种群数量保持在t1时对应的种群数量,这样做的目的是什么?提示:t1时,鲈鱼种群的增长速率最快,有利于鲈鱼种群的数量增长,以提高产量。(3)t2~t3时段内,种群的出生率和死亡率具有怎样的大小关系?提示:t2~t3时段内,该种群的增长速率下降,但种群数量还在增加,因此其出生率大于死亡率。
1.正确区分种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线
2.明辨关于K值的3个易误点(1)K值并不是种群数量的最大值:K值是环境容纳量,即一定的环境条件所能维持的种群最大数量;种群所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短。(2)K值不是一成不变的:K值会随着环境的改变而发生变化。当环境遭到破坏时,K值会下降;当环境得到改善时,K值会上升。(3)在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过反馈调节使种群数量回到K值。
1.下列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值之前就是“J”形增长C.自然状态下种群数量达到600只时,种群的增长速率趋于0D.环境条件变化时,种群的K值也会发生变化答案:B
解析:种群呈“S”形增长过程中,在达到K值之前,由于有环境等多种因素的影响,种群增长曲线不是“J”形,种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现,A项正确,B项错误;自然状态下,种群数量呈“S”形增长,种群数量达到600时,即达到K值,种群数量相对恒定,此时种群增长速率趋于0,C项正确;环境条件变化时,种群的K值也会发生变化,D项正确。
2.(不定项选择题)右图表示某草原生态系统中某种草原兔种群数量的变化曲线,c段表示该草原兔的栖息地遭到破坏后的种群数量变化。下列有关叙述错误的是(　　)A.图中K2为草原兔种群数量的最大值,说明此地草原兔种群的K值为K2B.a段快速增长的原因可能是食物和空间充足、气候适宜、没有敌害等C.草原兔的栖息地遭到破坏后,种群数量持续下降的主要原因是天敌增加D.草原兔种群内的竞争对种群数量起调节作用答案:AC
解析:由于种群数量稳定后会在K值附近波动,故图中K2为草原兔种群数量的最大值,此地草原兔种群的K值为K1;草原兔的栖息地遭到破坏后,草原兔的食物短缺,故其种群数量持续下降。
【变式训练】 1.下列关于种群增长的“J”形曲线的叙述,错误的是(　　)A.种群的“J”形增长是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形成的B.在实验室的理想条件下,种群的数量可呈“J”形增长C.一个物种引入新的地区后,一段时间内可能呈“J”形增长D.“J”形增长的种群,其数量达到最大值后恒定不变答案:D
解析:种群的“J”形增长是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形成的,A项正确;在实验室的理想条件下,种群的数量可呈“J”形增长,B项正确;一个物种引入新的地区后,因繁殖力强、气候适宜、没有天敌等,在开始的一段时间内可能呈“J”形增长,C项正确;“J”形增长的种群,其数量没有最大值,D项错误。
2.下列关于环境容纳量的叙述,正确的是(　　)A.环境容纳量是种群的最大数量,种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量B.人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量迅速降低C.环境容纳量是不会改变的,不受空间和资源的限制D.建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量答案:D解析:种群数量可在环境容纳量,即K值附近波动,A项错误;人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量不会改变,B项错误;环境容纳量不是固定不变的,其受空间和资源的限制,C项错误;建立大熊猫自然保护区可以提高大熊猫种群的环境容纳量,D项正确。
根据下列实验流程,回答下面相关问题。
1.若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应采取什么措施?提示:当小方格中的酵母菌过多时,可以增大稀释倍数再计数,即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。2.对于压在小方格边线上的酵母菌,应怎样计数?提示:对于压在小方格边线上的酵母菌,应只计数相邻两边(一般是左、上边线)上的酵母菌。3.本实验需要设置对照实验吗?需要做重复实验吗?提示:酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照,不需另设对照实验,但需要做分组重复实验获取平均值,以保证计数的准确性。
4.现有1 mL含酵母菌的培养液,稀释10倍后,用上述方法检测。已知每个计数室由400(25×16)个小格组成,容纳液体的总体积为0.1 mm3。计算可知5个中格中的80个小格内共有酵母菌n个,则上述培养液中约有酵母菌多少个?提示:由80个小格中含n个酵母菌,计算得到0.1 mm3培养液中,即400个小格中含酵母菌数为400n/80=5n(个),依据1 mL=1 cm3=1 000 mm3,进一步计算1 mL水样中酵母菌数为(50n/0.1)×1 000×10=5n×105(个)。
1.实验注意事项(1)每天计数酵母菌数量的时间要固定;若计数室内酵母菌过多,难以计数,应对培养液进行定量稀释。(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,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸吸去。(4)制好装片后,应稍等片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,再用显微镜进行观察、计数。
2.计数结果异常分析(1)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,未计方格边线上的部分酵母菌等。(2)统计结果偏大的原因:取液时未摇匀,吸取了表层的培养液;在计数时统计了方格边线上的所有酵母菌等。
某小组开展酵母菌培养实验,下图是摇瓶中酵母菌的种群密度变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)A.培养初期,酵母菌因种内竞争强而生长缓慢B.转速250 r/min 时,预测种群呈“S”形增长C.该实验中计数酵母菌时应采用逐个计数法D.培养期间菌体数量变化趋势可用数学模型Nt=N0λt表示答案:B
解析:培养初期,摇瓶中酵母菌较少,种内竞争较弱,A项错误;由图示可知,转速250 r/min 时,初期种群密度持续上升,随着种群数量的增加,种群密度的增长将放缓,故预测种群呈“S”形增长,B项正确;该实验中计数酵母菌时应该采用抽样检测法,不能用逐个计数法,C项错误;数学模型Nt=N0λt只适用于种群的“J”形增长,由于该培养过程中存在营养物质不断消耗、代谢废物积累等问题,故不适用该数学模型,D项错误。
【变式训练】 1.下列关于“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.先将培养液滴在血球计数板上,轻盖盖玻片防止气泡产生B.培养酵母菌时,需要静置培养C.早期培养不需取样,培养后期每天取样一次D.计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,应计相邻两边上的答案:D解析:对酵母菌进行计数时,应先将盖玻片盖上,再将培养液滴在盖玻片边缘,A项错误;酵母菌静置培养,会出现菌体沉底现象,所以在培养酵母菌时,不能静置培养,B项错误;培养早期和培养后期都需要每天取样一次,C项错误;计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计相邻两边上的,D项正确。
2.(不定项选择题)某兴趣小组在探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,分别在4个锥形瓶中进行如下图所示的培养,均获得了“S”形增长曲线。下列叙述正确的是(　　)A.4个锥形瓶中酵母菌种群数量达到K值的时间一般不同B.可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数C.锥形瓶Ⅳ内的种群数量先于锥形瓶Ⅱ达到K值D.4个锥形瓶中酵母菌种群的K值各不相同答案:ABC
解析:由于培养液的体积不同,起始酵母菌数不同,因此4个锥形瓶内的种群达到K值的时间一般不同,A项正确;可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数,B项正确;锥形瓶Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积相同,但是锥形瓶Ⅳ内的起始酵母菌数量多,故锥形瓶Ⅳ内的种群数量先于锥形瓶Ⅱ达到最大值,C项正确;锥形瓶Ⅰ、Ⅲ中培养液的体积相同,虽然起始酵母菌数不同,但种群的K值相同,同理,锥形瓶Ⅱ、Ⅳ中酵母菌种群的K值也相同,D项错误。
(2)种群的“J”形增长和“S”形增长曲线分析
①图1中曲线甲是“J”形增长曲线,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理想条件。曲线乙是“S”形增长曲线,前提条件是资源和空间有限。两种增长曲线的差异主要是由环境阻力的有无造成的。②“J”形增长曲线的增长率和增长速率曲线分别是图2中的曲线甲、丙,“S”形增长曲线的增长率和增长速率曲线分别是图2中的曲线乙、丁。
下图为某种群中的[(K值-种群数量)/K值]随种群数量变化的曲线(设K值=200)。下列相关分析正确的是(　　)A.图中曲线表示种群增长速率与种群数量呈负相关B.在S1点时不存在影响种群增长的环境阻力C.渔业捕捞后种群剩余量最好控制在S3点对应的种群数量D.(K值-种群数量)/K值越小,种群增长速率越大答案:C
解析:根据题干和曲线的信息可知,种群数量呈“S”形增长。在“S”形增长曲线中,K/2之前种群增长速率随种群数量的增加而增大,K/2之后种群增长速率随种群数量的增加而减小;该种群曲线所示的任何时候都存在环境阻力;渔业捕捞后种群剩余量最好控制在K/2(种群增长速率最大),即S3点对应的种群数量;当种群数量为K/2时,种群增长速率最大,即S3点,此时(K值-种群数量)/K值为0.50,并非最小值。