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高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化图片ppt课件
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修2第2节 种群数量的变化图片ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了内容索引，课标要求，提出问题，实验或观察，检验或修正，食物和空间，N0λt，起始数量，t年后，一定的倍数等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
知识点一 建构种群增长模型的方法
旁栏边角 想一想在一个培养瓶中,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。
结论语句 辨一辨(1)曲线图比数学公式更能直观反映出种群的增长趋势。( )(2)资源和生存空间无限时,细菌种群的增长不会受种群密度增加的制约。( )(3)根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达:Nn=2n,这属于数学模型。( )(4)数学模型建立后,还需要进一步实验或观察,对模型进行检验或修正。( )
知识点二 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,比较两种增长的异同。
旁栏边角 想一想“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。
结论语句 辨一辨(1)环境容纳量是指种群的最大数量。( )(2)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。( )(3)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。( )
知识点三 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 。 (2)对于大多数生物的种群来说,种群数量总是在 中。 (3)当种群长久处于不利条件下,如遭遇人类乱捕滥杀和 ,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
旁栏边角 想一想1.试从环境容纳量上分析保护大熊猫和控制鼠害的根本措施。2.为什么有时会发生蝗灾、鼠灾、赤潮?
提示 保护大熊猫: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,这是保护大熊猫的根本措施。控制鼠害:可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所。
提示 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。
结论语句 辨一辨(1)种群数量的变化是指种群数量的增长和波动。( )(2)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。( )(3)生物因素对种群数量变化无影响。( )
知识点四 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
旁栏边角 想一想1.制作装片时先滴培养液再盖盖玻片,还是先盖盖玻片再滴培养液?这样做有什么好处?2.从试管中吸出培养液进行计数之前,为什么需要先将试管轻轻振荡几次?
提示 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。这样可使数据更准确,否则可能造成数据偏大。
提示 振荡的目的是让培养液中的酵母菌混合均匀,从而保证取样的代表性。
结论语句 辨一辨(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)应立即计数,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。( )
【情境探究】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。
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?
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。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。
【方法突破】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
【视角应用】视角1“J”形曲线和“S”形曲线分析1.(2021福建莆田高二月考)种群在理想环境中呈“J”形增长(如图中曲线甲),在有环境阻力条件下,呈“S”形增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是( )
A.若曲线乙表示草履虫种群增长曲线,E点后种群中衰老个体的数量将基本维持稳定B.图中阴影部分表示在生存斗争中被淘汰的个体数,C点时,环境阻力最小C.若曲线乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检统计的结果比实际值低,因为其中有死亡的酵母菌个体D.K值具有物种特异性,所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的
答案 A解析 若曲线乙表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到E点后,增长率为0,种群的年龄结构为稳定型,种群中衰老个体的数量将基本维持稳定,A项正确;图中阴影部分表示在生存斗争中被淘汰的个体数,图中乙曲线上,时间越早,种群的数量越少,环境阻力越小,C点时环境阻力并非最小,B项错误;若曲线乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检观察统计的结果比实际值高,因为其中有死亡的酵母菌个体,C项错误;不同生存环境条件,环境容纳量不同,所以种群增长曲线不同,D项错误。
视角2对K值的理解2.(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。
视角3对增长速率的理解和应用3.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。
【情境探究】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。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。
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 该实验在时间上形成前后对照,因此没有另设对照实验。
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用无菌吸管从静置锥形瓶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,从锥形瓶中吸出培养液在进行计数之前,应将锥形瓶轻轻振荡几次,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。
【方法突破】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。
(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。
【视角应用】视角1实验操作的考查1.(2021福建莆田高二月考)在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中,采用规格为16中格(400小格,0.1 mm3)的血细胞计数板进行计数,1 mL培养液稀释了100倍,检测四角上中格的酵母菌数量分别为22、26、24、28。下列有关叙述正确的是( )A.此培养液中酵母菌种群密度约为4×108个/mL,该实验无对照实验B.制片时,先将盖玻片放在计数室上,吸取培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入C.吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使酵母菌获得充足氧气D.取样时避免吸到底部的死菌,滴管应轻轻吸取,避免晃动菌液
答案 B解析 此培养液中酵母菌种群密度约为[(22+26+24+28)÷4]×16÷(0.1×10-3)×100=4×108(个/ mL),本实验不需要设置对照,但是存在相互对照,A项错误;利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,在盖玻片的边缘滴加培养液,待培养液从边缘处自行渗入计数室,吸去多余培养液,再进行计数,B项正确;取样前需将培养液轻轻摇匀,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减少误差,C、D两项错误。
视角2对实验结果的分析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。
3.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×104×10(稀释倍数)=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。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
知识点一 建构种群增长模型的方法
旁栏边角 想一想在一个培养瓶中,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。
结论语句 辨一辨(1)曲线图比数学公式更能直观反映出种群的增长趋势。( )(2)资源和生存空间无限时,细菌种群的增长不会受种群密度增加的制约。( )(3)根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达:Nn=2n,这属于数学模型。( )(4)数学模型建立后,还需要进一步实验或观察,对模型进行检验或修正。( )
知识点二 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,比较两种增长的异同。
旁栏边角 想一想“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。
结论语句 辨一辨(1)环境容纳量是指种群的最大数量。( )(2)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。( )(3)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。( )
知识点三 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 。 (2)对于大多数生物的种群来说,种群数量总是在 中。 (3)当种群长久处于不利条件下,如遭遇人类乱捕滥杀和 ,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
旁栏边角 想一想1.试从环境容纳量上分析保护大熊猫和控制鼠害的根本措施。2.为什么有时会发生蝗灾、鼠灾、赤潮?
提示 保护大熊猫: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,这是保护大熊猫的根本措施。控制鼠害:可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所。
提示 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。
结论语句 辨一辨(1)种群数量的变化是指种群数量的增长和波动。( )(2)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。( )(3)生物因素对种群数量变化无影响。( )
知识点四 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
旁栏边角 想一想1.制作装片时先滴培养液再盖盖玻片,还是先盖盖玻片再滴培养液?这样做有什么好处?2.从试管中吸出培养液进行计数之前,为什么需要先将试管轻轻振荡几次?
提示 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。这样可使数据更准确,否则可能造成数据偏大。
提示 振荡的目的是让培养液中的酵母菌混合均匀,从而保证取样的代表性。
结论语句 辨一辨(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)应立即计数,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。( )
【情境探究】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。
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?
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。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。
【方法突破】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
【视角应用】视角1“J”形曲线和“S”形曲线分析1.(2021福建莆田高二月考)种群在理想环境中呈“J”形增长(如图中曲线甲),在有环境阻力条件下,呈“S”形增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是( )
A.若曲线乙表示草履虫种群增长曲线,E点后种群中衰老个体的数量将基本维持稳定B.图中阴影部分表示在生存斗争中被淘汰的个体数,C点时,环境阻力最小C.若曲线乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检统计的结果比实际值低,因为其中有死亡的酵母菌个体D.K值具有物种特异性,所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的
答案 A解析 若曲线乙表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到E点后,增长率为0,种群的年龄结构为稳定型,种群中衰老个体的数量将基本维持稳定,A项正确;图中阴影部分表示在生存斗争中被淘汰的个体数,图中乙曲线上,时间越早,种群的数量越少,环境阻力越小,C点时环境阻力并非最小,B项错误;若曲线乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检观察统计的结果比实际值高,因为其中有死亡的酵母菌个体,C项错误;不同生存环境条件,环境容纳量不同,所以种群增长曲线不同,D项错误。
视角2对K值的理解2.(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。
视角3对增长速率的理解和应用3.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。
【情境探究】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。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。
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 该实验在时间上形成前后对照,因此没有另设对照实验。
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用无菌吸管从静置锥形瓶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,从锥形瓶中吸出培养液在进行计数之前,应将锥形瓶轻轻振荡几次,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。
【方法突破】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。
(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。
【视角应用】视角1实验操作的考查1.(2021福建莆田高二月考)在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中,采用规格为16中格(400小格,0.1 mm3)的血细胞计数板进行计数,1 mL培养液稀释了100倍,检测四角上中格的酵母菌数量分别为22、26、24、28。下列有关叙述正确的是( )A.此培养液中酵母菌种群密度约为4×108个/mL,该实验无对照实验B.制片时,先将盖玻片放在计数室上,吸取培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入C.吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使酵母菌获得充足氧气D.取样时避免吸到底部的死菌,滴管应轻轻吸取,避免晃动菌液
答案 B解析 此培养液中酵母菌种群密度约为[(22+26+24+28)÷4]×16÷(0.1×10-3)×100=4×108(个/ mL),本实验不需要设置对照,但是存在相互对照,A项错误;利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,在盖玻片的边缘滴加培养液,待培养液从边缘处自行渗入计数室,吸去多余培养液,再进行计数,B项正确;取样前需将培养液轻轻摇匀,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减少误差,C、D两项错误。
视角2对实验结果的分析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。
3.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×104×10(稀释倍数)=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。
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