第四章　种群和群落　第2节   种群数量的变化导学案

编写：王艳红  审核: 高二生物组

寄语：让时间在知识的枝条上、智慧的绿叶上、成熟的果实上留下它勤奋的印痕！  
【学习目标】

1．说明建构种群增长模型的方法。

2．通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。

    3．用数学模型解释种群数量的变化。

4．关注人类活动对种群数量变化的影响。

【学习重点】

尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。

【学习难点】

建构种群增长的数学模型。

【学习方法】

课前导学、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新

【学习过程】

A．自主学习

一、建构种群增长模型的方法

数学模型是用来描述______________或______________的数学形式。

建立数学模型的研究方法一般包括__________________、__________________、__________________________和____________________________________四个步骤。

特点提醒：针对具体事例理解数学模型的建立过程，要同时联系实验设计的步骤。

在课本P66页填写不同时间的数量并按要求画出种群增长曲线。

 

种群增长曲线与数学方程式相比其优点与局限性是                                           

                                                             

二、种群数量的变化

1．种群增长的“J”型曲线：从教材的两个实例看出，种群呈____________增长，其原因是___________________________、___________________________等。

2．种群增长的“S”型曲线：种群增长曲线呈“S”型的原因是：自然界的资源和空间结构总是___________的，当种群密度增大时，__________________就会加剧，以该种群为食的___________的数量也会增加，这就会使种群的___________降低，___________增高。当死亡率增加到与出生率___________时，种群的增长就会___________，有时会___________在一定的水平。

“S”型曲线是指种群经过一定时间的___________后，数量趋于___________的增长曲线。

3．环境容纳量：在环境条件___________的情况下，一定空间中所能维持的____________称为环境容纳量，又称_____________。

你认为K值是个固定值吗，为什么？

 

 

（7）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。

 

 

4．种群数量的波动和下降：自然界中，由于__________________等因素，大多数种群的数量总是在___________中，在不利的条件下，种群数量还会___________，甚至___________。

特别提醒：注意这两条曲线符合的条件，联系达尔文的进化理论来理解。

三、探究

1、培养液中酵母菌种群数量的变化

2、进一步思考不同条件下（温度、通氧、通二氧化碳、培养液是否加糖等）酵母菌种群数量增长的情况。

B．知识点拨

一．种群增长的两种曲线比较

1．相同点：它们都表示种群数量随时间变化而变化的关系且都只研究种群数量变化中的增长问题

2．不同点

     

 

 

 

 

 

(1)在左图 “J”型曲线中可用数学公式推出周期增长率为常数。

(2)在左图 “S”型曲线中，种群数量为0→K／2时，增长率增大；种群数量为K／2时，增长率最大；种群数量由K／2→K时增长率不断降低；当为K值时，种群增长率为零，此时出生率等于死亡率处于动态平衡中，增长率曲线可用右图3表示：

t₁对应K／2值时，t₂对应K值。

特别注意：①种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等，而“J”型曲线和“S”型曲线都只研究了种群数量增长的规律。②“J”型曲线反映的种群增长率是一定的；而“S”型曲线所反映的种群增长率是变化的，不能认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线。③两种增长方式的差异，主要在于环境阻力的作用。

【典型例题】

在营养、资源较好的培养基上接种少量细菌，每隔一段时间测量细菌的个体数量，绘制成曲线，如图所示。下图中能正确表示细菌数量增长率随时间变化趋势的曲线是（    ）

 

 

 

 

 

例2．如图所示为某一经济动物种群迁入一个适宜的环境后的增长曲线图，请回答：

  (1)图中表示种群数量最大的点是_________。

(2)图中表示种群增长速率最快的点是_________。

(3)该种群的增长速率由缓慢到逐渐加快是在迁入

_________年后开始的，环境阻力增长是在迁入第

_________年后开始的。

(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更

新能力不受破坏，应使该动物种群的数量保持在图中

_________点所代表的水平上。

巩固练习

1．在一个玻璃容器内，装入一定量的适合小球藻生活的营养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如图所示。其中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是                     (    )

             

 2．如图为三种蜂的生存曲线。叶蜂产卵于叶上；泥蜂储存其他昆虫的幼虫为子代的食物；蜜蜂的幼虫由工蜂直接喂养。这三种蜂的生存曲线依次是                    (    )

A．甲、乙、丙   　　 B．乙、丙、甲            

C．乙、甲、丙    　　 D．甲、丙、乙

 

3．某种群死亡率如图中Ⅱ，出生率如图中I，则在哪一时期此种群的个体总数达到其生活环境负荷量             (    )

  A．a  　　　　 B．b                       

C．c                       D．d

4．下图中表示在良好的生长环境中，“小球藻分裂繁殖中的细胞数量”“鸡产蛋数量(每天产一枚)”和“竹子自然生长的高度”这三种现象与时间的关系依次是                            (    )

 

 

 

 

 

 

A．乙、甲、丁        B．甲、丙、乙                C．丙、甲、乙           D．丁、乙、丙

 

5．种群数量变化受许多因素的影响。

(1)某种昆虫在不同温度和湿度条件下种群数量的变化如图所示。

  据图回答：在温度偏离最适温度或湿度偏离最适湿度条件下，昆虫种群数量会________。一个生态因子的变化会影响___________的作用。昆虫种群数量变化是温度和湿度________  的结果。

(2)昆虫种群的大小由种群的______________________决定。

(3)经调查，第一年此种昆虫种群数量为N₀，如果在理想条件下，每年增长率保持不变，且λ = 1.3，第三年该种群数量为__________________。

6．为了研究空间大小对种群的影响，某小组做了如下模拟实验：在地面上用绳子圈起5个各1平方米的区域，在每个区域内分别站立1、3、5、7、9个身高、体重基本相同的成年人，要求每人的双脚必须在区域内，测定各组持续站立的时间并绘制成右图的曲线。该实验结果说明                                    (    )

  ①空间大小是制约种群密度的因素

  ②空间大小是限制种群大小的因素

  ③环境负荷量是有一定限度的

  ④生物个体占有空间越大，越有利于种群的发展

  A．①④      B．②④      C．①③      D．②③

7．在温室中混合播种不同比例的大麦和燕麦，结果如表。

如果在温室中，混合播种的大麦和50%的燕麦，其他条件不变任其发展，若干年后温室中的植株数                                 （    ）

A．大麦和燕麦各占一半                                   B．大麦远远多于燕麦

  C．燕麦远远多于大麦                                  D．大麦和燕麦均减少

8．图中表示用不同方式培养酵母菌时种群的增长曲线。曲线⑤是对照组，④保持恒定酸性，①～③分别是每3 h、12 h、24h换一次培养液。下列叙述不正确的是 (    )

  A．更换培养液的周期越长，种群平均增长率越大

  B．K值随环境条件(资源量)的改变而改变

  C．造成⑤的K值较小的原因有资源缺乏，有害代谢产物的积累，pH的变化等

  D．曲线②表示每12 h换一次培养液，曲线①表明资源基本不受限制

9．下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是        （    ）

A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型   B．达到K值时种群增长率为零   C．种群增长受自身密度的影响 　　 D．种群的增长速度逐步降低   

10．图中曲线Ⅱ表示的是牛被引入某孤岛后的种群数量变化。如果当初被引入的是羊，则羊的种群数量变化曲线为                             (   )

  A．I     

B．Ⅲ           

C．Ⅳ           

D．V

11．在光照条件下培养藻类，在培养液中加入足量的离子和足量的氮和, 磷，实验过程中，光照适宜，每天测定四项数据：藻类数量的变化、水中有机物总量的变化、细菌的数量变化、溶氧量的变化。根据实测数据绘制出相关的四条曲线，如图所示，据此回答：   

   

  (1)从图A曲线可以看出，藻类数量增长曲线呈____________增长，增长速率最快的是第_________天，从第5天起种群数量不再增加的原因是____________________________。

(2)从图B可以看出水中有机物的含量不断增加，这是由____________引起的。

(3)从图C反映的是细菌数量变化的情况，藻类的大量增加与细菌数量变化之间存在着什么联系____________，理由是________________________________________________。

 

 

 

 

 

高二年级生物导学提纲（五）选修班

第四章   种群和群落

第2节   种群数量的变化

 

参考答案：

[自主学习]

一、一个系统；它的性质；观察研究对象，提出问题；提出合理的假设；根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达；通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正

二、1．“J”型；食物和空间条件充裕；无敌害；食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害；N_t = N₀λ^t；N₀为该种群的起始数量，t为时间，N_t表示t年后该种群的数量，λ表示种群数量是一年前种群数量的倍数

  2．有限；种内斗争；动物；出生率；死亡率；相等；停止；稳定；增长；稳定

    3．不受破坏；种群最大数量；K值

4．气候、食物、天敌、传染病；波动；急剧下降；消亡

[反馈矫正]

         1、D                  2、A                  3、C                  4、C

         5、（1）减少；另一个生态因子；综合作用

（2）出生率和死亡率、迁出率和迁入率

（3）1.69N₀

6、D                  7、B                  8、A         9、D                  10、A

11、（1）“S”型；3；受环境因素的限制达到了环境容纳量（K值）

（2）藻类的光合作用

（3）正相关；前者为后者提供有机物

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

书本答案和提示

(一)问题探讨

1．N_n = 2ⁿ，N代表细菌数量，n代表“代”。

2．N = 2²¹⁶。

3．细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。

  (二)旁栏思考题

  1．提示：同数学方程式相比，曲线图表示的数学模型不够精确。

    2．提示：食物充足、没有天敌、气候适宜等。

    3．提示：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境等因素的影响。

    (三)思考与讨论

    提示：对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度思考，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；养殖或释放它们的天敌，等等。

    (四)练习

    基础题

    1．提示：在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”型增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”型增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长。随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”型增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”型增长的特点。

    2．提示：(1)以年份为横坐标，种群数量为纵坐标，根据表中数字画曲线。

    (2)食物充足，没有天敌，气候适宜等。

    (3)作为食物的植物被大鼍吃掉，导致食物匮乏；自然灾害等。

    拓展题

提示：这是涉及最大持续产量的问题。关于最大持续产量，可以查阅生态学专著。还可以请教有经验的人或访问相关网站，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。