第1章 第2节　种群数量的变化.docx

第2节种群数量的变化素养要求 学习目标.说明建构种群增长模型的方法。1 .说出“J”形曲线和“S”形曲线的成因和变化过程。2 .探究培养液中酵母菌种群数量的变化。1 .科学思维：比拟丁'形和“s”形增长曲线，阐释种群数量变化在实践中的应用，培养建模及模型分析的能力。2 .社会责任：关注人类活动对种群数量变化的影响。一、种群数量的增长、变化曲线及其应用梳理教材知识-夯实基础J1 .建构种群增长模型的方法数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。构建数学模型的方法步骤：观察研究对象，提出问题一提出合理的圆t一根据实验数据， 用适当的数学形式对事物的性质进行表达,即建立数学模型f通过进一步实验或观察等，对 模型进行检验或修正。根据教材中“细菌数量增长规律”分析：假设N表示细菌数量，表示第代，那么细菌增长 的方程式模型为N=2；曲线模型为：细菌种群的增长曲线2 .种群的“J”形增长(1)模型假设：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(即理想条件)。(2)建立模型参数的含义：N一年后种群的数量;No：种群的起始数量;Z：时间(年数)；九该种群数 量是前一年种群数量的倍数。数学方程式：N尸NM。曲线图(如下)3.种群的“S”形增长模型假设：自然界的资源和空间总是有限的。(2)对曲线的分析8.（2019泰安高二检测）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,结果如表所示。据表分析错误的选项是 （）样品1234酵母菌数量（个/mn?）1 2108201 2101 000pH4.85.43.75.0A.培养过程中酵母菌始终是出生率,死亡率B.样品的取样先后次序为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1.21X IO7个D.假设进行第5次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于L21X107个答案A9.在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，图1是一块规格为1 mmX 1 mmXO.l mm 的血细胞计数板正面示意图，图2是计数室某一个方格中酵母菌分布示意图。以下有关表达 正确的选项是（）图2A.该血细胞计数板上有2个计数室，玻片厚度为0.1mmB.制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上C.该方格中酵母菌的数量应计为9个D.实验中被台盼蓝溶液染成蓝色的酵母菌为死细胞答案D解析 血细胞计数板盖玻片下液体的厚度为0.1 mm, A错误；制片时，先将盖玻片放在计数 室上，再用吸管滴加样液，B错误；该方格中酵母菌的数量应计为7个，只计数内部和相邻 两边及其夹角处的酵母菌，C错误；由于活细胞的细胞膜具有选择透过性，实验中被台盼蓝 溶液染成蓝色的酵母菌为死细胞，D正确。10 .用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌，将其数量随时间变化情况绘制如图甲。 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。绵羊的数量/IO：，只乙 请回答以下问题：曲线a表示种群呈“”形增长。理论上讲，呈现这种增长模型的条件是 等。曲线d表示的增长为“”形增长。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 o当种群个体数量到达K值的一半时，种群的增长速率到达 O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。(4)在研究种群数量时，需要调查种群密度。田鼠的种群密度可通过标记重捕法调查。在1 hm2 范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度 是 只/hid。假设标记的田鼠有局部被鼬捕食，那么会导致种群密度估算结果 o答案(1)J食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种(2)S先增大，再减小，最后为零 最大(3)波动(4)80偏大【B组综合强化练】11 .以下关于种群数量变化的表达中，不正确的选项是() A.在理想条件下，种群数量增长的数学模型为B. 一个物种引入新的地区后，一定呈“J”形增长 C.对家鼠等有害动物的控制，要尽量降低其K值 D. 一个呈“S”形增长的种群，数量在狂右时增长速率最大 答案B12.如图为某种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线。假设不考虑迁入和迁出，以下有关 表达错误的选项是()A.某种群迁入大量同种个体可使该种群K值提高B.在点，曲线Y对应的种群数量大小为环境容纳量的一半C.c点时种群增长速率为零，出生率等于死亡率D.理想条件下，种群数量增长的曲线可用图中“曲线X”表示，没有K值答案A13 .如图为两种生物种群的生长曲线，以下说法错误的选项是（）A.按甲曲线增长的种群增长率始终不变B.按乙曲线增长的种群到。点后种内竞争最为激烈C.按乙曲线增长的不同种群在同一环境下，8点时的增长速率不同，但均为最大值D.甲曲线的数学模型为乂=而。其中九代表增长率答案D解析 甲曲线的数学模型为N/=N朗，其中人表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。14 .在调查某林场松鼠的种群数量时，计算当年种群数量与前一年种群数量的比值（九），并得 到如下图的曲线。据此图分析以下结论，错误的选项是（）A.前4年该种群数量基本不变，第5年调查的年龄结构可能为衰退型B.第48年间种群数量下降，原因可能是食物短缺和天敌增多C.第8年的种群数量最少，第816年间种群数量增加，且呈“S”形曲线增长D.如果持续第1620年间的趋势，后期种群数量将呈形曲线增长答案C解析 前4年入=1,说明种群增长率为0,种群数量保持不变，第5年入1,说明种群数量 下降，年龄结构为衰退型，A项正确；影响种群数量的因素有气候、食物、天敌、传染病等， B项正确；第810年间九vl,种群数量减少，第1016年间心1,说明种群数量增加，C 项错误；由题中曲线图的趋势可知，如果持续第1620年间的趋势，上1,且基本不变，后 期种群数量将呈“J”形曲线增长，D项正确。15.自然界中某种群死亡率如图中曲线n所示，出生率如图中曲线1所示，以下分析正确的选项是（）A.种群在c点之前呈形增长，在c点之后呈“S”形增长B.种群数量增长最快的时期是c点时期C. c点时此种群的个体总数到达其生活环境容纳量（K值）D.曲线说明种群数量变化受食物的影响答案c解析 由题图可知，种群在C点之前增长率一直下降，增长曲线不是形曲线，假设为 形曲线，那么增长率不变，c点之后增长率小于零，种群数量下降，也不为“S”形曲线，A项 错误；种群数量增长最快的时期应该是增长速率最大的时候，即K/2时，c点时增长速率为 零，B项错误；c点时出生率等于死亡率，增长速率为零，种群数量到达最大值，即种群的 个体总数到达环境容纳量，C项正确；曲线只说明了种群的出生率和死亡率的变化，不能得 出种群数量变化受食物的影响，D项错误。16.某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，同样实验条件下分别在4个锥形瓶中 进行如下图的培养，均获得了 “S”形增长曲线。以下表达错误的选项是（）起始酵母菌数起始酵母菌数起始酵母菌数起始酵母菌数 （10 x KF 个）（5X102 个）（5X102 个）（10x102 个）起始酵母菌数起始酵母菌数起始酵母菌数起始酵母菌数 （10 x KF 个）（5X102 个）（5X102 个）（10x102 个）A. 4个锥形瓶中酵母菌种群数量到达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 w内的种群数量先于n内的到达最大值D. 4个锥形瓶中酵母菌种群的K值各不相同答案D解析 I、in锥形瓶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，n、 IV锥形瓶中酵母菌种群的K值也相同，D错误。17 .（2019邢台模拟）图甲是种群在不同环境条件下的增长曲线，图乙是研究人员对某草场进 行生态学调查后绘制的某昆虫种群X值的变化曲线（未发生迁入和迁出）。请分析回答：图甲中A曲线表示的种群生活在 的环境中。（2）图甲中B曲线呈“”形，阴影局部表示 的个体数量。（3）图乙中该昆虫在。5年间，种群数量呈现图甲中（填“A”或"B”）形曲线增长, 可推测该昆虫种群的年龄结构类型是 o（4）该昆虫种群数量在第15年时（填“是”或“不是”）最小值，在第2025年间种 群数量（填“增多”“不变”或“减少”答案（1）食物及空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种（或理想条件下）（2）S 在生存斗争中被淘汰（3）A增长型（4）不是不变解析（1）题图甲中A曲线表示种群的数量呈“J”形增长，由此可推知该种群在食物及空间 条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种的理想环境中生活。（3）图乙中该昆虫在。5 年间，种群心1且保持不变，可推知该种群数量在此期间呈形增长，即图甲中A曲线。 由此可推测，该昆虫种群的年龄结构类型是增长型。（4）图乙中在1020年间，入值都小于1, 表示该昆虫种群数量一直在减少，所以该昆虫在第15年时的种群数量不是最小值；在第20 25年间，入值都等于1,表示该昆虫的种群数量基本保持不变。18 .将酵母菌分为a、b、c、d四组，在相同容积的培养瓶中用不同的方式培养，其种群增长 曲线如下图。请据图回答以下问题：a（每3 h换一次培养液）X)OX)OH)O O (x5(M5(M5 3 2211/ b（每12 h换一次培养液）/ c（每 24 h 换一/ /一次培养液）培养液）2040 60 8OMJ0120140时间(h)该实验实际上是研究 对酵母菌种群数量增长的影响。请分析a组能否沿此趋势无限延伸？ o简述原因。（2）在以下图绘出d组1080 h的种群增长速率的曲线图。增长速率0 2（）40 60 801（X）120140 时间（h）随着更换培养液的时间间隔的延长，酵母菌种群的增长速率降低，写出其可能的限制因素。答案（1）环境因素（营养物质浓度或代谢废物的浓度或pH变化等合理答案即可）不能 因 为空间（和营养）是有限的（2）如下图增长速率° 20 40 60 80100120140时间（h）营养物质缺乏或有害代谢产物（或有害产物）积累或pH改变解析（1）探究酵母菌的种群数量变化实验，研究的是在不同环境条件下种群数量的变化；环 境条件包括培养基的营养条件和培养的温度、pH等。由于培养基提供的营养和培养瓶的空间 是有限的，所以会导致种群数量的增长停止。（2）由于d曲线呈“S”形增长，所以种群的增 长速率是先增加后减少，其中,值时种群的增长速率最大。（3）由于更换培养液的时间间隔的 延长造成的种群增长速率下降，说明原因是培养基的问题，营养物质缺乏、有害代谢产物积 累或pH改变等。a点以前是生物对环境的适应期，种群数量增长较慢的原因是个体数量少，因此增长速率 很小。ab段是快速增长期，种群数量快速增长，亨时增长速率到达最大，此时食物、空间相对充 裕，天敌数量少。be段，随着种群密度的增加，个体间因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内竞争 加剧，使种群出生率降低,死亡率升高。到达K值时，种群出生率等于死亡率,种群数量保持相对稳定。(3)K值的含义：又称为环境容纳量,指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。(4)应用野生大熊猫数量锐减的原因：栖息地遭到破坏,食物减少和活动范围缩小，K值变小。应对措施：建立自然保护区,改善栖息环境，提高环境容纳量。4.种群数量的波动自然因素(1)景乡响因素人当中方,"今办的*伯人为因素：人类活动的影晌数量变化：大多数种群的数量总是在幽中；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。长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的王隆。辨析易错易混练前清障(1) “J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式()种群数量到达K值以后，种群受食物、空间等因素的限制，增长速率为零，种群数量不再 发生变化()对于“S”形曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响()环境容纳量即为种群数量最大值()答案(1)X (2)X (3) J (4)X思考延伸拓展强化素养J1. “J”形曲线分析种群“J”形增长模型：M=NoT, A表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。请分析当1、2=1、时，种群的数量变化和年龄结构的类型：工程种群数量变化年龄结构A>1增长增长型A 1稳定稳定型O<A<1下降衰退型己知种群增长率=己知种群增长率=一定时间内增长的数量初始数量请在以下图中绘出“J”形增长的增长率曲线:种群增长率提示如下图时间种群增长率2. “S”形曲线分析时间种群增长速率=一定时间内增长的数量时间请看图完成以下填空:图乙的g点相当于图甲的£点；fg段相当于图甲的眩段。图乙的h点相当于图甲的上点；gh段相当于图甲的过段。3.以下图表达了形和形曲线之间的关系，二者之间的阴影局部代表什么？提示 环境阻力(按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量)。【归纳总结】增长率、增长速率、入值的辨析在“J”形曲线中增长率不变；在“S”形曲线中增长率逐渐减小。不能认为形曲线 的开始局部是“J”形曲线。(2)在“J”形曲线中种群增长速率不断增大；在“S”形曲线中种群增长速率先增大，在当时到达最大，然后逐渐减小。(3)入值为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非增长率。在“J”形曲线中增长率和 九的关系是：丸=增长率+ 1。二、培养液中酵母菌种群数量的变化梳理教材知识夯实基础.实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。1 .实验原理用液体培养液培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。 在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“厂形曲线；在有限的环境条件下，酵母菌种群的 增长呈形曲线。在恒定培养液中当酵母菌种群数量到达K值后，还会转而下降直至全 部死亡(是营养物质消耗、代谢产物积累及pH变化所致)。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。2 .实验步骤(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。将酵母菌接种到试管中的培养液中，并放在适宜条件下培养。(3)每天在固定的时间取样并计数酵母菌种群数量。在显微镜下计数，估算10 mL培养液中酵 母菌种群的初始数量连续观察7天，记录数据。分析数据，以时间为横坐标,以酵母菌数量为纵坐标,画出坐标曲线，分析曲线走向，揭 示酵母菌种群数量变化规律。3 .实验结果分析根据实验数据可得如下图的增长曲线。开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，酵母菌大量繁殖，种群数量剧增;随着酵 母菌数量的不断增加，营养消耗，pH变化，生存条件逐渐恶化，酵母菌死亡率高于出生率, 种群数量下降。【考前须知】(1)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验, 目的是尽量减少误差。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。制片时，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。多余培养液用滤纸吸去。(4)制好装片后，应稍待片刻，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。 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 原那么计数。（6）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有 45个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。r思考延伸拓展强化素养.假设测得的酵母菌种群数量偏高，原因是什么？提示（1）取样时未振荡，取样于试管底部。（2）计数的酵母菌中，有已死亡的个体。1 .如何才能区分计数的酵母菌是活的还是死亡个体？提示 可以用染色法。活细胞的细胞膜有选择透过性，所以不会被染色，而死细胞可被染色。梳理网络要语必背1 .曲线图与数学方程式相比，能更直观地反映出种群数量的增长趋势。2 .在理想状态下，种群数量增长的数学模型为：N产N式,呈“J”形曲线。3 .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”形曲线增长。4 .形增长曲线的增长率是不变的，“S”形增长曲线的增长速率是先增大后减小。5 . K值并不是固定不变的，当环境改变时，K值会发生变化。6 .影响种群数量的因素很多，因此种群的数量常常出现波动，在不利条件下，种群数量会出 现持续性的或急剧的下降。随堂演练知识落实1 .数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建构数学模型一般包括以下步骤。 以下排列顺序正确的选项是（）根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达观察研究对象，提出问题通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正提出合理的假设A.B.C.D.答案A解析 建构数学模型的正确步骤如下：观察研究对象，提出问题f提出合理的假设一根据实 验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达一通过进一步实验或观察等，对模型进行 检验或修正。2 .数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，种群增长的数学模型有曲线图和数 学方程式，以下关于种群“J”形增长的表达，错误的选项是（）A.数学方程式模型可表示为：，年后种群数量乂=可洌B.条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等C. “J”形增长曲线中2大于1D.增长速率是固定的答案D解析 “J”形增长曲线的数学方程式模型可表示为：，年后种群数量乂表示该种群 数量是前一年的2倍），A项正确；食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种 群数量持续增加，增长曲线大致呈“J”形，B项正确；由于种群一直在增长，后一年比前一 年多，所以曲线中见大于1, C项正确；种群的增长速率不是固定的，D项错误。3 .（2020北京清华附中检测）自然界中的种群数量增长一般呈现出“S”形曲线的走势，在此 增长趋势中（）A.种群的增长与种群密度无关B.到达K值时种群数量不再变化C.种群的增长受到环境因素制约D.同一种群的K值固定不变答案C解析 种群数量增长的“S”形曲线是在种群密度增大，种内竞争加剧，天敌数量增加等情 况下形成的，A项错误、C项正确；种群数量到达K值后并不是一成不变的，而是围绕K值 上下波动，B项错误；同一种群的K值并不是固定不变的，当生存环境发生改变时，K值也 会相应地改变，D项错误。4 .以下关于图中种群数量变化的说法，错误的选项是（）A.种群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，在到达K值之前就是形增长C.自然状态下种群数量到达600时，种群的增长率为0D.环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化答案B解析 种群“S”形曲线是在资源空间有限的条件下种群的数量变化趋势，由于存在环境阻 力，所以在到达K值之前与“J”形曲线不同，B错误。5 .某研究小组探究10 mL培养液中酵母菌种群数量的变化，利用血细胞计数板(规格为0.1mm, 1/400 mn?)进行计数。图甲是某天显微镜镜检结果(视野中每个黑点含2个酵母菌)，图乙是7 天内酵母菌种群数量变化曲线。以下表达不正确的选项是()A.图甲中酵母菌数量过多，需加水稀释后再统计B.图乙中第47 d酵母菌的出生率等于死亡率C相同条件下再次实验，酵母菌种群数量的K值基本不变D.酵母菌自身代谢状况也会影响实验数据的统计答案A 解析 图甲中酵母菌数量可分辨清楚，不用加水稀释，A错误。6.某研究所调查发现：某种鱼迁入某一区域后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如下图，请分析回答以下问题:增长速率1()12 t3 时间在，。，3时间内，种群数量增长曲线呈“”形；假设在，3时种群数量为N,那么在九时种群数量为 o九时该种群的年龄结构可能为 o(2)捕获该鱼的最正确时期为(填“人"、2”或)时，原因是 o(3)在打时期后，该鱼种群数量变化将呈现 状态，主要原因是、。N答案(1)S y增长型 (2)/2在力时种群增长速率最大，亥时捕获该鱼并使捕捞后维持在4时的数量，获得的量较 大且不影响该鱼类资源的再生波动 种内竞争加剧捕食者数量增加课时对点练A组基础对点练】题组一种群数量的增长、变化曲线1 .某同学在“研究细菌数量变化”时，提出的数学模型是N=2（N代表细菌数量，代表 细菌繁殖代数），他建立这个数学模型的合理假设是（）A.细菌可以通过有丝分裂不断增加数目B.在资源和生存空间没有限制的环境中，细菌种群数量的增长不受种群密度等的影响C.细菌没有细胞核，结构简单，分裂速度快D.细菌微小，需要的营养物质很少，繁殖速度快答案B解析 题干中的数学模型只是对理想条件下细菌数量增长的推测，因此建立这个数学模型的 合理假设是在资源和空间没有限制的环境中，细菌种群数量的增长不受种群密度等的影响。2 .在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，某细菌每20 min就分裂繁殖一代。现将该 细菌种群个个体）接种到培养基上（资源、空间无限），/h后，该种群的个体总数是（）A. m-2z B. m-220 C. m-22z D. m-23/答案D解析 细菌进行分裂生殖，一分为二，20 min分裂繁殖一代，每小时繁殖三代，所以ih共 繁殖少代，种群个体总数为22九3.（202。.天水高二检测）以下有关种群“J”形增长的表达，正确的选项是（）形增长的种群都有K值A. “J”形增长的种群生存条件是有限的C.自然界中绝大多数种群呈“J”形增长D. “J”形增长的种群个体数一定不断增加答案D4.以下图是黄海某种鱼的种群数量增长曲线。以下相关表达正确的选项是（）A.。点时组成该种群的个体全为幼年个体B.维持b点时的种群大小能够提供最大持续产量c点时该种群年龄结构为衰退型B. d点时该种群增长速率最大答案B解析 曲线上各点的个体中均有不同年龄期的个体，只是比例不同，A项错误；人点时，种 群数量为专，此时种群增长速率最大，假设将种群数量维持在该水平上，将获得最大的持续产 量，B项正确；c点时种群数量仍在上升，那么该种群年龄结构为增长型，C项错误；d点时种 群数量到达K值，出生率等于死亡率，增长速率为0, D项错误。5 .以下图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该 种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境容纳量约为（）种群增长速率。种群增长速率。A. 100 只 B. 200 只 C. 300 只 D. 400 只答案D解析 第10年时种群增长速率最大，对应于种群数量的,，故该种群在此环境中环境容纳量 为400只，D正确。6 .以下关于种群数量变化的表达，错误的选项是（）A.种群数量的变化主要由迁入率和迁出率、出生率和死亡率直接影响B.种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等C.在自然界中，种群的增长一般呈“J”形曲线D.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答案C 解析 在自然界中，受环境条件的限制，种群的增长一般呈形曲线，C项错误。题组二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化7.（2019大庆铁人中学高二期末）用血细胞计数板计数培养液中酵母菌种群数量的动态变化时，进行如下图的操作。以下相关表达正确的选项是（）滴细胞/ 悬液/滴细胞/ 悬液/血细胞计数板盖上盖玻片血细胞计数板用滤纸吸去 多余悬血细胞计数板A.图示操作顺序正确，对计数结果无影响B.图示对酵母菌计数采用的方法为抽样检测法C.取酵母菌培养液时，直接从试管中部吸取即可D.实验结束后，血细胞计数板用试管刷蘸洗涤剂擦洗、晾干 答案B