4.2种群的数量变化 教案.doc
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1、第 1 页适用学科高中生物适用年级高二适用区域人教版区域课时时长(分钟)2 课时知识点1. 种群数量变化曲线2. 探究培养液中酵母菌种群数量的变化教学目标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教学重点1. 尝试构建种群增长的数学模型,并据此解释种群数量的变化教学难点1. 建构种群增长的数学模型使用建议:本节教学可以从教材提供的“问题探讨”延展开来:细菌的繁殖速度很快,如果在营养和生存空间没有限制的情况下,在短时间内,细菌的种群数量就能达到一个天文数字。在已有数
2、学知识的基础上,学生不难得出 n 代细菌数量的计算公式。教师可直接要求学生完成教材第 66 页 的表格,并依据表中的数值,画出细菌种群的增长曲线,让学生感受到生命现象和规律可用数学语言(公式和曲线图)表达出来。使用建议:关于种群的数量变化,教材介绍了四种情况:“J”型增长、 “S”型增长、波动和下降。应当注意的是,教材以问题串的形式揭示了这四种情况之教学过程考二、知识讲解一、导入考点 1 种群数量变化曲线第 2 页间的内在联系:在理想的无限环境中,即资源和空间十分充足,没有天敌和其它灾害等,种群数量会呈“J”型增长;而自然界,资源和空间总是有限的,因此,即使出现“J”型增长,也不可能持续很久,
3、经过一定时间的增长后,数量会在“K”值左右趋于稳定,这种增长模型为“S”型增长;在有限的环境中,种群数量是否能在“K”值稳定呢?不是的,由于气候、食物、天敌、传染病等因素的影响,大多数种群的数量总是在波动的,在不利条件下,甚至会出现持续下降乃至消亡。一、构建种群增长模型的方法数学模型1研究方法或步骤:观察研究对象,提出问题细菌每20 min分裂一次提出_在条件充足的情况下,种群 增长不受密度增加的影响 用适当的_ 对事物的性质进行表达Nn2n,N代表_, n表示_检验或修正观察、统计细菌数量2表达形式:(1)数学方程式;(2)_曲线_图。二、种群增长的“J”型曲线1 “J”型曲线(1)“J”型
4、增长的坐标曲线种群在资源、空间、食物等无限的条件下,其增长速率不受种群密度限制,通常呈指数增长,又称“J”型增长。如图所示坐标曲线。(2)特点种群的增长率保持不变。当 1 时,种群呈“J”型增长;当 1 时,种群保持稳定;当 1,种群密度增大,为增长型种群;1,种群密度减小,为衰退型种群;1,数量不变,为稳定型种群。(2)在“S”型曲线图中,有一段时期近似于“J”型曲线。但这一段不等于“J”型曲线。因为“J”型曲线是理想条件下的种群增长趋势, “S”型曲线是在环境有限的条件下种群的增长趋势。“S”型曲线 K 值的不同表示方法图中 A、B、C、D 对应的种群数量为 K 值,A、C、D对应的种群数
5、量为 K/2。使用建议:“培养液中酵母菌种群数量变化”,是一项有着多方面意义和价值的探究活动:(1)通过亲自研究一个真实的种群,加深对种群数量变化知识的理解;(2)尝试用数学模型解释种群数量的变化;(3)运用抽样检测的方法;(4)运用显微观察和微生物培养的方法;(5)培养收集、整理、分析数据的能力;等等。这项探究在写法上给学生留出了较大的自主探究的空间,包括做出假设、讨论探究思路、制定计划、实施计划等,都由学生自己完成,教材中只给予了必要的提示,以期培养学生的探究能力。1实验原理:(1)用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的无限环境中,酵
6、母菌种群的增长呈“J”型曲线;在有限的环境下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。2实验流程:考点 2 探究培养液中酵母菌种群数量的变化第 5 页3实验结果分析:(1)酵母菌增长曲线图:(2)趋势:先增加再减少。 (3)分析。增长: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,出生率高于死亡率,种群数量剧增。稳定和波动:随着酵母菌数量的不断增多,营养消耗、pH 变化、有害产物积累等,酵母菌死亡率逐渐升高,当死亡率等于出生率时,种群数量不再增长。衰退:随生存条件进一步恶化,酵母菌死亡率高于出生率,种群数量下降。4实验中的注意事项:(1)在从试管中吸取培养液前,需将试管轻轻振荡几次
7、,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。(2)每天取样的时间要尽量保持相同,并做到随机取样。(3)若取出的液体中酵母菌密度过大,可以增加稀释倍数。(4)计数时先将盖玻片放在计数室上,将培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入。(5)用显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌(类似于“样方法”)。(6)结果的记录最好用记录表(如下表)。时间/d123456数量/个探究酵母菌种群数量变化实验中的两个注意点(1)本实验中是有对照组的,除了设置养料或温度等条件不同形成对照外,接种的酵母菌要相同。(2)计数时要注意盖玻片和培养液的放置先后顺序,盖玻片在前培养液在后
8、,而不是培养液在前。使用建议:此处内容主要用于教师课堂的精讲,每个题目结合试题本身、答案和解析部分,覆盖基础、巩固和拔高三个例题。三 、例题精析例题 1第 6 页1.下列关于种群数量变化的叙述中,不正确的是 ( )A.在理想条件下,种群数量增长可用一定的数学模型表示B.一个物种引入新的地区后,一定呈“J”型增长C.对家鼠等有害动物的控制,要尽量降低其 K 值D.研究一个呈“S”型增长的种群的增长速率可预测其 K 值【答案答案】 B【解析解析】一个物种引入新的地区后,当地环境可能不适宜其生长繁殖。呈“S”型增长的种群,其增长速率最大值一般出现在 K/2 时,只要统计此时的种群密度就可预测出 K
9、值。2.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是 ( ) A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B.种群增长速率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约【答案答案】 B【解析解析】 “S”型增长曲线的出现与时间、食物、生活条件、种群密度、天敌等诸多因素有关。下列 4 幅图中能正确表示种群在无环境阻力状况下增长的是 ( )【答案答案】 B【解析解析】 种群在无环境阻力的状况下的增长是指在空间无限、资源无限和不存在任何天敌的情况下的增长。在这样的条件下,种群会呈“J”型增长,B 图所示的增长状况属于
10、此种情况。为了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,其中错误的是( )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将培养液振荡摇匀后,用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液C在血细胞计数板中央滴一滴培养液,盖上盖玻片,并用滤纸吸去边缘多余培养液例题 2例题 3例题 4第 7 页D将计数板放在载物台中央,待酵母菌沉降【答案答案】C【解析解析】 酵母菌在培养时一般用葡萄糖作为培养液,在计数取液时一定要摇匀后才能吸取;应该让培养液自行渗入到计数室,而不是滴在计数板的中央。种群在理想环境中,呈“J”型曲线增长(如下图中甲);在有环境阻力条件下,呈“S”型曲线
11、增长(如下图中乙)。下列有关种群增长曲线的叙述正确的是( )A若该图表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到 e 点后,增长速率接近 0B种群中出现环境阻力是在 d 点之后C若该图表示蝗虫种群增长曲线,则虫害的防治必须在 c 点进行DK 值是环境容纳量,不随环境的变化而变化【答案答案】A【解析解析】 “J”型曲线和“S”型曲线的交叉阴影部分是环境阻力的影响,因此环境阻力应该出现在 c 点之后。防治害虫越早越好,当到 c 点时,是蝗虫繁殖速率最快的时候,这个时候防治效果甚微,应该在 b 点之前防治。K 值是环境容纳量,会随环境改变而改变。使用建议:在对课堂知识讲解完,把握了重点突破了难点以及练习精
12、讲了之后,再用练习马上进行课堂检测,根据学生情况建议分 3 个难度层次:易,中,难。1. 右图是种群增长的两种数学模型,下列相关叙述不正确的是 ( ) A.“J”型增长曲线反映的是种群在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等条件下的增长B.“S”型增长曲线可以用数学方程式 Nt=N0t表示 t 年后种群的数量C.K 值可随着环境的变化而变化D.两种曲线的变化都受出生率和死亡率的影响【答案答案】B【解析解析】 “J”型增长曲线反映的是种群在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等条件例题 5四 、课堂运用基础第 8 页下的增长。自然界的资源和空间总是有限的,因此当种群密度增大时,种内斗争加剧,
13、天敌数量也会增多,种群呈“S”型曲线增长。 “J”型增长曲线可以用数学方程式 Nt=N0t表示 t 年后种群的数量。 2. 研究人员用样方法调查了某地北点地梅(一年生草本植物)的种群数量变化,结果如图所示。下列叙述正确的是 ( )A.1972 年北点地梅个体间生存斗争程度较 1975 年低B.1971 年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟植株阶段C.统计种群密度时,应去掉采集数据中最大、最小值后取平均值D.由于环境条件的限制,5 年间该种群数量呈“S”型增长【答案答案】 B【解析解析】 分析图示曲线可知,1972 年北点地梅种群密度比 1975 年的大,个体间生存斗争强度也大,A 项错误
14、;横坐标为种群密度(表示单位面积的个体数),纵坐标为时间,而死亡率可看成单位个体数在单位时间死亡的个体数,从图中数据可知 1971 年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟植株阶段,B 项正确;统计种群密度时,不应舍弃所得数据,C 项错误;从 5 年数据可看到,种群密度每年都在下降,D 项错误。3. 下图表示某种鱼迁入一生态系统后,种群数量增长速率随时间变化的曲线,下列叙述中正确的是 ( )A.在 t0-t2时间内,种群数量呈“J”型增长B.若在 t2时种群的数量为 N,则在 t1时种群的数量为 N 2C.捕获该鱼的最佳时期为 t2时D.在 t1- t2时,该鱼的种群数量呈下降趋势【答案答案
15、】 B【解析解析】分析图中曲线可知:t0- t2时种群增长速率由小变大、达到最大值后又逐渐变小,因而该种群数量增长呈“S”型曲线;t2时种群增长速率为 0,种群的数量达到最大值,在 t1时种群增长速率最大,此时种群的数量为 K/2;t1时,开始捕获该鱼获得的量大且不影响该鱼类资源的再生,因而此时为开始捕捞的最佳时期。4.如图所示某种小型淡水鱼迁入新的湖泊后种群增长速率随时间变化的曲线,根据该曲线可以得出( )At3时该种小型淡水鱼的年龄组成为衰退型Bt4时该种小型淡水鱼在新环境中逐渐消失第 9 页C该种小型淡水鱼在新的环境中呈“J”型增长D该种鱼在新湖泊中的环境容纳量约为 t2时该鱼数量的两倍
16、【答案答案】D【解析解析】t3时种群的增长速率已经由最大逐渐变小,但种群数量仍然是在增长,因此该种小型淡水鱼的年龄组成为增长型。t4时种群的增长速率为 0,该种小型淡水鱼在新环境中数量达到了最大值(K 值),此时种群的出生率等于死亡率,种群比较稳定。从该种群增长速率随时间变化的曲线可知,该种小型淡水鱼在新的环境中呈“S”型增长。t2时种群的增长速率为最大,种群的数量为 K/2。1. “水稻杀手”福寿螺是我国危害最大的外来物种之一。某校生物小组在一块面积为 500 m2的水稻田中放入 200 只大小不一的福寿螺,然后调查其种群密度的变化,结果如下表。下列说法正确的是 ( ) 福寿螺的种群密度变化
17、(单位:只/100 m2)时间第 1 周第 3 周第 5 周第 7 周第 9 周第 11 周福寿/螺数量4052118198270268A.调查福寿螺种群密度一般采用样方法B.由于没有天敌,该种群数量呈“J”型增长C.第 1 周由于不适应环境,种群的密度下降D.调查期间,种群的增长速率一直增大【答案答案】 A【解析解析】 福寿螺的活动范围和活动能力较小,一般采用样方法调查其种群密度。由表中数据可知,福寿螺数量呈“S”型增长,增长速率先增大后减小。2. 为探究一定体积培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某实验小组在温度等相同的外界条件下,分别进行了以下四组实验,结果各组均获得了“S”型增长曲线。根
18、据实验结果判断,下列说法错误的是( )组别1234培养液体积(mL)25152515接种数(104个)2112A.各组种群数量的 K 值不完全相同,其中第 1、3 组均高于第 2、4 组巩固第 10 页B各组种群数量开始下降的时间不完全相同,其中第 1、4 组均早于第 2、3 组C四组的种群初始阶段都经历了“J”型增长,达到 K 值时其出生率约等于死亡率D四组的种群达到 K 值的时间不同,其中第 4 组最早,第 3 组最迟【答案答案】B【解析解析】在培养初期,由于营养充足环境条件适宜,各组均呈“J”型增长,但随着营养物质的消耗和有害代谢产物的积累,环境阻力变大,种群的增长速度变慢,各组均呈“S
19、”型增长,达到 K 值时其出生率约等于死亡率,种群数量不再上升。随着培养条件的进一步恶化,种群数量开始下降。本实验中,培养液体积决定了环境容纳量即 K 值,所以,第 1、3 组 K值均高于第 2、4 组。3. 某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠布氏田鼠进行了调查。调查样方总面积为 2 hm2(1 hm210 000 m2)。在调查区内,放置 100 个捕鼠笼,在一夜间对布氏田鼠进行初捕,将捕获的鼠经标记后在原地释放。3 日后,在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼进行重捕,结果如下。请回答下列问题:项目捕获数(只)标记数(只)雌性个体数(只)雄性个体数(只)被捕32321418重捕3641818(
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