第一章 第2节 种群数量的变化-【优化探究】2023-2024学年新教材高中生物选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，单选）

第2节　种群数量的变化 [学习目标] 1．基于实例分析，通过归纳与概括，说出构建种群增长模型的方法。(科学思维) 2．通过分类与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点。(科学思维) 3．设计实验方案，探究培养液中酵母菌种群数量的变化。(科学探究) 授课提示：对应学生用书第6页 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．构建方法 种群的“J”形增长 1．模型假设 (1)条件：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。 (2)数量变化：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 (1)数学公式：t年后种群数量表达式为Nt＝N0λt。 (2)参数意义：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。 (3)曲线图：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。 3．曲线特点：无限增长。 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。 2．形成条件 3．形成原因 4．曲线：如图所示，表现为“S”形增长，种群数量达到环境容纳量后停止增长。 5．K值：又称环境容纳量，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．大多数生物的种群数量总是在波动中。 3．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。 4．当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 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)在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线。 2．实验步骤 习诊断————————————————————— 1．种群的数量变化仅受自然因素影响。(×) 2．种群的“J”形增长过程中，增长率不变。(√) 3．种群的“S”形增长过程中，增长速率下降时，种群数量开始减少。(×) 4．在理想条件下，种群数量呈“J”形增长，K值逐渐增大。(×) 5．呈“S”形增长的种群在数量达到K值时，增长速率为0。(√) 授课提示：对应学生用书第7页 　种群数量变化 　如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？ 提示：代表环境的阻力或被环境所淘汰的个体数目。 (2)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、管理好粮食对鼠种群的影响；③增加水中的溶氧量对鱼种群的影响；④大量引进外来物种对本地物种的影响；⑤引进某种害虫的天敌对害虫种群的影响。 提示：①②④⑤。 (3)种群的最大数量就是环境容纳量吗？请说明理由。 提示：不是。环境容纳量是一定的环境条件所能维持的种群最大数量，而实际数量有可能超过K值，只不过超过K值后，环境阻力增大，数量会再降下来。 1．种群“J”形增长的数学模型λ值与种群密度关系分析 种群“J”形增长公式Nt＝N0λt中，λ代表种群数量是前一年种群数量的倍数，其与种群密度的关系分析如下： (1)λ>1时，种群密度增大，如图中AB段。 (2)λ＝1时，种群密度保持稳定，如图中B、D点。 (3)λ<1时，种群密度减小，如图中BD段。 2．种群增长率和增长速率的区别 (1)种群增长率：单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，即增长率＝×100%。 (2)种群增长速率：单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率)，即增长速率＝一定时间内增长的个体数量/时间。假设某一种群的数量在某一单位时间t(如一年)内，由初始数量N0增长到Nt，则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为： 增长率＝×100%＝×100%(无单位)； 增长速率＝＝(有单位，如个/年)。 3．种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线的比较 “J”形曲线 “S”形曲线 增长模型 前提条件 理想状态：(1)食物和空间条件充裕；(2)气候适宜；(3)没有天敌和其他竞争物种等；(4)无迁入、迁出 现实状态：(1)食物、空间有限；(2)不断变化的自然条件；(3)有种内竞争和种间竞争 增长率 增长速率 有无K值 无K值 有K值 联系 两种增长曲线的差异主要是环境阻力的有无 (1)λ≠增长率 λ为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非增长率。增长率＝(末数－初数)/初数×100%＝(N0λt+1－N0