1.2 种群数量的变化-【同步辅导】2023-2024学年高二生物精品讲义（2019人教版选择性必修2）

第2节 种群数量的变化 课程内容 掌握要求 1. “J”形曲线 2. “S”形曲线 3. 酵母菌培养实验 1. 明确构建种群增长模型的方法 2. 熟练掌握“J”形/“S”形曲线的基本概念 3. 明晰增长率和增长速率的概念和区别 4. 熟悉酵母菌培养实验的过程、注意事项和计算 一．建构种群增长模型的方法 1.数学模型：描述一个系统或它的性质的数学形式。 2.研究方法：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，即建立数学模型→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正（以计算细菌繁殖n代后的数量为例） 3.表达形式：表格/图像/公式 4.其他模型 （1）概念模型：以文字和箭头的形式进行连接的概念图来展示模型。 例：分泌蛋白的合成和运输过程 （2）物理模型：以真实的图片或人工画出的模拟图的展示相应的结构的模型。 例：细胞膜的流动镶嵌模型 典型考法—— 【例】模型建构是一种重要的科学研究方法。下列有关模型建构的叙述错误的是（ ） A. 利用废旧物品制作生物模型属于建构物理模型 B. 观察种群数量特征变化的图像属于数学模型 C. 沃森和克里克制作的DNA双螺旋结构模型属于概念模型 D. 生物学上常用到的模型形式包括物理模型、概念模型和数学模型等 二．种群的“J”形增长 1.定义：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，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。这种类型的种群增长称为“J”形增长。 2.前提条件 （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 以上条件即所谓的“理想条件”，是“J”形曲线发生的前提条件，除了在理想条件下，只认为在实验室培养微生物的初期阶段符合“J”形曲线发生的前提条件。 3.建立模型 t年后种群数量为 其中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。 三．种群的“S”形增长 1.定义：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。这种类型的种群增长称为“S”形增长。 2.产生原因：在自然界，当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时，初始阶段一般会出现较快增长，但是，资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，这就会使种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。 3.有关K值的相关问题 （1）K值定义：在一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。 （2）在环境不变的情况下，种群的数量会逐步增加到K值后，在K值的上下小范围波动。当种群的数量偏离K值时，会通过负反馈调节回到K值。 （3）K值不是种群数量的最大值，由于范围波动的存在，种群数量的最大值要高于K值。 （4）当种群数量远远超过K值的时候，会对环境造成破坏，而后导致种群数量和K值都剧烈下降。 （5）K值只取决于种群的类型和环境条件，当环境条件变好的时候，K值增加，反之下降。但K值与现实中种群数量的无关，其为一个环境条件决定的定值。所以，K值不是一成不变的。 典型考法—— 【例】自然界中的种群数量一般呈现“S”形曲线的走势，在此增长趋势中（ ） A. 种群数量的增长与种群密度无关 B. 达到K值时，种群数量不再变化 C. 种群数量的增长受环境因素制约 D. K值是种群在该环境中最大数量 四．增长率和增长速率相关问题 1.增长率 （1）定义：类似于生长率，其表示的核心是一个比率，在特定时间内种群增长的数量占种群总数量的比例。 （2）公式 （无单位） 2.增长速率 （1）定义：类似于速度，其表示的核心是一个速度，在特定时间内种群增长的速度。 （2）公式 （单位：只/年） 3.“J”/“S”形曲线的增长率和增长速率图像 （1）“J”形曲线 （2）“S”形曲线 4.“J”/“S”形曲线的增长率和增长速率分析 （1）“J”形曲线的增长率与λ的关系 λ-1=增长率 由于在“J”形曲线中，λ是保持不变的，所以增长率也保持不变。 （2）λ与种群密度的变化关系 当λ＞1时，种群密度增大，当λ＜1时，种群密度减小，当λ=1时，种群密度不变。 （3）“S”形曲线的增长速率最高值 当种群数量处于K/2的时候，种群的增长速率大达到最高值。 典型考法—— 【例】某地乌鸦连续10年的种群数量增长情况如下图所示，后一年的种群数量是前一年的λ倍。下列叙述正确的是  （    ） A．第3年乌鸦种群数量最大 B．第6年以前乌鸦种群呈S形增长 C．第3年以前乌鸦种群呈J形增长 D．第5年和第7年的乌鸦种群数量相同 五．种群数量的波动 （