1.2 种群的数量变化（第2课时）（教学设计）-2024-2025学年高二生物同步优质资源包（人教版2019选择性必修2）

《种群数量变化》第二课时教案 学科 高中生物 年级册别 选择性必修二 共2课时 教材 人教2019版 授课类型 新授课 第2课时 教材分析 教材分析 本节课继续探讨种群数量的变化，重点介绍种群数量的波动及其影响因素。教材通过具体的实例和图表，帮助学生理解种群数量波动的原因及其对生态系统的影响。通过探究实验，学生能够实际应用所学知识，验证种群数量的变化规律。本节内容不仅有助于学生建立生态学的基本概念，还能培养学生的科学探究能力和数据分析能力。 学情分析 学生在上一节课已经初步了解了种群数量变化的模型，具备了一定的生态学基础。但他们对种群数量波动的原因和影响理解较少，对这些现象的实际应用还不够深入。在教学过程中，可以通过具体的实例和实践活动，进一步激发学生的学习兴趣，帮助他们更好地理解和掌握种群数量波动的概念。同时，需要注意学生在数据分析和逻辑推理方面的薄弱点，通过引导和示范，逐步提高他们的科学素养。 课时教学目标 知识目标 1. 理解种群数量波动的原因及其影响。 2. 掌握培养液中酵母菌种群数量变化的实验设计和操作方法。 3. 了解种群数量波动对生态系统的影响。 素养目标 1. 培养学生的科学思维能力，能够分析种群数量波动的原因及其影响。 2. 提升学生的探究实践能力，能够设计和实施简单的实验方案，验证种群数量的变化规律。 3. 增强学生的环保意识，认识到保护生态环境的重要性。 教学重点、难点 重点 1. 种群数量波动的原因及其影响。 2. 培养液中酵母菌种群数量变化的实验设计和操作方法。 3. 种群数量波动对生态系统的影响。 难点 1. 如何准确理解种群数量波动的原因及其影响。 2. 如何设计和实施合理的实验方案，验证种群数量的变化规律。 3. 如何通过实验数据，分析种群数量波动的规律。 教学环节 教师活动 学生活动 导入新课 情境导入 (1) 回顾上节课内容，复习“J”型增长和“S”型增长模型。 提出问题：在实际环境中，种群数量是否总是按照“J”型或“S”型增长？ 引导学生思考：种群数量在实际环境中是如何变化的？ (2) 通过PPT展示东亚飞蝗种群数量波动的例子，引出本节课的主题：种群数量的波动。 1. 回顾上节课内容，回答问题。 2. 参与讨论，发表观点。 3. 了解本节课的主题。 讲授新知 种群数量波动的原因 (1) 介绍种群数量波动的定义：种群数量在一定时间内出现的增减变化。 (2) 通过图表展示种群数量波动的实例，如东亚飞蝗 (3) 讲解种群数量波动的原因：非生物因素（气候条件、水资源等）和生物因素（天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀等）。 通过具体实例，让学生理解非生物因素和生物因素对种群数量波动的影响。引导学生分析种群数量波动的原因，讨论不同因素的作用机制。 种群数量波动的影响 (1) 介绍种群数量波动对生态系统的影响：易成灾种群和易消亡种群。 (2) 通过图表展示易成灾种群和易消亡种群的实例，如蝗灾、鼠灾、赤潮、鲸类濒危等。 (3) 讲解易成灾种群和易消亡种群的特点及其影响。 通过具体实例，让学生理解种群数量波动对生态系统的影响。 引导学生分析种群数量波动的影响，讨论不同种群的特点和保护措施。 1. 记录种群数量波动的定义和原因。 2. 了解种群数量波动的实例，参与讨论。 3. 记录种群数量波动的影响，参与讨论。 探究实验 培养液中酵母菌种群数量的变化 (1) 介绍实验目的：验证种群数量的波动规律。 (2) 讲解实验原理：酵母菌生长周期短，增殖速度快，适合用于种群数量变化的研究。 (3) 通过PPT展示实验材料和用具：酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、滴管、血细胞计数板、显微镜等。 酵母菌 血细胞计数板 (3) 介绍实验步骤： 先将盖玻片盖在计数室上→吸管吸培养液→滴盖玻片边缘→培养液自行渗入→滤纸吸去多余的培养液→酵母菌细胞全部沉降到计数室底部→显微计数→估算试管中酵母菌的总数。 （4） 记录数据，绘制数量变化曲线。 （5） 思考与讨论： 1.从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？ 目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性，减少误差。 2.如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取怎样的措施？ 稀释一定倍数后，再用血球计数板计数 3.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？ 只计数相邻两边及其夹角的酵母菌数。 （计上不计下，计左不计右） 4.为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？ 酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。 5.本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。 酵母菌在不同时间内的数量可以形成自身前后对照,不需另设对照实验。 6.需要做重复实验吗？ 需要重复实验,以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值 7.怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 死亡细胞多集结成团； 可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色） (6) 引导学生设计实验方案，分组进行实验。 (7) 汇报实验结果，讨论种群数量波动的规律。 1. 设计实验方案，选择实验对象。 2. 进行实验，记录数据。 3. 绘制数量变化曲线。 4. 撰写实验报告，总结实验结果。 5. 参与讨论，反思实验过程。 网络构建 习题巩固 1．某研究小组以酵母菌为对象探究种群数量的动态变化，每隔24小时定时取样，用血细胞计数板进行计数，并以多次计数的平均值估算酵母菌种群密度。下列说法正确的是（    ） A．若先滴培养液再加盖玻片，则会导致调查结果偏高 B．本实验不需要设置对照实验，也不需要做重复实验 C．每天定时从上层培养液取样，测定酵母菌细胞数量 D．若酵母菌初始接种量增加1倍，则该培养液中酵母菌种群的K值增大1倍 【答案】A 【分析】用血球计数板计数酵母菌悬液的酵母菌个数；（2）样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每小方格内含有4-5个酵母细胞为宜，一般稀释10倍即可；（3）将血球计数板用擦镜纸擦净，在中央的计数室上加盖专用的厚玻片；（4）将稀释后的酵母菌悬液，用吸管吸取一滴置于盖玻片的边缘，使菌液缓缓渗入，多余的菌液用吸水纸吸取，稍待片刻，使酵母菌全部沉降到血球计数室内；（5）计数时，当遇到位于大格线上的酵母菌，一般只计数大方格的上方和右方线上的酵母细胞（或只计数下方和左方线上的酵母细胞）；（7）对每个样品计数三次，取其平均值，并计算每1ml菌液中所含的酵母菌个数。 【详解】A、实验时，要先盖盖玻片，再滴加培养液，让其自行渗入，若先滴培养液再加盖玻片，则盖玻片可能由于已加入的液滴的表面张力作用使其未能严密的盖到计数板表面上，使计数室内的体积增大，从而使计数结果偏高，A正确； B、本实验不需要设置对照实验，但需做重复实验，避免误差和偶然性，B错误； C、每天定时取样，但要振荡摇匀后取样，C错误； D、若酵母菌的初始接种量增加一倍，培养液中酵母菌的K值不会增加1倍，因为K值受环境条件决定，D错误。 故选A。 2．小球藻是一种单细胞绿藻，某中学生物兴趣小组开展“不同光照强度对小球藻生长影响”的探究。实验流程为：向6组等量全营养液中接种等量小球藻，并在适宜温度等条件下培养→利用LED灯设置6个不同的光照强度（含黑暗处理），每天定时照射小球藻培养液→连续7d，每隔24h检测小球藻的密度。下列相关叙述错误的是（    ） A．培养小球藻的全营养液的主要成分是水和无机盐 B．预期不同光照强度下小球藻的数量均呈“J”形增长 C．应采用抽样检测的方法测定培养液中小球藻的密度 D．可取样测量小球藻叶绿素的总含量，以此代表小球藻的密度 【答案】B 【分析】小球藻是一种单细胞绿藻，能进行光合作用，在一定光照强度范围内，随着光着强度增加，小球藻光合速率加快，积累的有机物越多，小球藻生长、繁殖速度加快，单位体积中小球藻数量增加。 【详解】A、小球藻为能够进行光合作用的自养生物，故培养小球藻的全营养液的主要成分是水和无机盐，A正确； B、小球藻的生长条件并不是理想条件，因此不同光照强度下小球藻的数量不会呈“J”形增长，B错误； C、小球藻属于单细胞生物，应采用抽样检测的方法测定培养液中小球藻的密度，C正确； D、小球藻的叶绿体中含有叶绿素，可取样测量小球藻叶绿素的总含量，以此来代表小球藻的密度，D正确。 故选B。 3．利用酵母菌酿酒经历了“加料→接种→通气培养→密封发酵”等阶段，下图为该过程中酵母菌种群数量的变化曲线。在密封发酵阶段，酵母菌种群数量变化对应的曲线为（    ） A．bc B．bd C．cd D．ce 【答案】D 【分析】酵母菌属于单细胞生物，单细胞微生物典型生长曲线分为调整期（适应期）、指数期、稳定期和衰亡期4个时期。 调整期：微生物代谢活跃，大量合成细胞分裂所需的酶类、ATP及其他细胞成分； 对数期：细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定（调整期和对数期的微生物几乎不存在种内斗争）； 稳定期：有害代谢产物积累，新增细胞数目与死亡细胞数目达到动态平衡，次级代谢产物大量积累，（稳定期的微生物种内斗争最激烈）； 衰亡期：微生物数目急剧下降，出现畸形微生物菌（衰亡期的微生物和无机环境的斗争最激烈）。 【详解】酵母菌发酵前期，通气培养，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，处于对数期，酵母菌数量达到最大值后，密封发酵，此时酵母菌进行酒精发酵，随酒精浓度的增加，酵母菌数量会逐渐减少，即ce段，ABC错误，D正确。 故选D。 4．关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，下列关于该实验的叙述正确的是（    ） A．培养过程中由于代谢物积累和接触抑制需定期更换培养液 B．从试管中吸出培养液进行计数之前需将试管轻轻振荡几次 C．每隔相同时间取样，稀释相同倍数后用血细胞计数板计数 D．为排除实验操作对实验结果的干扰需另设一组空白对照组 【答案】B 【分析】在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中注意事项：（1）由于酵母就是单细胞微生物，因此计数必须在显微镜下进行，显微镜计数时，对于压线的酵母菌，应只计固定的相邻两个边及其顶角的酵母菌。（2）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。（3）每天计算酵母菌数量的时间要固定。（4）溶波要进行定量稀释。（5）本实验不需要设置对照和重复，因为该实验在时间上形成前后对照，只要分组重复实验，获得平均值即可。 【详解】A、该实验探究的是有限的资源条件下酵母菌种群数量变化，所以即使培养过程中有代谢物积累也不需更换培养液，同时酵母菌作为单细胞真菌，没有接触抑制现象，A错误； B、从试管中吸出培养液进行计数之前需将试管轻轻振荡几次，使酵母菌在培养液中分布均匀后再吸取，未振荡可能会造成结果偏大或偏小，B正确； C、每隔相同时间取样，早期酵母菌数量少，不需要稀释，后期随酵母菌数量增加，稀释倍数也在增加，C错误； D、本实验可以形成前后自身对照，不需另设一组空白对照组，D错误。 故选B。 5．将酵母菌接种到一定量的液体培养基中，定时取样、计数，绘制种群数量变化曲线。下列分析正确的是（    ） A．S形增长曲线中增长率先增大后减小 B．快速增长期种群增长曲线呈J形，增长速率不变 C．显微镜进行酵母细胞计数时，应先盖上盖玻片，再滴加酵母菌悬液 D．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数 【答案】C 【分析】在探究酵母菌种群数量变化的实验中应注意：1、由于酵母就是单细胞微生物，因此计数必须在显微镜下进行;显微镜计数时,对于压线的酵母菌，应只计固定的相邻两个边及其顶角的酵母菌。2、从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。3、每天计算酵母菌数量的时间要固定。4、溶液要进行定量稀释。5、本实验不需要设置对照和重复，因为该实验在时间上形成前后对照，只要分组重复实验，获得平均值即可。 【详解】A、S形增长曲线中增长速率先增大后减小，增长率逐渐减小，A错误； B、将酵母菌接种到一定量的液体培养基中，种群数量呈S形增长，增长速率先增大后减小，B错误； C、显微镜进行酵母细胞计数时，应先盖上盖玻片，再滴加酵母菌悬液，否则计数室液体多，影响计数，C正确； D、调查酵母菌种群数量时，从摇匀的菌悬液中吸取样液，保证酵母菌均匀分布，D错误。 故选C。 6．在对培养液中的酵母菌数量进行计数时，某兴趣小组采用了血细胞计数板直接计数法。若某同学吸取培养液制成装片后，在显微镜下进行计数。图1是一块规格为1 mm×1 mm×0.1 mm的血细胞计数板正面示意图，观察到如图2所示的图像。 (1)图1这块血细胞计数板上有 个计数室，计数板上的0.1 mm的含义是指 。 (2)图2表示显微镜下看到的大方格中含有中方格的情况，若计数得每一中方格里酵母菌平均数为20个，则1 mL该培养液中共含有酵母菌约 个。 【答案】(1) 2 每个计数室的深度为0.1mm (2)5×106 【分析】血球计数板的使用(以计数酵母菌为例)： (1)用血球计数板计数酵母菌悬液的酵母菌个数。 (2)样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每小方格内含有4-5个酵母细胞为宜，一般稀释10倍即可。 (3)将血球计数板用擦镜纸擦净，在中央的计数室上加盖专用的厚玻片。 (4)将稀释后的酵母菌悬液，用吸管吸取―滴置于盖玻片的边缘，使菌液缓缓渗入，多余的菌液用吸水纸吸取，捎待片刻，使酵母菌全部沉降到血球计数室内。 (5)计数时，如果使用16格×5格规格的计数室，要按对角线位，取左上，右上，左下，右下4个中格(即100个小格)的酵母菌数。如果规格为25格6格的计数板，除了取其4个对角方位外，还需再数中央的一个中格（即80个小方格）的酵母菌数。 (6)当遇到位于大格线上的酵母菌，一般只计数大方格的上方和右方线上的酵母细胞(或只计数下方和左方线上的酵母细胞)。 (7)对每个样品计数三次，取其平均值，按下列公式计算每1ml菌液中所含的酵母菌个数。 【详解】（1）图1这块血细胞计数板上由H形凹槽分为2个同样的计数室，计数板上的0.1mm的含义是指每个计数室的深度为0.1mm。 （2）每个大方格面积为1.0mm×1.0mm＝1.0mm2；容积为1.0mm2×0.1mm＝0.1mm3，XB.K.25.为计数板的型号和规格，表示此计数板分25个中方格。图2表示显微镜下看到的大方格中含有中方格的情况，若计数得每一中方格里酵母菌平均数为20个，则1mL该培养液中共含有酵母菌约20×25÷0.1×1 000＝5×106个。 7．调查发现小型湖泊中的绿藻、蓝细菌是露斯塔野鲮鱼和罗氏沼虾的食物，罗氏沼虾又是露斯塔野鲮鱼的食物。下图表示露斯塔野鲮鱼在10年内种群数量变化的情况，图中λ表示该种群数量是上一年种群数量的倍数。请分析回答下列问题： (1)图1内ae五个点中，d点的种群年龄组成是 型，前8年种群数量最大的是 点。 (2)在培养藻类时需每天定时对藻细胞进行取样计数， 估算培养液中藻细胞的种群密度的常用方法称为 。若吸取藻细胞样液1mL并稀释100倍，采用血细胞计数板（规格为1mm×1mm×0．1mm，由400个小格组成）计数，图2表示藻细胞的分布情况，以该中方格为一个样方，计数结果是藻细胞有 个。 (3)如果计数的中方格藻细胞平均数为15个，则1mL培养液中藻细胞的总数为 个。 【答案】(1) 衰退 b (2) 抽样检测法 1.92×108 (3)2.4×108 【分析】分析图1：图1表示露斯塔野鲮鱼在 10 年内种群数量变化的情况，从大约5年开始下降，前8年种群数量最大的是b点。 分析图2：对图2中细胞计数时采用计上不计下，计左不计右，记两边及顶点的方法进行。 【详解】（1）由图1曲线可知，图1内ae五个点中，d点种群数量继续减少，因此种群年龄组成是衰退型；b点前λ一直大于1，前8年种群数量最大的是b点。 （2）估算培养液中酵母菌种群密度的常用方法称为抽样检测法。酵母菌在计数时，计数原则为“计上不计下，计左不计右”，因此计数相邻两边，计数结果是酵母菌有12个，则1mL培养液中酵母菌的总数=12÷25×400×104×100=1.92×108个。 （3）如果计数的中方格酵母菌平均数为15个，则1mL培养液中酵母菌的总数=15÷25×400×104×100=2.4×108个。 8．在探究酵母菌的种群数量变化实验过程中，使用不同的培养方式（间隔不同的时间更换一次培养基）得到酵母菌种群数量变化如下图所示。回答下列问题： (1)更换培养基的间隔时间较短的是曲线 ，曲线d是对照组，对照组的培养方式是 。 (2)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趋于降低，其可能的限制因素是 （答出两点）。 (3)计数时，若血细胞计数板的方格内酵母菌过多，难以统计，应该采取的措施是 。 (4)若培养液的成分和体积不变，起始酵母菌的数量增加一倍，酵母菌种群的K值 （填“会”或“不会”）发生改变。 【答案】(1) a 不更换培养基 (2)营养物质不足、有害代谢产物积累等 (3)对菌液进行适当的稀释 (4)不会 【分析】由图可知，图中a、b、c三条曲线中酵母菌数量均随时间而增多；d先增多后不变。 【详解】（1）分析图可知，酵母菌数目最多，说明资源更充足，应该更换培养基的频率最高，间隔时间最短，故更换培养基的间隔时间较短的是曲线a，d组为对照组，种群数量增长最慢且最后处于稳定，应该不更换培养液，作为空白对照组。 （2）随着更换培养液的时间间隔的延长，酵母菌种群数量的增多，营养物质消耗增多，新陈代谢废物也增多，有害代谢产物积累会对细胞造成毒害作用，造成酵母菌种群的增长速率趋于降低。 （3）若血细胞计数板的方格内酵母菌过多，说明菌液中酵母菌的浓度过高，应对菌液进行适当的稀释。 （4）在一定的环境条件下所能维持种群的最大数量叫K值。由于培养液的成分和体积不变，起始酵母菌的数量增加一倍，酵母菌数量增长快，营养物质不足，故酵母菌种群的K值不会发生改变。 9．用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。回答下列问题。 (1)检测培养液中的酵母菌种群密度常用的方法是 ，培养酵母菌时需要将温度控制在20℃左右，原因是 。 (2)曲线a所示的种群数量增长最快，主要原因是种群增长所需的 最丰富。 (3)曲线d为对照组，对照组的培养方式是 。该组酵母菌数量增长到一定程度后，种群增长逐渐变慢，其限制因素有 （答出2点即可）。 (4)随着培养时间的延长，在有限的空间中，每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指 。 (5)样方法常适用于对植物种群密度的取样调查。常用的取样方法有 和 ，在取样时，关键要做到 。 【答案】(1) 抽样检测法 最适合酵母菌繁殖 (2)营养物质 (3) 不换培养液 营养物质的消耗、有害代谢产物的积累 (4)在环境条件不受破坏的情况下，一定空间内所能维持的种群的最大数量 (5) 五点取样法 等距取样法 随机取样 【分析】据图分析，该实验的自变量是酵母菌培养液的更换时间间隔、培养时间，因变量是酵母菌数量，其中d曲线为对照组，其应该不换培养液；培养液更换频率越高，有害代谢产物积累越少，营养越充足，种群生长越趋向于“J”型曲线。 【详解】（1）调查培养液中酵母菌种群密度的方法是抽样检测法。由于20℃左右最适合酵母菌繁殖，所以培养酵母菌时需要将温度控制在20℃左右。 （2）据图分析可知，a曲线的酵母菌培养液更换的时间间隔最短，营养物质最丰富，所以其所示的种群数量增长最快。 （3）根据以上分析已知，曲线d为对照组，应该不换培养液；培养一段时间后种群数量不再增加，其限制因素有：营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。 （4）环境容纳量即K值，是指特定环境所能容许的种群数量的最大值。 （5）样方法常适用于对植物种群密度的取样调查。取样时关键要做到随机取样，不能在分布较密集或稀疏的地区取样，常用的取样方法有五点取样法和等距取样法。 学科网（北京）股份有限公司 $$