1.2种群数量的变化导学案-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1.2　种群数量的变化 学案 学习目标 1.概述细胞学说的建立过程、内容和意义。(生命观念、科学思维)　2.举例说出归纳法在科学研究中的作用。(科学思维)　3.阐述生命系统的结构层次。(生命观念) .　 新知探究 1.尝试建构种群数量增长的数学模型。 2．分析“J”形曲线和“S”形曲线的成因和变化过程。 3．掌握探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验。 任务驱动一　建构种群增长模型的方法 要点探究 细菌的繁殖速率很快。假定在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就繁殖一代，如图所示。 细菌繁殖产生的后代数量 (1)填写下表：计算一个细菌在不同时间(单位为min)产生后代的数量。 时间 (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 代数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量 (个) 20 __ __ __ ___ ____ ____ ____ ____ ____ (2)第n代细菌数量的计算公式是什么？ (3)72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ (4)以时间为横坐标、细菌数量为纵坐标，请在下面坐标图中画出细菌的数量增长曲线。 细菌种群的增长曲线 (5)在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？分析其原因。 归纳总结 1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2．建立数学模型的一般步骤 3．表达形式 (1)数学方程式：科学、准确，但不够直观。 (2)曲线图：直观，但不够精确。 对应训练 1．(2024·内蒙古巴彦淖尔高二期中)模型建构是研究生命活动规律常用方法，下列各项中，属于建构数学模型的是(　　) A．制作细胞的三维结构模型 B．制作DNA双螺旋模型 C．建立血糖调节模型 D．建构种群增长模型 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(t个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，m小时后，理论上该种群的个体总数是(　　) A．t·2m　　　　 B．t·220　　　　 C．t·22m　　　　 D．t·23m 任务驱动二　种群数量的变化 教材梳理 1．种群的“J”形增长 (1)含义：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。 (2)数学模型 ①模型假设 a．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。 b．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：t年后种群数量表达式为Nt＝N0λt。 ③各参数的含义 2．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)数学模型 ①模型假设 →→ ②建立模型 (3)环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。 (4)应用 ①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。 ②应对措施：建立自然保护区，改善栖息环境，提高环境容纳量。 3．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)对于大多数生物来说，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。 拓展：种群数量的波动类型 ①周期性波动：两个波峰之间相隔的时间相等的波动。少数物种的种群数量波动表现周期性。 ②非周期性波动：两个波峰之间相隔的时间不相等的波动。大多数种群的数量因气候等原因发生非周期性波动。 【概念辨析】 (1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。( ) (2)种群数量达到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。( ) (3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。( ) (4)环境容纳量即为种群数量最大值。( ) (5)当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。( ) 要点探究 1．请据图分析，种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？并说明理由。 λ值的生物学意义图解 2．生态学家高斯(G.F.Gause)曾经做过这样一个实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快，第五天以后基本维持在375个左右。 大草履虫种群的增长曲线 (1)依据题图分析，大草履虫呈“S”形增长，原因是什么？ (2)分析图中A点、B点时种群的出生率和死亡率的大小。 3．将一种生物引入一个新环境中，这个生物种群一定会出现“J”形增长吗？为什么？ 4．生活在同一个池塘中的鲤鱼和鲢鱼的环境容纳量________(填“相同”或“不相同”)，原因是____________________________________。 归纳总结 1．“J”形曲线和“S”形曲线的比较 项目 “J”形曲线 “S”形曲线 曲线 模型 产生 条件 ①食物、空间条件充裕；②气候适宜； ③没有敌害、疾病 ①食物、空间有限；②各种生态因素综合作用 特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定 K值 无K值 有K值 二者 联系 两种增长曲线不同的主要原因是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同 2．关于K值的模型解读 (1)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境会遭到破坏。 (2)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 (3)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过调节使种群数量回到K值。 对应训练 1．(2024·山西吕梁高二统考)如图所示为某种群的数量变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A．图示曲线表明每年增加的个体数量始终不变 B．该种群数量增长的数学模型为：Nt＝N0λt－1 C．该种群的K值随种群个体数量的增多而逐渐增大 D．该种群可能处于食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌等条件下 2．(2024·陕西西安校考)如图为某种群的出生率、死亡率数据。下列叙述正确的是(　　) A．1900年，种群的年龄结构一定为稳定型 B．1910～1920年间，种群的增长方式属于“S”形增长 C．1950年，种群的个体数已达最小值 D．1950～1970年间，此种群个体数增加 3．(2024·甘肃白银高二校联考)种群的数量特征是种群基本特征之一，图1表示某种群在不同时间的数量变化模型，图2表示该种群当年种群数量与上一年种群数量的比值(λ)的变化曲线。下列有关说法错误的是(　　) 图1 图2 A．图1中的K值最可能为K2 B．图1说明种群的稳定是一种相对的稳定 C．图2中，第4～6年内，种群数量在增大 D．图2中，第10～14年内，种群密度在不断增大 [归纳拓展]　λ与种群密度关系的模型判断 (1)λ＞1时，种群密度增大，如图中AB段(不包括B点)。 (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(不包括B、D点)。 任务驱动三　培养液中酵母菌种群数量的变化 教材梳理 1．实验原理：酵母菌是单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，可以用液体培养基来培养。 2．实验步骤 3．计数方法：抽样检测法。 4．具体计数过程 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→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微镜计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。 5．实施计划：首先通过显微镜观察，估算出10 mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。 要点探究 1．变量分析：自变量为______；因变量为____________；无关变量为____________等。 2．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，试分析其原因。 3．若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？ 4．探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？ 5．怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 6．若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为________________个/mL。 7．如图为探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验相关曲线，据图回答下列问题。 (1)在相当一段时间内，酵母菌的增长符合哪种模型？ (2)de段曲线下降的原因可能有哪些？ (3)试着在下面坐标系中画出该实验中酵母菌的增长速率曲线。 归纳总结 血细胞计数板及其计算方法 (1)结构 (2)计数室种类 ①计数室的总体积是1 mm×1 mm×0.1 mm＝0.1 mm3＝10－4 mL ②每个小室的体积是0.1 mm 3÷400＝1/4000 mm3 ③25中格×16小格(取4个对角和1个中间的中格)，16中格×25小格(取4个对角中格)计数，如图阴影。 (3)计算方法 ①计算步骤 a．先计算计数室内的种群密度 b．再利用种群密度乘以溶液体积求出种群数量。 ②计算公式 a．25中格×16小格： 酵母菌总数＝5个中格酵母菌数×5×104×稀释倍数×培养液体积(mL) b．16中格×25小格： 酵母菌总数＝4个中格酵母菌数×4×104×稀释倍数×培养液体积(mL) c．酵母菌总数＝每个小方格中酵母菌的平均数×400×104×稀释倍数×培养液体积(mL) 对应训练 1．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的操作，正确的是(　　) A．先将培养液滴在计数板上，轻盖盖玻片防止气泡产生 B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 C．该实验需要设置空白对照组 D．每次取样前应将试管振荡摇匀 2．如图为某同学在完成“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时通过显微镜观察到的血细胞计数板(1 mm×1 mm×0.1 mm)中一个中方格中的菌体分布情况，稀释倍数为100倍。下列说法错误的是(　　) A．本实验存在对照，对酵母菌数量的调查方法常用抽样检测法 B．制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上 C．取样时从静置的培养液底部吸取，会导致数据偏大 D．若五个中方格的酵母菌平均数如图所示，则估算该稀释度下酵母菌的种群密度为6×108个/mL 3．(2024·常德高二检测)如图是探究影响酵母菌种群数量变化的因素时获得的实验结果。下列分析不正确的是(　　) A．MN时期酵母菌的呼吸方式为无氧呼吸 B．与M点相比，N点时酵母菌种内竞争更为激烈 C．酵母菌种群数量从P点开始下降的主要原因除营养物质大量消耗外，还有酒精浓度过高、培养液的pH下降等 D．图示发酵时间内种群的年龄结构变化为增长型→稳定型→衰退型 课堂小结 课堂练习 1．“J”形增长是在理想条件下的指数增长类型，下列环境条件不是“J”形增长所需条件的是(　　) A．环境中没有天敌 B．环境中的食物和空间充裕 C．没有个体的出生和死亡 D．环境中没有竞争物种 2．如图表示将绵羊引入某个岛屿后的数量变化情况，下列叙述正确的是(　　) A．绵羊种群数量增长到一定程度，就保持恒定不变 B．第25年时绵羊的出生率最大，种群增长速率也最快 C．50年后该绵羊种群数量在K值附近波动是由出生率和死亡率变动所致 D．绵羊数量达到K值时，种群的年龄结构为衰退型 3．(教材P12概念检测2改编)下列关于环境容纳量的叙述，错误的是(　　) A．环境条件不受破坏情况下，环境容纳量是一定空间中所能维持的种群最大数量 B．同一种群的环境容纳量不是固定不变的，受环境因素的影响 C．草原上放养的牲畜过多使植被被破坏，其牲畜的环境容纳量不变 D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量 4．(2024·高二云南师大附中校考)科研人员取10个相同的装有100 mL培养溶液的锥形瓶，每瓶中加入5片浮萍，其中5瓶每7天统计瓶中的浮萍数量，另外5瓶每7天统计数目后更换一次培养液。所有培养瓶均在有人工光源的摇床内培养，实验结果如图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A．这10个锥形瓶中的浮萍数量都不会无限增大 B．未更换培养液组在35天达到K值并一直保持不变 C．利用摇床培养可以使浮萍更好的利用培养液中的营养物质 D．每周更换培养液组种群数量的增长曲线与“J”形曲线不同 5．请根据如图所示种群增长的坐标曲线图，回答下列有关问题。 (1)马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的，人们把它引种到夏威夷，一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)符合马缨丹疯狂蔓延的趋势。 (2)自然界中种群增长曲线表现为图中的曲线________。 (3)太湖蓝细菌事件使太湖的美丽形象大打折扣，若此图表示太湖蓝细菌增长曲线，当种群数量达到______点后，增长速率为0。 (4)依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应在______点后进行，原因是_______________________________________。 (5)若图中曲线Ⅱ表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用杀死的办法，采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。因此，增大环境阻力，降低其________________，是防治的根本措施。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.2　种群数量的变化 学案 学习目标 1.概述细胞学说的建立过程、内容和意义。(生命观念、科学思维)　2.举例说出归纳法在科学研究中的作用。(科学思维)　3.阐述生命系统的结构层次。(生命观念) .　 新知探究 1.尝试建构种群数量增长的数学模型。 2．分析“J”形曲线和“S”形曲线的成因和变化过程。 3．掌握探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验。 任务驱动一　建构种群增长模型的方法 要点探究 细菌的繁殖速率很快。假定在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就繁殖一代，如图所示。 细菌繁殖产生的后代数量 (1)填写下表：计算一个细菌在不同时间(单位为min)产生后代的数量。 时间 (min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 代数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 数量 (个) 20 __ __ __ ___ ____ ____ ____ ____ ____ 提示：2　4　8　16　32　64　128　256　512 (2)第n代细菌数量的计算公式是什么？ 提示：设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌数为第一代，数量为N0×2，第n代的细菌数量为Nn＝N0×2n。 (3)72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 提示：2216个。 (4)以时间为横坐标、细菌数量为纵坐标，请在下面坐标图中画出细菌的数量增长曲线。 细菌种群的增长曲线 提示：如图所示。 细菌种群的增长曲线 (5)在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？分析其原因。 提示：不会。因为培养瓶中的营养物质和空间都是有限的。 归纳总结 1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2．建立数学模型的一般步骤 3．表达形式 (1)数学方程式：科学、准确，但不够直观。 (2)曲线图：直观，但不够精确。 对应训练 1．(2024·内蒙古巴彦淖尔高二期中)模型建构是研究生命活动规律常用方法，下列各项中，属于建构数学模型的是(　　) A．制作细胞的三维结构模型 B．制作DNA双螺旋模型 C．建立血糖调节模型 D．建构种群增长模型 解析：D　制作细胞的三维结构模型和制作DNA双螺旋模型，属于物理模型，A、B错误；血糖调节模型是通过动态的物理模型构建概念模型，C错误；种群增长模型是数学模型，D正确。 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(t个个体)接种到培养基上(资源、空间无限)，m小时后，理论上该种群的个体总数是(　　) A．t·2m　　　　 B．t·220　　　　 C．t·22m　　　　 D．t·23m 解析：D　在营养和生存空间等没有限制的理想条件下，m小时细菌繁殖代数为3m，则种群的数量为t·23m，故选D。 任务驱动二　种群数量的变化 教材梳理 1．种群的“J”形增长 (1)含义：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。 (2)数学模型 ①模型假设 a．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。 b．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：t年后种群数量表达式为Nt＝N0λt。 ③各参数的含义 2．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)数学模型 ①模型假设 →→ ②建立模型 (3)环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。 (4)应用 ①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。 ②应对措施：建立自然保护区，改善栖息环境，提高环境容纳量。 3．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)对于大多数生物来说，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。 拓展：种群数量的波动类型 ①周期性波动：两个波峰之间相隔的时间相等的波动。少数物种的种群数量波动表现周期性。 ②非周期性波动：两个波峰之间相隔的时间不相等的波动。大多数种群的数量因气候等原因发生非周期性波动。 【概念辨析】 (1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。(×) (2)种群数量达到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。(×) (3)对于“S”形增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。(√) (4)环境容纳量即为种群数量最大值。(×) (5)当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。(√) 要点探究 1．请据图分析，种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？并说明理由。 λ值的生物学意义图解 提示：不一定是“J”形；当λ＜1时，种群数量减少；当λ＝1时，种群数量相对稳定；只有当λ＞1时，种群数量增多，曲线呈“J”形。 2．生态学家高斯(G.F.Gause)曾经做过这样一个实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快，第五天以后基本维持在375个左右。 大草履虫种群的增长曲线 (1)依据题图分析，大草履虫呈“S”形增长，原因是什么？ 提示：随着大草履虫数量增多，它们对食物和空间的竞争逐渐激烈，导致出生率降低，死亡率升高。 (2)分析图中A点、B点时种群的出生率和死亡率的大小。 提示：A点时，出生率大于死亡率；B点时出生率等于死亡率。 3．将一种生物引入一个新环境中，这个生物种群一定会出现“J”形增长吗？为什么？ 提示：不一定。如果环境条件适宜，该生物在一段时间内可能会出现“J”形增长；如果该生物不适应新环境，则种群数量会下降。 4．生活在同一个池塘中的鲤鱼和鲢鱼的环境容纳量________(填“相同”或“不相同”)，原因是____________________________________。 提示：不相同　不同种群适宜生活的环境不同，K值不同 归纳总结 1．“J”形曲线和“S”形曲线的比较 项目 “J”形曲线 “S”形曲线 曲线 模型 产生 条件 ①食物、空间条件充裕；②气候适宜； ③没有敌害、疾病 ①食物、空间有限；②各种生态因素综合作用 特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定 K值 无K值 有K值 二者 联系 两种增长曲线不同的主要原因是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同 2．关于K值的模型解读 (1)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境会遭到破坏。 (2)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。 (3)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过调节使种群数量回到K值。 对应训练 1．(2024·山西吕梁高二统考)如图所示为某种群的数量变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A．图示曲线表明每年增加的个体数量始终不变 B．该种群数量增长的数学模型为：Nt＝N0λt－1 C．该种群的K值随种群个体数量的增多而逐渐增大 D．该种群可能处于食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌等条件下 解析：D　“J”形曲线中，增长倍数不变，但由于每年种群基数不同，故每年增加的个体数量也不同，A错误；该种群可能处于理想状态下，即食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌等，种群数量呈现指数增长的趋势，可表示为：Nt＝N0λt，B错误，D正确；“J”形增长曲线中每年与上一年相比，以恒定的倍数在增长，因此每年增加的个体逐渐增多，不存在K值，C错误。 2．(2024·陕西西安校考)如图为某种群的出生率、死亡率数据。下列叙述正确的是(　　) A．1900年，种群的年龄结构一定为稳定型 B．1910～1920年间，种群的增长方式属于“S”形增长 C．1950年，种群的个体数已达最小值 D．1950～1970年间，此种群个体数增加 解析：B　1900年，种群的出生率大于死亡率，种群的年龄结构可能是增长型，A错误；1910～1920年间，根据出生率与死亡率的差值先增大后减小，种群的增长方式属于“S”形增长，B正确；1970年，种群的个体数达最小值，C错误；1950—1970年间，出生率小于死亡率，此种群个体数在减少，D错误。 3．(2024·甘肃白银高二校联考)种群的数量特征是种群基本特征之一，图1表示某种群在不同时间的数量变化模型，图2表示该种群当年种群数量与上一年种群数量的比值(λ)的变化曲线。下列有关说法错误的是(　　) 图1 图2 A．图1中的K值最可能为K2 B．图1说明种群的稳定是一种相对的稳定 C．图2中，第4～6年内，种群数量在增大 D．图2中，第10～14年内，种群密度在不断增大 解析：D　种群数量稳定后在K值上下波动，故该种群的环境容纳量是K2，A正确；种群所维持的最大数量，即K值，是一种相对稳定，不是绝对的、恒定的，B正确；图2中，第4～6年时λ＞1，种群数量增加，C正确；图2中，第10年到14年，λ先小于1，后大于1，种群密度先减小后增大，D错误。 [归纳拓展]　λ与种群密度关系的模型判断 (1)λ＞1时，种群密度增大，如图中AB段(不包括B点)。 (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(不包括B、D点)。 任务驱动三　培养液中酵母菌种群数量的变化 教材梳理 1．实验原理：酵母菌是单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，可以用液体培养基来培养。 2．实验步骤 3．计数方法：抽样检测法。 4．具体计数过程 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→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微镜计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。 5．实施计划：首先通过显微镜观察，估算出10 mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。 要点探究 1．变量分析：自变量为______；因变量为____________；无关变量为____________等。 提示：时间　酵母菌数量　培养液的体积 2．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，试分析其原因。 提示：使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。 3．若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？ 提示：当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。 4．探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？ 提示：酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照，不需要另设对照实验。但需要做重复实验获取平均值，以保证计数的准确性。 5．怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 提示：可以借助台盼蓝染液进行染色(死亡细胞呈蓝色)。 6．若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为________________个/mL。 提示：20×(25÷5)×100×10 000＝1×108 7．如图为探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验相关曲线，据图回答下列问题。 (1)在相当一段时间内，酵母菌的增长符合哪种模型？ 提示：符合“S”形曲线增长。 (2)de段曲线下降的原因可能有哪些？ 提示：营养物质被消耗而逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。 (3)试着在下面坐标系中画出该实验中酵母菌的增长速率曲线。 提示： 归纳总结 血细胞计数板及其计算方法 (1)结构 (2)计数室种类 ①计数室的总体积是1 mm×1 mm×0.1 mm＝0.1 mm3＝10－4 mL ②每个小室的体积是0.1 mm 3÷400＝1/4000 mm3 ③25中格×16小格(取4个对角和1个中间的中格)，16中格×25小格(取4个对角中格)计数，如图阴影。 (3)计算方法 ①计算步骤 a．先计算计数室内的种群密度 b．再利用种群密度乘以溶液体积求出种群数量。 ②计算公式 a．25中格×16小格： 酵母菌总数＝5个中格酵母菌数×5×104×稀释倍数×培养液体积(mL) b．16中格×25小格： 酵母菌总数＝4个中格酵母菌数×4×104×稀释倍数×培养液体积(mL) c．酵母菌总数＝每个小方格中酵母菌的平均数×400×104×稀释倍数×培养液体积(mL) 对应训练 1．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的操作，正确的是(　　) A．先将培养液滴在计数板上，轻盖盖玻片防止气泡产生 B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 C．该实验需要设置空白对照组 D．每次取样前应将试管振荡摇匀 解析：D　制片时，应先将盖玻片盖上，再将培养液滴在计数板的一侧，A错误；酵母菌只有在有氧条件下才能大量繁殖，所以在培养酵母菌时，不能去除培养液中的溶解氧，B错误；该实验为前后自身对照实验，因此不需要另外设置空白对照组，C错误；每次取样前应将试管振荡摇匀，目的是使试管中的酵母菌均匀分布，减少误差，D正确。 2．如图为某同学在完成“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时通过显微镜观察到的血细胞计数板(1 mm×1 mm×0.1 mm)中一个中方格中的菌体分布情况，稀释倍数为100倍。下列说法错误的是(　　) A．本实验存在对照，对酵母菌数量的调查方法常用抽样检测法 B．制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上 C．取样时从静置的培养液底部吸取，会导致数据偏大 D．若五个中方格的酵母菌平均数如图所示，则估算该稀释度下酵母菌的种群密度为6×108个/mL 解析：B　本实验自身前后形成对照，对酵母菌数量的调查方法常用抽样检测法，A正确；在血细胞计数板计数室上先盖上盖玻片后，在盖玻片一侧的边沿用吸管滴加样液，让其自行渗入计数室，B错误；酵母菌是兼性厌氧菌，若取样时从静置的培养液底部吸取，会导致数据偏大，C正确；中格中酵母菌数为24，稀释倍数为100，故酵母菌的种群密度为24×25×104×100＝6×108个/mL，D正确。 3．(2024·常德高二检测)如图是探究影响酵母菌种群数量变化的因素时获得的实验结果。下列分析不正确的是(　　) A．MN时期酵母菌的呼吸方式为无氧呼吸 B．与M点相比，N点时酵母菌种内竞争更为激烈 C．酵母菌种群数量从P点开始下降的主要原因除营养物质大量消耗外，还有酒精浓度过高、培养液的pH下降等 D．图示发酵时间内种群的年龄结构变化为增长型→稳定型→衰退型 解析：A　由图示可知，MN时期酒精浓度逐渐增多，说明酵母菌在有氧呼吸的同时开始了无氧呼吸，随着无氧呼吸逐渐增强，有氧呼吸逐渐减弱，A错误；与M点相比，N点时酵母菌的种群密度达到最大，种内竞争更为激烈，B正确；酵母菌种群数量在P点后快速下降的主要原因除营养物质大量消耗外，还有酒精浓度过高、培养液的pH下降等，C正确；图示发酵时间内种群的年龄结构变化为增长型→稳定型→衰退型，D正确。 课堂小结 课堂练习 1．“J”形增长是在理想条件下的指数增长类型，下列环境条件不是“J”形增长所需条件的是(　　) A．环境中没有天敌 B．环境中的食物和空间充裕 C．没有个体的出生和死亡 D．环境中没有竞争物种 解析：C　“J”形增长是在理想条件下的指数增长类型，其发生的前提条件是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．如图表示将绵羊引入某个岛屿后的数量变化情况，下列叙述正确的是(　　) A．绵羊种群数量增长到一定程度，就保持恒定不变 B．第25年时绵羊的出生率最大，种群增长速率也最快 C．50年后该绵羊种群数量在K值附近波动是由出生率和死亡率变动所致 D．绵羊数量达到K值时，种群的年龄结构为衰退型 解析：C　绵羊种群的数量增长到一定程度，由于种群数量会受到多种因素的影响，种群数量会在某一范围内波动，即保持相对稳定，而不是恒定不变，A错误；绵羊数量达到K/2时，即图中的第25年时，绵羊的增长速率最快，但出生率并不一定是最大的，B错误；50年后该绵羊种群数量达到K值，且在K值附近波动是由出生率和死亡率变动所致，因为出生率和死亡率是决定种群数量变化的主要因素，C正确；绵羊数量达到K值时，数量保持相对稳定，种群的年龄结构为稳定型，D错误。 3．(教材P12概念检测2改编)下列关于环境容纳量的叙述，错误的是(　　) A．环境条件不受破坏情况下，环境容纳量是一定空间中所能维持的种群最大数量 B．同一种群的环境容纳量不是固定不变的，受环境因素的影响 C．草原上放养的牲畜过多使植被被破坏，其牲畜的环境容纳量不变 D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量 解析：C　在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值，A正确；同一种群的环境容纳量不是固定不变的，会受到气候、食物、天敌、传染病等环境因素的影响，B正确；草原上放养的牲畜过多使草原生态环境发生改变，植被被破坏，其牲畜的环境容纳量减小，C错误；建立自然保护区的目的是改善大熊猫的生存环境，从而提高大熊猫种群的环境容纳量，D正确。 4．(2024·高二云南师大附中校考)科研人员取10个相同的装有100 mL培养溶液的锥形瓶，每瓶中加入5片浮萍，其中5瓶每7天统计瓶中的浮萍数量，另外5瓶每7天统计数目后更换一次培养液。所有培养瓶均在有人工光源的摇床内培养，实验结果如图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A．这10个锥形瓶中的浮萍数量都不会无限增大 B．未更换培养液组在35天达到K值并一直保持不变 C．利用摇床培养可以使浮萍更好的利用培养液中的营养物质 D．每周更换培养液组种群数量的增长曲线与“J”形曲线不同 解析：B　由于培养瓶中空间和营养是有限的，存在环境阻力，这10个锥形瓶中的浮萍数量都不会无限增大，A正确；未更换培养液组在35天达到K值，长时间不更换培养液会导致营养物质缺乏，最终浮萍的数量会下降，B错误；利用摇床培养可以增大浮萍与营养物质的接触的机会，利于培养液中营养物质的利用，C正确；由于培养瓶中空间和营养是有限的，存在环境阻力，每周更换培养液组的浮萍种群不呈“J”形增长，D正确。 5．请根据如图所示种群增长的坐标曲线图，回答下列有关问题。 (1)马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的，人们把它引种到夏威夷，一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)符合马缨丹疯狂蔓延的趋势。 (2)自然界中种群增长曲线表现为图中的曲线________。 (3)太湖蓝细菌事件使太湖的美丽形象大打折扣，若此图表示太湖蓝细菌增长曲线，当种群数量达到______点后，增长速率为0。 (4)依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应在______点后进行，原因是_______________________________________。 (5)若图中曲线Ⅱ表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用杀死的办法，采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。因此，增大环境阻力，降低其________________，是防治的根本措施。 解析：(1)马缨丹引入夏威夷属于物种入侵，环境适宜，缺少天敌，马缨丹大量繁殖，所以会出现“J”形增长，对应曲线Ⅰ。(2)在自然环境中，资源和空间是有限的，所以种群数量应呈“S”形增长，对应曲线Ⅱ。(3)当达到K值时，种群的增长速率变为0，对应图中的F点。(4)为了获取持续的高产，应在E点(K/2)之后捕捞，捕捞后维持在E点，因为E点时种群的增长速率最大，有利于种群的恢复。(5)要控制老鼠的种群数量则应增加老鼠的生存环境阻力，可从食物来源、生活场所、天敌等方面采取措施，使其环境容纳量降低。 答案：(1)Ⅰ　(2)Ⅱ　(3)F　(4)E　E点时种群数量的增长速率最大　(5)环境容纳量 学科网（北京）股份有限公司 $$