第1章 第2节 种群数量的变化（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修2同步学案（人教版2019）

第2节　种群数量的变化 学习目标 素养要求 尝试建立数学模型解释种群的数量变动。 1.运用数学模型表示种群数量变化的规律。(生命观念、科学思维) 2．探究培养液中某种酵母菌种群数量的动态变化。(科学探究) 一、构建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．建立数学模型的一般步骤与实例(连线) 3．数学模型的表达形式 数学方程式和曲线图。 二、种群的“J”形增长和“S”形增长 1．种群的“J”形增长 (1)模型假设：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；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：Nt＝N0λt，种群数量呈“J”形曲线增长。 (3)曲线模型。 2．种群的“S”形增长 (1)形成原因。 (2)环境容纳量。 ①含义：一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。 ②特点：同一种群的K值不是固定不变的，会随着环境条件的改变而变化。 (3)曲线模型。 (4)应用：建立自然保护区，从而提高环境容纳量，如提高大熊猫的种群数量。 三、种群数量的波动和下降 1．种群数量的波动 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。但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。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。蝗灾、鼠灾、赤潮等，就是种群数量爆发增长的结果。 2．种群数量的下降 当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。 3．保护 对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。 四、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)在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线。 (3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。 2．实验流程 [自学效果诊断] 1．判正误 (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)对于“S”形曲线，同一种群的K值是固定不变的，与环境因素无关( × ) (3)种群数量达到K值后不再发生变化( × ) (4)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”形增长( √ ) (5)培养液中酵母菌种群数量的变化实验过程中需要无氧环境( × ) 2．微思考 (1)与数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？ [提示]　虽然直观，但不够精确。 (2)同一种群的K值是不是固定不变的？ [提示]　不是的，若环境遭到破坏，K值会下降。 新知探究一　种群的数量变化分析 1．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多少？ [提示]　t·23m。 2．如图所示是某种群在不同生态环境中的增长曲线，据图思考讨论： (1)曲线a表示什么类型的曲线？产生此现象的原因是什么？ [提示]　曲线a表示“J”形曲线。种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制。 (2)曲线b表示什么类型的曲线？产生此现象的原因是什么？ [提示]　曲线b表示“S”形曲线。该种群置于有限的自然环境中。 (3)图中阴影部分表示什么？ [提示]　通过自然选择被淘汰的个体。 [核心归纳] 种群的“J”形增长和“S”形增长曲线 项目 “J”形增长 “S”形增长 曲线模型 前提条件 理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约 现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约 K值有无 无K值 有K值 【误区警示】　增长率≠增长速率 (1)增长率：单位时间内种群数量的变化率，增长率＝(现有个体数－原有个体数)/原有个体数＝出生率－死亡率。 甲为“J”形曲线增长率，乙为“S”形曲线增长率。 (2)增长速率：单位时间内种群的增长量，增长速率＝(现有个体数－原有个体数)/增长时间＝(出生数－死亡数) /单位时间，下图分别为“J”形、“S”形曲线的增长速率。 [典题应用] 1．关于下图中种群数量变化的说法，错误的是(　　) A．种群“J”形增长曲线只有在理想条件下才能出现 B．种群呈“S”形增长过程中，在达到K值之前就是“J”形增长 C．自然状态下种群数量达到600时，种群的增长率为0 D．环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化 解析：选B　种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现；种群呈“S”形增长过程中，在达到K值之前由于环境阻力的存在，种群增长曲线不是标准的“J”形；K值时出生率等于死亡率，种群数量不变，此时种群增长率为0；环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化。 2．下图表示有限环境中某一种群的增长曲线。下列有关叙述正确的是(　　) ①K值是环境条件所允许达到的种群数量最大值　②在K值时，种群的增长率最大　③如果不考虑迁入和迁出等其他因素，在K值时出生率等于死亡率　④假设这是鱼的种群，当种群达到K值时开始捕捞，可持续获得最高产量 A．①②　　　　　　 B．①④ C．①③ D．③④ 解析：选C　K值为环境容纳量，其含义为特定环境条件所允许的种群数量的最大值，①正确；K值时种群数量最大，此时种群增长率为0，即不考虑迁入和迁出等其他因素时，出生率＝死亡率，②错误、③正确；K/2时，种群增长速率最大，在鱼群数量超过K/2时捕捞，并使剩余数量维持在K/2水平，可获得持续高产，④错误。 新知探究二　通过探究“培养液中酵母菌种群数量的 变化”，掌握实验方案的设计与实施 1．实验操作与设计 (1)用培养液培养酵母菌时，种群数量增长的主要影响因素有哪些？ [提示]　培养液成分、空间、pH、温度等。 (2)从试管中吸出培养液之前，将试管轻轻振荡几次的目的是什么？ [提示]　使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。 (3)本实验需要设置对照实验吗？如果不需要，说明理由。要做重复实验吗？为什么？ [提示]　本实验在不同时期内的数量可以相互对照，因此不需要另设对照组；但需要重复实验，以保证计数的准确性。 2．酵母菌的计数 (1)使用血细胞计数板计数时，要先盖盖玻片后滴加酵母菌培养液目的是什么？ [提示]　防止气泡产生，影响计数。 (2)计数原则(同“样方法”)是什么？ [提示]　计上不计下，计左不计右。 3．酵母菌种群数量变化的原因 下图是某同学绘制的酵母菌种群数量变化曲线，试分析曲线中AB段、BC段的变化原因。 [提示]　A→B：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，种群数量快速增加。B→C：随着酵母菌数量不断增加，营养消耗、pH变化等，生存条件恶化，酵母菌死亡率升高，种群数量下降。 [核心归纳] 探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”的六个注意事项 (1)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。 (2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。 (3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。 (4)制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。 (5)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。 (6)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。 [典题应用] 3．探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验方法与注意事项中，不正确的是(　　) A．计数培养液中酵母菌数量可用抽样检测法 B．该实验不需要设置对照组，不需要做重复实验 C．从试管中吸取培养液前要将试管轻轻振荡几次 D．在显微镜下统计酵母菌数量时视野不能太亮 解析：选B　酵母菌数量的统计通常采用抽样检测法，A项正确；该实验可不设置对照组，但是必须进行重复实验，以减小误差，B项错误；从试管中吸取培养液前振荡几次，使菌液混合均匀，减小误差，C项正确；显微镜下视野太亮会导致酵母菌观察不清，从而影响统计数量，D项正确。 4．某学生在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验结果绘制出如下图所示的曲线图。下列有关分析错误的是(　　) A．实验过程中酵母菌种群的年龄结构先是增长型，后是稳定型，最后变为衰退型 B．种群数量在不同时间的增长速率可能相同 C．本实验中不存在对照 D．每次取样前应将培养瓶振荡摇匀 解析：选C　由题意可知，种群数量先增加，然后维持稳定，最后减少，表明种群的年龄组成先是增长型，然后是稳定型，最后变为衰退型，故A正确；不同时刻曲线的斜率可能相同，故B正确；本实验的不同时间的取样起到相互对照的作用，故C错误；为了实验的准确性，在每次取样前都应将培养瓶振荡摇匀，使酵母菌均匀分布，故D正确。 [核心语句必背] 1．在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈“J”形增长，数学模型为：Nt＝N0λt。 2．正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量会呈“S”形增长。 3．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。 4．“J”形曲线的增长率是不变的，“S”形曲线的增长速率先增大后减小。 5．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；反之，K值会上升。 1．在下列哪种条件下种群数量会呈“J”形曲线增长(　　) A．当只有食物受到限制时 B．在物种适宜的环境中食物开始出现不足，但还不至于影响到该物种在这里生存时 C．只是没有捕食者 D．在实验室内的实验条件下 解析：选D　因为种群数量呈“J”形曲线增长只有在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下才有可能发生，而这样理想的条件只有在实验室内才能存在，故D符合题意。因为食物有限影响种群数量增长，A不符合题意。因为在一个适宜的环境中食物已开始出现不足，这虽然并未影响到该物种在这里生存，但不可能会使种群的数量出现指数增长，B不符合题意。因为仅仅失去捕食者的控制作用，种群仍不能实现指数增长，限制种群数量的其他因素都还在起作用，如食物不足、空间狭小等，C不符合题意。 2．下列有关种群增长的“S”形曲线的叙述，错误的是(　　) A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”形 B．达到K值后种群的增长速率也可能为负值 C．种群增长的开始阶段可能受自身密度的影响 D．相同的种群K值一定相同 解析：选D　在自然生态系统中，由于环境阻力，生物的种群增长曲线最终呈“S”形，A正确；当达到环境所能容纳的最大值，即K值时，出生率与死亡率相等，种群的增长速率为零，但也有可能在某一时刻，出生率小于死亡率，此时种群增长速率为负值，B正确；当种群自身密度过大时，种内斗争加剧，影响种群的增长，C正确；相同的种群如果环境条件发生变化，K值也会改变，D错误。 3．如下图所示，表示种群在无环境阻力状况下增长的是(　　) 解析：选B　种群在无环境阻力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”形曲线增长，B图所示的增长状况便属于此种情况。 4．社鼠是主要生活在山地环境中的植食性鼠类。下列有关叙述正确的是(　　) A．调查社鼠的种群密度常用标记重捕法 B．社鼠与其天敌黄鼬的种群数量波动是同步的 C．社鼠的种群数量波动总是处在环境容纳量之下 D．在食物十分充足的条件下，社鼠的种群数量一直呈“J”形曲线增长 解析：选A　社鼠的活动能力强，活动范围大，应用标记重捕法调查其种群密度，A正确；社鼠与其天敌黄鼬的种群数量变化应是社鼠数量先上升或下降，然后是天敌黄鼬紧跟着上升或下降，不是同步，而是捕食者滞后于被捕食者，B错误；社鼠的种群数量总是在环境容纳量上下波动，C错误；在食物十分充足的条件下，社鼠的种群数量会因为空间有限、天敌增加等呈“S”形曲线增长，D错误。 5．有关“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的实验，叙述正确的是(　　) A．将适量的培养液进行高温处理，然后立即加入酵母菌 B．取样计数前要静置一段时间后再取样 C．用血细胞计数板计数所有酵母菌的数量 D．营养条件并非是影响酵母菌种群数量变化的唯一因素 解析：选D　高温处理后的培养液如果立即加入酵母菌，酵母菌会因在高温条件下而死亡，A错误；取样计数前应先振荡摇匀，B错误；用血细胞计数板计数只是利用样方法计数一部分酵母菌数量，C错误；影响酵母菌种群数量变化的因素有营养条件、溶氧量、代谢废物的积累等，D正确。 6．下图是一个动物种群迁入一个适宜环境后的数量增长曲线，请据图回答： 请分析回答： (1)图中的增长曲线是____________形，表示K值的点是________。 (2)图中表示种群增长速率最快的是第________年。 (3)种群迁入第2年，增长速率明显加快的原因主要是__________________________。 (4)第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长的环境因素主要是________________。 解析：由题图可知种群增长曲线是“S”形，表示K值的是d点；种群增长速率最快的一年是第4年；种群迁入第2年，增长速率明显加快的原因主要是种群数量基数已经达到一定规模；8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长的环境因素是食物短缺和空间有限。 答案：(1)“S”　d　(2)4　(3)种群数量基数已经达到一定规模　(4)食物短缺和空间有限 学科网（北京）股份有限公司 $$