第1章 第2节 不同条件下种群的增长方式不同-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境教师用书word（浙科版）

第二节　不同条件下种群的增长方式不同 |学|习|目|标| 1.通过探究果蝇种群的增长活动，尝试建立数学模型和解释种群的数量变化。 2.举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长等数量变化情况。 [主干知识梳理] 1.建立数学模型解释种群数量变化 (1)数学模型：用来描述现实系统或其性质的一个抽象简化的数学结构。 (2)建立数学模型是解释生物种群数量动态变化的重要方法。 2.种群的指数增长 条件 在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，种群就会呈指数增长 特点 起始增长很慢，但随着种群基数的增大，增长会越来越快，每单位时间都按种群的一定百分数或倍数增长。由于增长曲线很像英文字母J，因而又称“J”形增长 3.种群的逻辑斯谛增长 (1)条件：在空间有限、资源有限和受到其他生物制约条件下的种群增长方式。 (2)特点：是自然界生物种群增长的普遍方式，总是会受到环境容纳量的限制。其增长曲线很像英文字母S，因而又称“S”形增长。 (3)环境容纳量：长时期内环境所能维持的种群最大数量，用字母K表示。 (4)“S”形增长的五个时期分析 曲线 模型 区段 阶段名称 种群密度增长速度 a 开始期 缓慢 b 加速期 逐渐加快 c 转折期 最快 d 减速期 逐渐变慢 e 饱和期 不再增长或在K值上下波动 (5)研究意义：更好地利用和保护生物资源，防治有害生物。 [预习效果自评] 1.判断下列说法的正误 (1)在无天敌的环境中，种群呈指数增长。 (×) 提示：理想环境不只是没有天敌，还包括资源和空间无限、气候适宜等。 (2)一个呈“S”形增长的种群，数量在K/2左右时种群密度增长最快。 (√) (3)外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”形增长。 (×) 提示：外来物种进入新环境中，该种群也可能因不适应新环境被淘汰。 (4)种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线是数学模型的一种表现形式。 (√) (5)植食动物在自然环境条件下，一年四季的环境容纳量以冬季最大。 (×) 提示：环境容纳量主要由环境中的有效资源决定，植食动物的食物在夏季最丰富，其环境容纳量一般在夏季达到最大值。 (6)在实验室内把果蝇饲养在瓶内并喂食酵母菌，其种群呈现指数增长。 (×) 提示：在有限的空间中，果蝇的种群增长呈“S”形。 2.回答关于数学模型的问题。 (1)建立数学模型，首先要观察研究对象，　　　　，提出　　　　　　，再根据实验数据，用适当的　　　　　对事物的性质进行表达，即建立数学模型，最后通过进一步的实验和观察等，对模型进行　　　　　　　。  (2)作为数学模型，曲线图与数学公式比较，具有的优点是　　　　　　　　　　　　。  (3)种群增长的“J”形曲线的模型假设为　　　　　无限、　　　　无限、不受其他生物　　　　　(理想条件)。  (4)长时期内环境所能　　　　的种群最大数量称为环境容纳量。  解析：(1)建立数学模型，首先要观察研究对象，提出问题，提出合理的假设，再根据实验数据，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，最后通过进一步的实验和观察等，对模型进行检验或修正。(2)作为数学模型，曲线图与数学公式比较，具有的优点是能更直观地反映事物的性质。(3)种群增长的“J”形曲线的模型假设为资源无限、空间无限和不受其他生物制约(理想条件)。(4)环境容纳量是指长时期内环境所能维持的种群最大数量。 答案：(1)提出问题　合理的假设　数学形式　检验或修正　(2)能更直观地反映事物的性质 (3)资源　空间　制约　(4)维持 3.思考题 鼠害会导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施? 提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌；搞好环境卫生；等等。 [精要内容把握] 一、知识体系建一建 二、核心语句背一背 1.研究种群的核心问题是种群数量的变化规律。不同条件下种群的增长方式不同，可通过建立数学模型对种群数量的变动进行研究。 2.在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，种群就会呈指数增长。 3.逻辑斯谛增长是指在空间有限、资源有限和受到其他生物制约条件下的种群增长方式。 提能点(一)　探究果蝇种群的增长及建立数学模型 　　[任务驱动] 　　某校生物科技小组的同学观察后发现：夏天腐烂的水果——香蕉上常常会招引来许多果蝇，一部分同学认为是由于香蕉腐烂时产生的酒味招引来许多果蝇，另一部分同学认为是由于香蕉的香味招引来许多果蝇，该科技小组利用广口瓶设计了如下装置。 (1)果蝇是生物学实验中常见的模式生物，科学研究以果蝇作为实验对象有哪些优点? 提示：果蝇体型较小、繁殖力强、生活史短，饲养管理简单，容易计数和保存。 (2)该科技小组将3个甲瓶和3个乙瓶随机均匀的放置在一个果蝇较多的地方。一段时间后他们将诱捕到的果蝇数记录在下表中： 瓶类 甲瓶 乙瓶 瓶号 1 2 3 总计 1 2 3 总计 果蝇数量 2 3 5 10 36 35 37 108 据表分析，可以得到什么结论? 提示：香蕉的酒味对果蝇的吸引力比香味更强。 (3)进一步研究发现，果蝇主要以酵母菌等真菌为食，基于该研究试分析乙瓶诱捕果蝇数量多于甲瓶的原因。 提示：酵母菌利用糖厌氧呼吸会产生酒味，有酒味的地方可能酵母菌数量多，因此对果蝇的吸引力强。 [生成认知] 1.建立数学模型的方法(步骤) 2.数学模型的种类 (1)数学公式，如Nn=2n。 (2)曲线图，如种群的“J”形和“S”形增长曲线。 (3)数学公式和曲线图的比较 项目 优点 缺点 数学公式 精确 不直观 曲线图 能直观地反映变化趋势 不精确 　 　[例1]　可用数学方法分析果蝇数量的增长规律，得出其种群增长的数学模型。下列叙述正确的是 (　　) A.培养果蝇时，广口瓶底部铺一层约2 cm厚的棉花，用两层密封薄膜扎紧瓶口 B.若果蝇数量不易直接计数时，可先在培养瓶内放入乙醚棉花团，麻醉后倒出计数 C.在实验条件下，用水果培养果蝇，其种群数量呈现指数增长 D.在广口瓶内培养果蝇过程中，其增长率逐渐降低 [解析]　果蝇是需氧型生物，所以在培养时不能用两层密封薄膜(应该用两层纱布)扎紧瓶口，A错误；若果蝇数量不易直接计数时，可先在麻醉瓶内放入乙醚棉花团，将果蝇赶入麻醉瓶并麻醉后倒出计数，不能直接在培养瓶中操作，B错误；在广口瓶内培养果蝇过程中，由于资源和空间有限，所以其种群数量呈现逻辑斯谛增长，增长率逐渐降低，增长速率先增大后减小，C错误，D正确。 [答案]　D 　　[例2]　如图是根据实验室中人工饲养黑腹果蝇的数据统计绘制而成的曲线图。人工饲养是在一定大小的培养瓶中、喂以一定量的食物的条件下进行的。回答下列问题： (1)在实验室条件下用草履虫、酵母菌所做的实验与上述结果相似，表明种群在一定空间、一定资源条件下的增长类型，一般都是　　　　。  (2)曲线的纵坐标　　　(填“能”或“不能”)反映种群密度的大小。这个过程中种群的增长速率的变化趋势是　　　　　　。  (3)在一定环境中种群增长曲线的渐近线，生态学上称为环境容纳量，其含义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。一个种群的环境容纳量　　　(填“能”或“不能”)随着环境的变化而改变。  (4)该实验中，当黑腹果蝇种群的数量达到约　　　时，种内斗争最为剧烈。当种群数量达到渐近线时，此时种群的出生率最可能是　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)死亡率。  　　[解析]　(1)种群在一定空间、一定资源条件下，由于资源和空间总是有限的，所以其增长类型一般都是“S”形增长，即达到K值后，会稳定在一定的水平。(2)曲线的纵坐标表示种群的数量，可以反映种群密度的大小。这个过程中种群增长速率的变化趋势是先增大后减小。(3)在一定环境中种群增长曲线的渐近线，生态学上称为环境容纳量，其含义是在这一环境中所能承载的这一种群的最大数量，即K值。一个种群的环境容纳量能够随着环境的变化而改变。(4)由曲线图可知，当黑腹果蝇种群的数量达到约346.1时，种内斗争最为剧烈。当种群数量达到渐近线时，种群数量相对稳定，此时种群的出生率最可能是等于死亡率。 [答案]　(1)“S”形　(2)能　先增大后减小 (3)长时期内环境所能维持的种群最大数量　能 (4)346.1　等于 [跟踪训练] 1.如图是果蝇在人工饲养条件下种群增长的曲线，下列有关叙述正确的是 (　　) A.K=346，表示该果蝇种群的环境容纳量 B.0至36 d，果蝇的个体数量呈直线增长 C.36 d后，果蝇种群的出生率大于死亡率 D.改变饲养条件，该果蝇种群的K值不变　 解析：选A　长时期内环境所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称为K值，所以346为该果蝇种群的环境容纳量，A正确；由图可知0至36 d，果蝇的个体数量呈“S”形增长，B错误；36 d后，果蝇种群的数量达到K值，出生率等于死亡变，C错误；种群的K值会随着环境的变化而变化，环境改变，K值也会变化，D错误。 2.下列关于建构种群增长模型的方法的叙述，错误的是 (　　) A.在描述、解释和预测种群数量变化时，无须建立数学模型 B.数学模型是用来描述现实系统或其性质的一个抽象简化的数学结构 C.种群增长曲线是数学模型的一种表现形式 D.自然界中细菌种群的数量变化与理想条件下细菌的数量增长不相同　 解析：选A　数学模型是用来描述现实系统或其性质的一个抽象简化的数学结构，可能是曲线图，也可能是数学表达式，在描述、解释和预测种群数量变化时，常常需要建立数学模型，A错误，B正确；种群增长曲线是数学模型的一种表现形式，C正确；自然界中细菌种群的数量变化与理想条件下细菌的数量增长不相同，D正确。 提能点(二)　种群的增长方式 [任务驱动] 分析种群数量增长的“S”形曲线，回答下列问题： (1)同一种群的K值是固定不变的吗?为什么? 提示：不是，因为环境条件变化时，K值可能发生变化。 (2)种群数量分别为K/2、K时，种群的年龄结构分别是哪种类型?出生率与死亡率的大小分别有什么关系? 提示：①种群数量为K/2时，年龄结构为增长型，出生率>死亡率。②种群数量为K时，年龄结构为稳定型，出生率=死亡率。 [生成认知] 1.种群数量两种增长方式的比较 项目 指数增长 (“J”形增长曲线) 逻辑斯谛增长 (“S”形增长曲线) 增长模型 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，受到其他生物制约 K值有无 无K值 有K值 种群增长 率的变化 种群增长 速率变化 适用范围 一般只适用于种群在实验室条件下和刚迁入新的环境中最初一段时间内的增长 一般自然种群的增长 联系 2.正确区分增长率与增长速率 含义 ①种群增长率：指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：指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= 计算方法 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增长到数量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=[(末数-初数)/初数]×100%=[(Nt-N0)/N0]×100%　(无单位) 增长速率=(末数-初数)/单位时间=(Nt-N0)/t　(有单位，如个/年) 曲线 ①图1、图2中曲线a、b、c、d分别代表的增长方式为“J”形、“S”形、“J”形、“S”形； ②图2曲线d中在t1时刻增长速率最快、对应A点为K/2值点。在t1~t2时刻，种群的数量不会减少，t2对应B点为K值点 3.关于K值和“λ”的模型及分析 (1)关于K值模式图分析 K值即“在环境不受破坏”的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量——实际环境中种群数量往往在K值上下波动，如图1所示。 图甲模型解读 K值是可变的。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，达到一个新的K值；当环境条件状况改善后，K值会上升。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值，如图甲所示。种群所能达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为已超过环境容纳量 图乙模型解读 被捕食者种群数量超过N2，则引起捕食者种群数量增加；捕食者种群数量超过P2，则引起被捕食者种群数量减少。两者相互作用，使被捕食者和捕食者的种群数量分别在N2和P2水平上保持动态平衡，从而判断被捕食者和捕食者的K值分别为N2和P2 (2)关于“λ”的模式图分析(如图2所示) ①“λ”≠增长率 种群“J”形增长的数学模型：Nt=N0λt中，λ代表某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，不是增长率。 增长率=(末数-初数)/初数×100%=(N0λt+1-N0λt)/N0λt×100%=(λ-1)×100%。 ②图2曲线分析 a段 λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长 b段 “λ”尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增加 c段 λ=1，种群数量维持相对稳定 de段 λ<1，种群数量逐年下降 　　[例1]　科学家研究某区域中新迁入的某种生物的种群数量变化，得到该种群在数年内λ值的变化曲线(如图1)，以及出生率和死亡率的比值曲线(如图2)；图3为某种群增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是 (　　) A.图1曲线的a段表示该种群为“J”形增长，曲线所示的35年中，种群数量最少的是第30年 B.图2曲线的A点和B点，该种群的增长率相等，BC段种群的数量逐渐增加 C.图3曲线的t1~t2，由于资源和空间有限，种内竞争加剧，天敌数量增加等导致种群数量下降 D.少量的大熊猫迁入一个大熊猫自然保护区，不会改变该区域大熊猫的K值 [解析]　图1曲线的a段，λ=2，λ值恒定，所以a段表示该种群为“J”形增长；由图1可知，第30~35年λ<1，种群数量依然在减少，A错误；图2中，A点和B点出生率和死亡率的比值相等，种群增长率=出生率-死亡率，二者增长率不一定相等，B错误；图3曲线的t1~t2，种群增长速率逐渐减小，但种群数量仍增加，C错误；少量的大熊猫迁入一个大熊猫自然保护区，不会改变该区域环境条件，故不会使该区域大熊猫的环境容纳量(K值)改变，D正确。 [答案]　D [易错提醒] 关于环境容纳量(K值)理解的误区 (1)环境容纳量并不是任何增长方式都具有，理想环境下不存在环境容纳量。 (2)环境容纳量可改变，但是这种改变不随生物自身因素的变化而改变，而是随外界环境因素的变化而改变，如资源情况、气候情况及天敌等情况。 (3)环境容纳量不是一个种群数量增长的最大值，而是一个环境条件下，长时期所维持的种群最大数量。 　　[例2]　(2025·舟山月考)下图表示某区域中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线。下列说法错误的是 (　　) A.t3时甲种群的数量可能大于t5时乙种群的数量 B.t3~t5(不含t3、t5)时间内，甲、乙两种群的年龄结构不同 C.t2~t4时间内，甲的种群数量先增大后减小 D.若乙种群为养殖的草鱼，在t4时进行捕捞有利于持续获得较大鱼产量 [解析]　由题意无法得知t3时甲种群的数量，也无法得知t5时乙种群的数量，因此t3时甲种群的数量可能大于t5时乙种群的数量，A正确。t3~t5时间内(不含t3、t5)，甲种群增长速率为负值，种群数量减少，种群的年龄结构为衰退型；t3~t5时间内(不含t3、t5)，乙种群增长速率为正值，种群数量增加，种群的年龄结构为增长型，B正确。t2~t3时间内，甲种群的增长速率大于0，种群数量呈现增加趋势，t3后甲的种群增长速率为负值，种群数量减少，C正确；若乙种群为养殖的草鱼，应在超过t4时捕捞，使捕捞后的种群数量维持在t4对应的种群数量，D错误。 [答案]　D [跟踪训练] 1.长时期内环境所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。下列关于环境容纳量的叙述，正确的是 (　　) A.一个种群的数量达到环境容纳量后不会再发生改变 B.硬化地面并管理好粮食是降低家鼠环境容纳量较为有效的措施 C.不同生物在相同环境中，环境容纳量相同 D.达到环境容纳量后捕获鱼类资源，有利于持续获得最多的鱼产量 解析：选B　一个种群的数量达到环境容纳量后，种群数量会在K值上下波动，A错误；硬化地面并管理好粮食可以减少家鼠的食物来源以及栖息地，是降低家鼠环境容纳量较为有效的措施，B正确；不同生物在相同环境中，因食物、天敌等不同导致环境容纳量可能不同，C错误；捕获后鱼类种群数量在K/2左右，有利于持续获得较多的鱼产量，D错误。 2.某种群增长速率随时间变化曲线如图所示，下列相关叙述正确的是 (　　) A.该种群在C点时达到环境最大容纳量 B.D点时该种群年龄结构为增长型 C.若此种群为养殖某鱼群，则E点最适宜捕捞 D.若将纵坐标改为增长率，则该种群在AC段呈“J”形增长 解析：选B　该曲线代表的是种群增长速率随时间的变化，在C点时，种群增长速率最大，对应的种群数量为K/2，A错误；D点时，种群增长速率仍大于0，该种群年龄结构为增长型，B正确；若此种群为养殖某鱼群，则高于C点可以捕捞，捕捞至C点左右，E点为K值，会出现种内竞争加剧，不是最适宜捕捞点，C错误；“J”形增长增长率为定值，若将纵坐标改为增长率，AC段不能表示“J”形增长，D错误。 3.某岛上甲、乙两个不同物种连续四年的λ值(λ=当年年末种群个体数量/前一年年末种群个体数量)变化如图。下列关于四年间的种群数量变化的叙述，正确的是 (　　) A.甲种群数量的增长速率一直不变 B.乙种群的数量在第2年年末仍在增长 C.甲、乙两种群的数量在4年内有两次相等 D.乙种群的年龄结构在第3年年末一定为衰退型 解析：选B　甲种群数量满足“J”形增长曲线，增长速率一直增加，A错误；第2年年末，乙种群的λ值大于1，说明种群数量呈上升趋势，B正确；由于两个种群的起始数量未知，根据4年间的λ值，无法判断甲、乙种群的数量大小，C错误；第3年年末乙种群的λ值等于1，说明乙种群的年龄结构可能为稳定型，D错误。 思维拓展——种群“S”形增长在实践中的应用 1.种群“S”形增长曲线分析 2.种群“S”形增长的实践应用 b点的应用 消灭害虫应尽早进行，将种群数量控制于加速期(b点)之前，严防种群增长进入加速期 c点 (K/2值) 的应用 对有害生物防治的措施：必须及时控制种群数量，严防其达到K/2值处 对资源开发与利用的措施：种群数量达到环境容纳量的一半时，种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则 e点 (K值) 的应用 对有害生物的防治措施：增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值 对野生生物资源的保护措施：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值 [素养训练] 1.“S”形增长是自然界中生物种群数量增长的普遍方式，它总会受到K值(环境容纳量)的限制。下列叙述正确的是 (　　) A.K值是指种群在特定环境中所能达到的最大数量 B.当种群数量达到K值时，种群的出生率接近于零 C.渔业养殖中增加某种鱼苗的投放可提高其K值水平 D.渔业捕捞后应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平 解析：选D　K值是指长时期内环境所能维持的种群最大数量，种群数量达到稳定状态时，会围绕K值上下波动，A错误；种群数量达到K值时，种群数量相对稳定，种群的出生率等于死亡率，但二者不接近于零，B错误；渔业养殖中增加某种鱼苗的投放不会提高其K值水平，K值的大小与该种群所处环境、空间和资源有关，C错误；为了持续获得较高的生产量，渔业捕捞后应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为该状态下，种群增长速率最大，D正确。 2.(2025·湖州期中)当捕捞对象的种群数量减少后，人们往往会希望通过增加收获努力以获得相同的收获量。但为了获得最大持续产量(MSY)，在渔业捕捞时往往需要努力限制。大黄鱼是我国重要的海洋经济鱼类，下图表示不同努力水平对某大黄鱼种群的影响，其中实线表示大黄鱼的净补充量(出生数与死亡数的差值)随种群密度(N>Nm)的变化，虚线表示四种不同努力水平下的收获量。下列叙述错误的是 (　　) A.当种群密度为N时，大黄鱼的种群数量达到K值 B.要想获得MSY，捕捞后大黄鱼的种群密度应处于Nm C.与低努力水平相比，高努力水平有利于持续得到更多收获 D.该大黄鱼种群呈“S”形增长 解析：选C　分析题图可知，当种群密度为N时，大黄鱼的净补充量为0，即出生数等于死亡数，种群数量达到K值，A正确；捕捞后大黄鱼的种群密度应处于Nm时，大黄鱼的净补充量(出生数与死亡数的差值)最大，即种群增长速率最大，此时有利于获得MSY，B正确；分析题图可知，与低努力水平相比，高努力水平的净补充量较低，即其增长速率较低，不利于持续得到更多收获，C错误；由题图分析可知，该大黄鱼种群呈“S”形增长，D正确。 3.关于如图所示种群数量增长曲线的叙述，正确的是 (　　) A.ac段种群增长率不断升高、ce段种群增长率不断降低 B.种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后 C.建立自然保护区等措施可使e点上移，以此达到保护濒危野生动物的目的 D.图中c点增长速率最大，不同时期种群的增长速率一定不同 解析：选C　种群数量呈“S”形增长时，种群增长率逐渐下降，A错误；种群数量呈“S”形增长时，环境阻力一直存在，即a点就已存在环境阻力，B错误；建立自然保护区可增大被保护种群的环境容纳量，使K值增大(e点上移)，此措施可以保护濒危野生动物，C正确；当种群数量为K/2(c点)时，增长速率最大，不同时期种群的增长速率可能相同，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $