1、第 3 章 生物群體的動態平衡課堂導入 有效遏制蝗蟲災害需要研究蝗蟲種群數量的變化規律，這節課我們共同學習第2課時種群數量的變動。 2013年8月9日湖南省林業廳發布信息：受持續晴熱干旱天氣影響，從7月中旬至8月初，長沙、益陽、常德、邵陽、婁底等多地發生蝗蟲災害，受災面積從23萬畝增加至31萬畝，并有進一步擴散蔓延趨勢，災害對竹產業造成一定影響。目前，湖南已采取三大措施遏制蝗蟲病害：誘殺成蝗；重點地區組織化學防治；加強監測，調查產卵地，為明年防治打好基礎。本節目錄種群數量的變動學習導航自我檢測學習探究知識儲備探究點一種群的指數增長探究點二種群的邏輯斯蒂增 長第一節 種群的相對穩定第2課時種群數

2、量的變動學習導航1.閱讀教材P72，分析大腸桿菌數量增長的過程，建立 種群數量指數增長的數學模型。2.結合教材P7374的探究培養液中酵母菌種群數量的動 態變化，嘗試建構種群邏輯斯蒂增長的數學模型。3.通過對“S”型曲線的分析，學會用種群增長模型分 析實際問題，并指導實踐。 根據實例建構種群增長的“J”型、“S”型數學模型，并據此解釋種群數量的變化和指導實踐。1請在下圖中填寫影響種群密度(數量)的因素知識儲備種群密度 種群數量 年齡結構 出生率和死亡率 2根據達爾文的自然選擇學說，生物都有 的傾向， 但物種內的個體數卻能保持穩定，這是由于資源是有限的， 個體間、個體與環境間存在 的緣故。過度繁

3、殖 生存斗爭 3數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式，它 可對生命現象進行量化，以數量關系進行描述，再運用邏 輯推理、求解和運算等方法，研究生命現象及規律。知識儲備4種群研究的核心問題是種群數量的變化。試結合提供的材 料思考下面的問題： 圖1 圖2 圖3 (1)圖1水葫蘆是外來物種，由于 ， ，水葫蘆 的數量急劇增長。 (2)圖2由于 ,目前海洋漁業資源正在枯竭。我國已制定 政策，以恢復魚群數量，保護漁業資源。 環境適宜 沒有天敵 過度捕撈 休漁區和休漁期 (3)圖3中若牧民為取得經濟利益而增加放牧量，可能造成 _ ，所以一定要合理放牧，保護草原。草場 退化，甚至沙漠化 探究點一種群

4、的指數增長 如圖所示，在自然界中，種群的數量由于受到各種因素的影響總是變動著的。試結合下面的材料，閱讀教材，探討種群在理想條件下的數量變化規律。學習探究探究點一時間(min)020406080100120180繁殖代數(代)0123_ _ 細菌數量(個)12 4 8 _ _ 1若該細菌的營養和生存空間沒有限制，請你仔細觀察細菌分 裂繁殖的規律，完善下表。416 532 64 9512 6探究點一1若該細菌的營養和生存空間沒有限制，請你仔細觀察細菌分 裂繁殖的規律，完善下表。 (1)觀察上表中細菌數量(N)和繁殖代數(n)之間的關系，寫出相 應的方程式:_。這種增長，我們稱為_增長。N2n 指數

5、 (2)根據所得到的方程式，在給出的坐標系中畫出細菌種群數量 增長的曲線。探究點一(3)上述得到的方程式和曲線圖，實際上是在用某種恰當的數學 形式來表達種群數量的變化實質。請思考同數學方程式相比, 曲線圖有什么優點？答案:同數學方程式相比,曲線圖能更直觀地反映出種群數量 的增長趨勢。探究點一答案：不會。因為培養基中的營養物質有限，空間等也有限, 細菌不可能無限繁殖。可以用實驗計數法來檢驗或修正。(4)在一個培養基中，細菌的數量會一直按照上述數學模型增長 嗎？為什么？如何驗證你的觀點？探究點一2、在20世紀30年代，人們將環頸雉(如圖甲) 引入美國的一個島 嶼，圖乙是在19371942年期間該種

6、群數量的增長曲線圖。 (1)從圖乙看出,自然界的確有類似細菌在理想條件下種群數量增 長的形式，即在理想條件下種群增長的曲線是“ ”型。J(3)類比前述細菌種群數量模型構建過程，若在食物和空間條件 充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，某種群的起始數量為 N0，并且第二年的數量是第一年的倍（該種群每年的增長 倍數都保持不變），則： 一年后種群數量N1 ，兩年后種群數量N2 ， t年后種群數量Nt (t為時間，Nt表示t年后該種群 的數量)。探究點一N0 N02 N0t 若1，請繪出數學方程式NtN0t中種群數量Nt隨t的變 化曲線圖探究點一(1)種群增長率是指在一段時間內，結束時種群數量相對于初 始

7、種群數量的 部分占 數量的比例。(2)“J型”曲線中年增長率公式可表示為種群增長率(Nt Nt1)/Nt11，由于是個定值，則種群增長率也是 個定值。若1,種群數量 ；01,種群數量則 ； . 0,雌體沒有繁殖，種群在下一代中 。減小 滅亡 不變 增加 初始 探究點一“J”型曲線解讀項目“J”型曲線條件無限環境的理想條件模型假設食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等， 增長率不隨種群密度的變化而變化；沒有遷入和遷出。一生只繁殖一次，世代不相 重疊(即子代產生時，親代已死亡)圖像模型探究點一“J”型曲線解讀項目“J”型曲線種群增長率增長特點連續增長；增長率：種群數量連續增長，第二年是第一年 的

8、倍(注：NtN0t)，1探究點一1下圖表示在良好的生長環境下,小球藻分裂繁殖中的個體數量、雞產蛋數量(每天一個)和竹子自然生長的高度，這三種現象與時間的關系依次是（ ）A.乙、甲、丁 B.甲、丙、丁 C.丙、甲、乙 D.丁、乙、丙 (1)小球藻為單細胞生物，分裂生殖，呈 增長。(2)雞產蛋特點：第天一枚， 增長。(3)竹子自然生長，達到一定高度后， 增長。2n指數式 等差 不再 C探究點二探究點二種群的邏輯斯蒂增長學習探究 (2)作出假設 酵母菌的種群數量變化可能是_、_和波動這 三種形式不同順序的組合。 (3)探究步驟 將10 mL無菌馬鈴薯培養液或肉湯培養液加入試管中； 將酵母菌_到試管中

9、的培養液里； 將試管放在_條件下培養；加速增長 減速增長 接種 25 指數增長是理想條件下細菌數量增長的特點。在自然界中，種群的數量變化情況是怎樣的呢？試結合教材實驗進行探究。1探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化 (1)提出問題：_?培養液中酵母菌種群的數量是怎樣變化的 探究點二每次取材料的時間間隔要相等(例如1 h)，用_計數。 并將實驗結果填入自己設計的記錄表中。分析數據，畫出曲線。進行數形轉換，以_為橫坐標， _為縱坐標， 畫出坐標曲線圖，分析 曲線走向，揭示酵母菌 種群數量變化規律。顯微鏡 時間 酵母菌數量 (3)探究步驟 將10 mL無菌馬鈴薯培養液或肉湯培養液加入試管中； 將酵母

10、菌_到試管中的培養液里； 將試管放在_條件下培養；接種 25 探究點二2.思考與討論 (1)從試管中吸出培養液進行計數之前，為什么要輕輕振蕩幾次？ 。 (2)該探究需要設置對照及重復實驗嗎？ 。 (3)若一個小方格內酵母菌過多，難以數清，應采取的措施是什么？ 。 (4)對于壓在小方格界線上的酵母菌，怎樣計數？ 。使酵母菌均勻分布，計數準確 不需要設置對照實驗， 但需要重復實驗。隨著時間的延續，酵母菌種群數量的變化在時間上形成前后自身對照，所以無需設置對照實驗。但要獲得準確的實驗數據，必須重復實驗，求得平均值 增大稀釋倍數后再計數 只計算相鄰兩邊 及其頂角的酵母菌 (1)該模型曲線類似于英文字母

11、_， 因此稱為_型曲線。該曲線 大致分為四個階段： ab調整期：最初階段,酵母菌 到了新環境有一個適應的過程， 增長緩慢。 bc加速增長期：酵母菌適應了環 境，這時種群數量_，營養、空 間_，出生率_死亡率，增長加快。 cd減速增長期：種群數量增加，對食物和空間的爭奪加劇, 出生率_，死亡率_，增長變緩。 de穩定期：增長速度繼續變緩，最終出生率_死亡率， 種群的數量不再增加，達到_。此時種群的數量達到 最大值K。S“S” 少充足 顯著大于 下降 上升 等于 動態平衡 3將實驗結果繪制成曲線如下，請分析： 探究點二探究點二當種群數量N小于K/2時，種群_；當種群數量N達到K/2 時，種群增長速

12、度_；當種群數量N大于K/2時，種群開始 _；當N接近于K時，出生率_死亡率，此時種群的 增長速率為_，種群數量趨于_，種群不再_。不是；不一定；生物自身的遺傳特性和所生存的環境條件。K值在實際生產生活中有著重要的指導意義，請分析：a.大熊貓棲息地遭到破壞后，食物和活動范圍縮小，K值變_，而建立自然保護區，改善其棲息環境，可以提高_，從根本上保護大熊貓。b.若要控制鼠害，我們可采取什么具體措施以便降低K值？快速增長 最大 減速增長 等于 零 穩定 增長 不是；不一定；生物自身的遺傳特性和所生存的環境條件。 小 K值 養殖或釋放天敵、打掃衛生、硬化地面、將食物儲存在安全處。(2)K的含義及其應用

13、 同一種群的K值是固定不變的嗎？同一物種的不同種群的K值一 定相同嗎？影響K值大小的因素有哪些？ c若要持續從池塘中獲得魚類資源，則應該使捕撈后魚類的數 量維持在_，原因是_ _。探究點二(3)已知種群增長速率是指單位時間內種群數量的變化率（即時 間種群數量曲線的斜率），請繪出上述曲線的種群增長速 率隨時間的變化曲線，并思考：t2時種群數量為_，t2時該種 群的年齡結構為_。t3時種群數量為_，t2t3該種 群數量的變化為_。 K/2 K/2時，種群增長速率最大，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的可持續性發展 K/2增長型 K 增加 探究點二“J”型和“S”型曲線總結 探究點二2如圖所示為

14、某種群的數量變化曲線， 判斷下列說法的正誤。 (1)B、b點種群增長速率最大，種群數量在K/2左右，此時種內斗爭也最激烈 ()(2)c點種群增長速率明顯減小只是由種內斗爭引起的 ()【方法連接】K值的不同表示方法 探究點二2如圖所示為某種群的數量變化曲線， 判斷下列說法的正誤。 (1)B、b點種群增長速率最大，種群數量在K/2左右，此時種內斗爭也最激烈 ()(2)c點種群增長速率明顯減小只是由種內斗爭引起的 () 【方法連接】K值的不同表示方法 探究點二2如圖所示為某種群的數量變化曲線， 判斷下列說法的正誤。 (3)處理好這種生物與環境的協調與平衡, 需要考慮K值的大小 ()(4)當這種生物與

15、環境達到協調與平衡后, 在E點達到K值，K值將固定不變 () 【方法連接】K值的不同表示方法 探究點二2如圖所示為某種群的數量變化曲線， 判斷下列說法的正誤。 (5)進行海洋漁業捕撈后，魚類的數量應維持在b點 ()(6)CD段種群數量仍在增長 ()【方法連接】K值的不同表示方法 指數 Nt=N0t 邏輯斯蒂 S J 自我檢測1234自我檢測1下列關于種群數量變化的敘述中，不正確的是() A.在理想條件下，種群數量增長可用一定的數學模型表示 B.一個物種引入新的地區后，一定呈指數增長 C.對家鼠等有害動物的控制，要盡量降低其K值 D.研究一個呈“S”型曲線增長的種群的增長速率可預測其K值B解析一

16、個物種引入新的地區后，當地環境可能不適宜其生長繁殖，故其增長也不一定是指數增長。呈“S”型曲線增長的種群，其增長速率最大值一般出現在K/2時，只要統計此時的種群密度就可估算出K值。1234C2下列對探究酵母菌種群數量變化規律實驗的敘述，正確 的是() A.用血球計數板計數酵母菌個數時，取適量培養液直接 滴加到計數室內 B.對于壓在一個方格界限上的酵母菌的處理方法是計數四 條邊及其頂角的酵母菌數 C.已知血球計數板的方格為2 mm2 mm，若蓋玻片下經稀 釋10倍的培養液厚度為0.1 mm，計數時觀察值為M，則 10 mL培養液中酵母菌的總數約為2.5M105個 D.與一般的生物實驗一樣，該探究

17、實驗也需要單獨設置對 照組 自我檢測1234B3在0.5 mL培養液的培養瓶中放入5只大草履蟲，然后每隔 一天統計一次大草履蟲的數量。經過反復實驗，得出如圖 所示的結果，對這一結果的分析，錯誤的是 () A大草履蟲的生長呈現出指數增長 B從大草履蟲放入瓶內第一天起進入指數增長期 C在第四天至第六天中，種群的出生率約等于死亡率 D該瓶中大草履蟲種群的K值約為400 自我檢測12344如圖為種群在不同環境條件下的增長曲線，據圖回答問題。(1)A曲線呈“J”型，表示種群在_中的增長。(2)B曲線呈“S”型，表示種群在_中的增長，陰影部分表示_。用達爾文進化理論解釋，這是_的結果。自我檢測1234無環境阻力 有環境阻力 由于環境阻力，導致種群個體數實際增長與理論值的 差異 生存斗