第2節(jié)種群數(shù)量的變化第1課時(shí)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法及種群數(shù)量的變化[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.嘗試建立描述、解釋和預(yù)測(cè)細(xì)菌種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型，總結(jié)建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟。2.運(yùn)用種群的“J”形和“S”形增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型表征種群數(shù)量變化的規(guī)律，分析和解釋影響不同變化規(guī)律的因素，并應(yīng)用于相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)中。一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法任務(wù)一：建構(gòu)某種細(xì)菌種群的增長(zhǎng)模型根據(jù)教材P7“問(wèn)題探討”，回答下列問(wèn)題：1.填寫(xiě)下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間(單位為min)產(chǎn)生后代的數(shù)量。時(shí)間(min)020406080100120140160180代數(shù)0123456789數(shù)量(個(gè))202.第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？________________________________________________________________________4．以時(shí)間為橫坐標(biāo)、細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，請(qǐng)?jiān)谙旅孀鴺?biāo)圖中畫(huà)出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。5．在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式描述的趨勢(shì)增長(zhǎng)嗎？分析其原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．曲線圖能更直觀地反映出種群的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但是同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？________________________________________________________________________________________________________________________________________________建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟1．?dāng)?shù)學(xué)模型是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。某同學(xué)在分析某種細(xì)菌(每20min分裂一次)在營(yíng)養(yǎng)和空間沒(méi)有限制的情況下數(shù)量變化模型時(shí)，采取如下的模型建構(gòu)程序和實(shí)驗(yàn)步驟，你認(rèn)為建構(gòu)的模型和對(duì)應(yīng)的操作，不合理的一組是()A．觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題：細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？B．提出合理假設(shè)：資源和生存空間無(wú)限時(shí)，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的制約C．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)：Nn＝2nD．進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正：根據(jù)Nn＝2n畫(huà)出數(shù)學(xué)曲線圖2．在營(yíng)養(yǎng)和生存空間等沒(méi)有限制的理想條件下，某細(xì)菌每20min就分裂繁殖一代。現(xiàn)將該細(xì)菌種群(t個(gè)個(gè)體)接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無(wú)限)，m小時(shí)后，理論上該種群的個(gè)體總數(shù)是()A．t·2m B．t·220C．t·22m D．t·23m二、種群數(shù)量的變化1．種群的“J”形增長(zhǎng)(1)含義：在________條件下種群增長(zhǎng)的形式，如果以________為橫坐標(biāo)，________________為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線則大致呈“J”形。(2)數(shù)學(xué)模型①模型假設(shè)a．條件：________________條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有__________________等。b．?dāng)?shù)量變化：種群的數(shù)量每年以________________增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的______倍。②建立模型：t年后種群數(shù)量表達(dá)式為Nt＝______________。③eq\a(各參數(shù),的含義)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(N0：種群的,t：時(shí)間,Nt：t年后該種群的,λ：該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的))2.種群的“S”形增長(zhǎng)(1)含義：種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長(zhǎng)曲線呈“S”形。(2)數(shù)學(xué)模型①模型假設(shè)②建立模型(3)環(huán)境容納量：________的環(huán)境條件所能________的種群________數(shù)量，又稱(chēng)K值。(4)應(yīng)用①野生大熊貓數(shù)量銳減的原因：__________遭到破壞，食物減少和活動(dòng)范圍縮小，________變小。②應(yīng)對(duì)措施：建立____________，改善棲息環(huán)境，提高_(dá)_______________。3．種群數(shù)量的波動(dòng)(1)在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的________________。(2)對(duì)于大多數(shù)生物來(lái)說(shuō)，種群數(shù)量總是在________中。(3)處于波動(dòng)狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群________。(4)當(dāng)種群長(zhǎng)久處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的________。判斷正誤(1)“J”形曲線是發(fā)生在自然界中最為普遍的種群增長(zhǎng)模式()(2)種群數(shù)量達(dá)到K值以后，種群受食物、空間等因素的限制，增長(zhǎng)速率為零，種群數(shù)量不再發(fā)生變化()(3)對(duì)于“S”形增長(zhǎng)曲線，同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響()(4)環(huán)境容納量即為種群數(shù)量最大值()任務(wù)二：種群“J”形增長(zhǎng)曲線分析1．請(qǐng)據(jù)圖分析，種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式：Nt＝N0λt時(shí)，種群增長(zhǎng)曲線一定是“J”形嗎？并說(shuō)明理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．已知增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率分別為：增長(zhǎng)率＝(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù))/原有個(gè)體數(shù)×100%(無(wú)單位)；增長(zhǎng)速率＝(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù))/增長(zhǎng)時(shí)間(有單位，如個(gè)/年)。請(qǐng)根據(jù)“J”形增長(zhǎng)數(shù)學(xué)公式，分別構(gòu)建“J”形增長(zhǎng)種群的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的曲線模型。任務(wù)三：種群“S”形增長(zhǎng)曲線分析1．請(qǐng)結(jié)合“S”形增長(zhǎng)曲線及其斜率變化，研究種群增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的變化規(guī)律。(1)eq\a(種,群,數(shù),量)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝N0，增長(zhǎng)速率為,<K/2，增長(zhǎng)速率,＝K/2，增長(zhǎng)速率,>K/2，增長(zhǎng)速率,＝K，增長(zhǎng)速率為))(2)根據(jù)以上分析，分別構(gòu)建“S”形增長(zhǎng)種群的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的曲線模型。2．同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會(huì)影響動(dòng)物種群的環(huán)境容納量？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．請(qǐng)據(jù)圖分析：該種群的K值為_(kāi)_______。4．如圖體現(xiàn)了種群“J”形和“S”形增長(zhǎng)曲線之間的關(guān)系，二者之間的陰影部分代表什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________任務(wù)四：環(huán)境容納量與現(xiàn)實(shí)生活1．你認(rèn)為當(dāng)今人口是否已達(dá)到K值？科技進(jìn)步是否能夠提高地球?qū)θ祟?lèi)的環(huán)境容納量？有什么證據(jù)可以支持你的觀點(diǎn)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．請(qǐng)參考類(lèi)似案例，分析控制家鼠種群數(shù)量的思路和措施。(1)資料11976年科學(xué)家在某地區(qū)調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)年6～7月在該地采用0.2%氟乙酰胺噴霧滅鼠，當(dāng)年鼠兔(高原鼠兔和中華鼢鼠)種群密度由58.66只/公頃劇降為1.88只/公頃。但4年后，種群密度恢復(fù)為165只/公頃。以上資料中控制鼠兔數(shù)量的思路和相應(yīng)具體措施是什么？該控制方法效果如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)資料2以上資料中控制害蟲(chóng)種群數(shù)量的思路和具體措施是什么？該控制方法效果如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)請(qǐng)據(jù)以上分析，提出控制家鼠數(shù)量的思路和相應(yīng)具體措施。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．K值并不是種群數(shù)量的最大值K值是環(huán)境容納量，即一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量；在環(huán)境不被破壞的情況下，種群數(shù)量會(huì)在K值附近上下波動(dòng)；種群所達(dá)到的最大值有時(shí)會(huì)超過(guò)K值，但這個(gè)值存在的時(shí)間很短，因?yàn)榄h(huán)境已遭到破壞。2．種群“J”形增長(zhǎng)和“S”形增長(zhǎng)的比較項(xiàng)目“J”形增長(zhǎng)“S”形增長(zhǎng)前提條件理想狀態(tài)：①食物和空間條件充裕；②氣候適宜；③沒(méi)有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種自然狀態(tài)：①資源和空間有限；②種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇增長(zhǎng)模型種群增長(zhǎng)率曲線種群增長(zhǎng)速率曲線特點(diǎn)種群數(shù)量以恒定倍數(shù)連續(xù)增長(zhǎng)，Nt＝N0λt種群數(shù)量增長(zhǎng)經(jīng)歷慢→快→慢，最終達(dá)到K值后基本保持穩(wěn)定有無(wú)K值無(wú)有二者聯(lián)系3.如圖為種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線，不考慮遷入和遷出，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．種群的數(shù)量變化除了“J”形和“S”形增長(zhǎng)，還有穩(wěn)定、波動(dòng)和下降等B．bc段種群增長(zhǎng)速率逐漸下降，是因?yàn)槌錾市∮谒劳雎蔆．自然狀態(tài)下種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群的增長(zhǎng)速率接近于0D．當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，種群的K值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化4．科學(xué)家對(duì)某荒原上的子午沙鼠種群數(shù)量進(jìn)行連續(xù)多年的調(diào)查，獲得如圖所示的信息。下列敘述正確的是()A．第5年的子午沙鼠種群屬于穩(wěn)定型B．第10年和第20年的子午沙鼠種群數(shù)量相同C．第1～5年，子午沙鼠種群增長(zhǎng)模型呈“S”形D．第15～20年，子午沙鼠種群數(shù)量一直減少

第1課時(shí)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法及種群數(shù)量的變化一、核心探討1．2481632641282565122．設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0，第一次分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)為第一代，數(shù)量為N0×2，第n代的細(xì)菌數(shù)量為Nn＝N0×2n。3．2216個(gè)。4．如圖所示5．不會(huì)；因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間都是有限的。6．同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型不夠精確。典題應(yīng)用1．D[對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正，需要觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正，D錯(cuò)誤。]2．D[在營(yíng)養(yǎng)和生存空間等沒(méi)有限制的理想條件下，m小時(shí)細(xì)菌繁殖代數(shù)為3m，則種群的數(shù)量為t·23m，故選D。]二、教材梳理1．(1)理想時(shí)間種群數(shù)量(2)①a.食物和空間天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種b．一定的倍數(shù)λ②N0λt③起始數(shù)量數(shù)量倍數(shù)2．(2)①出生率＝死亡率(3)一定維持最大(4)①棲息地K值②自然保護(hù)區(qū)環(huán)境容納量3．(1)相對(duì)穩(wěn)定(2)波動(dòng)(3)爆發(fā)(4)下降判斷正誤(1)×(2)×(3)√(4)×核心探討任務(wù)二1．不一定是“J”形；當(dāng)λ＜1時(shí)，種群數(shù)量減少；當(dāng)λ＝1時(shí)，種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定；只有當(dāng)λ＞1時(shí)，種群數(shù)量增多，曲線呈“J”形。2．如圖所示任務(wù)三1．(1)0逐漸增大最大逐漸減小0(2)如圖所示2．同種生物的K值不是固定不變的。環(huán)境因素、生物自身的遺傳特性、食物、棲息場(chǎng)所、天敵及其他生存條件均會(huì)影響動(dòng)物種群的環(huán)境容納量。3．K24．環(huán)境阻力(按照自然選擇學(xué)說(shuō)，它就是在生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)量)。任務(wù)四1．資源危機(jī)和能源緊缺說(shuō)明當(dāng)今人口已經(jīng)接近或達(dá)到環(huán)境容納量。隨著科技進(jìn)步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類(lèi)開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)資源的能力不斷加強(qiáng)，因而可以提高地球?qū)θ祟?lèi)的環(huán)境容納量。2．(1)思路：增大死亡率；具體措施：藥物毒殺。該控制方法效果不持久。(2)思路：降低環(huán)境容納量；具體措施：引進(jìn)捕食者。該控制方法效果持久，降低有害生物環(huán)境容納量是防治有害生物的根本措施。(