种群的数量变化导学案

第2节种群的数量变化

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1．列举种群的特征，并运用样方法调查种群密度。

2．解释种群的数量变化，并尝试建立数学模型。

学习时间：3月22至23日内（两小时完成）

学习导读

一、种群数量变化的研究方法

1．构建数学模型的一般步骤

（1）观察研究对象，；

（2）提出；

（3）根据实验数据，用适当的表达；

（4）通过实验或观察，对模型进行。

2．优点

与数学方程式相比，它更直观的反映出种群数量的增长趋势。

三、种群数量增长的曲线

1．种群数量增长的“J”型曲线

（1）理想条件：条件充足、气候适宜、没有敌害等。

（2）数学公式：。

（3）曲线变化：

2．种群数量增长的“S”型曲线

（1）有限条件：自然界的是有限的。

（2）概念：种群经过一定时间的增长后，数量的增长曲线。

（3）K值：又称，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。

（4）曲线变化：

三、种群数量波动和下降的原因是、、天敌、传染病等。

破疑解难

一、建构种群增长模型的方法

1．意义：数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断和预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。

2．步骤：⑴观察研究对象是为了发现问题、探索规律。“细菌每20分钟分裂一次”便是通过大量观察和实验得出的结论；

⑵合理提出假设是数学模型成立的前提条件，假设不同，所建立的数学模型不同，“细菌义指数函数增长”便是合理的假设；

⑶运用数学语言进行表达。即数学模型的表达形式“N t=N0. λt”（N为种群的大

小，t为时间，λ为种群的周限增长率）,也可以用更直观的曲线“J”型曲线表示

⑷对模型进行检验和修正。

二、种群的数量变化

1．类型：种群的数量变化包括种群的“J”型增长、“S”型增长、波动和下降。应当注意的是，这四种情况之间的内在联系：在理想的无限环境中，即资源和空间十分充足，没有

天敌和其他灾害等，种群数量会呈“J”型增长；而在自然界，资源和空间总是有限的，因

此，即使出现“J”型增长，也不可能持续很久，经过一定时间的增长后，数量会在“K”值左右趋于稳定，这种增长模型为“S”型增长；在有限环境中，种群数量是否都能在“K”值维持稳定呢？不是的，由于气候、食物、天敌、传染病等因素的影响，大多数种群的数量总是在波动的，在不利条件下，甚至会出现持续的下降乃至消亡。“种群数量的波动和下降”，注意影响种群数量的主要因素：内部因素（出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄结构和性比等特征，是种群统计学的重要特征，它们影响着种群的动态。）；外部因素（食物、天敌、气候）。地球的容纳量是有限的，食物、水和空间是影响人口多少和增长率的限制因素。自然界中多数生物种群都已达到稳定期，总体上看，许多种群的种群数量一般不再增长，而是波动或变动。

2．意义：研究种群的数量变化规律，不仅能够有一定的理论意义，而且具有重大的实际意义。例如，在对待鱼类的捕捞问题上，人们总是希望每年既能捕到较多的鱼，又不危及鱼类种群以后的持续生存，也就是希望长期获得较高的鱼产量。这就需要研究捕捞量和种群数量变化之间的关系，调查种群的现有数量，对种群的数量变化作出预测等。因此，中秋的数量变化规律是种群研究的核心问题。

三、存活曲线

1．含义：存活曲线是表示一个种群在一定时期内存活量的指标，也是衡量种群增长的基本参数。

2．类型：

⑴Ⅰ型：曲线呈凹型，幼年期死亡率很高，一旦活到某一年龄后，死亡率低且稳定。藤壶的存活曲线接近Ⅰ。

⑵Ⅱ型；曲线呈对角线，各年龄段死亡率相等。例如，水螅、一些鸟类和小型哺乳动

物。

⑶Ⅲ型：曲线呈凸型，表示接近生理寿命前只有少数个体死亡，达到生理年龄后，短

期内几乎全部死亡。例如，大型兽类和人类的存活曲线。

3．意义：存活曲线以环境条件和对有限资源的竞争为转移。例如，人类的存活曲线因营养、医药卫生条件不同有很大的变化。如果环境变得适合，死亡率变得很低，种群就会突然爆发。不少农业害虫就是这种情况。

研究存活曲线可以判断各种动物种群最易受伤害的年龄，而加以人为的有效控制这一种群的数量，以达到造福人类的目的。如可以选择最有利时间打猎或进行害虫防治。

四、探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”

提出问题：

作出假设：

实验原理：

1．酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下能产生较多的CO2，在无氧条件下产生酒精和少量CO2。

2．在理想的无限环境中，没有天敌和其他灾害，酵母菌种群呈“J”型增长，自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。

3．计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。

进行实验：

1．将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。

2．将酵母菌接种入试管中的培养液。

3．将试管放在25℃条件下培养。

4．每天取样计数酵母菌数量。

5．分析数据，画出曲线。

表达和交流

探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”，是一项有着多方面意义和价值的探究活动：（1）通过亲自研究一个真实的种群，加深对种群数量变化知识的理解；（2）尝试用数学模型解释种群数量的变化；（3）运用抽样检测的方法；（4）运用显微观察和微生物培养的方法；（5）培养收集、整理、分析数据的能力；等等。这项探究在写法上给学生留出了较大的自主探究的空间，包括作出假设、讨论探究思路、制定计划、实施计划等。

经典例题

例1．科研人员对海洋某种食用鱼进行研究，

得出了种群数量的变化曲线，如图所示。分

析图示，回答问题：

⑴在点时，种群补充量最

大，

点表示种群的环境容纳量（K值）。

⑵该图所示的原理在海洋生物捕捞中的指导意义是。

分析：本题考查种群增长“S”型曲线在实践中的应用。⑴根据图示可知该海洋鱼类的增长近似“S”型。在曲线b处，个体增长最快，对种群的补充里最大；在d点处种群增长速率几乎为0，个体数量接近K值，这时的种群数量最大。⑵从曲线的变化规律可确定捕捞量，实现可持续发展。

答案：⑴ b d

⑵可以根据中取得变化规律以及环境容纳量，确定最适捕捞量，实现每年既能捕到比较多的鱼类，有补危机海洋鱼类种群以后的持续生存，实现可持续生产。

例2．自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。在下列有过种群“S”型增长的正确说法是

A．“S”型增长曲线表示种群数量和食物的关系

B．中期增长率在各阶段是不同的

C．“S”型增长曲线表示种群数量鱼时间无关

D．种群增长不受种群密度制约

分析：此题主要考查对种群增长的“S”型曲线及种群增长率的理解。解题时应注意：（1）种群增长曲线是种群数量对于时间的函数关系曲线；（2）种群增长率是在单位时间内的种群数量变化，这在“S”型曲线上表现出各阶段的不同；（3）自然条件下，会由于种群密度的增加导致生活资源的个体占有量减少，使种群出生率下降、死亡率增加，这是“S”型曲线形成的重要原因，说明种群增长受种群密度的制约。

答案：B

实践探究

一、选择题

1．右图表示接种到一定溶积培养液中的酵母菌的生

长曲线图，曲线中表示由于有限空间资源的限

制使种内斗争最为剧烈的是

A．CD段B．DE段

C．EF段D．FG段

2．在下列哪种条件下，种群可能呈“J”型增长

A．当食物受到限制时

B．在物种适宜的环境中，食物开始出现不足，但远不至于影响到该物种在这里生存C．在一个没有捕食者的生态系统中

D．在实验室内的实验条件下

3．池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是A．大量增加饵料的投入量B．大量增加鱼苗的投入量

C．及时、适量的捕捞成鱼D．限制捕鱼

4．下列影响种群数量变化的决定因素是

A．迁入率和迁出率 B．种群大小

C．年龄组成 D．性别比例

5．下列不能直接影响种群数量变化的是

A．年龄组成和性别比例 B．人类活动

C．生物的生长和发育 D．营养和空间条件

二、简答题

下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线图，请回答：

⑴图中的增长曲线是___________形，表示K值的一点是_________。

⑵图中表示种群增长速度最快的阶段是___________。

⑶迁入种群第2年后，增长明显加快的原因主要是_______________。

⑷第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长环境因素主要有哪些：_____________。

达标测评

一、选择题

1．一个新的物种进入某地后，其种群数量变化，哪一项是不正确的

A．先呈“S”形增长，后呈“J”形增长

B．先呈“J”形增长，后呈“S”形增长

C．种群数量达到K值以后会保持稳定

D．K值是环境条件允许的种群增长的最大值

2．如果一个种群的密度愈来愈小，下列选项中与之无关的是

A．种群处于衰退期

B．种群内雄性趋于不育

C．种群死亡率超过出生率

D．群落结构太复杂

3．下列关于种群的叙述不正确的是

A．种群的个体之间可以相互交配繁殖

B．一个种群由许多个同种个体组成

C．种群的个体数量是通常保持相对稳定

D．种群内的个体间常因空间和食物发生竞争

4．脊椎动物在自然界长期存在的基本单位是

A．个体 B．成对（♀♂） C．种群 D．群落5．某鼠种群被高速公路分隔成A、B两个种群，A区因建化工厂而环境剧变，污水横流，B 区地势较高无变化，经数十年后，种群A的进化速率很可能

A．比B慢 B．比B快

C．与B相同 D．开始比B慢，后来比B快

6．下列对种群概念的正确叙述是

A．不同地域中同种生物个体的总称

B．同一地域中同种生物个体的总称

C．一个湖泊中各种鱼类的总称

D．一个生态环境中有相互关系的动植物

7．下列关于生物种群出生率和人口出生率的叙述，不正确的是

A．生物种群的出生率是指单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数目

B．人口出生率是指单位数量的人口在单位时间内新出生的人口数目

C．影响人口出生率和生物种群出生率的因素完全相同

D．影响人口生率和生物种群出生率的因素有很大区别

二、简答题

1．某市（包括郊区）每年都定期进行一次全市性的投放毒饵的灭鼠活动，试分析填表：

灭鼠3周后

种群密度

死亡率

灭鼠9个月后

年龄组成

出生率

迁入率

“打洞”的本领

躲避敌害的能力

2．20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。环颈雉引入该岛的增长曲线于下图：

环颈雉引入该岛的增长曲线为______________，环须雉的种群数量的K值是__________，在1937～1942年，环须雉的增长曲线相当于______________。

拓展延伸

调查某草原田鼠数量时，在设置1公顷的调查区内放置100个捕鼠笼，一夜间捕获鼠32只，将捕获的鼠标记后在原地释放，数日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼，这次共捕获30只，其中有上次标记的个体10只，请回答下列问题：

（1）若该地区田鼠种群个体总数为N，则N= 只

A．30 B．32 C．64 D．96

（2）要使上面所计算的种群个体总数和实际相符，则在调查期必须满足的两个条件是A．有较多个体迁出调查区

B．调查区内没有较多的个体死亡

C．调查区内没有较多的个体出生

D．有较多的个体迁入调查区

（3）若某种群有成鼠a只（计算时作为亲代），每只雌鼠一生产仔16只，各代性别比例均为1:1，子代幼鼠均发育为成鼠，所有个体的繁殖力均相等，则从理论上计算，第n代产生的子代数为

A．a×8n－1 B．a×8n+1 C．a×8n D．a×8n－2

（4）若将雌雄成鼠各若干只，放在大小一定的笼内饲养，让它们交配繁殖，且供给充足的饵料和水，则笼内鼠数量变化和饲养时间之间的关系应是右图曲线。