生物教案第九单元生物与环境第2课时种群数量的变化及其影响因素

第2课时种群数量的变化及其影响因素课标要求 1.尝试建立数学模型解释种群的变动。

2.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。

3.举例说明非生物因素和不同物种间的相互作用都会影响生物的种群特征。

考点一种群数量的变化及其应用1．建构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)建构方法和实例(3)表达形式①数学公式：科学、准确，但不够直观。

②曲线图：直观，但不够精确。

2．种群数量的增长(1)种群的“J”形增长拓展延伸准确分析“λ”曲线①a段——λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长。

②b段——λ下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增长。

③c段——λ＝1，种群数量维持相对稳定。

④d段——λ<1，种群数量逐年下降。

⑤e段——λ呈上升趋势，但仍未达到1，故种群数量逐年下降。

(2)种群的“S”形增长拓展延伸聚焦K值①K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量；种群数量所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境会遭到破坏。

②K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；当环境条件改善时，K值会上升。

③在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。

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。

④K值的四种表示方法如下图所示，图中t1时所对应的种群数量为K/2，t2时所对应的种群数量为K值。

3．种群数量的波动(1)大多数生物的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。

(2)当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。

(3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。

4．影响种群数量变化的因素(1)源于选择性必修2 P16“小字部分”：食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的，称为密度制约因素，而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，称为非密度制约因素。

(2)源于选择性必修2 P17“思维训练”：据循环因果关系分析猎物和捕食者种群数量变化的相关性：自然生态系统中猎物增多会导致捕食者增多，捕食者增多会使猎物数量减少，猎物减少会引起捕食者数量减少，最终使猎物和捕食者在一定水平上保持动态平衡。

5．种群研究的应用1．在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。

在1937～1942年期间，这个种群数量的增长如图所示。

据图回答有关问题：(1)若N0为该种群的起始数量，t为时间，N t表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。

t年后种群数量为N t＝N0λt。

(2)请分析在λ>1、λ＝1、λ<1和λ＝0时，种群数量分别会发生怎样的变化？提示①当λ>1时，种群呈“J”形增长；②当λ＝1时，种群数量保持稳定；③当λ<1时，种群数量下降；④当λ＝0时，种群无繁殖，下一代将灭亡。

2．如图表示种群数量增长的“S”形曲线模型，请据图回答有关问题：(1)渔业捕捞中，一般种群数量超过K/2就开始捕捞，且捕捞后的数量要维持在K/2左右。

让鱼的种群数量维持在K/2的原因是什么？提示K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能迅速恢复，有利于鱼类资源的可持续利用。

(2)在病虫害防治中，是否应在害虫数量达到K/2后才开始防治？提示防治害虫应尽早进行，应将种群数量控制于加速期(K/2)之前，严防种群增长进入加速期。

1．丹顶鹤是国家一级保护动物，研究者利用航空调查和高倍望远镜调查统计了黑龙江扎龙保护区和盐城滨海湿地丹顶鹤的多年数量变化。

下列叙述错误的是()A．盐城人工湿地面积增加，对丹顶鹤的生存一定有利B．调查数据也可用于分析丹顶鹤的迁徙规律C．扎龙湿地生境的破碎化降低了丹顶鹤种群的K值D．研究者没有采用标记重捕法调查丹顶鹤数量答案A解析盐城人工湿地面积增加说明开发强度增加，可能会使生态环境受到影响，对丹顶鹤的生存不一定有利，A错误；研究候鸟迁徙规律主要是通过固定位置定期观察种群数量，统计一年中不同时间种群的数量变化，因此调查数据也可用于分析丹顶鹤的迁徙规律，B正确；研究者没有采用标记重捕法调查丹顶鹤数量，而是采用直接计数法调查丹顶鹤数量，D正确。

2．(2021·浙江1月选考，16)大约在1800年，绵羊被引入到塔斯马尼亚岛，绵羊种群呈“S”形曲线增长，直到1860年才稳定在170万头左右。

下列叙述正确的是()A．绵羊种群数量的变化与环境条件有关，而与出生率、死亡率变动无关B．绵羊种群在达到环境容纳量之前，每单位时间内种群增长的倍数不变C．若绵羊种群密度增大，相应病原微生物的致病力和传播速度减小D．若草的生物量不变而种类发生改变，绵羊种群的环境容纳量可能发生变化答案D解析绵羊种群数量除与环境条件有关外，出生率和死亡率也会影响种群数量的变化：出生率大于死亡率种群数量增加，而死亡率大于出生率种群数量减少，A错误；绵羊种群呈“S”形曲线增长，种群在达到环境容纳量之前，增长速率先增大后减小，B错误；病原微生物的致病力和传播速度会随着绵羊种群密度的增加而增加，C错误；若草的生物量不变而种类发生改变，则绵羊的食物来源可能会受影响，故绵羊种群的环境容纳量可能发生变化，D正确。

考点二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”形曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线增长。

(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。

2．实验流程3．结果分析(1)开始一段时间内，酵母菌的增长符合“S”形曲线增长模型。

(2)de段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。

1．实验注意事项及分析(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。

(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)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，应对每个样品计数三次，取其平均值。

(4)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。

稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每个小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。

(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。

2．血细胞计数板及相关计算血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个方格网。

每个方格网划分为9个大方格(如图1所示)，每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为mm。

因此，每个大方格的容积为mm3(1×10－4mL)。

血细胞计数板有两种规格，对于16×25的规格而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的规格而言，计四角和正中间的5个中方格共计80个小方格中的个体数量，如图2所示。

计算公式：1 mL 培养液中细胞个数＝中方格中的细胞总数中方格中小方格个数×400×104×稀释倍数。

1．从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其原因。

提示 这是为了使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。

2．如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施？提示 稀释一定倍数(如10倍)后重新计数。

3．(不定项)(2023·山东淄博高三期中)血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列有关叙述错误的是( )A ．血细胞计数板可以用于调查酵母菌、病毒、细菌等生物的种群密度B ．需在盖玻片一侧滴加样液，在另一侧用吸水纸吸引，使样液充分渗入计数室C ．防止观察细胞沉降到计数室底部影响计数，加样后需立即在显微镜下观察计数D ．使用后用自来水冲洗、晾干并镜检，若有残留或沉淀物需要重新清洗答案 ABC解析 利用血细胞计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法，而病毒无细胞结构，不能用该方法计数，A 错误；先盖盖玻片，后在盖玻片边缘滴少量样液，让其自行渗入计数室底部再进行计数，B 、C 错误。

4．如图表示在锥形瓶中用不同方式培养酵母菌时的种群增长曲线。

图中曲线⑤是对照组，其余曲线代表每3 h 、12 h 、24 h 换一次培养液及不换培养液但保持pH 恒定，4种不同情况下酵母菌种群增长曲线。

下列有关叙述不正确的是( )A ．①②③分别代表每3 h 、12 h 、24 h 换一次培养液的种群增长曲线B ．在保持培养液的更换频率不变的情况下，曲线①将保持“J ”形增长C．造成曲线⑤K值较小的原因可能是代谢产物的积累、pH变化、溶解氧不足等D．若用血细胞计数板统计细胞数量，不能直接从静置的培养瓶中取出培养原液进行计数答案B解析在保持培养液的更换频率不变的情况下，曲线①不会呈“J”形增长，因为有空间的限制，B错误；如果用血细胞计数板统计细胞数量，应摇匀稀释后再取培养液进行计数，D正确。

1．(不定项)(2021·山东，19)种群增长率是出生率与死亡率之差，若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如图所示。

下列相关说法错误的是()A．水蚤的出生率随种群密度增加而降低B．水蚤种群密度为1个/cm3时，种群数量增长最快C．单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低D．若在水蚤种群密度为32个/cm3时进行培养，其种群的增长率会为负值答案BC解析随着种群密度的增加，种内竞争加剧，资源空间有限，所以出生率降低，A正确；水蚤种群密度为1个/cm3时，种群增长率最大，但由于种群数量少，所以此时不是种群数量增长最快的时刻，B错误；单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加不一定降低，例如当种群密度为1个/cm3时，增长率接近30%，增加量约为，而当种群密度为8个/cm3时，增长率大约为20%，增加量为，C错误；从图中看出当种群密度达到24个/cm3时，种群增长率为0，说明其数量达到最大，可以推测当种群密度为32个/cm3时，种内竞争进一步加剧，出生率将小于死亡率，增长率为负值，D正确。

2.(2022·辽宁，11)人工草坪物种比较单一，易受外界因素的影响而杂草化。

双子叶植物欧亚蔊菜是常见的草坪杂草。

下列叙述错误的是()A.采用样方法调查草坪中欧亚蔊菜的种群密度时，随机取样是关键B.喷施高浓度的2,4－D可以杀死草坪中的欧亚蔊菜C.欧亚蔊菜入侵人工草坪初期，种群增长曲线呈“S”形D.与自然草地相比，人工草坪自我维持结构和功能相对稳定的能力较低答案C解析采用样方法调查种群密度的关键是随机取样，排除主观因素对调查结果的影响，A正确；高浓度的2,4－D会杀死双子叶植物，欧亚蔊菜是一种双子叶杂草，故喷施高浓度的2,4－D可以杀死草坪中的欧亚蔊菜，B正确；由于环境适宜，欧亚蔊菜入侵人工草坪初期，种群增长曲线呈“J”形，C错误；人工草坪物种比较单一，营养结构简单，故与自然草地相比，人工草坪自我维持结构和功能相对稳定的能力较低，D正确。