高中生物人教版 (新課標)必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第4章 種群和群落第2節(jié) 種群數(shù)量的變化課堂教學(xué)ppt課件

這是一份高中生物人教版 (新課標)必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第4章 種群和群落第2節(jié) 種群數(shù)量的變化課堂教學(xué)ppt課件，共42頁。PPT課件主要包含了數(shù)學(xué)形式，檢驗或修正，種群數(shù)量的變化，一定的倍數(shù)，Nt＝N0λt，環(huán)境條件不受破壞，固定不變的，天敵增加，野生生物資源，瀕危動物種群等內(nèi)容，歡迎下載使用。
建構(gòu)種群增長模型的方法
1．數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的 。2．建構(gòu)步驟：提出問題→作出合理假設(shè)→用 表達→ 。3．表達形式 (1)數(shù)學(xué)方程式：優(yōu)點是 。 (2)曲線圖：優(yōu)點是 。
[思維激活1] 種群增長速率與種群數(shù)量間存在怎樣的關(guān)系？提示 增長速率與種群數(shù)量不是一個概念，只要增長速率為正值，種群數(shù)量就在增加；增長速率為零，種群數(shù)量恒定不變；增長速率為負值時，種群數(shù)量應(yīng)下降。
1．研究實例(見下表)
數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)規(guī)律的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能。在科學(xué)研究中，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。特別提醒 (1)相對于曲線模型，數(shù)學(xué)模型更準確，但缺乏直觀性。(2)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型需建立在統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)之上，必須經(jīng)過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析方可得出數(shù)學(xué)模型，而且對所得出的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)予以檢驗與修正。
【鞏固1】 在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細菌每20 min就分裂繁殖一代?，F(xiàn)將該細菌種群(m個個體)接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無限)，T h后，該種群的個體種數(shù)是 (　　)。A．m·2T B．m·220 C．2 D．m·23T解析　在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，種群呈指數(shù)增長。由于該細菌每20 min繁殖一代，則T h后，繁殖3T代，故T h后，該種群的個體總數(shù)為Nt＝N0·λt＝m·23T。答案　D
(1)模型假設(shè)①條件： 和 條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。②數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以 增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。(2)建立模型t年后種群數(shù)量表達式為 。
1．種群增長的“J”型曲線
2．種群增長的“S”型曲線 (1)形成原因
種群密度增長達到平衡，數(shù)量趨于穩(wěn)定，呈“S”型增長。(2)環(huán)境容納量是指在 的情況下，一定空間中所能維持的種群 數(shù)量，又稱“K”值。同一種群的K值不是 ，會隨著環(huán)境條件的改變而變化。
3．種群數(shù)量的波動和下降
(2)數(shù)量變化大多數(shù)種群的數(shù)量總是在 中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇 甚至消亡。(3)研究意義① 有害動物；②保護和利用 ；③拯救和恢復(fù) 。
[思維激活2] 哪些因素會影響動物種群的環(huán)境容納量？同種生物的K值是固定不變的嗎？提示 食物、棲所、天敵及其他生存條件均會影響動物的環(huán)境容納量。同一種生物的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，K值會在平均值附近上下波動。當種群偏離平均值的時候會通過負反饋機制使種群密度回到一定范圍內(nèi)。當環(huán)境遭受破壞時，K值會下降；當生物生存的環(huán)境改善時，K值會上升。
(1)對于瀕危動植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等，導(dǎo)致此種生物的K值變小，通過建立自然保護區(qū)等措施提高環(huán)境容納量，是保護這些生物的根本措施。
(3)在農(nóng)林害蟲的防治方面，降低農(nóng)林害蟲的環(huán)境容納量是防治的根本，殺蟲效果最好的時期則在潛伏期。特別提醒 最大捕獲量≠最大日捕獲量
【鞏固2】 (2011·西安質(zhì)檢)如圖表示種群在理想環(huán)境中和有環(huán)境阻力條件下的增長曲線，下列有關(guān)種群數(shù)量增長曲線的敘述中正確的是 (　　)。
A．圖甲為“J”型增長，每年增加的個體數(shù)量始終不變B．圖乙為“S”型增長，G點時增長速率達到最大值C．防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達到F點時進行D．漁業(yè)捕撈后剩余量應(yīng)該在E點左右解析　圖甲曲線的斜率代表種群的增長速率(即單位時間內(nèi)種群個體的增加數(shù)目)，由題圖曲線特征可以看出，在不同的時間點，曲線的斜率不同，即種群的增長速率不同，故A錯誤。圖乙中G點時種群的數(shù)目不再變化，增長速率為0，故B錯誤。
防治蝗災(zāi)應(yīng)該在D點附近，超過D點，蝗蟲增長速率加快，滅蟲效果差，故C錯誤。漁業(yè)捕撈應(yīng)該在超過時進行，且每次捕撈后的剩余量應(yīng)保持在E點左右，此時種群的增長速率最快，故D正確。 答案　D
【例1】 下圖表示在良好的生長環(huán)境下，小球藻分裂繁殖中的個體數(shù)量、雞產(chǎn)蛋數(shù)量(每天一個)和竹子自然生長的高度，這三種現(xiàn)象與時間的關(guān)系依次是 (　　)。
A．乙、甲、丁 B．甲、丙、丁C．丙、甲、乙 D．丁、乙、丙思維導(dǎo)圖：
深度剖析　小球藻分裂繁殖，速度快，生長環(huán)境良好，說明資源充足，所以呈“J”型曲線增長；雞每天產(chǎn)一個蛋，所以隨時間(天數(shù))的增加，蛋數(shù)增長如圖甲；竹子自然生長的高度，受到遺傳因素(基因)的控制，所以長高到一定程度不再長高，因而呈“S”型曲線增長。答案　C
思維深化　在“研究細菌的種群數(shù)量變化”時，提出的數(shù)學(xué)模型是：Nn＝2n(N代表細菌數(shù)量，n代表細菌繁殖代數(shù))，則建立該數(shù)學(xué)模型的合理假設(shè)應(yīng)為：在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群數(shù)量增長不受種群密度的制約。
【例2】 (2011·江蘇單科，25)在野外試驗站，研究棉蚜發(fā)生期開放和封閉條件下，不同初始密度(1和20頭/葉)的棉蚜種群密度變化，各實驗組均放置規(guī)格、數(shù)量相同的棉葉，結(jié)果如下圖。有關(guān)敘述正確的是(多選) (　　)。
A．初始密度相同的種群開放條件下先于封閉條件下衰退，可能與遷出有關(guān)B．初始密度相同的種群開放條件下先于封閉條件下達到密度峰值，可能與遷入有關(guān)C．開放和封閉條件下種群數(shù)量均在達到K值時開始衰退D．開放和封閉條件下種內(nèi)斗爭均在種群衰退時開始減弱思維導(dǎo)圖：
深度剖析　相同面積葉片放置相同數(shù)量的棉蚜，分別置于開放和封閉條件下，開放條件下的葉片會由于外來個體的遷入而先達到密度峰值，故B正確；隨著棉蚜數(shù)量的增加，種內(nèi)斗爭加劇，開放條件下的葉片上的棉蚜在沒有達到K值時便會有部分個體遷出，使種群密度先于封閉條件而降低，故A正確、C錯誤；種群衰退時，種群內(nèi)個體之間的斗爭加劇，故D錯誤。答案　AB
探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量的變化
技法必備1．實驗原理(1)可用液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“S”型曲線。(3)可采用抽樣檢測的方法，進行顯微鏡計數(shù)。2．實驗?zāi)康某醪綄W(xué)會酵母菌等微生物的計數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。
3．材料用具探究所需要的菌種和無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細胞計數(shù)板(2 mm×2 mm方格)、滴管、顯微鏡等。
4．方法步驟試管中加入10 mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液　　　接種酵母菌到試管中并混合均勻　　　把試管在28 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)7 d　　　
每天抽樣檢測計數(shù)酵母菌數(shù)量：①將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計數(shù)板小方格內(nèi)；②顯微鏡觀察計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)，已知小方格的培養(yǎng)液厚度為0.1 mm，計算出培養(yǎng)液體積；③換算出10 mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)。
將所得數(shù)值用曲線圖表示，分析酵母菌數(shù)量變化規(guī)律
(1)從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差。(2)結(jié)果的記錄最好用記錄表(如下表)。(3)每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。
能力展示(2011·江蘇)如圖為不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，請回答下列問題：
(1)曲線AB段酵母菌呼吸發(fā)生的場所是________；曲線BC段酵母菌呼吸的方式為________。(2)酵母菌種群數(shù)量從C點開始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，還有________、________。(3)在T1～T2時段，單位時間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有____________、____________。(4)某同學(xué)在T3時取樣，統(tǒng)計的酵母菌種群數(shù)量明顯高于D點對應(yīng)的數(shù)量，原因可能有________________、________________和用血球計數(shù)板計數(shù)時出現(xiàn)錯誤等。
解析　本題主要考查“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動態(tài)變化”實驗的相關(guān)知識，重點考查酵母菌呼吸的方式、場所和影響酵母菌細胞代謝的相關(guān)因素，意在考查考生對酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線的分析能力。(1)圖中曲線AB段無乙醇產(chǎn)生，說明酵母菌只進行有氧呼吸，其場所是細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體；BC段有乙醇產(chǎn)生，說明酵母菌既進行有氧呼吸又進行無氧呼吸。(2)從C點開始，由于葡萄糖被大量消耗，乙醇含量升高，二氧化碳增加導(dǎo)致培養(yǎng)液的pH下降，致使酵母菌種群數(shù)量開始下降。
(3)在T1～T2時段，一方面酵母菌種群數(shù)量增加，另一方面酵母菌細胞無氧呼吸強度迅速增加，致使單位時間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖的量迅速增加。(4)圖中酵母菌種群數(shù)量是在不同時段、多次取樣的平均值，若在T3時取樣統(tǒng)計其種群數(shù)量高于D點對應(yīng)的數(shù)量，可能的原因是取樣時培養(yǎng)液未充分搖勻，從底部取樣；或是沒有染色，將已死亡的酵母菌菌體也計算在內(nèi)等。答案　(1)細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體　有氧呼吸和無氧呼吸　(2)乙醇含量過高　培養(yǎng)液的pH下降　(3)酵母菌進行無氧呼吸，產(chǎn)生的能量少　酵母菌種群數(shù)量增多　(4)取樣時培養(yǎng)液未搖勻，從底部取樣　未染色，統(tǒng)計的菌體數(shù)包含了死亡的菌體
1．(2011·安徽“江南十?！甭?lián)考)下列有關(guān)種群的說法不正確的是 (　　)。A．稻田中秧苗的均勻分布有利于產(chǎn)量提升B．通常自然界中的種群增長曲線呈“S”型，達到K值時種群數(shù)量往往表現(xiàn)出明顯的上下波動，因此K值總是固定不變的C．池塘養(yǎng)魚過程中為保持鯽魚種群的增長需持續(xù)投放飼料等D．預(yù)測一個國家或地區(qū)人口數(shù)量未來動態(tài)的信息主要來自現(xiàn)有居住人口的年齡組成
解析　秧苗的均勻分布有利于提高葉片的光照面積，使光合作用強度增強，進而使有機物積累量增多，產(chǎn)量提高，A正確；一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量(K值)，環(huán)境是變化的，K值也會隨之變化，B錯誤；年齡組成能推測出種群的出生率和死亡率之間的關(guān)系，進而預(yù)測種群密度的發(fā)展趨勢，D正確。答案　B
2．(2011·南京二模)關(guān)于右圖中種群數(shù)量變化說法錯誤的是 (　　)。A．種群“J”型曲線只有在理想條件下才能出現(xiàn)B．種群在“S”型增長過程中，在達到K值之前就是“J”型增長C．自然狀態(tài)下種群數(shù)量達到600時，種群的增長速率為0D．環(huán)境條件變化時，種群的K值也會發(fā)生相應(yīng)變化解析　種群在“S”型增長過程中，達到K值之前已經(jīng)存在環(huán)境壓力，不是“J”型增長，“J”型增長始終沒有環(huán)境壓力。答案　B
3．(2010·山東高考)如圖表示出生率、死亡率和種群密度的關(guān)系，據(jù)此分析得出的正確表述是 (　　)。
4．某研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)：某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，其種群數(shù)量增長速率隨時間變化的曲線如圖所示，請分析回答問題：(1)在t0～t2時間內(nèi)，種群數(shù)量增長曲線呈________型曲線；若在t2時種群數(shù)量為N，則在t1時種群數(shù)量為________。t1時該種群的年齡結(jié)構(gòu)(組成)可能為________。(2)捕獲該魚的最佳時期為________時，原因是__________________________________________________。(3)在t2時期后，該魚種群數(shù)量變化將呈現(xiàn)________狀態(tài)，主要原因是________、________。