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1、第二节 种群数量的变化【课标点击】1、说明建构种群增长模型的方法。2、通过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，尝试建构种群增长的数学模型。3、用数学模型解释种群数量的变化。4、关注人类活动对种群数量变化的影响。学习重点：尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量变化。学习难点：建构种群增长的数学模型。【导入设计】同学们好，在上课之前呢，我们先来欣赏几幅图片：第一幅：这是凤眼莲，也就是我们平时说的水葫芦，它曾经被喻为“美化世界的淡紫色花冠”，但是在20世纪被我国作为花卉和饲料引入后，却成为了我国的灾难。因为没有竞争对手和天敌，它们疯狂的生长，现在已经达到184万吨这样一个重量。再来看第二幅
2、：这是什么？（金丝猴）对这是金丝猴，在以前，金丝猴的分布很广，数量也很多，但是由于生境的破坏，它们的数量不断减少，黔金丝猴就只剩下500-600只了，非常可惜。因此保护它们是非常重要的。从上面实例我们可以看到，像凤眼莲、金丝猴，这些种群的数量有的增加，有的减少，是处于一个怎么样的状态的呢？（变化的状态）那这些变化是怎么样发展的呢？又有没有什么规律呢？我们能不能找到规律呢？这就是我们今天要学习的内容种群数量的变化。板书：第二节种群数量的变化导入示例2：【自主学习】一、 构建种群增长模型的方法数学模型1数学模型：是用来描述一个系统或它的 的 形式。2研究方法或步骤：提出问题提出 根据实验数据，用
3、对事物的性质进行表达检验或修正3表达形式例：在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一次。（1） 用数学方程式表示：n代以后细菌的数量N（2）请将该细菌产生的后代在不同时期的数量填入下表,并画出细菌的种群增长曲线：时间（min）20406080100120140160180细菌数量数学方程式的优点：科学、准确；曲线图的优点：能更 地反映出种群数量的增长趋势。二、 种群增长的“J”型曲线1含义：在 条件下的种群，以 为横坐标，以 为纵坐标画出的曲线图，曲线大致呈“J”型。2“J”型增长数学模型：（1）模型假设：条件：在 条件充裕、气候适宜、没有敌害；数量变化：种群的数量
4、每年以 增长，第二年的数量是第一年的 倍。（2）建立模型：t年以后种群的数量表达式为： 各参数含义：N0表示 ；Nt表示 t表示 ；表示 三、 种群增长的“S”型曲线1含义：种群经过一定时间的增长后，数量 的曲线，称为“S”型曲线。2产生原因：自然界的资源和空间总是 的，当种群密度增大时，种内竞争就会 ，以该种群为食的动物数量也会 ，这就会使种群的出生率 ，死亡率 。当种群的死亡率与出生率相等时，种群就稳定在一定的水平。3环境容纳量：在环境条件 的情况下，一定空间中所能维持的种群 ，又称 值。四、种群数量的波动和下降1影响因素（1）自然因素： 、食物、 、传染病等。（2）人为因素：人类活动的影
5、响2数量变化大多数种群的数量总是在 中，在不利条件下，种群的数量还会急剧 甚至 。3研究意义有害动物 、野生动物资源的 和利用，濒危动物的拯救和 。教材精讲一、构建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.建立数学模型的步骤(1)观察研究对象，提出问题。(2)提出合理的假设。(3)根据所作的假设分析对象的因果关系，利用对象的内在规律和实验数据，构造各个量间的等式或不等式关系或其他数学结构，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，如：解方程、画图形等各种方法。(4)通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。3表达式与曲线图的比较数学方程式科学、准确；曲线图能更直
6、观地反映出种群数量的增长趋势但不够精确。二、种群数量变化曲线分析1.种群增长的“J”型曲线（1）条件：理想状态食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等，有两种情形：实验室条件下；当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时。（2）特征：种群数量每年以一定的倍数增长，即第二年的数量是第一年的倍。（3）建立模型(即规律)：NtN0tNt：t年后种群数量；N0：种群的起始数量；：每年都保持的增长率；t：年数。（4）建立数学模型曲线图2.种群增长的“S型”曲线(1)条件：自然界的资源和空间是有限的，如：食物、栖息场所等。（2）曲线模型曲线A：种群数量的变化。曲线B：种群数量的增长速率。a点以前是对环境的适应
7、期，由于个体数量少，所以增长速率很小，种群数量增长慢；ab段是快速增长期，某个体数量快速增长，K/2时增长速率达到最大，此时食物、空间相对充裕，天敌数量少；bc段，随着种群密度的增加，个体因食物、空间和其他生活条件的争夺而导致种内斗争加剧。达到K值时，种群出生率等于死亡率，种群数量保持相对稳定。（3）S型曲线的应用野生生物资源的保护：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。资源开发与利用：种群数量在K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强，所以对养殖生物进行捕捞时，被捕捞后的种群数量维持在K/2处，以保证持续获取高产量。有害生物的防治：增大环境阻力，（如增加天敌，减少生存空间等）降低K
8、值。另外有害生物的数量要控制在K/2以下，尽量在图中a点以前采取消灭措施。【提醒】种群数量的变化除增长之外，还有波动和下降。大多数种群的数量总是在波动中，在不利条件下，种群数量还有急剧下降甚至消亡。影响因素有如气候、食物、天敌、传染病等自然因素，人类活动的影响。三、培养液中种群数量的变化1原理(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。(2)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。(3)在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。2.探究步骤(1)将10 mL无菌马铃
9、薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种到试管中的培养液内混合均匀。(3)将试管在28 条件下连续培养7天。(4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板上的方格内，显微观察计数一个方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1 mm，计算出培养液体积，换算出10 mL培养液中酵母菌的总数。(5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量的变化规律。3注意事项(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。(2)从试管中吸出培养液进
10、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，减少误差。(3)记录结果最好用记录表。表格如下：次数 时间123456123平均(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)培养和记录过程要尊重事实，真实记录，不能主观臆造。4表达和交流(1)根据实验数据可得如图所示的增长曲线。(2)增长曲线的总趋势是先上升再下降。(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢废物等。5.酵母菌的计数方法（1）仪器：血细胞计数板（如图）如图：一个大方格的容积为0.1mm3，每个大方格又分为16个中方格，共有2516个小方格。用计数公式计算1mL菌液中的总菌数，设四个中方格的总菌数
11、为A，稀释倍数为B，由于1mL=1000 mm3,所以 1mL菌液的总菌数=A/41610000B=40000AB。典例精析例1自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群增长的正确说法是 （ ）A、“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系 B、种群增长率在各阶段是不相同的C、“S”型增长曲线表示种群数量与时间无关 D、种群增长不受种群密度制约解析：当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间食物和其他生活条件的种内斗争加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降，当种群数量达到环境
12、条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长而保持相对稳定。可见种群增长在各阶段是不相同的。 答案 B例2 右图中表示在良好的生长环境下，“小球藻分裂繁殖的细胞数量”，“鸡产蛋数量（每天产一枚）”和“竹子自然生长的高度”这三个现象与时间的关系依次是（ ） A乙甲丁 B甲丙乙 C丙甲乙 D丁乙丙解析：在自然环境良好的情况下，对于小球藻来讲是可以无限制的增长，并且其增长速率是逐渐增加的，其增长曲线属于“J”型曲线，所以符合丙图的曲线；鸡每天只能产一枚鸡蛋，在数量上增长的速率是不变的，所以应该属于甲图所示的曲线；竹子虽然是在良好的生长环境中生长，也不可能是无限制的，这涉及到植物水分运输问题，其增长率是先
13、增后减，为“S”型曲线，应该与乙图相似。 答案 C例.为探究酵母菌种群数量的动态变化，某同学用l 000 mL的锥形瓶作为培养容器，装入200 mL葡萄糖培养液，接种酵母菌后棉塞封口，在适宜条件下培养。下列相关叙述正确的是 （ ）A.每天定时取样后，用血细胞计数板和显微镜计数酵母菌细胞数量B.在整个培养过程中，酵母菌以“J”型曲线增长C.氧气的总消耗量等于二氧化碳的产生量D.可直接从静置的培养瓶中取出培养原液稀释后进行计数【答案】A【解析】在此实验中需要每天定时取样，用血细胞计数板和显微镜计数，统计酵母菌的细胞数量，A项正确；在整个培养过程中，酵母菌的数量是先增加再稳定，最后再减少；由于是密封培养，所以酵母菌先进行有氧呼吸，氧气的总消耗量等于二氧化碳的产生量，氧气消耗完后进行无氧呼吸，不消耗氧气，但会产生CO2；取样计数时，需要将培养瓶摇匀，再取样，否则得出的实验数据不准确。达标训练1. 使种群的基因频率定向改变的因素是 A自然选择 B生殖隔离 C基因突变 D生存斗争2. 在一个种群中随机抽取100个个体，其中基因型AA的个体占40，基因型Aa的个体占50，基因型aa的个体占10，基因a和A的频率分别为A60，40B90，10C35
