浙科版必修三 第四章 第二節(jié) 種群的增長(zhǎng)方式 學(xué)案.doc

第二節(jié) 種群的增長(zhǎng)方式1.在資源無(wú)限、空間無(wú)限和不受其他生物制約的理想條件下，種群會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)。2在資源有限、空間有限和受到其他生物制約的條件下，種群會(huì)呈邏輯斯諦增長(zhǎng)。3指數(shù)增長(zhǎng)曲線又稱“j”形增長(zhǎng)曲線，邏輯斯諦增長(zhǎng)曲線又稱“s”形增長(zhǎng)曲線。4環(huán)境容納量(k值)是指在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)環(huán)境所能維持的種群最大數(shù)量。5k值并不是固定不變的，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，k值就改變。 探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化1實(shí)驗(yàn)原理(1)在無(wú)菌葡萄糖溶液中酵母菌繁殖很快，迅速形成一個(gè)封閉容器內(nèi)的酵母菌種群，通過細(xì)胞計(jì)數(shù)可以測(cè)定封閉容器內(nèi)的酵母菌種群隨時(shí)間而發(fā)生的數(shù)量變化。(2)酵母菌的種群數(shù)量和酵母菌培養(yǎng)液的渾濁度之間呈正相關(guān)。2材料用具酵母菌貯用培養(yǎng)液、無(wú)菌葡萄糖溶液、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板、蓋玻片、移液管(或移液槍)、滴管、有螺旋蓋的試管、試管架、記號(hào)筆、直尺、坐標(biāo)紙、比濁計(jì)(或比色計(jì))、顯微鏡。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記數(shù)據(jù)記錄表，預(yù)測(cè)酵母菌種群數(shù)量的變化趨勢(shì)。(2)配制樣品1同樣的方法配置樣品2。(4)樣品1、2渾濁度測(cè)定：每天(雙休日除外)用比濁計(jì)測(cè)定各試管的渾濁度。4注意事項(xiàng)(1)通過配制多份樣品，多次取樣計(jì)數(shù)，求“平均值”，可以提高計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。(2)試管b起對(duì)照作用，試管b變渾濁是因?yàn)闊o(wú)菌葡萄糖溶液自身發(fā)生變化或受到雜菌污染引起的。(3)培養(yǎng)基的成分、空間大小、ph、溫度等均會(huì)影響到酵母菌種群數(shù)量的變化。1從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前，需將試管輕輕振蕩幾次，試分析其原因。提示：這是為了使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，以保證估算的準(zhǔn)確性。2本實(shí)驗(yàn)是估算試管中酵母菌的數(shù)量，怎樣操作可以提高估算值的準(zhǔn)確性？提示：取樣前多倒轉(zhuǎn)試管幾次、多做幾次取平均值、重復(fù)實(shí)驗(yàn)。3使用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板進(jìn)行酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)時(shí)，有何注意事項(xiàng)？提示：小方格內(nèi)細(xì)胞計(jì)數(shù)的順序?yàn)椋鹤笊嫌疑嫌蚁伦笙?；?duì)壓在方格線上的細(xì)胞，只計(jì)左線和上線的細(xì)胞；若多個(gè)細(xì)胞粘連成團(tuán)，要計(jì)數(shù)團(tuán)塊中的每一個(gè)細(xì)胞；若酵母菌正在出芽，如芽體體積超過細(xì)胞體積的1/2，算獨(dú)立個(gè)體；若小方格內(nèi)酵母菌過多難以數(shù)清，則繼續(xù)稀釋，然后重新計(jì)數(shù)。1實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)(1)每天取樣計(jì)數(shù)的時(shí)間要固定。(2)計(jì)數(shù)時(shí)先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，將培養(yǎng)液滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙(吸水紙)吸去。(3)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板必須保持干燥，否則培養(yǎng)液將不能滲入計(jì)數(shù)室。(4)清洗血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的正確方法是浸泡和沖洗，不能用試管刷或抹布擦洗。沖洗干凈后不能用紗布或吸水紙擦干，應(yīng)自然晾干或烘干或用吹風(fēng)機(jī)吹干。2血細(xì)胞計(jì)數(shù)板及細(xì)胞數(shù)的計(jì)算(1)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(如下圖所示)：血細(xì)胞計(jì)數(shù)板由一塊厚玻璃片特制而成，其中央有兩個(gè)計(jì)數(shù)室。每個(gè)計(jì)數(shù)室劃分為9個(gè)大方格(如上圖a所示)，每個(gè)大方格的邊長(zhǎng)為2 mm，厚度為0.1 mm。每個(gè)大方格的體積為220.10.4 mm3。因此，每個(gè)大方格的細(xì)胞數(shù)乘以2 500就等于每毫升體積內(nèi)的細(xì)胞數(shù)。另外，中央大方格以雙線等分為25個(gè)中方格(如上圖b所示)，其中四個(gè)邊角中方格和中央中方格實(shí)施計(jì)數(shù)。每個(gè)中方格又等分為16個(gè)小方格，因此共要對(duì)51680個(gè)小方格實(shí)施計(jì)數(shù)。(2)計(jì)算公式：酵母細(xì)胞個(gè)數(shù)/ml8(每個(gè)小方格細(xì)胞總數(shù)/ 80)4002 500稀釋倍數(shù)。種群的增長(zhǎng)方式1指數(shù)增長(zhǎng)(1)條件：資源無(wú)限、空間無(wú)限和不受其他生物制約的理想條件。(2)特點(diǎn)：起始增長(zhǎng)很慢，但隨著種群基數(shù)的加大，增長(zhǎng)會(huì)越來(lái)越快，每單位時(shí)間都按種群的一定百分?jǐn)?shù)或倍數(shù)增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)大。(3)曲線形態(tài)：“j”形增長(zhǎng)曲線。模型如圖：(4)實(shí)例：細(xì)菌在有限時(shí)間內(nèi)的人工培養(yǎng)。2邏輯斯諦增長(zhǎng)(1)條件：資源有限、空間有限和受到其他生物制約的條件。(2)特點(diǎn)：起始呈加速增長(zhǎng)，k/2時(shí)增長(zhǎng)最快，此后開始減速增長(zhǎng)，到k值時(shí)便停止增長(zhǎng)或在k值上下波動(dòng)。(3)曲線動(dòng)態(tài)：“s”形增長(zhǎng)曲線。模型如圖：(4)環(huán)境容納量(k值)：指在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)環(huán)境所能維持的種群最大數(shù)量，是種群在該環(huán)境中的穩(wěn)定平衡密度。(5)實(shí)例：自然界中的種群增長(zhǎng)。1分析下圖思考：(1)該曲線為種群數(shù)量增長(zhǎng)的“j”形曲線，還是“s”形曲線？該類曲線有無(wú)k值？增長(zhǎng)率會(huì)改變嗎？提示：“j”形曲線；無(wú)k值；增長(zhǎng)率不變。(2)在什么情況下種群數(shù)量增長(zhǎng)符合上圖所示曲線？提示：實(shí)驗(yàn)室條件下。當(dāng)一個(gè)種群剛遷入一個(gè)新的適宜環(huán)境中最初的一段時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)情況。2分析種群數(shù)量增長(zhǎng)的“s”形曲線，思考： (1)同一種群的k值是固定不變的嗎？為什么？提示：不是，因?yàn)榄h(huán)境條件會(huì)發(fā)生變化。(2)種群數(shù)量為k/2、k時(shí)該種群的年齡結(jié)構(gòu)分別是哪種類型？出生率與死亡率的大小分別有什么關(guān)系？提示：增長(zhǎng)型，穩(wěn)定型。出生率死亡率，出生率死亡率。(3)從環(huán)境容納量的角度思考，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什么措施？提示：采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。1種群數(shù)量增長(zhǎng)的“j”形曲線和“s”形曲線的比較項(xiàng)目“j”形曲線“s”形曲線增長(zhǎng)模型前提條件理想狀態(tài)：資源無(wú)限、空間無(wú)限、不受其他生物制約現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：資源有限、空間有限、受其他生物制約有無(wú)k值無(wú)k值有k值特點(diǎn)起始增長(zhǎng)很慢，隨著基數(shù)的加大，增長(zhǎng)越來(lái)越快。按一定百分?jǐn)?shù)或倍數(shù)增長(zhǎng)種群起始呈加速增長(zhǎng)，k/2時(shí)增長(zhǎng)最快，此后開始減速增長(zhǎng)，到k值時(shí)停止增長(zhǎng)或在k值上下波動(dòng)聯(lián)系兩種增長(zhǎng)曲線不同的主要原因是環(huán)境阻力大小不同，對(duì)種群增長(zhǎng)的影響不同2“j”形曲線和“s”形曲線的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)種群數(shù)量的變化率，增長(zhǎng)率出生率死亡率。甲為“j”形曲線增長(zhǎng)率，乙為“s”形曲線增長(zhǎng)率。3種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線的應(yīng)用(1)k值的應(yīng)用：野生生物資源的保護(hù)：保護(hù)野生生物生活的環(huán)境(建立自然保護(hù)區(qū))，減小環(huán)境阻力，增大k值。有害生物的防治：增大環(huán)境阻力(如為防鼠害而封儲(chǔ)糧食、清除生活垃圾、保護(hù)鼠的天敵等)，降低k值。合理確定載牧量：草場(chǎng)放牧，最大載畜量不能超過k值；魚的養(yǎng)殖也不能超過k值，否則，會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致k值下降。(2)k/2值的應(yīng)用：資源開發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)到k/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)；對(duì)養(yǎng)殖的生物進(jìn)行捕撈(捕獲)時(shí)，捕撈后的種群數(shù)量要維持在k/2值處，以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量。有害生物防治：務(wù)必及時(shí)盡早控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)到k/2值處。酵母菌種群數(shù)量的變化例1 某小組進(jìn)行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣實(shí)驗(yàn)條件下分別在4個(gè)試管中進(jìn)行培養(yǎng)(見下表)，均獲得了“s”形增長(zhǎng)曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()試管號(hào)培養(yǎng)液體積(ml)105105起始酵母菌數(shù)(103個(gè))105510a.4個(gè)試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“j”形增長(zhǎng)b4個(gè)試管內(nèi)的種群同時(shí)達(dá)到k值c試管內(nèi)種群的k值與試管不同d試管內(nèi)的種群數(shù)量先于試管開始下降精講精析和試管中培養(yǎng)液多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多，其內(nèi)種群的k值大于試管和的。4個(gè)試管內(nèi)種群的起始階段因空間和食物等比較充裕，屬于“j”形增長(zhǎng)。接種量不同，種群的增長(zhǎng)速率不同，不能同時(shí)達(dá)到k值，接種量大的先達(dá)到穩(wěn)定期繼而先進(jìn)入衰亡期。答案為b。邏輯斯諦增長(zhǎng)過程中，種群數(shù)量達(dá)到k/2時(shí)增長(zhǎng)最快，達(dá)到k值后便停止增長(zhǎng)或在k值上下波動(dòng)，若環(huán)境資源不足，種群數(shù)量將會(huì)下降。1將10 ml酵母液放在適宜溫度下培養(yǎng)，在不同時(shí)間內(nèi)等量均勻取樣4次，分別測(cè)定樣品中酵母菌的數(shù)量和ph，結(jié)果如下表所示：樣品1234酵母菌數(shù)量(個(gè)/mm3)1 2108201 2101 000ph4.85.43.75.0(1)表中樣品的取樣先后次序?yàn)開。(2)對(duì)酵母菌而言，10 ml該培養(yǎng)液的環(huán)境負(fù)荷量為_。(3)若第5次均勻取樣時(shí)，樣品中的酵母菌數(shù)量為760個(gè)/mm3，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因是_。(4)如果把酵母菌種群數(shù)量變化用曲線描述下來(lái)，應(yīng)是圖中_。 答案：(1)2413(2)1 210(3)培養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被消耗，部分酵母菌因營(yíng)養(yǎng)缺乏和環(huán)境惡化而死亡并解體(4)a 以曲線圖為載體，考查種群的增長(zhǎng)方式例2 某研究所對(duì)一條河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了幾年的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)某種魚遷入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群增長(zhǎng)速率隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)如右圖所示曲線。則在t1時(shí)該種群的年齡結(jié)構(gòu)類型、能反映該種群數(shù)量變化的曲線分別是()a衰退型和b增長(zhǎng)型和c衰退型和 d增長(zhǎng)型和思路點(diǎn)撥 精講精析種群增長(zhǎng)的“j”形曲線中，增長(zhǎng)速率不變；而“s”形增長(zhǎng)曲線，由于種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和天敵數(shù)量變化，增長(zhǎng)速率發(fā)生改變，則圖示該種群增長(zhǎng)速率變化曲線對(duì)應(yīng)種群數(shù)量變化應(yīng)為“s”形曲線。t1時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，此時(shí)的年齡結(jié)構(gòu)應(yīng)為增長(zhǎng)型。答案為b。種群數(shù)量變化曲線的變式應(yīng)用(1)圖1表示種群三種存活曲線：型曲線、型曲線、型曲線。(2)圖2為k值的不同表示方法，圖中a、b、c、d所對(duì)應(yīng)的為種群數(shù)量的k值，a、c、d所對(duì)應(yīng)的為種群數(shù)量的k/2。(3)增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的比較：增長(zhǎng)率等于出生率減去死亡率，增長(zhǎng)速率等于增長(zhǎng)量除以時(shí)間，即斜率?！癹”形曲線的增長(zhǎng)率保持不變，增長(zhǎng)速率越來(lái)越大，而“s”形曲線增長(zhǎng)率越來(lái)越小，增長(zhǎng)速率先變大，后變小，在種群數(shù)量達(dá)到k/2時(shí)，增長(zhǎng)速率達(dá)到最大。2下圖表示出生率、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()a在k/2時(shí)控制有害動(dòng)物最有效b圖示規(guī)律可作為控制人口增長(zhǎng)的依據(jù)c該圖可用于實(shí)踐中估算種群最大凈補(bǔ)充量d在k/2時(shí)捕撈魚類最易得到最大日捕獲量解析：選c在k/2時(shí)種群凈補(bǔ)充量最大，控制有害動(dòng)物應(yīng)在k/2之前。人口增長(zhǎng)既受自然因素影響，還受人們的生育觀念、生育政策制約，該圖不能作為控制人口增長(zhǎng)的依據(jù)。獲得最大日捕獲量應(yīng)在k值進(jìn)行。課堂回扣練習(xí)一、概念原理識(shí)記題1下列4幅圖中能正確表示種群在無(wú)環(huán)境阻力狀況下增長(zhǎng)的是() 解析：選b種群在無(wú)環(huán)境阻力的狀況下的增長(zhǎng)是指在空間無(wú)限、資源無(wú)限和不存在任何天敵的情況下的增長(zhǎng)。在這樣的條件下，種群會(huì)呈“j”形增長(zhǎng)，b圖所示的增長(zhǎng)狀況屬于此種情況。二、基本原理應(yīng)用題2向某天然牧場(chǎng)引入良種肉牛100頭，任其自然放養(yǎng)，自然繁殖。下圖表示種群數(shù)量增長(zhǎng)速率隨時(shí)間變化的曲線，下列敘述正確的是()a在t0t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量呈“j”形增長(zhǎng)b若在t2時(shí)種群的數(shù)量為n，則在t1時(shí)種群的數(shù)量約為n/2c捕殺肉牛的最佳時(shí)期為t1時(shí)d在t1t2時(shí)，該肉牛的種群數(shù)量呈下降趨勢(shì)解析：選b在t0t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量呈“s”形增長(zhǎng)；t2時(shí)種群達(dá)到環(huán)境最大容納量，即k值，所以t1時(shí)種群的數(shù)量約為n/2；捕殺肉牛的最佳時(shí)期為t2時(shí)；在t1t2時(shí)，種群增長(zhǎng)速率下降，但種群數(shù)量仍然上升。三、實(shí)驗(yàn)探究分析題3. (江蘇高考改編)藍(lán)細(xì)菌、綠藻和硅藻是湖泊中常見藻類。某課題組研究了不同ph對(duì)3種藻類生長(zhǎng)的影響，在實(shí)驗(yàn)中需每天定時(shí)對(duì)藻類細(xì)胞進(jìn)行取樣計(jì)數(shù)，請(qǐng)回答下列問題： (1)取出的樣液中需立即加入固定液，其目的是_。(2)在計(jì)數(shù)前通常需要將樣液稀釋，這是因?yàn)開。(3)將樣液稀釋100倍，采用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(規(guī)格為1 mm1 mm0.1 mm)計(jì)數(shù)，觀察到的計(jì)數(shù)室中細(xì)胞分布圖見右圖，則培養(yǎng)液中藻類細(xì)胞的密度是_個(gè)/ml。解析：(1)取樣后向樣液中加入固定液來(lái)殺死細(xì)胞，維持藻類細(xì)胞數(shù)目不變。(2)由于樣液中藻類細(xì)胞的密度比較高，稀釋后方便計(jì)數(shù)。(3)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板規(guī)格為1 mm1 mm0.1 mm，采用五點(diǎn)取樣法，取四角和最中間的5個(gè)中方格計(jì)數(shù)，采取“數(shù)上線不數(shù)下線，數(shù)左線不數(shù)右線”的原則處理，平均每個(gè)中方格內(nèi)有4個(gè)酵母菌。計(jì)數(shù)區(qū)有25個(gè)中方格，共計(jì)有酵母菌425100個(gè)。計(jì)數(shù)區(qū)體積為1 mm1 mm0.1 mm0.1 mm30.1103 ml，換算成1 ml，則有酵母菌100104個(gè)，再乘以稀釋倍數(shù)100，結(jié)果為1108個(gè)。答案：(1)維持藻類細(xì)胞數(shù)目不變(2)藻類細(xì)胞密度過大(3)1108回扣知識(shí)點(diǎn)1理想條件下的種群數(shù)量變