专题4.2 种群的数量变化-高中生物人教版必修3导学案 Word版含答案

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第2节 种群的数量变化学习导读学习准备一、 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“Nt=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:⑴ Ⅰ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.⑵ Ⅱ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.⑶ Ⅲ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 d⑵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
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