浙江专版学年高中生物第四章种群第二节种群的增长方式学案浙科版必修3.docx
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浙江专版学年高中生物第四章种群第二节种群的增长方式学案浙科版必修3
第二节种群的增长方式
1．在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的
理想条件下，种群会呈指数增长。
2．在资源有限、空间有限和受到其他生物制约的
条件下，种群会呈逻辑斯谛增长。
3．指数增长曲线又称“J”形增长曲线，逻辑斯谛
增长曲线又称“S”形增长曲线。
4．环境容纳量（K值）是指在长时期内环境所能维
持的种群最大数量。
5．K值并不是固定不变的，当环境条件发生变化
时，K值就改变。
考试内容
必考
加试
（1）种群指数增长和逻辑斯谛增长
（2）环境容纳量
（3）活动：
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
b
a
b
a
c
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
1．实验原理
（1）在无菌葡萄糖溶液中，酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群。
通过用血细胞计数板进行细胞计数，可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
（2）酵母菌的种群数量和酵母菌培养液的浑浊度之间呈正相关，浑浊度可以用比浊计（或比色计）进行测定。
2．材料用具
酵母菌贮用培养液、无菌葡萄糖溶液、血细胞计数板、盖玻片、移液管（或移液枪）、滴管、有螺旋盖的试管、试管架、记号笔、直尺、坐标纸、比浊计（或比色计）、显微镜。
3．实验步骤
（1）设计实验数据记录表，预测酵母菌种群数量的变化趋势。
（2）配制样品1
同样的方法配置样品2。
（4）样品1、2浑浊度测定：
每天（双休日除外）用比浊计（或比色计）测定各试管的浑浊度。
4．注意事项
（1）通过配制多份样品，多次取样计数，求“平均值”，可以提高计数的准确性。
（2）试管B起对照作用，试管B变浑浊是因为无菌葡萄糖溶液自身发生变化或受到杂菌污染引起的。
（3）培养基的成分、空间大小、pH、温度等均会影响到酵母菌种群数量的变化。
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．使用血细胞计数板进行酵母细胞计数时，有哪些注意事项？
提示：
（1）小方格内细胞计数的顺序为：
左上→右上→右下→左下；
（2）对压在方格线上的细胞，只计左线和上线的细胞；（3）若多个细胞粘连成团，要计数团块中的每一个细胞；（4）若酵母菌正在出芽，如芽体体积超过细胞体积的1/2，算独立个体；（5）若小方格内酵母菌过多难以数清，则继续稀释，然后重新计数。
血细胞计数板及细胞数的计算
（1）血细胞计数板（如下图所示）：
血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。
每个计数室划分为9个大方格（如上图A所示），每个大方格的边长为2mm，厚度为0.1mm。
每个大方格的体积为2×2×0.1＝0.4mm3。
因此，每个大方格的细胞数乘以2500就等于每毫升体积内的细胞数。
另外，中央大方格以双线等分为25个中方格（如上图B所示），其中四个边角中方格和中央中方格实施计数。
每个中方格又等分为16个小方格，因此共要对5×16＝80个小方格实施计数。
（2）计算公式：
1mL中酵母细胞个数＝（80个小方格细胞总数/80）×400×2500×稀释倍数。
种群的增长方式
1．指数增长
（1）条件：
资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件。
（2）特点：
起始增长很慢，但随着种群基数的加大，增长会越来越快，每单位时间都按种群的一定百分数或倍数增长，其增长势头强大。
（3）曲线形态：
“J”形增长曲线（如图所示）。
（4）实例：
细菌在有限时间内的人工培养。
2．逻辑斯谛增长
（1）条件：
资源有限、空间有限和受到其他生物制约的条件。
（2）曲线动态：
“S”形增长曲线。
模型如图：
（3）环境容纳量（K值）：
指在长时期内环境所能维持的种群最大数量，是种群在该环境中的稳定平衡密度。
（4）特点：
起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，到K值时便停止增长或在K值上下波动。
（5）实例：
自然界中的种群增长。
1．分析下图，回答下列问题：
（1）该曲线为种群数量增长的“J”形曲线，还是“S”形曲线？
该类曲线有无K值？
增长率是否发生改变？
提示：
“J”形曲线；无K值；增长率不变。
（2）在什么情况下种群数量增长符合上图所示曲线？
提示：
①实验室条件下。
②当一个种群刚迁入一个新的适宜环境中最初的一段时间内的增长情况。
2．分析种群数量增长的“S”形曲线，回答下列问题：
（1）同一种群的K值是固定不变的吗？
为什么？
提示：
不是，因为环境条件变化时，K值发生变化。
（2）种群数量分别为K/2、K时，种群的年龄结构分别是哪种类型？
出生率与死亡率的大小分别有什么关系？
提示：
①种群数量为K/2时，年龄结构为增长型，出生率>死亡率。
②种群数量为K时，年龄结构为稳定型，出生率＝死亡率。
（3）从环境容纳量的角度思考，控制家鼠等有害动物时，应采取什么措施？
提示：
采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等等。
1．“S”形增长曲线的解读
三图对比分析解读：
（1）t1之前，种群数量小于K/2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。
（2）t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。
（3）t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。
2．K值与K/2在实践中的应用
项目
灭鼠、灭蝗等
捕鱼、森林砍伐等
K/2（最大
增长速率）
灭鼠后，鼠的种群数量在K/2附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果
使鱼、树木的种群数量维持在K/2，捕捞或砍伐后，鱼、树木的种群数量会迅速回升
K值（环
境最大容
纳量）
改变环境，降低K值，使之不适合鼠、蝗的生存
保证鱼、树木生存的环境条件，尽量提升K值
3.种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线的比较
项目
“J”形曲线
“S”形曲线
增长
模型
前提
条件
理想状态：
资源无限、空间无限、不受其他生物制约
现实状态：
资源有限、空间有限、受其他生物制约
有无
K值
无K值
有K值
特点
①起始增长很慢，随着基数的加大，增长越来越快。
②按一定百分数或倍数增长
种群起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，到K值时停止增长或在K值上下波动
联系
两种增长曲线不同的主要原因是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同
4．“J”形曲线和“S”形曲线的增长率
增长率：
单位时间内种群数量的变化率，增长率＝出生率－死亡率。
甲为“J”形曲线增长率，乙为“S”形曲线增长率。
酵母菌种群数量的变化
[例1] 某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养（见下表），均获得了“S”形增长曲线。
根据实验结果判断，下列说法错误的是（ ）
试管号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
培养液体积（mL）
10
5
10
5
起始酵母菌数（103个）
10
5
5
10
A．4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”形增长
B．4个试管内的种群同时达到K值
C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同
D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
[精讲精析] Ⅰ和Ⅲ试管中培养液多，营养物质多，其内种群的K值大于试管Ⅱ和Ⅳ的。
4个试管内种群的起始阶段因空间和食物等条件比较充裕，呈“J”形增长。
接种量不同，种群的增长速率不同，不能同时达到K值，接种量大的先达到稳定期继而先进入衰亡期。
答案为B。
1．将10mL酵母液放在适宜温度下培养，在不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表所示：
样品
1
2
3
4
酵母菌数量
（个/mm3）
1210
820
1210
1000
pH
4.8
5.4
3.7
5.0
（1）表中样品的取样先后次序为__________。
（2）对酵母菌而言，10mL该培养液的环境负荷量为____________________。
（3）若第5次均匀取样时，样品中的酵母菌数量为760个/mm3，产生这一结果的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）如果把酵母菌种群数量变化用曲线描述下来，应是图中________（填字母）。
答案：
（1）2→4→1→3
（2）1.21×107
（3）培养液中的营养物质不断被消耗，部分酵母菌因营养缺乏和环境恶化而死亡并解体 （4）A
以曲线图为载体，考查种群的增长方式
[例2] 某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟踪调查，发现某种鱼迁入此生态系统后的种群增长速率随时间的变化呈现如右图所示曲线。
则在t1时该种群的年龄结构类型、能反映该种群数量变化的曲线分别是（ ）
A．衰退型和① B．增长型和②
C．衰退型和③D．增长型和④
[思路点拨]
[精讲精析] 种群增长的“J”形曲线中，增长速率一直增加；而“S”形增长曲线，由于种内竞争和天敌数量变化，增长速率发生改变，则图示该种群增长速率变化曲线对应种群数量变化应为“S”形曲线。
t1时种群增长速率最大，此时的年龄结构应为增长型。
答案为B。
种群数量变化曲线的变式应用
（1）图1为K值的不同表示方法，图中A、B、C、D所对应的为种群数量的K值，A′、C′、D′所对应的为种群数量的K/2。
（2）增长率和增长速率的比较：
图2中①②分别为“J”形和“S”形增长的增长速率曲线；③④分别为“J”形和“S”形增长的增长率曲线。
增长率等于出生率减去死亡率，增长速率等于增长量除以时间，即斜率。
“J”形曲线的增长率保持不变（③），增长速率越来越大（①），而“S”形曲线增长率越来越小（④），增长速率先变大，后变小，在种群数量达到K/2时，增长速率达到最大（②）。
2．（2015·浙江10月学考）种群的数量变化曲线如图中a、b1所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．当种群数量达到K值时，出生率等于零
B．当某害虫种群数量达到K/2时，进行杀虫效果最佳
C．若空间充足，种群数量增长一定如曲线a所示
D．若曲线b1变成曲线b2，说明该种群生存环境变得恶劣
解析：
选D 当种群数量达到K值时，出生率等于死亡率，出生率不为零；种群数量在K/2时，种群增长最快，要达到较好的杀虫效果，应在K/2以前进行杀虫；种群增长若要出现如图中a曲线的趋势，除了保证空间充足外，也要保证食物充足且没有其他生物的制约；若曲线b1变为b2，种群数量的K值降低，说明该种群生存环境变得恶劣。
[课堂回扣练习]
1．下列4幅图中能正确表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ ）
解析：
选B 种群在无环境阻力的状况下的增长是指在空间无限、资源无限和不存在任何天敌的情况下的增长。
此时种群呈“J”形增长。
2.环保工作者对某地区最主要的草食性动物某野兔种群数量进行连年监测，得到如图所示的数量增长变化（λ）曲线，λ＝t年种群数量/（t－1）年种群数量。
据图分析下列叙述正确的是（ ）
A．第1年至第3年该种群的出生率相同
B．第4年初至第5年中期，种群数量呈“S”型增长
C．第3年末种群数量与第5年中期种群数量相等
D．野兔的种群数量在第6年末达到K值
解析：
选B 监测期间该地区野兔的种群数量变化为：
第1～3年末，种群数量保持相对稳定，故在此期间该种群的出生率不一定相同；第4～5年中期，种群数量逐渐增加直至维持相对稳定，故为“S”形增长；第5年中期至第6年末，种群数量减少。
第3年末到第5年中期种群的λ值大于1，种群一直处于增长状态，故第5年中期种群的数量远远大于第3年末；种群数量在第5年中期时达到K值。
3．【加试题】（江苏高考改编）蓝细菌、绿藻和硅藻是湖泊中常见藻类。
某课题组研究了不同pH对3种藻类生长的影响，在实验中需每天定时对藻类细胞进行取样计数，请回答下列问题：
（1）取出的样液中需立即加入固定液，其目的是____________________。
（2）在计数前通常需要将样液稀释，这是因为____________________。
（3）将样液稀释100倍，采用血细胞计数板（规格为1mm×1mm×0.1mm）计数，观察到的计数室中细胞分布图见上图，则培养液中藻类细胞的密度是________个/mL。
解析：
（1）取样后向样液中加入固定液来杀死细胞，维持藻类细胞数目不变。
（2）由于样液中藻类细胞的密度比较高，稀释后方便计数。
（3）血细胞计数板规格为1mm×1mm×0.1mm，采用五点取样法，取四角和最中间的5个中方格计数，采取“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则处理，平均每个中方格内有4个酵母菌。
计数区有25个中方格，共计有酵母菌4×25＝100个。
计数区体积为1mm×1mm×0.1mm＝0.1mm3＝0.1×10－3mL，换算成1mL，则有酵母菌100×104个，再乘以稀释倍数100，结果为1×108个。
答案：
（1）维持藻类细胞数目不变
（2）藻类细胞密度过大 （3）1×108
[课下综合检测]
一、基本要求专练
1．下列关于环境容纳量（K值）的叙述，错误的是（ ）
A．一个生物种群的K值是可以发生改变的
B．同一物种的多个种群，其K值是相同的
C．达到K值前的每一个时期，种群数量总是在增加
D．达到K值后，种群的数量就达到平衡
解析：
选B K是环境容纳量，环境容纳量可根据环境条件的改变而变化，当种群数量达到K值时，便会停止增长或者在K值上下波动。
2．下图为种群数量增长曲线，有关叙述错误的是（ ）
A．改善空间和资源条件有望使K值提高
B．bc段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率
C．b到c变化过程中，其天敌捕食成功率将会增加
D．曲线Y表明自然状态下种群无法持久增长下去
解析：
选B bc段虽然种群增长速率逐渐下降，但是，种群的数量仍在不断增加，因此，出生率大于死亡率。
3．在光照下，将等细胞数量的衣藻和大肠杆菌分别接种到只含无机盐的培养液中培养，结果是（虚线和实线分别表示大肠杆菌和衣藻的生长曲线）（ ）
解析：
选C 衣藻是自养型生物，可以利用无机物制造有机物，所以放在只含无机盐培养液中可以存活并繁殖。
而大肠杆菌是异养型生物必须利用现成的有机物，而培养液中无有机物，所以不利于大肠杆菌的生存。
4．为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的“S”形曲线，应该使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，这是因为在这个水平上（ ）
A．种群数量稳定
B．种群增长最快
C．种群数量最大
D．环境条件所允许的种群数量最大
解析：
选B 在有限环境内种群的增长属于“S”形增长；要持续地获得最大捕鱼量，就要求有限环境内种群能增长最快；在“S”形增长中，种群数量为K/2时，种群数量增长最快。
5．分析右图，下列选项错误的是（ ）
A．进行海洋渔业捕捞的时期最好是c～d期间进行
B．c～d段种群数量仍在增长
C．该种群数量在e点达到K值
D．b时期是种群增长速率最快的时期，种群数量在K/2左右
解析：
选D 海洋渔业捕捞应在种群数量达到K/2以后进行，c时期自然增长速率最快。
种群数量的增长直至达到K值时停止，此时（e点）的自然增长率为0。
6．在农田生态系统害虫防治中，害虫种群密度变化情况示意图（经济阈值是指害虫种群密度影响农田经济效益的最低值）如下。
在A、B、C、D、E点进行了农药防治或引入了天敌进行生物防治。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．在农药的作用下，害虫的抗药性基因突变率在D点显著高于B点
B．E点是生物防治，A、B、C、D点是药物防治
C．害虫种群的年龄结构为衰退型
D．食物的短缺降低了害虫的存活率
解析：
选B 农药的施用对害虫的抗药性变异进行了选择，但不会引发害虫的抗药性变异；A、B、C、D点是药物防治，农药对抗药性害虫进行了选择，因此害虫数量在一段时间后又恢复。
E点是生物防治，降低了害虫的环境容纳量，因此害虫种群数量降低；在曲线的不同点上，害虫的年龄结构是不同的；据图不能得出食物短缺与害虫存活率之间的关系。
7．在不同温度和湿度条件下，蝗虫的种群数量的变化如下图所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．温度为32.5℃时，蝗虫对湿度的适应范围最窄
B．温度为35℃时，相对湿度90%更有利于蝗虫的生存
C．在一定范围内，蝗虫生活的最适湿度随温度升高而升高
D．温度与湿度对蝗虫种群数量的影响效果相同
解析：
选C 由图可知，温度为32.5℃时，蝗虫对湿度的适应范围最宽；在一定范围内，蝗虫生活的最适湿度随温度升高而升高。
8.下图所示为某个种群在不同情况下的增长曲线模式图，请据图回答：
（1）马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的，人们把它引种到夏威夷，一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线________符合马缨丹疯狂蔓延趋势。
自然界中种群增长曲线表现为图中的曲线________，原因是自然环境中________和________都是有限的。
（2）此外，还有直接影响种群数量的因素，即该种群的________和________。
年龄结构和________间接对种群数量起作用。
（3）依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应把握在__________点后进行，原因是__________________________________________________。
（4）若图中曲线b表示某地老鼠种群数量变化，如果灭鼠时只采用杀死的办法，采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。
请你依图提出更有效的控制鼠害的方案：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
马缨丹引入到夏威夷属于物种入侵，环境适宜，缺少天敌，所以会出现“J”形增长，如曲线a。
在自然环境中，资源和空间是有限的，所以种群数量应呈“S”形增长，如曲线b。
决定种群数量的特征是出生率和死亡率，年龄结构和性比率也可以间接地对其构成影响。
为了获取持续的高产，应在K/2点之后捕捞，捕捞后维持在K/2点，因为K/2点时种群的增长速率最大。
要控制老鼠的种群数量则应降低其环境容纳量，即K值。
答案：
（1）a b 资源 空间
（2）出生率 死亡率 性比率
（3）K/2 K/2点时种群数量的增长速率最大
（4）增加老鼠生存环境阻力（可从食物来源、生活场所、天敌等方面考虑），使其环境容纳量降低
二、发展要求专练
9．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是（ ）
①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧
②将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养
③将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
④将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数
⑤计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计数相邻两边及其顶角上的
⑥早期培养不需取样，培养后期每天取样一次
A．①②③④⑥ B．②③④⑥
C．①②③⑥D．②③④⑤
解析：
选D ①培养酵母菌时，不要去除培养液中的溶解氧；⑥早期培养也要取样观察。
10．如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是（ ）
A．在K/2时控制有害动物最有效
B．图示规律可作为控制人口增长的依据
C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量
D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
解析：
选C 控制有害动物应在K/2以内；图示规律不能作为控制人口增长的依据；要想获得鱼类的最大日捕捞量，应在K值附近进行捕捞。
11．某学生进行探究10mL培养液中酵母菌种群数量变化的实验，利用血细胞计数板（规格为0.1mm,1/400mm2）进行计数。
甲图是某天显微镜镜检结果，乙图是7天内酵母菌种群数量变化曲线。
下列叙述错误的是（ ）
A．甲图中酵母菌数量过多，需加水稀释后再统计
B．甲图中的酵母菌数量对应于乙图中的第2天到3天之间
C．相同条件下再次实验，酵母菌种群数量的K值基本不变
D．酵母菌自身代谢状况也会影响实验数据的统计
解析：
选A 甲图所示血细胞计数板内酵母菌数目清晰，无需加水稀释；甲图中间16个小方格中酵母菌数量为14个，则培养液中酵母菌数量约为14×10×103÷（1/400×0.1×16）＝3.5×107个，应该对应于乙图中的第2天到3天之间；相同的环境条件下，种群数量的K值基本不变；酵母菌自身代谢废物CO2可改变培养液的pH，会影响实验数据的统计。
12．培养液中酵母菌种群的增长情况，与发酵食品的制作有密切关系。
有人对酵母菌种群的增长情况进行探究。
（1）提出问题：
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
（2）作出假设：
_______________________________________________________。
（3）制订计划（略）。
（4）实施计划：
①将配制好的液体培养基煮沸。
煮沸的目的是_________________________________
________________________________________________________________________。
②接种、培养。
接种酵母菌时应在无菌条件下进行，目的是______________________
________________________________________________________________________。
③计数、记录结果。
首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量，在此之后连续观察7d，分别记录下这7d的数值，设计记录表格并记录数据。
（5）分析结果，得出结论。
预测最可能的结果：
____________________________________________________
________________________________________________________________________。
若最终酵母菌种群数量下降，主要原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
微生物群体增长的
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