生物必修三第四章 种群和群落.doc

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第四章 种群和群落

第2节 种群数量的变化
一、 学习目标
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。
二、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的变化。
三、 学习难点：建构种群增长的数学模型
四、学习过程
第一课时：知识点一：构建种群增长模型的方法
〖学生活动〗阅读P65，回答1、什么是数学模型？

2、数学模型建构包括哪些步骤？
观察并提出问题→提出 →根据 ，用适当的 形式表达事物的性质→实验或观察 或 数学形式

知识点二：在自然界中，种群的数量变化
（一）种群增长的“J”型曲线
〖学生活动〗阅读P66第三段到最后，然后填空：
1、自然界确有类似细菌在 条件下种群数量增长的形式，如果以 为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“ ”型。
2、“J”型增长的数学模型： （数学公式）
条件：在 充裕、 适宜、
没有 等条件下。
参数意义： 为该种群的起始数量， 为时
间， 表示t年后该种群的数量， 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。

（二）种群增长的“S”型曲线
〖学生活动〗阅读P67并完成填空：
1、 什么是“S”型曲线：

2、 “S”型曲线产生原因：环境条件如空间、食物、天敌等制约。
3、 什么是环境容纳量？

拓展1、 “S”型曲线中，达到环境容纳量时，种群增长率如何？什么时候种群增长率最大？

拓展2、影响种群数量变动的因素有哪些？

拓展3、研究种群数量变化有什么实践意义？

应用1、右图为某种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线。若不考虑迁入和迁出，下列有关叙述错误的是（ ）
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．比较曲线Y与曲线X表明自然状态下种群无法超出理想状态下的最大增长率
应用2、我国海关对入境地进口货物都进行严格检疫，严禁境外有害生物（包括虫卵和微生物）进入境内，若有害生物一旦进入境内适宜的环境中，结果是（ ）
①某些有害生物的种群数量在一段时间内呈“J”型增长

②其天敌数量较多 ③境内生物多样性受到威胁 ④很快被淘汰
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
应用3、在0．5mL培养液中放入5个大草履虫，在培养第5天之后大草履虫的数量基本维持在375个左右，将此数值定为K值。关于K值的描述，正确的是（ ）
A．高斯实验得到的K值仅适用大草履虫在该培养条件下
B．高斯实验得到的K值也适用大草履虫在其它培养条件
C．不同的物种在相同的环境条件下，K值相同或近似
D．相同的物种在相同的环境条件下，K值有可能不同
提示：K值是指在特定的空间所能维持的种群的最大数量；其中的空间是特定的、不受破坏的，每个种群在特定的空间K值是不变的。
知识点三：种群数量的波动和下降
大多数种群的数量总是在 中。不利条件下，会 甚至 。
应用4、太平洋一个小岛上的某野兔种群数量变化如下表：
年份（年）
1920
1925
1930
1935
1940
1945
1950
数量（百只）
130
200
398
990
1350
1290
1190
该种群变化率最大的时期为( )
A．1925年～1930年 B．1930年～1935年
C．1940年～1945年 D．1945年～1950年
课后练习1：
1. 为了保护鱼类资源不被破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应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．种群数量相对稳定 B．种群增长量最大
C．种群数量最大 D．环境条件所允许的种群数量最大
2.在下图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ ）

3. 下图是一个鼠群迁入到一个新的生态系统后的生长曲线图。试分析在曲线中哪段表示食物最可能成为鼠群繁殖速率的限制因素 （
A.EF段； B.DE段； C.BD段； D.CB段
4．右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应做到适时捕捞。下列做法中正确的是( )
A．超过t4时捕捞，使剩余量保持在k
B．超过t3时捕捞，使剩余量保持在3k/4
C．超过t2时捕捞，使剩余量保持在k/2
D．超过t1时捕捞，使剩余量保持在k/4
5．右图为种群在不同环境条件下的增长曲线，据图回答问题。
（1）A曲线呈“J”型，表示种群在 环境中的增长。
（2）B曲线呈“S”型，表示种群在 环境中的增长，阴影部分表示 。用达尔文进化理论解释，这是 的结果。
（3）若“S”曲线表示某个鼠群迁入一个新的生态系统后的增长曲线，那么，K点以后，曲线出现平区的原因是 。
（4）根据种群变动的曲线，解释为什么投药灭鼠在短期内能控制鼠害，但很快又会鼠灾泛滥的原因 。对此，应采取哪些有效措施? 。
第二课时：探究培养液中酵母菌种群数量的变化
（1）实验目的：
①通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。
②用数学模型解释种群数量的变化。 ③学会使用血球计数板进行计数。
（2）实验原理：
①在含糖的液体培养基（培养液）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养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。细菌在一定体积培养液中的增长如下图：

（3）方法步骤：
①提出的问题：在不同温度条件下酵母菌种群数量增长的情况如何？不同培养液中酵母菌种群数量增长的情况如何？
②假设：根据上述问题，大胆提出合理的假设。
③设计实验
试管编号
A
B
C
培养液／mL
10
10

无菌水／mL

10
酵母液／mL
0．1
0．1
0．1
温度条件
28℃
5℃
28℃
④酵母菌计数方法：抽样检测法。
（4）注意事项
①显微镜计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应只计固定的相邻两个边及其顶角的酵母菌。
②从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
③每天计数酵母菌量的时间要固定。 ④溶液要进行定量稀释。
应用5：在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”中，某同学用显微镜观察计数，统计发现血球计数板的小方格(2 mm×2 mm)内酵母菌数量的平均值为13个。假设盖玻片下的培养液厚度为0.1 mm，那么10mL培养液中酵母菌的个数约为（     ）
A．5.2×104 B．3.25×105        C．5.2×103 D.3.25×104
应用6、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”型增长曲线。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”型增长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
课后练习2：
1. 科学家到某地进行生态考察，发现该地区鸟类数量急剧减少。为了查明原因，科学家采取的完整科学研究方法是（ ）
A．通过调查→分析调查结果→得出结论
B．进行实地考察→分析可能原因→初步判断→得出结论
C．观察，提出问题→分析，提出假设→设计，完成实验→分析讨论，得出结论
D．初步分析，提出假设→进行实验观察与验证→进一步分析，得出结论
2.有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正确的叙述是（ ）
A．改变培养液的pH值不影响K值（环境容纳量）大小
B．用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化
C．取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数
D．营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素
3.在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中，需利用计数板对微生物细胞进行直接计数。计数板是一个特制的可在显微镜下观察的玻片，样品就滴在计数室内。计数室由25×16=400个小室组成，容纳液体总体积为0.1mm3。某同学操作时将1mL酵母菌样品加99mL无菌水稀释，用无菌吸管吸取少许使其自行渗入计数室，盖上盖玻片并用滤纸吸去多余菌液，进行观察计数。
（1）在实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：①从静置试管中吸取酵母菌培养液加入计数板进行计数，记录数据②把酵母菌培养液放置在冰箱中；③第七天再取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线。请纠正该同学实验操作中的3处错误：
① ② ③
（2）在实验前应该对计数板、吸管等器具进行_________________处理。
（3）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应采取的措施是 。
（4）如果观察到上图所示a、b、c、d、e 5个大格共80个小室内共有酵母菌48个，则上述1mL酵母菌样品中约有酵母菌 个；要获得较为准确的数值，减少误差，你认为该怎么做？ 。
第三课时：第三节：群落的结构
一、学习目标1.识别群落，说出群落水平上研究的问题。2.描述群落的结构特征。
3.尝试进行土壤中小动物类群丰富度的研究。
二、学习重点：群落的结构特征。
三、 学习难点：从结构与功能相统一的角度描述群落的结构特征。
四、 学习过程
知识点一、群落研究的问题〖学生活动〗阅读P71到P72。
1、 群落的概念：
2、 群落研究的问题：①群落中种群组成、优势种群；②种间关系；③群落的空间结构；
④群落演替；⑤各种群位置；⑥群落的范围和边界。
知识点二：群落的物种组成
1、物种组成是区别 的重要特征。
2、不同群落间种群数量和种群中个体数量差别很大。
3、丰富度： 。在生态学上，用丰富来描述一个群落中种群数量的多少。
知识点三：种间关系

种间关系
概念
举例
图形
①
一种生物以另一种生物作为食物。
老鹰捕食老鼠
乙图

②
两种或两种以上生物相互争夺资和
空间等。
在细菌的培养基上生长着青霉
丙图
③
一种生物（寄生者）寄居于另一种生物（寄生）的体内或体表，摄取寄主
的养分以维持生活。
人体内的蛔虫
丁图
④
两种生物共同生物在一起，相互依存，
彼此有利。
豆科植物与根瘤菌
甲图
应用7、生活在一个生物群落中的两个种群(a、b)的数量变化如图 ，下列判断正确的（ ）
O
时间
种群数量
K
a
b
A．a种群与b种群为捕食关系,a种群依赖于b种群
B．a种群与b种群为竞争关系,竞争程度由强到弱
C．a为S型增长,其增长受本身密度制约
D．b为J型增长,始终受到a种群的制约

应用8．在自然状态下，某一桦树林中出现了云杉树苗，云杉长大后，高度超过桦树林。桦树不如云杉耐阴，而逐渐减少，最终形成以云杉为主的树林，这种现象是( )
A. 初生演替 B. 生物入侵 C. 生物进化 D. 种间竟争
应用9：下列实例中属于种内斗争的是 （ ）
A．培养液中生活着两种草履虫 　B．人工密植的乔木树林长得细高，利于夺光
C．噬菌体侵入细菌体内 　D．鲈鱼的成鱼以鲤鱼的幼鱼为食
知识点四：群落的空间结构
1、垂直结构：在垂直方向上物种分布，森林植物的分层与对光的利用有关，动物的分层与食物和栖息条件有关。
2、水平结构：在水平方向上物种分布，
应用10：下列叙述中，不属于种群空间特征描述的是( )
A．斑马在草原上成群活动 B．每毫升河水中有9个大肠杆菌
C．稗草在稻田中随机分布 D．木棉树在路旁每隔5米种植
※ 知识点五：探究土壤中小动物类群丰富度的研究 ★
1、土壤中小动物类群丰富度的研究，常用 进行采集、调查的方法。
2、土壤中小动物类群丰富度的统计方法通常有两种：① ② 。
3、观察土壤中肉眼难以识别的小动物时最好用 。
4、采集小动物时，土壤与花盆壁之间留一定的空隙，其作用是 。
应用11、 研究土壤小动物时，错误的做法是（   ）
A．取样用的塑料袋上标明地点和时间 B．用趋光法或者趋热法收集小动物
C．用标志重捕法估算蚯蚓的种群密度 D．不知名的动物标记为"待鉴定XX"
应用12、土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，下图A、B、C、D4种土壤微型节肢动物分离收集装置中，最合理的是（ ）
课后练习3：
1.右面三图分别表示两种生物种群随时间推移而发生的数量变化。那么甲、乙、丙三图表示的关系依次是 （ ）
A．竞争、捕食、共生 B．共生、捕食、竞争
C．竞争、共生、捕食 D. 捕食、共生、竞争
2.下列能表示蛇和鼠相互关系的曲线是 （ ）

3．当一条鲤鱼被钓鱼人诱骗上钩后，能迅速分泌一种化学物质遗留在钓钩中，使钓鱼人长时间钓不到鲤鱼。鲤鱼的这种习性是一种 （ ）
A．种内斗争 B．种内互助 C．种间斗争 D．种间互助
4．试回答下列有关群落的问题：
（1）研究生物群落要以研究 _为基础，在研究池塘群落时，主要研究该群落内种群数量（即群落的 _）、 _、 _等方面的内容。
（2）在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落具有一定的空间结构，群落的空间结构包括空间结构和 _。
（3）研究表明森林植物群落具有明显的分层现象，森林植物的分层与 _有关。而植物的垂直结构又为动物创造了多样的 _，导致群落中的动物也具有分层现象。

5.跳虫、甲螨和线虫是土壤中的主要动物类群，对动植物的分解起重要作用。请回答：
（1）由于跳虫和甲螨活动能力 ，身体 ，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
（2）先要采集大量的跳虫用于实验室培养，最好选择下图中的吸虫器 ，理由是 若要采集大量的甲螨作为标本保存，最好选择吸虫器 ，理由是 。

（3）现在一培养罐内同时培养跳虫、甲螨和线虫三个种群，若他们均仅以罐内已有的酵母菌为食，则跳虫与甲螨之间的关系是 ，线虫与酵母菌之间的关系是 。若跳虫种群所含能量增长nKJ，则跳虫消耗的酵母菌所储存的能量至少为 KJ。
第四课时：第四节：群落的演替
知识点一、群落演替的过程和主要类型
〖学生活动〗阅读教材P78到P81并完成问题。
1、 演替的概念：
2、演替的类型及过程
①初生演替：在一个 被植物覆盖的地面，或者是 ，但
被 了的地方发生的演替。例如在沙丘、 、冰川泥上进行的演替。
演替的过程：裸岩阶段→ 阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→ 阶段→森林阶段
②次生演替：在原有植被虽已不存在，但原有 基本保留，甚至还保留
了 或 的地方发生的演替，如 、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。
知识点二：人类活动对群落演替的影响
人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林治理沙漠、管理草原，甚至可以建立人工群落。人类活动往往使群落演替按照 和 进行。
应用13、森林群落的垂直结构由上而下的顺序是[　　]
①乔木层　　②灌木层　　③草本层　　④地被层
A．①②③④ B．②①③④ C．③④①② D．④③①②
应用14、 群落演替的总趋势是（ ）
A．物种多样性的增加和群落稳定性的提高B．物种多样性的减少和群落稳定性的降低
C．物种多样性的增加和群落稳定性的降低D．物种多样性的减少和群落稳定性的提高
应用15. 大多数生物群落在空间上有垂直分层现象，称为群落的垂直结构。引起森林群落中植物和动物垂直分层现象的主要因素分别是( )。
A．温度、食物 B．温度、光照 C．湿度、温度 D．光照、食物、
综合训练题：
种群数量增长率
t0
t1
t2
t3
时间
1.下图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（ ）
A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长
B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2
C．捕获该鱼的最佳时期为t2时
D．在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势

2．假设某种细菌的起始数量为M，理想状态下，每20min繁殖一代，T小时后该种群数量为( )
    A．M×23T    B．M×2T    C．2×MT    D．2×M20

3.如图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境容纳量约为（ ）
A.100只 B.200只
C.300只 D.400只

4.草本植物在土壤阶段出现的阶段是（ ）
A.地衣阶段以后 B灌木阶段以后 C.苔藓阶段以后 D.森林阶段以后
5.有一种紫腹巨蚊，当它处于幼虫状态时，专以毒蚊幼虫为食；当它发育成成虫后，专吸食竹类植物的叶汁花浆为主。紫腹巨蚊与毒蚊幼虫、竹类植物的关系是（ ）
A.竞争、捕食 B.捕食、竞争
C.都是捕食 D.捕食、寄生
6．图是1845年至1935年的90年间，北美加拿大森林中猞猁和雪兔种群数量的变化曲线。据图回答有关问题：

（1）雪兔的种群数量变化用字母________表示，其数量最多的年份曾达到_____只。
（2）雪兔的数量在一段时间内能够急剧增加的生物因素主要是①__________②________。
（3）猞猁的存在对整个森林生态系统的稳定所起到的作用具体是___________________。
（4）在所研究的1890 ~ 1935期间，该生态系统中雪兔的K值为_______左右。从图中任意一时段看出，当雪兔种群达到K值后，猞猁种群的K值变化是________（答早于或晚于）雪兔的K值出现（注：不考虑其他生物因素）。

答案：第一课时 应用1 B 应用2、C应用3、A应用4、B 解析：种群变化率是单位时间内种群数量变化的情况。从表中可以看出在1930年一1935年内种群变化率是（990-398）/（1935-1930）=118．4，1925年～1930年为14，1940年～1945年与1945年～1950年 均为负值。
课后练习1：1.B 2. B 3、A 4 C
5． (1)无环境阻力下的增长
(2)有环境阻力下的增长； 由于环境阻力，导致种群个体数实际增长与理论值的差异；
生存斗争
(3)由于食物短缺等因素的限制，种群在达到环境负荷量以后在一段时间内不再增加。
(4)原因：①老鼠种群的抗药性增强；②毒杀一部分个体，剩余的个体数目在环境负荷量以下，会以指数式增长，很快会恢复到原来数量。
措施：原则上是降低环境负载能力，无污染，具可行性。如①严密封储粮食；②清除生活垃圾③生物防治，保护老鼠天敌等。(其他方法，符合以上原则即可)

第二课时：
应用5：B应用6、B
课后练习2： 1 C 2. D
3. （1）①应将试管轻轻震荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数
②应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养
③应连续七天，每天观察、取样计数并记录数据
（2）灭菌 （3） 适当稀释 （4）2.4×108 多次记数，求平均值（答全才可得分）

第三课时：应用7、C解析 根据题意，种群a随着时间的延续，种群数量在不断增加，达到K值时趋于平衡，呈现出“S”型增长曲线。之所以不能无限增长，主要是种群数量的不断增加，种内斗争加剧而致。种群b在前期不断增长，尚未达到K值就锐减，既不是“S”型、也不是“J”型增长曲线。从曲线图分析推出二者不是竞争关系，因为开始时二者的数量同步增长了一段时间，排除竞争可能性；也不是捕食关系，捕食者与被捕食者之间呈波动的关系，且不同步，相差一个时间段。从图中看不出二者之间的关系。因此本题正确答案是C。
应用8．D应用9：B应用10：B应用11、C应用12、A
课后练习3：1. B2. D3．B
4．答案（1）同一时间内聚集在一定区域中的各种生物种群的集合 种群 (2)丰富度 各种群之间的关系、群落演潜情况、群落的空间结构、群落范围和边界等 （3）水平结构
（4）对光的利用（光照强度） 栖息空间和食物条件
5. 答案：（1）较强 微小
（2）B 该吸虫器中的湿棉花模拟土壤湿润环境，利于跳虫存活
D 该吸虫器中的酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂
（3）竞争 捕食 5n
解析：（1）土壤中跳虫和甲螨活动能力较强，身体微小，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
（2）跳虫多栖息于潮湿隐蔽的场所，属于好氧型， 湿棉花模拟土壤湿润环境，利于跳虫存活
（3）跳虫与甲螨都以酵母菌为食，所以为竞争. 线虫以酵母菌为食，它们之间的关系为捕食关系，最高传递效率为20％， 跳虫种群所含能量增长nKJ， 跳虫消耗的酵母菌所储存的能量至少为n/20％=5n KJ

第四课时 应用13、A应用14、A应用15. D
综合训练题：1. B 2．A 3. D 4. C 5. C
6．（1）A 140千或140 000（2分）
（2）可食的植物增加 猞猁争剧减少（2分）
（3）猞猁捕食一定数量的雪兔（1分），使森林植被不致被过度破坏（1分），从而维持了系统的稳定
（4）60千只 晚于（第一空2分，第二空1分，共3分）