高中生物第四章种群第10课时种群的增长方式教案(必修3)

第10课时种群的增长方式

学考要求

一、种群的指数增长

1．概念

在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，种群就会呈指数增长。

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。指数增长曲线很像英文字母J，又称“J”形增长曲线。思考种群在指数增长过程中，增长率改变吗？为什么？

答案不改变。增长率＝出生率－死亡率＝[今年的个体数/上一年的个体数－1]×100%，而在指数增长过程中，今年的个体数/上一年的个体数是一个恒定值。

探究——科学探究

下面是某种细菌在某条件下分裂繁殖的规律，阅读教材并结合图示信息，完成下列思考，体验建构数学模型的方法。

(1)若该细菌的营养和生存空间没有限制，请你仔细观察细菌分裂繁殖的规律，完善下表：

(2)观察上表中细菌数量(N)和繁殖代数(n)之间的关系，写出相应的方程式：N＝2n。

(3)根据所得到的方程式，在下面坐标系中画出细菌种群数量增长的曲线。

答案如图所示

(4)我们从曲线的走向分析可以预计：

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，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响，即在理想条件下种群增长的曲线为“J”形。

②类比前述细菌种群数量模型构建过程，若在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，某种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的λ倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：

a．一年后种群数量N1＝N0×λ，两年后种群数量N2＝N0×λ2，t年后种群数量N t＝N0×λt(t 为时间，N t表示t年后该种群的数量)。

b．若λ>1，请在坐标系中绘出数学方程式N t＝N0λt中种群数量N t随t的变化曲线图。

答案如图所示

(5)总结：①“J”形增长曲线形成的条件：食物条件充裕，气候适宜，没有敌害等；②适用范围：一般只适用于实验室条件下和种群迁入新的环境中最初一段时间内的增长。

例1种群指数增长是有条件的，条件之一是( )

A．在该环境中只有一个种群

B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多

C．环境资源是无限的

D．环境资源是有限的

答案 C

解析种群指数增长的条件是资源、空间无限，没有敌害，气候适宜等。

例2(2017·嘉兴学考教学测试)在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量增长的曲线是( )

答案 B

解析在理想条件下，种群数量增长为指数增长。种群以一定的速率增长，没有K值。

二、种群的逻辑斯谛增长

1．概念：是指在资源有限、空间有限和受到其他生物制约条件下的种群增长方式，又称“S”形增长曲线。种群的逻辑斯谛增长总是会受到环境容纳量(K)的限制。

2．特点：种群起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后便开始减速增长，到K值时便停止增长或在K值上下波动。

3．环境容纳量：指在长时期内环境所能维持的种群最大数量，又称K值。

4．根据逻辑斯谛增长曲线，要想既保证海洋鱼类资源的更新能力不受到破坏，又能获得最大捕鱼量，应让捕捞后鱼类的数量保持在K/2值，此时种群的增长速率最大。

探究1——科学探究

阅读材料，分析材料，完成下面的思考。

(1)生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量，连续6天，得到一曲线模式图(如图)：

①该模型曲线为逻辑斯谛增长，其类似于英文字母S，因此又称“S”形增长曲线，此类曲线形成的原因：a.资源和空间有限；b.受到其他生物制约。

②B点：出生率大于死亡率，此时种群增长速率最大；C点：出生率等于死亡率，此时种群的增长速率为零，种群数量趋于稳定，种群数量达到环境容纳量(K)，即长时期内环境所能维持的种群最大数量。

③同一种群的K值是固定不变的吗？同一物种的不同种群的K值一定相同吗？影响K值大小的因素有哪些？

答案不是；不一定；生物自身的遗传特性和所生存的环境条件。

(2)K值在实际生产生活中有着重要的指导意义，请分析：

①大熊猫栖息地遭到破坏后，食物和活动范围缩小，K值变小，而建立自然保护区，改善其栖息环境，可以提高环境容纳量。

②若要控制鼠害，我们可采取什么具体措施来降低其环境容纳量？

答案养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物贮存在安全处。

③若要持续从池塘中获得鱼类资源，则应该使捕捞后鱼类的数量维持在B点，原因是B点(K/2)时种群增长速率最大，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的可持续发展。

(3)已知种群增长速率是指单位时间内种群数量的变化率(即时间—种群数量曲线的斜率)，请在坐标系中绘出上述曲线的种群增长速率随时间的变化曲线，并思考：

答案如图所示

①t2时种群数量为K/2，t2时该种群的年龄结构为增长型。

②t3时种群数量为K，t2～t3时间段内该种群数量的变化为增加。

探究2——比较异同

“J”形曲线和“S”形曲线的比较

(1)曲线图比较

(2)特征比较

例3(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

答案 D

解析种群数量达到K值时，出生率等于死亡率，并不等于零；K/2时种群增长速率最大，若害虫数量达到K/2时再杀虫，不能达到好的效果，应在害虫种群数量远低于K/2时，进行杀虫效果最佳；指数增长是建立在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，只是空间充足，种群数量增长不会符合“J”形曲线；b2与b1相比，K值降低了，说明该种群生存环境变得恶劣了。

例4关于图中种群数量变化的说法，错误的是( )

A．种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现

B．种群呈逻辑斯谛增长的过程中，在达到K值之前为指数增长

C．自然状态下种群数量达到600时，种群的增长率为0

D．环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化

答案 B

解析种群的“J”形曲线只在理想条件下才能出现，A项正确；种群呈逻辑斯谛增长的过程中，在达到K值之前，由于有环境阻力的存在，种群增长曲线不是标准的“J”形，B项错误；K值时出生率等于死亡率，种群数量不变，此时种群增长率为0，C项正确；环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化，D项正确。