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2019-2020年高中人教版生物必修3練習(xí)：第4章 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 Word版含答案 目標(biāo)導(dǎo)航　1.通過細(xì)菌數(shù)量增長的分析，掌握建構(gòu)種群增長模型的方法。2.通過“J”型和“S”型曲線分析，理解種群數(shù)量變化的影響因素及其內(nèi)在邏輯關(guān)系。3.結(jié)合探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。 一、建構(gòu)種群增長模型的方法(閱讀P65－66) 1．?dāng)?shù)學(xué)模型：是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。 2．建構(gòu)模型的步驟： 觀察研究對象，提出問題→提出合理的假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。 3．某細(xì)菌每20 min分裂一次，細(xì)菌分裂增殖公式為Nn＝2n，N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代。 二、種群增長的“J”型曲線(閱讀P66) 1．模型假設(shè) (1)條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。 (2)數(shù)量變化：種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。 2．建立模型 t年后種群數(shù)量表達(dá)式為Nt＝N0λt。如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型。 三、種群增長的“S”型曲線(閱讀P67) 1．種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線。 2．“S”型增長的數(shù)學(xué)模型 (1)形成原因 自然資源和空間有限→→→種群密度 增長達(dá)到平衡，數(shù)量趨于穩(wěn)定，呈“S”型增長。 (2)曲線特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的環(huán)境容納量(K值)后，將停止增長。 3．環(huán)境容納量：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，又稱“K”值。同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)隨著環(huán)境條件的改變而變化。 四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降(閱讀P67－68) 1．影響因素 (1)自然因素：氣候、食物、被捕食、傳染病等。 (2)人為因素：受人工控制的種群數(shù)量不斷增加，野生動(dòng)植物種群數(shù)量不斷減少。 2．?dāng)?shù)量變化 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中，在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至消亡。 3．研究意義 (1)防治有害動(dòng)物。 (2)保護(hù)和利用野生生物資源。 (3)拯救和恢復(fù)瀕危動(dòng)物種群。 判斷正誤： (1)氣候、食物、天敵、傳染病等都是影響種群數(shù)量變化的外界因素。(　　) (2)種群數(shù)量的變化包括種群數(shù)量的增長、波動(dòng)和下降等。(　　) (3)研究種群數(shù)量的變化有利于對有害動(dòng)物的防治以及對野生生物資源的保護(hù)和利用。(　　) (4)培養(yǎng)液中酵母菌的種群數(shù)量在培養(yǎng)早期呈“J”型增長。(　　) (5)對于“S”型曲線，同一種群的K值是固定不變的，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)。(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5) 解析　(1)影響種群數(shù)量變化的外界因素主要是種群生存所需的資源和空間，還受氣候、天敵和傳染病等因素的影響。(4)在培養(yǎng)早期，外界環(huán)境對酵母菌的生存非常有利，食物、生存空間無限，無天敵，因此早期可以看做是“J”型增長。(5)種群的K值，即環(huán)境容納量，是某一特定環(huán)境下的種群最大數(shù)量，若環(huán)境改變，環(huán)境容納量即隨之改變。  一、種群增長模型的建構(gòu) 1．建構(gòu)方法 項(xiàng)目 研究方法 研究實(shí)例 提出問題 觀察研究對象，提出問題 細(xì)菌每20 min分裂一次 合理假設(shè) 提出合理的假設(shè) 在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌的種群增長不會(huì)受密度影響 建立模型 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá) 時(shí)間 (min) 0 20 40 60 80 細(xì)菌數(shù)量 (個(gè)) 20 21 22 23 24 時(shí)間 (min) 100 120 140 160 180 細(xì)菌數(shù)量 (個(gè)) 25 26 27 28 29 Nn＝2n(N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代) 修正檢驗(yàn) 通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正 觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正 2.意義 數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)規(guī)律的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能。在科學(xué)研究中，數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。 1．同是數(shù)學(xué)模型，曲線圖與方程式比較，具有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答案　曲線圖與方程式都是數(shù)學(xué)模型，方程式能準(zhǔn)確反映種群數(shù)量變化，但不夠直觀；而曲線圖能更直觀地反映出種群數(shù)量的變化趨勢，但不夠精確。 2．從曲線的走向分析可以預(yù)計(jì)：若在食物(養(yǎng)料)和空間條件充裕、氣候適宜和沒有敵害等理想條件下，細(xì)菌種群的增長不會(huì)受種群密度增加的影響，往往會(huì)持續(xù)增長。 1．在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細(xì)菌每20 min就分裂繁殖一代。現(xiàn)將該細(xì)菌種群(m個(gè)個(gè)體)接種到培養(yǎng)基上(資源、空間無限)，T h后，該種群的個(gè)體總數(shù)是(　　)。 A．m2T　　B．m220　　C．2　　D．m23T 問題導(dǎo)析　(1)指數(shù)增長時(shí)種群數(shù)量表達(dá)式為Nt＝N02t。 (2)T h后細(xì)菌繁殖代數(shù)是3T，個(gè)體總數(shù)為Nt＝N02t＝m23T。 答案　D 解析　在營養(yǎng)和生存空間等沒有限制的理想條件下，種群呈指數(shù)增長。由于該細(xì)菌每20 min繁殖一代，則T h后，繁殖3T代，故T h后，該種群的個(gè)體總數(shù)為Nt＝N02t＝m23T。 一題多變 判斷正誤： (1)在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照上述數(shù)學(xué)模型增長。(　　) (2)生物按何形式增長可以用實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來檢驗(yàn)或修正。(　　) (3)自然界中的食物和空間無限，生物一般按指數(shù)形式增長。(　　) 答案　(1)　(2)√　(3) 二、種群數(shù)量的變化曲線和應(yīng)用 1．兩種曲線模型比較 項(xiàng)目 “J”型曲線 “S”型曲線 增長模型 前提條件 理想狀態(tài)：資源無限、空間無限、不受其他生物制約(無種內(nèi)競爭，缺少天敵) 現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：資源有限、空間有限、受其他生物制約(種內(nèi)競爭加劇，捕食者數(shù)量增加) 種群增長速率 K值的有無 無K值 有K值 曲線形成原因 無種內(nèi)競爭，缺少天敵 種內(nèi)競爭加劇，天敵數(shù)量增多 2.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 (1)保護(hù)瀕危動(dòng)植物 對于瀕危動(dòng)植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等，導(dǎo)致此種生物的K值變小，通過建立自然保護(hù)區(qū)等措施提高環(huán)境容納量，是保護(hù)這些生物的根本措施。 (2)合理利用自然資源 在“S”型曲線中，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量的一半時(shí)，種群增長速率最大，資源再生能力最強(qiáng)。因此，在野生生物資源合理開發(fā)利用方面，要保證捕撈或利用后，生物種群數(shù)量不得低于，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的高速增長。 (3)防止有害生物 在農(nóng)林害蟲的防治方面，降低農(nóng)林害蟲的環(huán)境容納量是防治的根本，殺蟲效果最好的時(shí)期則在之前。 3．在“S”型曲線中，有一段時(shí)期近似于“J”型曲線，這一段是否等同于“J”型曲線？ 答案　不是。因?yàn)椤癑”型曲線是理想條件下的種群增長趨勢，“S”型曲線是在環(huán)境有限的條件下種群的增長趨勢。 4．結(jié)合下圖分析，同種生物的K值是固定不變的嗎？哪些因素會(huì)影響動(dòng)物種群的環(huán)境容納量？ 答案　生物自身的遺傳特性和食物、棲所、天敵及其他生存條件均會(huì)影響動(dòng)物的環(huán)境容納量。同一種生物的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。 5．請用達(dá)爾文的進(jìn)化觀點(diǎn)分析下圖中的陰影部分所表示的含義是什么？ 答案　經(jīng)過生存斗爭被淘汰的個(gè)體數(shù)量。 6．在調(diào)查某林場松鼠的種群數(shù)量時(shí)，計(jì)算當(dāng)年種群數(shù)量與一年前種群數(shù)量的比值(λ)，并得到如圖所示的曲線，則該種群在第幾年時(shí)個(gè)體數(shù)量最少？ 答案　第10年種群數(shù)量最少。因?yàn)閺牡?年到第10年，λ一直小于1，說明種群數(shù)量一直在下降。 2．如圖表示種群在理想環(huán)境中和有環(huán)境阻力條件下的增長曲線，下列有關(guān)種群數(shù)量增長曲線的敘述中正確的是(　　)。 A．圖甲為“J”型增長，每年增加的個(gè)體數(shù)量始終不變 B．圖乙為“S”型增長，G點(diǎn)時(shí)增長速率達(dá)到最大值 C．防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到F點(diǎn)時(shí)進(jìn)行 D．漁業(yè)捕撈后剩余量應(yīng)該在E點(diǎn)左右 問題導(dǎo)析　(1)圖甲曲線在不同的時(shí)間點(diǎn)，曲線的斜率不同，即種群的增長速率不同。 (2)圖乙中G點(diǎn)時(shí)種群的數(shù)目不再變化，增長速率為0。 (3)超過D點(diǎn)，蝗蟲增長速率加快，滅蟲效果差。 (4)E點(diǎn)時(shí)種群的增長速率最快，漁業(yè)捕撈應(yīng)該在超過時(shí)進(jìn)行，且每次捕撈后的剩余量應(yīng)保持在E點(diǎn)左右。 答案　D 解析　圖甲曲線的斜率代表種群的增長速率(即單位時(shí)間內(nèi)種群個(gè)體的增加數(shù)目)，由題圖曲線特征可以看出，在不同的時(shí)間點(diǎn)，曲線的斜率不同，即種群的增長速率不同，故A錯(cuò)誤。圖乙中G點(diǎn)時(shí)種群的數(shù)目不再變化，增長速率為0，故B錯(cuò)誤。防治蝗災(zāi)應(yīng)該在D點(diǎn)附近，超過D點(diǎn)，蝗蟲增長速率加快，滅蟲效果差，故C錯(cuò)誤。漁業(yè)捕撈應(yīng)該在超過時(shí)進(jìn)行，且每次捕撈后的剩余量應(yīng)保持在E點(diǎn)左右，此時(shí)種群的增長速率最快，故D正確。 一題多變 若如圖表示某種小型淡水魚遷入新的湖泊后種群增長速率隨時(shí)間變化的曲線，請判斷如下敘述的正誤： (1)該種小型淡水魚在新的環(huán)境中呈“J”型增長。(　　) (2)該種魚在新湖泊中的環(huán)境容納量約為t2時(shí)該魚數(shù)量的兩倍。(　　) (3)t4時(shí)該種小型淡水魚在新環(huán)境中逐漸消失。(　　) (4)t3時(shí)該種小型淡水魚的年齡組成為衰退型。(　　) 答案　(1)　(2)√　(3)　(4) 解析　(1)此曲線的縱坐標(biāo)為“種群增長速率”，其種群為“S”型增長。(2)t2時(shí)刻對應(yīng)的種群數(shù)量為。(3)t4時(shí)刻種群數(shù)量達(dá)到K值，并非在新環(huán)境中逐漸消失。(4)t3時(shí)刻年齡組成應(yīng)為增長型。 三、探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 1．實(shí)驗(yàn)原理 (1)可用液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)培養(yǎng)酵母菌，培養(yǎng)基中種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。 (2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“S”型曲線。 (3)可采用抽樣檢測的方法，進(jìn)行顯微鏡計(jì)數(shù)。 2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 初步學(xué)會(huì)酵母菌等微生物的計(jì)數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。 3．材料用具 探究所需要的菌種和無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(2 mm2 mm方格)、滴管、顯微鏡等。 4．方法步驟 試管中加入10 mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液 ↓ 接種酵母菌到試管中并混合均勻 ↓ 把試管在28 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)7 d ↓ 每天抽樣檢測計(jì)數(shù)酵母菌數(shù)量：①將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)數(shù)板小方格內(nèi)；②顯微鏡觀察計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)，已知小方格的培養(yǎng)液厚度為0.1 mm，計(jì)算出培養(yǎng)液體積；③換算出10 mL培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)。 ↓ 分析數(shù)據(jù)，畫出曲線。進(jìn)行數(shù)形轉(zhuǎn)換，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，酵母菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出坐標(biāo)曲線圖，分析曲線走向，揭示酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。 5．實(shí)驗(yàn)結(jié)果 酵母菌增長曲線圖(如圖1)及轉(zhuǎn)化后的增長速率曲線圖(如圖2) 圖1　　　　　　　　　　圖2　 增長曲線的總趨勢是先增加再降低。原因是在開始時(shí)培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足，空間充裕，條件適宜，因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，營養(yǎng)消耗，pH變化、有害產(chǎn)物積累等，使生存條件惡化，酵母菌死亡率高于出生率，種群數(shù)量下降。 6．注意事項(xiàng) (1)結(jié)果的記錄最好用記錄表(如下表)。 時(shí)間/d 1 2 3 4 5 6 …… 數(shù)量/個(gè) (2)每天計(jì)數(shù)酵母菌數(shù)量的時(shí)間要固定。 7．思考下面5個(gè)問題： (1)探究本實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置對照嗎？需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)嗎？ 答案　酵母菌在不同時(shí)間內(nèi)的數(shù)量可以相互對比，不需另設(shè)對照實(shí)驗(yàn)，但需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。 (2)從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)前，為什么需將試管輕輕振蕩幾次？ 答案　目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差。 (3)若一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，采取的措施是什么？ 答案　可增大稀釋倍數(shù)后再計(jì)數(shù)。 (4)對于壓在小方格界線上的酵母菌，怎樣計(jì)數(shù)？ 答案　只計(jì)算相鄰兩邊及其夾角的酵母菌。 (5)影響酵母菌種群生長的因素可能有哪些？ 答案　養(yǎng)料、溫度、pH及有害代謝廢物等。 3．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”型增長曲線。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，下列說法錯(cuò)誤的是(　　)。 試管號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 培養(yǎng)液體積/mL 10 5 10 5 起始酵母菌數(shù)/103個(gè) 10 5 5 10 A.4個(gè)試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長 B．4個(gè)試管內(nèi)的種群同時(shí)達(dá)到K值 C．試管Ⅲ內(nèi)種群的K值與試管Ⅱ不同 D．試管Ⅳ內(nèi)的種群數(shù)量先于試管Ⅱ開始下降 問題導(dǎo)析　(1)培養(yǎng)液的體積是有限的，則整個(gè)培養(yǎng)過程中酵母菌呈“S”型增長。 (2)在培養(yǎng)初期，酵母菌之間不因數(shù)量較多而存在生存斗爭的時(shí)候，酵母菌呈“J”型增長。 (3)培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量達(dá)到K值的時(shí)間取決于培養(yǎng)液的體積和酵母菌的起始數(shù)量：酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管越先達(dá)到K值；而培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管越先達(dá)到K值。 (4)酵母菌數(shù)量開始下降的時(shí)間取決于酵母菌的起始數(shù)量和培養(yǎng)液的體積：培養(yǎng)液體積相同的試管(如Ⅰ和Ⅲ、Ⅱ和Ⅳ)，酵母菌起始數(shù)量越大的試管內(nèi)種群數(shù)量越先下降；而酵母菌起始數(shù)量相同的試管(如Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ和Ⅲ)，培養(yǎng)液體積越小的試管內(nèi)種群數(shù)量越先下降。 答案　B 一題多變 如圖為某小組進(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)，所測得的不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線，請回答下列問題： (1)曲線AB段酵母菌呼吸發(fā)生的場所是______________________；曲線BC段酵母菌呼吸的方式為______________________。 (2)酵母菌種群數(shù)量從C點(diǎn)開始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，還有________________、__________________。 (3)在T1～T2時(shí)段，單位時(shí)間內(nèi)酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有____________________________________、__________________________。 (4)某同學(xué)在T3時(shí)取樣，統(tǒng)計(jì)的酵母菌種群數(shù)量明顯高于D點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)量，原因可能有______________________________________、______________________________________和用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤等。 答案　(1)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體　有氧呼吸和無氧呼吸 (2)乙醇含量過高　培養(yǎng)液的pH下降　(3)酵母菌進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生的能量少　酵母菌種群數(shù)量增多　(4)取樣時(shí)培養(yǎng)液未搖勻，從底部取樣　未染色，統(tǒng)計(jì)的菌體數(shù)包含了死亡的菌體 1．有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化”的實(shí)驗(yàn)，正確的敘述是(　　)。 A．改變培養(yǎng)液的pH不影響K值(環(huán)境容納量)大小 B．用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化 C．取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對酵母菌準(zhǔn)確計(jì)數(shù) D．營養(yǎng)條件并非影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素 答案　D 解析　營養(yǎng)條件、pH和溫度的變化都會(huì)影響種群數(shù)量。 2．如圖表示出生率、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．在時(shí)捕撈魚類最易得到最大日捕獲量 答案　C 解析　從圖中看出，時(shí)凈補(bǔ)充量最大，此時(shí)不是控制有害動(dòng)物的最有效時(shí)間，而應(yīng)在之前。種群密度越高，數(shù)量越多，所以日捕獲量最大應(yīng)為K時(shí)。 3．某研究所調(diào)查發(fā)現(xiàn)：某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，其種群數(shù)量增長速率隨時(shí)間變化的曲線如圖所示，請分析回答問題： (1)在t0～t2時(shí)間內(nèi)，種群數(shù)量增長曲線呈________型曲線；若在t2時(shí)種群數(shù)量為N，則在t1時(shí)種群數(shù)量為________。t1時(shí)該種群的年齡組成可能為________。 (2)捕獲該魚的最佳時(shí)期為________時(shí)，原因是______________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在t2時(shí)期后，該魚種群數(shù)量變化將呈現(xiàn)________狀態(tài)，主要原因是__________________、______________________。 答案　(1)“S”　　增長型　(2)t3　在t1時(shí)種群增長速率最大，t3時(shí)捕獲該魚并使捕撈后維持在t1時(shí)的數(shù)量，獲得的量較大且不影響該魚類資源的再生　(3)波動(dòng)　種內(nèi)斗爭加劇　捕食者數(shù)量增加 解析　(1)t0～t2時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量增長應(yīng)呈現(xiàn)“S”型曲線，若在t2時(shí)種群數(shù)量為N，則t1時(shí)對應(yīng)。t1時(shí)種群的年齡組成呈增長型。(2)由于t1時(shí)種群增長率最大，資源更新能力最強(qiáng)，故t3時(shí)捕撈有利于獲得較大捕獲量且不影響資源更新。(3)在t2時(shí)期后種群數(shù)量變化將呈波動(dòng)狀態(tài)，原因是種內(nèi)斗爭加劇、天敵增加等。 基礎(chǔ)鞏固 1．?dāng)?shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)；②觀察研究對象，提出問題；③通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正；④提出合理的假設(shè)。下列排列順序正確的是(　　)。 A．①②③④ B．②④①③ C．④①②③ D．③①②④ 答案　B 解析　建立數(shù)學(xué)模型的大致過程是以下幾個(gè)步驟：首先要觀察研究對象并且分析、研究實(shí)際問題的對象和特點(diǎn)，提出問題；其次選擇具有關(guān)鍵性作用的基本數(shù)量關(guān)系并確定其間的相互關(guān)系，提出合理假設(shè)；接下來就要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，建立起數(shù)學(xué)模型；最后一般要通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。 2．如圖所示為一個(gè)鼠群遷入一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)后的增長曲線。試分析在曲線中哪段表示食物最可能成為鼠群繁殖速度的限制因素(　　)。 A．EF段 B．DE段 C．CD段 D．BC段 答案　A 解析　一個(gè)種群遷入一個(gè)新環(huán)境后的初期，由于生活空間大，生活資源十分豐富，天敵少，競爭者少，種群將呈“J”型曲線增長。隨著種群數(shù)量的增加，必然導(dǎo)致種群密度上升，生活空間和食物資源減少，種內(nèi)競爭加劇，從而使種群增長減緩，并趨于停止，表明在此段內(nèi)最可能成為鼠群繁殖速度的限制因子。 3．下列關(guān)于種群數(shù)量變化的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)。 A．種群的數(shù)量變化受多種因素的影響，所以常常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng) B．種群數(shù)量的變化主要由遷入率和遷出率、出生率和死亡率引起 C．在自然界中，種群的增長一般是“J”型曲線 D．在自然界中，種群的增長一般是“S”型曲線 答案　C 解析　種群的“J”型增長，只有在空間無限、資源無限、不存在任何天敵的條件下才有可能，一個(gè)種群進(jìn)入一個(gè)新環(huán)境，一定時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)“J”型增長，但當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的最大值(K值)時(shí)，種群將停止增長，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)“S”型曲線。 鞏固提升 4.在一個(gè)玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時(shí)間測定小球藻的個(gè)體數(shù)量，繪制成曲線，如圖所示。下列4圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長速率隨時(shí)間變化趨勢的曲線是(　　)。 答案　D 解析　由于小球藻的種群增長曲線為“S”型，其增長速率在不同時(shí)間應(yīng)有較大差異，即隨種群對環(huán)境的適應(yīng)增長速率增大，當(dāng)個(gè)體數(shù)目達(dá)到處，增長速率最大，之后隨種群密度增大，種內(nèi)斗爭加劇，天敵增多等，從而導(dǎo)致增長速率下降，當(dāng)個(gè)體數(shù)目達(dá)到K值處增長速率變?yōu)?，因而應(yīng)選D。 5．環(huán)保工作者對某地區(qū)最主要的草食動(dòng)物——野兔種群數(shù)量進(jìn)行連年監(jiān)測，得到如下圖所示的數(shù)量增長變化(λ)曲線(λ＝t月種群數(shù)量/(t－1)月種群數(shù)量)。據(jù)圖分析下列敘述正確的是(　　)。 A．第1年至第3年該種群的出生率相同 B．第4年初至第5年中期，種群數(shù)量呈“S”型增長 C．第3年末種群數(shù)量與第5年中期種群數(shù)量相等 D．野兔的種群數(shù)量在第6年末達(dá)到K值 答案　B 解析　在第1～3年間，由于λ基本上等于1，種群增長率為0，出生率等于死亡率，種群數(shù)量基本穩(wěn)定，但出生率不一定相同，A錯(cuò)誤；在第4年初至第5年中期，種群數(shù)量先增加的快，后增加的慢，種群數(shù)量呈“S”型增長，B正確；C錯(cuò)在第3年末種群數(shù)量小于第5年中期種群數(shù)量，因?yàn)樵鲩L率大于1；野兔的種群數(shù)量應(yīng)該在第5年中期達(dá)到K值，所以D錯(cuò)誤。 6．下列關(guān)于種群數(shù)量變化的敘述中，不正確的是(　　)。 A．在理想條件下，種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型為：Nt＝N0λt B．一個(gè)物種引入新的地區(qū)后，一定呈“J”型增長 C．對家鼠等有害動(dòng)物的控制，要盡量降低其K值 D．一個(gè)呈“S”型增長的種群，數(shù)量在左右時(shí)增長速率最大 答案　B 解析　在理想條件下，種群呈“J”型曲線增長，一個(gè)物種引入一個(gè)新的地區(qū)，可能呈“J”型增長也可能不適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境而被淘汰；我們可以通過硬化地面等措施來降低環(huán)境容納量以控制家鼠的種群數(shù)量。 7．下圖是黃海某種魚的種群數(shù)量增長曲線。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)。 A．a(chǎn)點(diǎn)時(shí)組成該種群的個(gè)體全為幼年個(gè)體 B．b點(diǎn)時(shí)的種群大小能夠提供最大持續(xù)產(chǎn)量 C．c點(diǎn)時(shí)該種群年齡組成為衰退型 D．d點(diǎn)時(shí)該種群增長率最大 答案　B 解析　曲線上各點(diǎn)的個(gè)體中均有不同年齡階段的個(gè)體，只是比例不同而已，A錯(cuò)誤；b點(diǎn)時(shí)，種群數(shù)量為，此時(shí)種群增長速率最大，若將種群數(shù)量維持在該水平上，將獲得最大的持續(xù)產(chǎn)量，B正確；c點(diǎn)時(shí)種群數(shù)量仍在上升，則該種群年齡組成為增長型，C錯(cuò)誤；d點(diǎn)時(shí)種群數(shù)量達(dá)到K值，出生率等于死亡率，增長速率為0，D錯(cuò)誤。 8．如圖是探究影響酵母菌種群數(shù)量變化因素時(shí)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。有關(guān)分析正確的是(　　)。 A．O點(diǎn)時(shí)酵母菌的接種量會(huì)影響酵母菌的發(fā)酵速率 B．M點(diǎn)前酵母菌不進(jìn)行細(xì)胞呼吸 C．N點(diǎn)時(shí)酵母菌種群增長速率最大 D．P點(diǎn)以后酵母菌數(shù)量下降只與酒精濃度有關(guān) 答案　A 解析　酵母菌種群的數(shù)量會(huì)影響發(fā)酵速率，由于接種量會(huì)影響種群的數(shù)量，所以也會(huì)影響發(fā)酵速率；M點(diǎn)前酵母菌進(jìn)行的是有氧呼吸，不產(chǎn)生酒精；N點(diǎn)時(shí)種群數(shù)量已達(dá)到最大值，增長速率不再變化；P點(diǎn)種群數(shù)量的減少與酒精濃度、營養(yǎng)物質(zhì)的減少等多種因素有關(guān)。 9．某研究性學(xué)習(xí)小組通過資料查找發(fā)現(xiàn)：在15～35 ℃范圍內(nèi)，酵母菌種群數(shù)量增長較快。為了探究酵母菌種群增長的最適溫度是多少，他們設(shè)置了5組實(shí)驗(yàn)，每隔24 h取樣檢測一次，連續(xù)觀察7 d。下表是他們進(jìn)行相關(guān)探究實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果：(單位：106個(gè)/mL) 溫度 (℃) 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次 第8次 0 h 24 h 48 h 72 h 96 h 120 h 144 h 168 h 15 1.2 3.0 3.8 4.6 4.0 3.2 2.8 2.5 20 1.2 5.0 5.3 4.2 2.1 1.2 0.8 0.6 25 1.2 5.2 5.6 4.6 2.9 1.0 0.6 0.2 30 1.2 4.9 5.5 4.8 2.2 1.3 0.7 0.5 35 1.2 1.5 1.8 2.0 2.2 1.3 0.8 0.6 請據(jù)表分析回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)過程中，每隔24 h取一定量的酵母菌培養(yǎng)液，用血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在顯微鏡下進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，并以多次計(jì)數(shù)的平均值估算試管中酵母菌種群數(shù)量，這種方法稱為________法。 (2)據(jù)表分析，酵母菌種群數(shù)量增長的最適溫度約是________℃。在上述實(shí)驗(yàn)條件下，不同溫度下酵母菌種群數(shù)量隨時(shí)間變化的相同規(guī)律是______________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)請?jiān)谧鴺?biāo)中畫出上述實(shí)驗(yàn)過程中不同溫度條件下培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)的柱形圖。 (4)為了使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，需要嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)中的_____________________________等無關(guān)變量。同一溫度條件下，若提高培養(yǎng)液中酵母菌起始種群數(shù)量，則該組別中酵母菌到達(dá)K值的時(shí)間將________(填“增加”、“減少”或“保持不變”)；若其他條件保持不變，適當(dāng)提高培養(yǎng)液的濃度，則該組別的K值將________(填“增加”、“減少”或“保持不變”)。 答案　(1)抽樣檢測　(2)25　在一定時(shí)間范圍內(nèi)，酵母菌的種群數(shù)量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長而不斷增長；達(dá)到最大值后，隨時(shí)間的延長酵母菌的種群數(shù)量逐漸下降(或酵母菌的種群數(shù)量先增后減)　(3)如圖(柱形分布合理、數(shù)值大致正確即可) (4)培養(yǎng)液的營養(yǎng)物質(zhì)種類和濃度、pH、溶氧量、接種量　減少　增加 解析　(1)利用血球計(jì)數(shù)板在顯微鏡下直接計(jì)數(shù)是一種常用的細(xì)胞計(jì)數(shù)法，一般用于單細(xì)胞微生物數(shù)量的測定，根據(jù)在顯微鏡下觀察到的細(xì)胞數(shù)目來計(jì)算單位體積的細(xì)胞的總數(shù)目，故這種方法稱為抽樣檢測法。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，在25 ℃時(shí)，酵母菌種群數(shù)量增長最大，因而酵母菌種群數(shù)量增長的最適溫度是25 ℃。根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知：隨時(shí)間的增加，種群數(shù)量是先增加后減少。(3)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可畫出柱形圖，注意柱形圖的分布以及數(shù)值比例情況。(4)在實(shí)驗(yàn)中，無關(guān)變量與自變量都會(huì)對實(shí)驗(yàn)因變量產(chǎn)生影響，為排除干擾，在實(shí)驗(yàn)過程中要保證無關(guān)變量的一致性。該實(shí)驗(yàn)的無關(guān)變量有培養(yǎng)液的營養(yǎng)物質(zhì)種類和濃度、pH值、溶氧量、接種量等。同一溫度條件下，若提高培養(yǎng)液中酵母菌起始種群數(shù)量，將增加種群繁殖量，則該組別中酵母菌到達(dá)K值的時(shí)間將減少；若其他條件保持不變，適當(dāng)提高培養(yǎng)液的濃度，即培養(yǎng)液中營養(yǎng)物質(zhì)適當(dāng)增加，酵母菌的數(shù)量會(huì)因此而增加，則該組別的K值將增加。 10．某野外調(diào)查小組對某地區(qū)種群進(jìn)行深入調(diào)查，獲得了下面有關(guān)信息資料。 如圖表示某物種遷到一個(gè)新環(huán)境后，其種群數(shù)量的變化情況。 (1)從曲線的走勢來看，該種群剛遷入時(shí)，經(jīng)歷了一個(gè)快速的增長期，曲線呈現(xiàn)出近似________增長；當(dāng)種群數(shù)量越來越多，由于環(huán)境條件有限，曲線呈現(xiàn)出________增長；最后曲線呈現(xiàn)出有規(guī)律的________。 (2)該種群的環(huán)境容納量(K值)大約對應(yīng)于圖中的哪個(gè)點(diǎn)？____________。 (3)如果此種群是魚類，應(yīng)如何捕撈才能使效益最高？____________。 (4)某一地區(qū)xx年人口普查時(shí)有10萬人，xx年比xx年增長1%。請預(yù)測按照此增長速率，xx年該地區(qū)的人口將有多少？____________(寫出計(jì)算式即可)。在生物圈中，人口的K值是有限的。人口增長過快對生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生沉重的壓力。為此我們應(yīng)采取的對策是____________________________________。 答案　(1)“J”型　“S”型　波動(dòng)　(2)b (3)捕撈后種群數(shù)量控制在d點(diǎn)左右 (4)Nt＝10(1＋1%)6萬　控制人口數(shù)量，加大資源和環(huán)境保護(hù)力度 解析　(1)由于種群剛遷入時(shí)的增長較快，曲線呈現(xiàn)出近似“J”型增長，而由于環(huán)境阻力的存在曲線呈“S”型增長，最后呈波動(dòng)趨勢。(2)環(huán)境的最大容納量應(yīng)該位于波動(dòng)的中間值。(3)捕撈后在(d點(diǎn))左右時(shí)種群的增長速率是最大的。(4)由于此種群的λ是固定不變的，為(1＋1%)，代入公式Nt＝N0λt，即可得出。 走進(jìn)高考 11．(xx重慶卷，4)下圖為某地東亞飛蝗種群變化示意圖，下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)。 A．為有效防止蝗災(zāi)，應(yīng)在a點(diǎn)之前及時(shí)控制種群密度 B．a(chǎn)～b段，該種群的增長率與種群密度之間呈正相關(guān) C．利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止c點(diǎn)出現(xiàn) D．控制種群數(shù)量在d～e水平，可大幅度降低蝗蟲對各種植物的危害 答案　B 解析　從東亞飛蝗的種群數(shù)量變化趨勢看，O點(diǎn)到b點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)間段，種群的增長大致呈“S”型，a點(diǎn)為“S”型曲線的轉(zhuǎn)折期，此時(shí)蝗蟲種群有最快的增長速率，故防治時(shí)間應(yīng)在a點(diǎn)之前，否則無法達(dá)到防治的效果，A對；“S”型增長的種群增長率一直是下降的，故與逐漸上升以至穩(wěn)定的種群密度變化不呈正相關(guān)，B錯(cuò)；利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例后，蝗蟲種群內(nèi)的雌雄比例失調(diào)，導(dǎo)致種群內(nèi)出生率下降，可防止種群增長至c點(diǎn)，C對；把東亞飛蝗的種群數(shù)量控制在較低水平，能使被啃食的植物等生產(chǎn)者較少，使生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種組成和數(shù)目受影響較小，D對。 12．(xx山東卷，26節(jié)選)稻田中除了水稻外，還有雜草、田螺等生物。 (1)調(diào)查稻田中田螺種群密度時(shí)可以采用樣方法，選取樣方的關(guān)鍵是________。根據(jù)下面的取樣調(diào)查表可估算出稻田中田螺的種群密度為________。 樣方編號(hào) 1 2 3 4 5 6 樣方面積/m2 1 1 1 1 1 1 田螺數(shù)量/只 15 18 15 19 15 14 (2)稻田中經(jīng)控制后的有害生物密度與所需的防治成本有關(guān)，并影響作物的價(jià)值。圖中曲線________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示將有害生物控制在不同密度時(shí)的防治成本。若將有害生物密度分別控制在圖中A、B、C三點(diǎn)，則控制在________點(diǎn)時(shí)收益最大。 答案　(1)隨機(jī)取樣　16　(2)Ⅰ　B 解析　(1)樣方法中取樣的關(guān)鍵是做到隨機(jī)取樣，不能摻有人的主觀因素；田螺的種群密度取各樣方的平均值：(15＋18＋15＋19＋15＋14)/6＝16(只/m2)。 (2)作物價(jià)值與防治的成本之間的差值為收益。經(jīng)控制后的有害生物的密度越小，防治成本越高，但作物價(jià)值也大，反之，經(jīng)控制后的有害生物的密度越大，防治成本越低，但作物價(jià)值也越低。所以防治成本為曲線Ⅰ。選A、B、C三點(diǎn)中B點(diǎn)防治最好，此時(shí)二者差值最大，即收益最大。