資源簡介

第1章 種群及其動態 第 2 節 種群數量的變化
年級 高二年級 授課時間 3 課時
課題 第 1 節 種群數量的變化
教材分析 本節教材包括三部分內容。第一部分是建構種群增長模型的方法；第二部分是 種群數量的變化情況， 包括種群的"J”形增長、種群的"S"形增長、種群數量的波動； 第三部分是探究培養液中酵母菌種群數量的變化。建立數學模型的方法是本模塊科 學方法教育的側重點，這方面的內容又主要集中在本節。因此，教材將如何建立數 學模型放在突出的位置。 于種群的數量變化，教材介紹了四種情況："J"形增長、 "s"形增長、波動和下 降。應當注意的是，教材以問題串的形式揭示了這四種情況之間的內在聯系。 “探究實踐 ”-“培養液中酵母菌種群數量的變化 ”，是一項有著多方面意義和 價值的探究活動。這項探究在寫法上給學生留出了較大的自主探究空間，包括討論 探究思路、制訂計劃、實施計劃、分析結果、得出結論、表達和交流等，教材中只 給予了必要的提示，以期培養學生的探究能力。由于這項探究所需的時間較長（7 天以上），教材將它編排在本節知識性內容之后， 未穿插在課文之中。教師可以在完 成本節知識內容教學之后單獨安排。
教學目標 1．通過探究培養液中酵母菌種群數量的變化等活動， 嘗試建立數學模型表征 和解釋種群的數量變化。 2．舉例說明種群的"J”形增長、 "S"形增長、波動等數量變化情況。 3．闡明環境容納量原理在實踐中的應用。
教學重、難點 1.教學重點 （1）建構種群增長模型的方法。 （2）種群的"J"形增長和"S"形增長 2.教學難點 建構種群增長的數學模型。
教學過程
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 播放黃河三角洲國家級自然保護區視頻， 介紹東方白鸛生活情境， 氣候變化會對鳥類的種群數量變化產生較強的影響。提供天氣條件與 鳥類的種群數量的關系數據，提出問題引發學生思考和討論：
研究者通過什么方法來分析鄱陽湖 30 年越冬東方白鸛種群數量 的年際變化與氣候變化的相關性及時滯效應？ 通過構建基于越冬地氣候條件的種群數量變化模型。 進一步引出建構種群增長模型的方法的學習。 學生觀看視 頻，探究思考并回 答相應問題。 思 考在進行種群數 量變化研究時有 些什么方法。
新 課 教 學 一、建 構某種 細菌種 群的增 長模型 【回顧與思考】 引導學生回顧高中生物中學習過哪些模型？歸納模型概念，總結 模型類型。 介紹數學模型的類型，引導學生聯系實踐，加深對數學模型的理 解。 提出問題“怎樣用數學模型解決生物學問題呢 ”引物下一環節。 【任務一：建構某種細菌種群的增長模型】 學生閱讀書本問題探討。提出一系列問題， 引導學生爭對情境進行 討論。 1. 填寫下表：計算一個細菌在不同時間(單位為 min)產生后 代的數量。 2.假設細菌初始數量為 N0，第 n 代細菌數量的計算公式是什么？ 設細菌初始數量為 N0，第一次分裂產生的細菌數為第一代，數量為 N0 × 2，第 n代的細菌數量為 Nn＝N0 ×2n。 3. 72 h 后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？ N0= 1 n＝ 60 min × 72 h ÷ 20 min＝216 Nn ＝1×2 n ＝2216 4. 以時間為橫坐標， 細菌數量為縱坐標， 請在下面坐標圖中畫出細菌 的數量增長曲線。 學生回顧課 本相關內容， 明確 高中生物中三種 模型。理解數學模 型可以用數學公 式或者曲線圖表 示。 學生閱讀書 本問題探討 ”，完 成老師提出的問 題。 學生通過教 師的引導， 在假設 的前提下得到第 n 代細菌的數量為 Nt=2n，并在教材中 相應位置完成繪 圖。
5．在一個培養瓶中， 細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長 嗎？ 分析其原因。 不會，因為培養瓶中的營養物質和空間是有限的。 6．曲線圖能更直觀地反映出種群的增長趨勢，但是同數學公式相比， 曲線圖表示的模型有什么局限性？ 同數學公式相比，曲線圖表示的模型不夠精確。 通過實例，引導學生歸納出構建種群增長模型的研究方法。 通過實例， 學 生歸納出構建種 群增長模型的研 究方法， 總結建立 數學模型的一般 步驟 :提出問題一 作出假設一建立 模型一檢驗或修 正模型。
【習題 鞏固】 1．數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式， 某同學在分 析某種細菌（每 20 分鐘分裂一次）在營養和空間沒有限制的情況下數 量變化模型時，采取如下的模型構建程序和實驗步驟，你認為建構的 模型和對應的操作不合理的一組是() A．觀察研究對象，提出問題：細菌每 20 分鐘分裂―次，怎樣計算
細菌繁殖 n代后的數量？ B．提出合理假設：資源空間無限時，細菌種群的增長不會受種群 密度增加的制約 C．根據實驗數據， 用適當的數學形式對事物的性質進行表達：Nn=2n D．進一步實驗觀察，對模型進行檢驗修正：根據 Nn=2n 畫出數學曲 線圖 【答案】D 【詳解】A、建立數學模型的一般步驟是：第一步：觀察并提出問 題。題干中有某種細菌每 20 分鐘分裂一次， A 正確； B、第二步：提 出合理的假設，合理提出假設是數學模型成立的前提條件。題中給出 營養和空間沒有限制的條件，故可以假設資源空間無限時，細菌種群 的增長不會受種群密度增加的影響， B 正確； C、第三步：建構模型。 就是根據所作的假設分析對象的因果關系，利用對象的內在規律和適 當的數學工具，用適當的數學形式對事物的性質進行表達。該題可以 表示為 Nn=2n，C 正確； D、第四步：對模型進行檢驗或修正。需要觀 察、統計細菌數量，對模型進行檢驗修正， D 錯誤。故選 D。 2. 在營養和生存空間等沒有限制的理想條件下， 某細菌每 20min 就分 裂繁殖一代。現將該細菌種群（m 個個體）接種到培養基上（資源、 空間無限），th 后，該種群的個體總數是( ) A．t·2m B．t·220 C．t·22m D．t·23m 【答案】D 【詳解】在營養和生存空間等沒有限制的理想條件下，m 小時細 菌繁殖代數為 3m，則種群的數量為 t·23m，故選 D。 根據所學知 識，完成相關習題， 對知識進行運用， 鞏固知識。
二、種 群數量 變化及 其應用 【創設情境、提出問題】 給學生提供情境，引導學生分析情境，回答相關問題。 資料 1：1859 年英國殖民者托馬斯.奧斯汀， 此公在英國時就是狂 熱的狩獵愛好者， 于是他就委托自己的侄子從英國郵寄了一些野兔， 放生了 24 只野兔以滿足狩獵的需求。一個世紀之后， 澳大利亞野兔超 分析案例，獨 立思考， 回答相關 問題。進而產生疑 惑，在理想條件 下，種群數量如何
過 6 億只。 資料 2：20 世紀 30 年代，環頸雉引入 某地小島。5 年間增長如圖所示。
問題：這兩個資料中的種群增長有什么共同點？ 種群數量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。 問題：種群出現這種增長的原因是什么？ 食物充足，缺少天敵等。 問題：這種種群增長的趨勢能不能一直持續下去？為什么？ 不能，因為資源和空間是有限的。 【種群“J”型增長】 形成概念：含義：在 理想 條件下種群增長的形式，如果以 時 間 為橫坐標， 種群數量 為縱坐標畫出曲線來表示，曲線 則大致呈“J”形。 構建模型： ① 模型假設 a.條件： 食物和空間 條件充裕、氣候適宜、沒有 天敵和 其他競爭物種。 b.數量變化：種群的數量每年以一定的倍數 增長，第二年的數量是 第一年的 λ 倍。 ② 建立模型： t年后種群數量表達式為 Nt＝ N0 λt 。 ③ 各參數的含義 Nn = 1×2n Nt = N0 λt Nt : t 年后該種群的數量 N0 : 為起始數量 t: 時間 λ: 表示該種群數量是前一年種群數量的倍數。 【任務二：種群“J”形增長曲線分析】 1.請據圖分析，種群數量變化符合數學公式：Nt＝N0 λt時，種群增長 曲線一定是“J”形嗎？并說明理由。 變化呢？ 討論并利用構 建模型的方法， 構 建出理想狀態下 種群增長的數學 模型。 Nt＝ N0 λt 學生討論λ 的含義， 理解其生 物學意義。并以此 為基礎常識判斷 種群變化趨勢。
①當λ=1 時，種群數量如何變化？ 種群數量不變(相對穩定) ② 當λ>1 時，種群數量如何變化？ 種群數量增長 ③ 當λ＜1 時，種群數量如何變化？ 種群數量下降 ④ 當λ>1 時，種群一定呈“J”形增長嗎？ 不一定；只有λ>1 且為定值時，種群增長才為“J”形增長； 2.已知增長率和增長速率分別為： 增長率＝(現有個體數－原有個體數)/原有個體數×100%(無單位)； 增長速率＝(現有個體數－原有個體數)/增長時間(有單位，如個/年)。 請根據“J”形增長數學公式，分別構建“J”形增長種群的增長率和 增長速率的曲線模型。 3.據圖說出種群數量如何變化 ① 1～4 年，種群數量__呈“J”形增長 ② 4～5 年，種群數量 增長 ④ 5～9 年，種群數量 相對穩定 ⑤ 9～10 年，種群數量 下降 ⑤ 10～11 年，種群數量 下降 ⑥ 11～13 年， 種群數量 11～12 下降， __12～13 增長__。 ⑦ 前 9 年，種群數量第 5 年最高 ⑧ 9～13 年，種群數量第 12 年最低 學生根據教室提 供的增長率與增 長速率的概念， 進 行歸納推理， 總結 出在理想狀態下， 增長率與增長速 率隨時間的變化 曲線。 學生閱讀高斯
【創設情境、提出問題】 資料 3：生態學家高斯（G.F.Gause，1910—1986）曾經做過單獨培養 大草履蟲的實驗：在 0.5 mL 培養液中放入 5 個大草履蟲，然后每隔 24 h 統計一次大草履蟲的數量。經過反復實驗，得出了如下數據表： 請同學根據表格回答相關問題： 問題：大草履蟲的數量在第幾天增長較快？ 第二天和第三天 問題：第五天后大草履蟲的數量出現什么變化？ 趨于穩定 問題：為什么大草履蟲種群沒出現“J”形增長？ 隨著大草履蟲數量增多，對食物和空間的競爭逐漸激烈，導致出生率 下降，死亡率升高。 問題：這種類型的種群增長稱為什么？ 種群的“S”形增長 請繪制大草履蟲的種群增長曲線 【種群“S”型增長】 形成概念：種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，增長曲線呈 “S”形。 構建模型： ① 模型假設 (
出生率
=
死亡率
) ②建立模型 實驗， 根據實驗數 據，回答相應問 題。 討論并利用構 建模型的方法， 構 建出不在理想狀 態下種群增長的 數學模型。 隨著大草履蟲 數量的增多， 它們 對食物和空間的 競爭也趨于激烈， 導致種群出生率 降低，死亡率升高。 斜率先增大后減 小。種群先快速增 長隨后增長速度 放緩， 最終穩定在 一定水平。
環境容納量： 一定 的環境條件所能 維持的種群最大 數量，又 稱 K值。 【任務三：種群“S”形增長曲線分析】 1. 請結合“S”形增長曲線及其斜率變化，研究種群增長率 和增長速率的變化規律。 (1)種群數量＝N0 ，增長速率為 0 _ 種群數量K/2，增長速率_逐漸減小 種群數量＝K，增長速率 0 _ 觀察 S 型曲線， 對曲線各階段的 出生率死亡率有 所認識， 理解 K 值 的概念。
(2)根據以上分析， 分別構建“S”形增長種群的增長率和增長速率的 曲線模型。 2.同種生物的 K值是固定不變的嗎？哪些因素會影響動物種群的環境 容納量？ 同種生物的 K 值不是固定不變的。環境因素、生物自身的遺傳特性、
食物、棲息場所、天敵及其他生存條件均會影響動物種群的環境容納 量。 3. 請據圖分析：該種群的 K值為__K2 。 環境容納量（K值），即在保證環境不被破壞前提下所能維持的種群最 大數量； 在環境不遭到破壞的情況下，種群數量也會在 K值附近上下波動； 種群所達到的最大值有時會超過 K 值，但這個值存在的時間很短，因 為環境已遭到破壞。 K值并不是種群數量的最大值。 4．下圖體現了種群“J”形和“S”形增長曲線之間的關系， 二者之間 的陰影部分代表什么？ 它就是在生存斗爭中被淘汰的個體數量。包括食物不足 空間有限、種內斗爭、天敵捕食、氣候、傳染病等 【任務四：環境容納量與現實生活】 1. 實踐應用——野生生物的保護 資料 1：人民網南昌 10 月 30 日電 28 日，國家一級保護動物東方白鸛 出現在鄱陽湖湖口水域。近年來，湖口縣加大鄱陽湖濕地保護力度， 隨著濕地自然環境的不斷改善，越來越多的東方白鸛選擇在這里安家 落戶，繁育后代,但對繁殖地的生存環境要求十分苛刻。 學 生 在 對 K 值理解的基礎上， 分析出生率與死 亡率關系后， 利用 數學知識， 繪制出 S 型曲線的增長率 和增長速率的曲 線模型。 學生觀察圖表， 對 S 型曲線進一 步理解， 得出到達 K 值后， 種群數量 處于不斷的波動。 進一步理解 K 值 并不是種群數量 最高點。 學生閱讀資料，
a. 東方白鸛種群數量增多的關鍵原因是什么？ 因為鄱陽湖濕地的整體環境得到明顯改善，食物的增加和活動范圍的 縮大， K 值變大。 b.從中啟示保護頻危動物的根本措施是什么？ 因為鄱陽湖濕地的整體環境得到明顯改善，食物的增加和活動范圍的 縮大， K 值變大。 2. 實踐應用——有害生物的防治 請參考類似案例，分析控制家鼠種群數量的思路和措施。 資料 2 1976 年科學家在某地區調查時， 發現當年 6～7 月在該地采用 0.2%氟乙酰胺噴霧滅鼠，當年鼠兔(高原鼠兔和中華鼢鼠)種群密度由 58.66 只/公頃劇降為 1.88 只/公頃。但 4 年后，種群密度恢復為 165 只/公頃。以上資料中控制鼠兔數量的思路和相應具體措施是什么？該 控制方法效果如何？ 思路：增大死亡率；具體措施：藥物毒殺。該控制方法效果不持久。 討論分析東方白 鸛和家鼠種群數 量的影響因素。 應降低家鼠的環 境容納量(K)并在 它的種群數量達 到 K/2 之前進行 人工干預.避免其 數量急劇增長具 體措施有投放蟑 螂藥， 進行藥物防 治;清除垃圾，搞 好環境衛生等， 使 其 K 值會變小。 建立自然保護區， 改善東方白鸛的 棲息環境， 從而提 高其 K 值，這是保 護它們的根本措 施。 學生完成知識 網絡圖構建， 若課 堂時間允許學生
資料 3
思路：降低環境容納量； 具體措施：引進捕食者。該控制方法效果持久，降低有害生物環境容 納量是防治有害生物的根本措施。 請據以上分析，提出控制家鼠數量的思路和相應具體措施。 增大死亡率（機械捕殺、藥物捕殺）、降低出生率（施用避孕藥、施用 激素）、降低環境容納量（養殖或釋放天敵、將食物儲存在安全處） 【歸納與概括】 建構概念圖，幫助學生鞏固所學知識，深化對概念的理解。增強學生 保護生態環境的社會責任意識。
可當堂繪制自己 的思維導圖;若時 間不允許， 轉為課 后完成。
【習題 鞏固】 3. 下圖為種群數量增長曲線， 不考慮遷入和遷出， 有關敘述不正確的 完成相關習 題，對知識點進行 鞏固。運用所學知 識，解決問題。
是( )
A．種群的數量變化除了“J”型和“S”型增長， 還有穩定、波動和下 降等 B．bc 段種群增長速率逐漸下降，是因為出生率小于死亡率 C． 自然狀態下種群數量達到 K 值時，種群的增長速率接近于 0 D．當環境條件發生變化時，種群的 K 值也會發生相應的變化 【答案】B 【詳解】A、種群的數量變化除了 “J”型和“S”型增長，還有穩定、 波動和下降等， A 正確；B、bc 段種群增長速率逐漸下降，但是種群的 增長速率仍然大于零，出生率大于死亡率， B 錯誤；C、自然狀態下種 群數量達到 K 值時， 出生率等于死亡率， 種群的增長速率接近于 0，C 正確；D、種群的 K 值不是固定不變的，會受到環境的影響，環境遭受
破壞， K 值會下降；當生物生存的環境改善， K 值會上升， D 正確。故 選B。 4．科學家對某荒原上的子午沙鼠種群數量進行連續多年的調查， 獲得 如圖所示信息。下列敘述正確的是( ) A．第 5 年的子午沙鼠種群屬于穩定型 B．第 10 年和第 20 年的子午沙鼠種群數量相同 C．第 1～5 年，子午沙鼠種群增長模型呈“S”形 D．第 15～20 年，子午沙鼠種群數量一直減少 【答案】D 【詳解】A、λ =當年種群數量/一年前種群數量，第 5 年，λ>1，種 群數量增加，種群屬于增長型， A 錯誤； B、從第 10-20 年，λ<1，所 以種群密度減小，即第 20 年的密度小于第 10 年種群密度， B 錯誤； C、1-5 年λ恒大于 1，說明種群數量呈“J”形增長， C 錯誤； D、第 15~20 年λ<1，種群數量一直減小， D 正確。故選 D。 5．如圖表示一個區域內甲、乙兩個種群的增長速率隨時間變化的曲線， 有關敘述正確的是( ) A．據圖可知，乙種群的 K 值大于甲種群的 K 值 B．t3~t5 時間內甲、乙兩種群的年齡結構不同 C．t2~t3 時間內甲種群出生率小于死亡率 D．t4 時乙的種群密度最大 【答案】B 【詳解】A、根據圖示， 乙種群達到 K 值的時間晚于甲種群， 但僅根據 兩種群的增長速率，不能對其 K 值進行比較， A 錯誤； B、t3~t5 時間
內， 甲種群增長速率等于 0，種群數量維持穩定， 年齡結構為穩定型， 乙種群增長速率大于 0，種群數量增加，年齡結構為增長型， B 正確； C、t2~t3 時間內甲種群增長速率大于 0，種群數量增加，出生率大于 死亡率， C 錯誤；D、t4 時，乙種群數量達到 K/2，此時乙種群的增長 速率最大，但種群密度不是最大， D 錯誤。故選 B。
三、培 養液中 酵母菌 種群數 量的變 化 【情境回顧】 酵母菌在生產生活中應用廣泛，如釀酒、做饅頭等，具有哪些優點， 哪種呼吸類型呢？ ② 兼性厭氧型生物（單細胞真核生物）； ② 生長周期短，繁殖速度快，易于研究種群數量的變化 【實驗分析】 提問：探究培養液中酵母菌種群數量的變化？ 原理：酵母菌是兼性厭氧型生物、單細胞真核生物； 酵母菌生長周期短，增殖速度快； 可用含糖的液體培養基(培養液) 培養； 采用抽樣檢測法， 利用血細胞計數板可以測定封閉容器內的酵母菌種 群隨時間而發生的數量變化； 作出假設：①培養液中的酵母菌數量一開始呈 “J”形增長； ②隨著時間推移， 由于營養物質的消耗、有害代謝產物的積累、 pH 的 改變，酵母菌數量呈 “S”形增長。 實驗設計： (1)變量分析： 自變量為 時間 ；因變量為 酵母菌數量 ；無 關變量為__培養液的體積__等。 (2)怎樣對酵母菌進行計數？ ①方法： 抽樣檢測 法。 ②用具： 試管、滴管、血細胞計數板 、顯微鏡等。 ③步驟：先將 蓋玻片放在血細胞計數板的計數室上→_用吸管吸取培 養液 → 滴于蓋玻片邊緣 →讓培養液自行滲入→ 用濾紙吸去多余的培養液→酵母菌全部沉降到計數室底部→顯微鏡計 數一個小方格內的酵母菌數量→估算試管中酵母菌的總數。 【任務五：如何利用血細胞計數板對酵母菌進行計數】 資料 1. 血細胞計數板是一塊比普通載玻片厚的特制玻片。它由四條下 凹的槽構成三個平臺。 學生回顧所 學，對酵母菌的代 謝有所認識。 學生回顧探 究性實驗的一般 過程。運用所學方 法探究培養液中 酵母菌種群數量 的變化。 學生觀察血 細胞計數板的結
構，對血細胞計數 板的計數原理有 一定了解。利用相 關信息， 計算出每 一格中的細胞的 計數公式。 通過思考教 師提出的問題， 討 論分析在探究過 程中出現的一系 列情境。總結出探 究過程中的注意 事項。
資料 2. 血細胞計數板它由四條下凹的槽構成三個平臺。中間的平臺較 寬，它的中間被一個短橫槽隔為兩半， 每個半邊上刻有一個方格網(如 圖 A)。每個方格網上有 9 個大方格， 其中只有中間的一個大方格為計 數室，供計數用。 25×16 型： 即大方格內分為 25 中格，每一中格又分為 16 小格。 16×25 型： 即大方格內分為 16 中格，每一中格又分為 25 小格。 不管計數室是哪一種構造，其每一大方格都是 16×25=25×16=400 個 小方格組成。 問題 1 ：計數室 的長和 寬各為 1 mm ，深度為 0.1 mm ，容積為 __0.1 mm3。 問題 2：蓋蓋玻片和滴加培養液哪個步驟在前？ 先蓋蓋玻片， 再滴加培養液于蓋玻片邊緣， 讓培養液自行滲入，用濾紙
吸去多余的培養液。 如果先加培養液再蓋蓋玻片，那么蓋玻片可能由于已加入液滴的表面 張力而不能嚴密地蓋到計數板表面先蓋蓋玻片再滴加培養液，還能避 免因直接滴加培養液時，在計數室內產生氣泡，導致計數室相對體積 減小而造成誤差。使計數室內部液體增多，導致計數結果偏高。 問題 3：從試管中吸出培養液進行計數之前，建議將試管輕輕振蕩幾 次。這是為什么？ 使培養液中的酵母菌分布均勻，以減少誤差。 問題 4：滴加培養液后要稍等片刻，待酵母菌全部沉降到計數室底部 再計數。請分析原因。 如果酵母菌未能全部沉降到計數室底部， 通過顯微鏡觀察時， 就可能 出現以下現象：要么能看清酵母菌但看不清格線，要么能看清格線但 看不清酵母菌。 問題 5. 如果一個小方格內酵母菌數量過多， 難以數清， 應當采取什么 措施？ 當小方格中的酵母菌過多時，可以增大稀釋倍數然后再計數，即計數 前應搖勻→取樣→稀釋→計數。 問題 6.計數的酵母菌都是活的嗎？怎樣分辨是否為活菌？ 不都是， 計數的酵母菌包括活菌和死菌。可以用臺盼藍染液對菌體進 行染色，被染成藍色的是死菌，沒有染色的是活菌。 問題 7.對于壓在計數方格界線上的酵母菌，應當怎樣計數？ 對于壓在計數方格界線上的酵母菌， 應只計數相鄰兩邊及其夾角(一般 是左上邊界及其夾角)的酵母菌。 問題 8：8．若使用的血細胞計數板(規格為 1 mm×1 mm×0.1 mm)每個 計數室分為25個中方格， 每個中方格又分為 16 個小方格， 將樣液稀釋 100 倍后計數， 發現計數室四個角及中央共 5 個中方格內的酵母菌總數 為 20 個，則培養液中酵母菌的密度為__ 20×(25÷5)×100× 10 000 ＝1 ×108 個/mL 。
【任務六：實驗設計及結果分析】 資料 1.對照原則是中學生物實驗設計中最常用的原則。除了自變量的 因素外，其余因素(無關變量)都保持一致并將實驗結果進行比較的實 驗叫作對照實驗。 1.探究本實驗需要設置對照實驗嗎？需要做重復實驗嗎？ 酵母菌在不同時間內的數量可以相互對照，不需另設對照實驗。需要 做分組重復實驗獲取平均值， 以保證計數的準確性(對每個樣品可計數 三次，再取平均值)。 2. 設計記錄表記錄結果。 3. 根據實驗結果繪制的曲線圖如圖所示， 請分析回答下列問 題： (1)增長曲線的總趨勢是 先增加再降低 ，原因是在開始時培養 液的 營養充足 、空間充裕、條件適宜， 因此酵母菌大量繁殖， 種群數量劇增，隨著酵母菌數量的不斷增多，營養消耗、pH 變化、 有害產物 積累等，使生存條件惡化，酵母菌死亡率高于出生率，種 學生進行實 驗，對實驗結果進 行記錄。 學生利用記 錄的數據進行分 析，繪制出酵母菌 數量變化曲線。分 析數量變化的曲 線，說一說數量變 化的原因。
群數量下降。 (2)根據酵母菌數量的變化曲線，作出對應增長速率的曲線圖。 4.進一步探究：其他因素對酵母菌種群數量的影響。 資料：實驗設計如表所示： 每天同一時間，各組取出試管，用血細胞計數板分別計數酵母菌個數 并記錄，連續觀察 7 天種群的密度變化如曲線圖所示： (1)本實驗的自變量是 溫度、營養物質 。 (2)A 曲線對應的培養條件是什么？ 10 mL 培養液中 28 ℃下培養(試管 1)。 (3)由實驗結果可以得出結論：_溫度和營養物質均會對酵母菌種群數 量產生影響， 溫度較低時種群增長緩慢， 營養缺乏時種群幾乎不增長。
【習題 鞏固】 6．在進行酵母菌計數時，先將蓋玻片放在血細胞計數板的計數室上， 然后用吸管吸取搖勻的培養液， 滴于蓋玻片邊緣， 讓培養液自行滲入， 多余的培養液用濾紙吸去。稍特片刻，將計數板放在顯微鏡的載物臺 中央進行觀察。下列相關敘述不正確的是( ) A．稍待片刻再觀察， 可使酵母菌細胞全部沉降到計數室底部便于觀察 計數 B．對培養液中的酵母菌逐個計數非常困難， 可用抽樣檢測的方法進行 完成相關習 題，對知識點進行 鞏固。運用所學知 識，解決問題。
估算 C．計數時，小方格內酵母菌過多難以計數，可將培養液適當稀釋后再 計數 D．實驗中沒有對酵母菌細胞進行染色， 會導致活菌計數值小于活菌實 際值 【答案】D 【詳解】A、稍待片刻， 待酵母菌細胞全部沉降到計數室底部， 再將計 數板放在顯微鏡的載物臺上計數， A 正確； B、酵母菌繁殖能力強，個 體微小， 數量較多， 逐個計數較困難， 可用抽樣檢測的方法進行估算， B 正確； C、小方格內酵母菌過多是由于培養液酵母菌濃度過大不便于 計數，這時可將培養液適當稀釋后再計數， C 正確； D、未對酵母菌染 色會將死酵母菌計數在內，導致活菌計數值比實際值偏大， D 錯誤。 故選 D。 7．血細胞計數板是對細胞進行計數的重要工具下列敘述正確的是 ( ) A．每塊血細胞計數板的正中央有 1 個計數室 B．蓋蓋玻片之前，應用吸管直接向計數室滴加樣液 C．計數室的容積為 1mm×1mm×0．1mm D．計數時，不應統計壓在小方格角上的細胞 【答案】C 【詳解】A、血細胞計數板是由一塊比普通載玻片厚的特制玻片制成的， 玻片中有四條下凹的槽， 構成三個平臺， 中間的平臺較寬， 其中間又 被一短橫槽隔為兩半，每半邊上面，刻有一個方格網。 方格網上刻有 9 個大方格，其中只有中間的一個大方格為計數室，因此每塊血細胞 計數板的正中央有 2 個計數室， A 錯誤； B、蓋蓋玻片之前，將稀釋后 的酵母菌懸液， 用吸管吸取一滴置于蓋玻片的邊緣， 使菌液緩緩滲入， B 錯誤； C、計數室的長和寬各為 1mm，深度為 0.1mm，因此計數室的容 積為 1mm×1mm×0．1mm，C 正確；D、計數時，壓在方格邊上的酵母菌， 要計數相鄰兩邊及其頂角的個體數，否則會產生誤差， D 錯誤。故選
C。 8．酵母菌是探究種群數量變化的理想材料， 血細胞計數板是酵母菌計 數的常用工具。如圖表示一個計數室（1mm×1mm×0.1mm）及顯微鏡下 一個中方格菌體分布情況（培養液未稀釋）。下列有關敘述錯誤的是 ( ) A．培養液中酵母菌主要進行有氧呼吸和出芽生殖 B．每天定時取樣前要搖勻培養液 C．每次選取計數室四個角和中央的五個中格計數，目的是重復實 驗以減小誤差 D．若五個中格酵母菌平均數如圖乙所示，則估算 1mL 培養液中酵 母菌共有 6x106 個 【答案】C 【詳解】A、酵母菌在條件好的情況下主要進行無性繁殖來快速地增加 數目，即出芽生殖，而在不良條件下也可以進行有性繁殖。由于培養 液中含有氧氣，所以酵母菌主要進行有氧呼吸和出芽生殖， A 正確； B、每天計數酵母菌數量的時間要固定， 從試管中吸出培養液進行計數 前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養液中的酵母菌均勻分布， 減小誤差， B 正確；C、每次選取計數室四個角和中央的五個中格計數， 目的是取樣計數并求平均值，以減小誤差， C 錯誤； D、對酵母菌進行 計數時， 計數原則為“計上不計下， 計左不計右 ”，因此計數相鄰兩邊 及夾角。據圖計數的中方格酵母菌平均數為 24 個，則 1mL 培養液中酵 母菌的總數為 24÷16×400×104＝6×106（個），D 正確。故選 C。
9．在放有 5mL 培養液的培養瓶中放入少量酵母菌菌種， 然后每隔一天 統計一次酵母菌的數量。經過反復實驗，得出如圖所示的結果：對這 一結果的分析，不正確的是( ) A．酵母菌增長呈現出“S”型的原因可能與營養液濃度有關 B．酵母菌種群數量達到 200 時，種內斗爭達到最大 C．在第 4 天至第 6 天中，種群的出生率與死亡率相當 D．該培養瓶內酵母菌種群的最大容納量約為 400 【答案】B 【詳解】A、酵母菌增長呈現出“S”型的原因可能與營養液濃度有關， 營養液的量是一定的， A 正確； B、據圖分析可知，酵母菌的環境容納 量為 400，當酵母菌的數量為 200，即 K/2 時， 種群增長速度最快， 種 內斗爭沒有達到最大， B 錯誤； C、在第 4 天至第 6 天中，種群數量穩 定不變，出生率等于死亡率， C 正確； D、據圖可知，該培養瓶內酵母 菌種群的最大容納量約為 400，D 正確。故選 B。
課堂小結 本案例從實例人手， 引導學生層層深人地建構種群增長的數學模型， 并運用數學模型 來表征、解釋和預測種群數量的變化， 認識生物種群數量增長的規律， 很好地培養了學生 的科學思維、科學探究和社會責任素養。 本節課利用真實情境， 為學生建構種群數量增長模型提供支持本案例充分利用教材和 學生的生活經驗， 創設真實、科學、恰當的情境， 引導學生進入深度學習， 進而發展生物 學學科核心素養。 引導學生主動學習， 在任務驅動下達到教學目標案例設計重視問題導向， 讓學生在任 務驅動下， 通過閱讀教材、獨立思考、小組討論和全班交流等形式逐步建構數學模型， 并
利用數學模型來表征、解釋和預測種群數量的變化。 精心組織探究活動， 發展科學探究素養。完成“培養液中酵母菌種群數量的變化 ”的 探究實踐活動，需要時間較長（7 天以上）。在這個過程中，學生需要連續幾天觀察、記錄 數據，這對教學組織是一個嚴峻的考驗。
板書設計 (
二
)一、 種群數量變化曲線 究 酵 母 菌 種 群 數 量 變 化
課后作業 用 4 種不同方式培養酵母菌，其他培養條件相同，酵母菌種群數量增長曲線分別為 a、b、 c、d，如下圖所示。請回答下列問題：
(1)對酵母菌進行計數時，下列哪些操作會使計數結果偏小？ ①從靜置的培養液上部取樣 ②使用未干燥的血細胞計數板 ③計數前未對酵母菌進行臺盼藍染色 ④僅對樣方內的酵母菌進行計數 (2)曲線 a 的增長呈 形， 其種群數量增長最快的主要原因是 。曲線 d 為對照 組，對照組的培養方式是 。 (3)酵母菌種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，此時的種群數量稱為 。 限制種群數量不再增長的環境因素有 . 【答案】(1)①②④ (2) J 營養物質充足 不更換培養液 (3) 環境容納量#K 值 營養物質不足、空間有限、有害物質積累 【詳解】（1）①靜置條件下， 酵母細胞大多凝聚沉淀在培養液的下部。 如果從上部取樣， 結果就會偏小，①正確； ②血細胞計數板洗滌后未經干燥處理，而直接用于酵母菌的計數，酵母菌培養液被稀釋， 實驗計數結果會偏小，②正確； ③臺盼藍能將死細胞染成藍色，活細胞不會被染上顏色，若未對酵母菌進行臺盼藍染色， 則計數時可能會將死亡酵母菌計算在內，結果會偏大，③錯誤； ④用血細胞計數板計數時，應計數小方格的內部和任意相鄰兩條邊及其夾角上的酵母菌， 如 僅對樣方內的酵母菌進行計數，則計數結果會偏小，④正確。故選①②④。 （2）據圖分析，曲線 a 的增長呈 J 型， a 曲線的酵母菌培養液更換的時間間隔最短，營養 物質最豐富， 所以其所示的種群數量增長最快。曲線 d 為對照組， 其培養方式為不換培養
液。 （3）酵母菌種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，此時的種群數量稱為環境容納 量。環境容納量也叫 K 值， 是指一定的環境條件所能維持的種群最大數量， 影響因素為營 養物質不足、空間有限、有害物質積累等。

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