2021版高考生物一轮复习第4章种群和群落1种群的特征和种群数量的变化教案新人教版必修3 15页

种群的特征和种群数量的变化考点一　种群密度的调查方法1.种群密度的调查方法：样方法标志重捕法调查对象植物或活动范围小的动物活动范围大的动物调查程序注意事项①随机取样②样方大小适中③样方数量不宜太少④宜选用双子叶植物①调查期间没有迁入和迁出、出生和死亡；②标记物不能过于醒目，对动物不会产生伤害2.样方法的关键点：(1)取样原则：随机取样。(2)常用取样方法：常用五点取样法(如图1)和等距取样法(如图2)。-15-\n(3)计数原则：同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，即只计数相邻两边及其夹角上的个体(如图1、2)。【典例】(2017·全国卷Ⅲ)某陆生植物种群的个体数量较少，若用样方法调查其密度，下列做法合理的是(　　)A.将样方内的个体进行标记后再计数B.进行随机取样，适当扩大样方的面积C.采用等距取样法，适当减少样方数量D.采用五点取样法，适当缩小样方面积【解析】选B。样方法估算种群密度时采用直接计数的方法，由于该植物个体数量较少，分布相对稀疏，不需要将个体标记后计数，A项错误；在使用样方法调查种群密度时，应该适当增加样方面积，保证每个样方之内该植物的数量差异较小，B项正确；样方法常用的取样方法有等距取样法和五点取样法，为了减少调查误差，若采用等距取样法，应适当增加样方数量；若采用五点取样法，应适当扩大样方面积，C项、D项错误。(1)样方法进行取样的关键是做到随机取样，不能掺入主观因素。其中，等距取样法和五点取样法分别适合的地块形状是长方形和正方形。(2)采用标志重捕法调查动物种群密度时，对标志物有什么要求？(至少答出2项)提示：不能对生物造成伤害；不能过于醒目；能够维持一定的时间等。　某农场面积约140hm2，农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件，鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度，第一次捕获了100只，标记后全部放掉，第二次捕获了280只，发现其中有2只带有标记。下列叙述错误的是(　　)A.鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度B.该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2-15-\nC.黑线姬鼠种群数量下降说明该农场群落的丰富度下降D.植物→鼠→鹰这条食物链，第三营养级含能量最少【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)利用标志重捕法计算种群密度的计算方法：初次标记数×第二次捕获数/第二次标记数，所得数据应再除以调查面积。(2)应注意区分“种群密度”和“物种丰富度”的概念：前者强调同一物种数量的变化，后者强调不同物种种类的变化。【解析】选C。本题以农场生态系统为命题线索，综合考查种群密度、能量流动等知识。鹰以鼠为食，因而鹰的迁入率增加，会导致黑线姬鼠的种群密度降低，故A正确；该农场黑线姬鼠的种群密度=100×280/(2×140)=100只/hm2，故B正确；群落丰富度由该群落中物种种类数的多少决定，故C错误；能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，因而在食物链中，营养级越高，所含的能量就越少，故D正确。【易错提醒】种群数量调查数据统计中“误差”分析(1)标志重捕法误差归纳。①标记物易脱落：可导致重捕个体中带标记的个体数据偏小，据计算公式N总=初捕数×再捕数/再捕中标记数推知，N总会比真实值偏大。②被捕一次后，难以被再次捕获：可导致再次捕获的个体中标记数偏小，最终统计结果偏差应与①相同，即N总会比真实值偏大。③标记物影响了动物活动，导致易被捕捉：可导致再次捕获的个体中标记数偏大，依据公式可推知，计算所得结果比真实值偏小。(2)样方法误差归纳。①未做到“随机”取样。②未找到“分布比较均匀”的地块，导致数量“过密”或“过稀”。③未对“多个”样方取平均值。【加固训练】　　在某池塘中，第一次捕获鲫鱼106条，做上标记后放回，第二次捕获鲫鱼91条，其中有标记的25条。由此可以估算出该池塘中鲫鱼的种群密度。后来发现这次估算的结果与实际结果误差较大，分析其原因不正确的是(　　)A.捕鱼用的渔网网眼太大B.被标记的鱼放回后有一小部分死亡-15-\nC.两次捕获的鲫鱼数量较少D.重捕方法不当使捕获的鱼部分死亡【解析】选D。若捕鱼用的渔网网眼太大，导致所捕鲫鱼为鱼塘中个体较大的鱼，而个体小的鲫鱼未能捕获到，最终导致种群密度的估算值偏小，A正确；被标记的鱼放回后有一小部分死亡，会导致第二次捕获的鲫鱼中被标记的个体数偏小，最终导致种群密度的估算值偏大，B正确；若两次捕获的鲫鱼数量较少，则存在偶然性，会使实验误差较大，C正确；虽然重捕方法不当，使捕获的鱼部分死亡，但对统计结果无影响，因而不会与实际结果误差较大，D错误。考点二　种群特征及其内在关系1.各数量特征间的关系(如图)：(1)最基本的数量特征——种群密度。(2)决定种群密度的直接因素——出生率和死亡率、迁入率和迁出率。(3)决定种群密度的间接因素——年龄组成和性别比例。(4)主要预测种群数量的变化趋势——年龄组成。2.有关种群特征的实际应用归纳：(1)城市人口的剧增——迁入率>迁出率造成的。(2)中国人口的增长——出生率>死亡率造成的，不能单纯说是出生率高造成的。(3)计划生育政策——控制出生率，使增长率下降。(4)利用性外激素诱捕雄蛾——改变性别比例来降低出生率。(5)将性外激素释放到大田里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。-15-\n3.种群年龄组成类型的表示方法：表示方法增长型稳定型衰退型模型图曲线图柱形图【高考警示】种群数量特征的四点提醒(1)种群数量与种群密度的关系：种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数，强调“单位面积或单位体积”，即种群数量多，种群密度不一定大。(2)决定种群密度变化的直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率。在具体环境中的种群要根据实际情况分析。(3)决定种群密度的间接因素：年龄组成和性别比例。其中年龄组成既能影响出生率，又能影响死亡率，而性别比例只能影响出生率。(4)预测种群数量的变化趋势：年龄组成。但这种趋势不一定能实现，还要看影响种群密度变化的其他因素，如气候、食物、天敌、传染病等。【典例】(2015·全国卷Ⅰ)现有一未受人类干扰的自然湖泊，某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如表。年龄0+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+≥12个体数92187121706962637264554239264注：表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1、小于2，其他以此类推。回答下列问题：(1)通常，种群的年龄结构大致可以分为三种类型，分别是________________________。研究表明：该鱼在3+时达到性成熟(进入成年)，9+时丧失繁殖能力(进入老年)-15-\n。根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为_____________，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是___________。 (2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。标志重捕法常用于调查_____强、活动范围广的动物的种群密度。 (3)在该湖泊中，能量沿食物链流动时，所具有的两个特点是_________。 【解析】(1)种群的年龄结构分为增长型、稳定型和衰退型三种类型。根据表格数据计算各年龄段的个体数量，0+、1+、2+的个体总数为400，3+→8+的个体总数及9+及大于9+的个体总数均为400，幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为1∶1∶1。推知该湖泊中种群的年龄结构为稳定型，种群数量保持相对稳定。(2)标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。(3)能量流动的特点是单向流动、逐级递减。答案：(1)增长型、稳定型、衰退型　1∶1∶1　保持稳定(2)活动能力(其他合理答案也可)(3)单向流动、逐级递减(1)年龄组成通过影响出生率和死亡率而影响种群密度。(2)若外界因素导致种群的性别比例失调，则对种群密度有什么影响？提示：个体间交配繁殖的机会较少，种群的出生率会降低，种群密度也将随之降低。　“二孩政策”于2016年1月1日起正式实施，目前有许多家庭响应国家政策，生育了二胎。下列相关叙述错误的是(　　)A.“二孩政策”的出台旨在提高出生率和降低死亡率B.“二孩政策”可能会改变男女比例失调的现状C.“二孩政策”可以有效地调整我国劳动力结构，缓解人口老龄化等问题D.“二孩政策”符合我国经济未来的发展方向【解析】选A。“二孩政策”的出台旨在提高出生率，A错误。“二孩政策”可能会改变男女比例失调的现状，B正确。“二孩政策”的提出是基于我国进入老龄化社会的基础上，所以可以有效地调整我国劳动力结构，缓解人口老龄化等问题，C正确。该政策符合我国经济未来的发展方向，D正确。【加固训练】-15-\n1.如图是种群数量特征的概念模型，以下分析正确的是(　　)A.种群密度能够反映种群的数量变化趋势B.春节前后，我国南部沿海城市人口数量变化主要取决于①、②C.预测未来种群数量变化的主要依据是④D.利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体来控制特征④，进而影响种群数量【解析】选C。图中①～④分别表示死亡率、出生率、性别比例和年龄组成，能够预测种群数量变化趋势的是种群的年龄组成，A错误、C正确；春节前后，我国南部沿海城市人口数量变化主要取决于迁入率和迁出率，B错误；人工合成的性引诱剂诱杀害虫雄性个体，改变了害虫的③性别比例，进而影响种群数量，D错误。2.某生态系统中生活着多种植食性动物，其中某一植食性动物种群个体数量的变化如图所示。若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出，下列关于该种群个体数量变化的叙述，错误的是(　　)A.若a点时环境因素发生变化，但食物量不变，则a点以后个体数量变化不符合“S”型曲线增长B.若该种群出生率提高，个体数量的增加也不会大幅超过b点C.天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势与b～c段相似D.年龄组成变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与c～d段相似【解析】选A。从图示分析，题图坐标图为某种群的季相图，纵坐标为种群个体数量变化。从图中个体数量在K值附近波动可以看出，该生态系统是一个相对成熟稳定的生态系统。若该种群出生率提高，数量将增加，但应该也在K值附近波动，不会大幅超过b点；种群数量下降的原因与食物、天敌等因素相关，所以下降趋势与b～c段相似；-15-\n年龄组成变动导致该种群数量波动，但也应该在K值附近波动；若a点时环境因素发生变化，但食物量不变，增长的过程可能会有所波动，但仍按“S”型增长，只是增长速率有所增加或减少而已。考点三　种群数量的变化1.“J”型曲线和“S”型曲线：两种增长曲线的差异主要是由于环境阻力的有无造成的，“J”型曲线“S”型曲线。2.不同曲线模型中“K值”与“K/2值”：图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A'、C'、D'时间所对应的种群数量为K/2值。3.K值和K/2值在实践中合理利用：野生生物资源的保护与利用有害生物的防治K值(环境容纳量)保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值K/2(最大增长速率时)捕捞后，使鱼的种群数量维持在K/2，鱼的种群数量会迅速回升务必及时控制种群数量，严防达到K/2值处(若达到K/2值处，可导致该有害生物成灾)4.K值变动示意图分析：-15-\n(1)同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。①在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。②当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈调节机制使种群密度回到一定范围内。(2)环境遭受破坏，K值会下降；当生物生存的环境改善，K值会上升。【典例】(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3h、10h、23h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是(　　)A.细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物B.培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同C.在培养到23h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的D.培养基更新时间间隔为23h时，种群增长不会出现J型增长阶段【解析】选D。本题考查种群的数量变化。细菌甲为异养生物，能够将培养基中的有机物分解成无机物，A项正确；培养基更换频率越快，细菌可利用的资源就越多，所以培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同，B项正确；在培养到23h之前，a组培养基中的细菌呈J型增长，说明培养基中的营养和空间条件都是充裕的，C项正确；题图中三组起始段曲线是重合的，c组曲线在种群数量达到K/2之前，其增长曲线符合J型增长，种群增长出现J型增长阶段，D项错误。-15-\n(1)种群数量呈“S型”增长时，增长速率随种群数量的变化趋势是先增加后减少，原因是种群数量较少时，食物、空间相对充足；当种群数量超过K/2时，食物、空间不足，天敌数量增加。(2)在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕捞或利用后，生物种群数量不低于K/2，这样做的好处是既可获得最大利用量，又可保持种群数量的快速增长。(2019·江苏高考)如图是一种酵母通气培养的生长曲线，a、b是相同培养条件下两批次培养的结果，下列叙述合理的是(　　)A.a批次中可能有大量细菌污染B.b批次的接种量可能高于a批次C.t1时两批次都会产生较多的乙醇D.t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同【解析】选B。培养条件相同，如果a批次大量细菌污染，存在竞争，则K值与b批次不可能相同，A项错误；b批次增长速度快，可能与初始接种量有关，B项正确；题图中曲线是在通气的条件下绘制的，t1时种群增长速率最大，说明此时氧气充足，酒精发酵需要在无氧条件下进行，此时产生的酒精很少或几乎没有，C项错误；t2时，a、b均达到K值，但由于b条件下酵母菌数量首先达到K值，消耗的营养物质较多，则营养物质的剩余量相对较少，D项错误。【加固训练】1.如图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化。关于酵母细胞数量的叙述，正确的是(　　)-15-\nA.种内竞争导致初始阶段增长缓慢B.可用数学模型Nt=N0λt表示C.可用取样器取样法计数D.K值约为120000个【解题指南】(1)题干关键词：10mL封闭培养体系、细胞数量的动态变化。(2)图示信息：曲线呈“S”型，酵母细胞数量变化：缓慢增长→快速增长→保持稳定。【解析】选D。本题主要考查种群的数量变化。从图中信息可以看出，该种群的数量增长呈“S”型，曲线初始阶段上升缓慢的原因是酵母菌不适应环境，且繁殖率较低，故A项错误；数学模型Nt=N0λt对应的增长曲线应为“J”型，故B项错误；取样器取样法一般用于土壤小动物丰富度的调查，酵母菌数量的计算一般用抽样检测的方法，故C项错误；该种群的最大值约为120000个，即K值约为120000个，故D项正确。2.在某森林的固定位置和固定时间，用固定数量的鸟笼捕捉，统计大山雀种群数量。在连续10年内得到如图所示的曲线(图中λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数)，下列分析正确的是(　　)A.因为放置鸟笼的位置固定，大山雀种群数量的调查方法为样方法B.0～2年大山雀种群的年龄组成为稳定型C.大山雀种群数量下降是从第4年后开始的D.第4年和第8年大山雀种群数量相等【解析】选C。调查大山雀种群数量的方法为标志重捕法；由图可得，0～2年种群增长率大于1，则年龄组成为增长型；第4年增长率开始小于1，种群数量下降；第4年和第8年种群增长率相等，但第4年种群数量多于第8年。考点四　探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验-15-\n1.实验原理：(1)用培养液培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”型增长；自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。2.实验流程：3.血细胞计数板计数法：(1)血细胞计数板常见规格：血细胞计数板有两种常见方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量，如图所示。-15-\n(2)计数方法：大方格长、宽均为1mm，高度为0.1mm(即规格为1mm×1mm×0.1mm)，则每个大方格的体积为0.1mm3(10-4mL)，故1mL培养液中细胞个数=×400×104×稀释倍数。【高考警示】实验的五个易失分点(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计相应两边及其夹角”的原则计数。(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。(3)结果记录最好用记录表，如表所示：时间/(天)123456……数量(个)(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造。【典例】(2019·海南高考)将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后，充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是(　　)A.酵母菌种群增长所需的能量全部来自于马铃薯培养液B.若要估算培养液中酵母菌的数量，可借助显微镜进行C.培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的D.给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加【解析】选C。酵母菌利用马铃薯培养液中的营养物质，其种群增长所需的能量全部来自培养液，A项正确；若要估算培养液中酵母菌的数量，可借助显微镜以及血细胞计数板进行计数，B项正确；培养液被分成题述两组时，根据题干“充分混匀”，推测其中的酵母菌种群密度应该是相同的，C项错误；酵母菌在有氧条件下，可大量繁殖，给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加，D项正确。-15-\n(1)酵母菌的代谢类型是兼性厌氧、异养，该实验中酵母菌种群数量变化的总趋势是先增加至稳定，再降低。(2)影响酵母菌种群数量变化的因素可能有养分、温度、pH及有害代谢废物。　为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学据表完成了有关实验。下列有关该实验的说法，正确的是(　　)试管编号培养液(mL)无菌水(mL)酵母菌母液(mL)温度(℃)甲10-0.128乙10-0.15丙-100.128A.该实验遵循了单因子变量原则，只含有一个实验变量B.计数操作时，不需染色直接镜检C.3个试管内的种群初始阶段不可能都经历了“J”型增长D.该实验需要设置对照实验，也需要重复实验【解析】选C。该实验中有温度和培养液两个变量，A错误；滴加培养液后应用台盼蓝染色，再进行计数，统计活菌的数量，B错误；3个试管内的种群初始阶段不可能都经历了“J”型增长，C正确；该实验已设置对照实验，D错误。【加固训练】某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，同样实验条件下分别在4支试管中(培养液的浓度相同)进行培养，下列分析错误的是(　　)-15-\nA.Ⅲ号试管内酵母菌种群的K值小于Ⅳ号试管B.4支试管内种群的增长速率都是先增大后减小C.4支试管内种群数量不会同时达到K值D.试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ内的开始下降【解析】选A。Ⅲ号试管内培养液体积大，初始酵母菌数量少，有利于酵母菌生存，因此K值大；而Ⅳ号试管内培养液体积小，初始酵母菌数量多，不利于酵母菌生存，K值小，A错误；4支试管内种群在初始阶段，由于空间和营养条件充裕，增长速率都是先增大，而后由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH下降等原因，导致种内斗争加剧，增长速率减小，B正确；4支试管内培养液体积或起始酵母菌数量不同，因此每个种群达到K值的时间不同，C正确；相对于试管Ⅱ，试管Ⅳ内的起始酵母菌数量较多，先达到K值，也先开始下降，D正确。-15-