高考生物第一轮复习学案54

高考生物第一轮复习学案54

第九单元 生物与环境 学案41 种群的特征和数量的变化 考纲要求：‎ ‎1.种群的特征(Ⅰ)。‎ ‎2.种群数量的变化(Ⅱ)。‎ ‎3.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。‎ 复习要求 ‎1．掌握种群密度的调查方法 ‎2．分析种群的特征之间的内在联系 ‎3．掌握“J”型曲线和“S”型曲线形成的条件及特征 ‎4．列举“S”型曲线在实践中的应用 基础自查 一．种群的特征 ‎1．种群密度 　　‎ ‎(1)概念： 。‎ ‎(2)调查方法 ‎①样方法 ‎②标志重捕法：适用于活动范围大的动物。‎ 想一想　标志重捕法的使用条件是什么？‎ ‎2．出生率和死亡率： 。‎ ‎3．迁入率和迁出率： 。‎ ‎4．年龄组成 ‎(1)概念： ‎ ‎(2)类型 ‎①增长型： 。‎ ‎②稳定型： 。‎ ‎③衰退型： 。‎ 想一想　影响种群数量变化的决定因素有哪些？　‎ 二、种群数量的变化 ‎1．构建种群增长模型 ‎(1)方法： ‎ ‎ 。‎ ‎(2)意义：更直观地反映出种群数量的增长趋势。　‎ ‎2．种群数量增长的“J”型曲线 ‎(1)条件： 。‎ ‎(2)数学公式： ‎ ‎(3)特点： 。‎ ‎3．种群数量增长的“S”型曲线 ‎(1)条件： ‎ ‎(2)概念： 。‎ ‎(3)K值：又称 ，在 的情况下， 。‎ ‎(4)特点： ‎ ‎ 。‎ 课堂深化探究 一．种群数量特征之间的关系分析 ‎1．各数量特征之间的关系 ‎(1)分析种群数量特征模型、理解种群数量特征：‎ ‎(2)析图 ‎① 是种群最基本的数量特征。‎ ‎② 是决定种群大小和种群密度的直接因素。‎ ‎③ 不直接决定种群密度，但是能够用来预测和影响种群密度的变化趋势。‎ ‎④除图中影响因素外， 等都影响种群密度的改变。‎ ⑤预测种群密度(种群数量)的变化趋势 首先依据的是 ，其次是 ，由此推导预测出种群 的关系，从而确定种群的变化趋势。‎ ‎2．种群的年龄组成图解及分析 ‎(1)模式图 ‎①图解 ‎②析图 种 群 年龄组成情况 出生率和死亡率情况 种群数量变化趋势 所属类型 A 幼年多，老年少 ‎ ‎ B 各年龄期比例适中 ‎ ‎ C 幼年少，老年多 ‎ ‎ 特别提醒　年龄组成为稳定型的种群，种群数量不一定保持稳定。因为出生率和死亡率不完全取决于年龄组成，还与气候、食物、天敌等有关，譬如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。此外，种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。‎ ‎(2)曲线图 ‎①图解 ‎②析图 ‎ ‎ ‎(3)柱形图 ‎①图解 ‎②析图 ‎(4)统计图 ‎①图解：下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴表示年龄，横轴表示各年龄段人口占总人口的百分比。‎ ‎②析图：‎ ‎3．种群密度调查 标志重捕法 样方法 适用对象 ‎ ‎ 统计方法 ‎ ‎ 注意问题 ‎ ‎ 特别提醒　(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。‎ ‎(6)性别比例中，♂多于♀的如蚂蚁等；♀多于♂的如人工控制的种群——牛、鸡等。‎ 二．种群数量的变化曲线 ‎1．种群数量增长的“J”型与“S”型曲线模型比较 项 目 ‎“J”型曲线 ‎“S”型曲线 增长模型 ‎ ‎ ‎ ‎ 前提条件 ‎ ‎ 种群增长速率 ‎ ‎ ‎ ‎ 种群增长率 ‎ ‎ ‎ ‎ K值有无 ‎ ‎ 曲线形成原因 ‎ ‎ 联系 ‎2.K值与在实践中的应用 灭　鼠 捕　鱼 (最大增长速率)‎ ‎ ‎ K值(环境容纳量)‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎3.K值变动的示意图 ‎(1)同一种生物的K值 。在环境不遭受破坏的情况下， ；当种群数量偏离平均值的时候， 。‎ ‎(2)环境遭受破坏， ；当生物生存的环境改善时， 。‎ 特别提醒　(1)最大捕捞量≠最大日捕获量，如时捕捞可持续获得最大捕捞量，但不能获得最大日捕获量——最大日捕获量应处于种群密度最大时。‎ ‎(2)增长率≠增长速率。‎ ‎“S”型曲线辨析：‎ 种群“S”型增长曲线分析：‎ ‎(1)潜伏期(对环境的适应期)：个体数量很少，增长速率很慢，害虫防治最好应在此期进行。‎ ‎(2)加速(对数期)：个体数量快速增加，时，增长速率达到最高资源利用黄金点，害虫防治严防达此期。‎ ‎(3)减速期和饱和期：随着种群密度增加，个体因食物、空间和其他生活条件的斗争加剧，同时天敌数量也增加，种群增长速率下降。当数量达到环境条件允许的最大值(K)时，种群停止生长，种群增长速率为零，即出生率＝死亡率，但种群数量达到最大。到达K值后，有的种群呈锯齿状波动。‎ 三．实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”‎ 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 可以测定 。‎ ‎2． 等是影响种群数量持续增长的限制因素。‎ ‎3．酵母菌计数方法： 。‎ 先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。注意：从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次。‎ 实验步骤 ‎(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。‎ ‎(2)将酵母菌接种入试管中的培养液，先通过显微镜观察估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量。 ‎ ‎(3)将试管放在‎25℃‎条件下培养。‎ ‎(4)每天定时取样计数酵母菌数量。‎ ‎(5) 以_____为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌种群数量的变化曲线。‎ 结果分析 时间/天 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎…‎ 平均数量/个 ‎（1）酵母菌在培养液中开始呈__________增长，经过一段时间的增长后，数量趋于稳定，呈___________增长。‎ ‎⑵增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是 ‎ ‎ ‎ ‎(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH　空间及有害代谢废物等 问题探讨 从试管中吸取培养液进行记数之前，为什么要将试管振荡几次？ ‎ 对于压在小方格界线上的酵母菌应怎样计数？‎ ‎(3) 培养后期酵母菌浓度过高，一个小方格内酵母菌过多，应该采取怎样的措施？‎ 对应训练 ‎1.下列关于右侧概念图中序号所表达的含义，说法错误的是(　　)。‎ A．序号1代表种群密度 B．迁入率由序号4或序号5代表 C．序号2代表出生率或死亡率 D．序号6、7依次代表年龄组成、性别比例 ‎2.有关种群的说法不正确的是(　　)。‎ A．稻田中秧苗的均匀分布有利于产量提升 B．通常自然界中的种群增长曲线呈“S”型，达到K值时种群数量往往表现出明显上下波动，因此K值总是固定不变的 C．池塘养鱼过程中为保持鲫鱼种群的增长需持续投放饲料等 D．预测一个国家或地区人口数量未来动态的信息主要来自现有居住人口的年龄组成 ‎3.假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，右图表示λ值随时间的变化曲线。下列相关叙述错误的是(　　)。‎ A．O～a年，种群数量不变，其年龄组成是稳定型 B．a～b年，种群数量下降，其年龄组成是衰退型 C．b～c年，种群数量增加，种群呈“S”型增长 D．c～d年，种群数量增加，种群呈“J”型增长 ‎4．(2010·山东理综，8) 如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是(　　)‎ A．在K/2时控制有害动物最有效 B．图示规律可作为控制人口增长的依据 C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量 D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量 ‎5.(2011·江苏卷)在野外试验站，研究棉蚜发生期开放和封闭条件下，不同初始密度(1和20头/叶)的棉蚜种群密度变化，各实验组均放置规格、数量相同的棉叶，结果如下图。有关叙述正确的是(多选)(　　)。‎ A．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退，可能与迁出有关 B．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值，可能与迁入有关 C．开放封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退 D．开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱 实验探究 为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某研究性学习小组按表一完成了有关实验，并定期对培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图。请回答：‎ 表一：为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。‎ 试管编号 培养液/mL 无菌水/mL 酵母菌母液/mL 温度/℃‎ A ‎10‎ ‎—‎ ‎0.1‎ ‎28‎ B ‎10‎ ‎—‎ ‎0.1‎ ‎5‎ C ‎—‎ ‎10‎ ‎0.1‎ ‎28‎ ‎（1）请写出该同学研究的课题名称 。‎ ‎（2）此实验组设计的变量是： ‎ ‎（3）为什么在接种、培养和计数的整个实验过程中，要遵守无菌操作规范？ ‎ ‎ ‎ ‎（4）A组培养液中酵母菌第______天的增长率最大；第3天后A组培养液中酵母菌数目减缓甚至不增长的原因是____________________________________。‎ ‎（5）A组与B组酵母菌中数量达到的最大值在生态学上称为______________，A组中该数值比B组大的原因是___________________________________。‎ ‎（6）图中缺少C组酵母菌的数目变化曲线，请你根据自己的推测在答题纸相应的图中补充画出该曲线。‎ ‎（7）在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个探究实验的课题： 。‎ 限时训练 题组一　种群数量特征及数量变化 ‎1.下面关于种群的叙述正确的是(　　)‎ ‎①内蒙古草原上的全部牛是一个种群　②池塘中所有的鱼是一个种群　③稻田中所有的三化螟是一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄组成、性别比例　⑤种群密度的大小决定于出生率和死亡率、迁入率和迁出率 A．①③⑤ B．②④ C．②④⑤ D．③⑤‎ ‎2． 如图表示某物种迁入新环境后，种群数量增长速率(平均值)随时间(单位：年)的变化关系。经调查在第5年时该种群的种群数量为200只。下列有关叙述不正确的是(多选)(　　)‎ A．由图可知，该物种迁入新环境后，其种群数量一直呈“J”型增长 B．理论上该种群在此环境中的环境容纳量约为400只 C．导致第5年到第9年这段时间内种群数量增长速率下降、种群数量减少的原因主要包括天敌、生活空间和资源等 D．如果该种群为东方田鼠，则将其数量控制在200只左右可有效防治鼠患 ‎3．下图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是(　　)‎ 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，出生率一定小于死亡率 C．B到C变化过程中，其天敌捕食成功率将会增加 D．曲线Y表明自然状态下种群无法实现最大增长率 ‎4．下图是对某地种植的广东松种群年龄结构调查结果，该种群的最终发展趋势是(　　)‎ A．总能量增加 B．种群密度上升 C．环境阻力不变 D．营养级能量降低 ‎5.如图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，下列有关说法错误的是(　　)‎ A．这个种群的增长曲线是“S”型，该环境条件所允许的最大种群数量大约是500只 B．如果此种群是鱼类，则捕捞后的种群数量控制在曲线的b点最合适 C．如果此种群是老鼠，我们限制其种群数量的最好方法是尽量降低K值 D．种群的增长速率最快点在b点，环境阻力明显增大是在迁入6年后开始的 题组二　种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究 ‎6．下列有关调查种群密度的说法错误的是(　　)‎ A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式，遵循了随机取样的原则 B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法 C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映 D．将M只鹿标记，在捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有(M×n)÷m只 ‎7．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，下列说法正确的是(多选)(　　)‎ 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 ‎8.(2011·海南卷，2)关于酵母菌的叙述，错误的是(　　)‎ A．酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因 B．酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输运到细胞外 C．培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长 D．碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同 题组三　综合题 ‎9． 在某一片小麦田中，长有许多杂草，还有食草昆虫、青蛙、蛇等动物活动。某研究小组对该农田生态系统进行研究，根据所学知识回答相关问题：‎ ‎(1)研究小组要估算该农田中荠菜的种群密度，应采用________法；在取样时，关键要做到________________。‎ ‎(2)此农田中新迁入了一种食草昆虫，下图甲是与这种昆虫种群数量相关的出生率和死亡率的变化曲线。请说出种群在B点后死亡率明显增加的原因：__________________________________________________________________(答两点)。‎ ‎(3)请根据图甲在图乙坐标系中画出种群数量的变化曲线(将A、D标在纵坐标的合适位置上)。‎ ‎10．(2011·江苏卷，26)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：‎ ‎(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是____________________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为__________________。‎ ‎(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有____________、____________。‎ ‎(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有__________________、________________。‎ ‎(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________________、________________________和用血球计数板计数时出现错误等。‎ 高考真题体验 ‎1.（2012 四川）为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题：‎ ‎（1）该农田生态系统的主要成分是　　　　，猛禽与田鼠的种间关系是　　　　。  （2）该生态系统中田鼠的种群密度是由　　　　　　　　　　　　　　　　决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。‎ ‎（3）与曲线II相比，曲线I所示环境中猛禽的密度　　　　。若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统中的　　　　关系，使人们从中更多获益。 ‎ ‎2.（2012 新课标卷）某岛屿上生活着一种动物，其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构（每月最后一天统计种群各年龄组的个体数）。关于该种群的叙述，错误的是（ ）‎ A.该种群10月份的出生率可能为零 B.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构 C.该种群的年龄结构随着季节更替而变化 D.大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度 ‎3.（2012 新课标卷）某草原上生活着鹿、兔、狼和狐等生物，雄鹿有角、雌鹿无角，通常情况下这种鹿的雌雄个体分群活动（生殖季节除外）。有人提出“鹿角效应”假说解释这种同性聚群现象，即一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，回答下列问题：‎ 该草原上的雌鹿群和雄鹿群属于 （填“不同”或“同一”）种群“‎ ‎（2）草、鹿、兔、狼、狐和土壤中的微生物共同形成了一个 （填“种群”、“群落”或“生态系统”）。‎ ‎（3）为探究“鹿角效应”假说是否成立，某同学用狗（能将抛入流水池中的漂浮物叼回来）、项圈和棍棒做了如下3组实验，甲组同时向流水池中抛出2个相同项圈，乙组同时抛出两个相同棍棒，丙组则同时抛出一个项圈和一个棍棒，记录每次抛出后狗叼回第一个漂浮物的时间。若丙组平均时间 ‎ ‎ （填“大于”、“等于”或“小于”）其他两组，则实验结果支持该假说。测试时要求甲、乙、丙3组抛出项圈或棍棒的距离 （填“相同”或“不同”），本实验中项圈或棍棒相当于该草原上的 。‎ ‎4.（2012 安徽）某弃耕地的主要食物链由植物®田鼠®鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/（hm2·a）。‎ 植物 田鼠 鼬 固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量 ‎2.45´1011‎ ‎1.05´109‎ ‎7.50´108‎ ‎7.15´108‎ ‎2.44´107‎ ‎2.25´107‎ ‎2.18´107‎ ‎(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是 。‎ ‎(2)在研究能量流动时，可通过标重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是 只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果 。‎ ‎（3）田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%—5%用于 ，其余在呼吸作用中以热能形式散失。‎ ‎（4）鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够 ，维持生态系统的稳定。‎ ‎5.（2012 海南）某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。下列做法错误的是 A.随机取样 B.选择植物生长茂盛处取样 C.根据调查数据估算该种群密度 D.根据地段的形状确定取样方法 ‎6.（2012 浙江）右下图是某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量变化关系的示意图（图中不同阴影的面积表示不同比例尺下得个体数量）。下列有关叙述错误的是（ ）‎ A. 图中所含的食物链为捕食食物链 B. 这些生物的种群数量在各自的K值上下波动 ‎ C. 旅鼠的种群数量主要是由外源性因素调节的 ‎ D. 旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节 ‎7.（2012 重庆）下图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是 A.为有效防止蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度[‎ B.a~b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关“‎ C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现 D.控制种群数量在d~e水平，有利于维持该地区生态系统的抵抗力稳定性 ‎8.（2012 海南）某生态系统的食物网示意图如下： ‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)在该食物网中，共有____条食物链，最高营养级属于第____营养级。‎ ‎(2)'乙和丙的种间关系是____。‎ ‎(3)为了调查该生态系统中乙种群数量，某研究小组捕获了100只乙，经标记后放 回。一段时间后，重新捕获100只，其中有10只带有标记。在该生态系统中，乙的种 群数量大约为____只。‎ ‎9.（2012 广东）罗非鱼是杂食性鱼类，在珠江三角洲地区大量养殖，能适应咸、淡水环境。‎ 当罗非鱼由淡水进入咸水，机体会大量脱水，细胞外液渗透压____________，渗透压感受器产生兴奋，并将兴奋传给_____________，促使其释放_____________，该物质促进肾小管和集合管重吸收水，使尿量减少以适应咸水环境。‎ ‎（2）某实验基地水库中放养了一批罗非鱼。其监测数据显示，a～e段这种罗非鱼的种群数量发生了明显波动，调查发现有人在该水库中放生了大型肉食性鱼（FNE）；一段时间后，罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态（见图9）。图中显示，罗非鱼种群在a～b段呈______型增长。据图推测，FNE最可能是在___________对应的时间点进入水库；在捕食压力下，罗非鱼种群的环境容纳量接近_______________。‎ ‎ 富营养化导致藻类大量繁殖，该水库出现水华现象，浮游动物和鱼类均受到影响。请用文字和箭头描述藻毒素从产毒藻逐级积累到FNE体内的途径。‎ ‎10.（2012 山东）右图中，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后，其未来种群数量变化三种可能的情况。‎ 图中曲线 说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线Ⅲ趋近零时，对该动物种群已不宜采取 保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群的 发生改变，进而导致物种进化。‎ ‎（2）若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会 。处于该营养级物种的种间关系是 。‎ ‎（3）若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的 功能。‎ ‎（4）人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来，世界人口表现为“J”型增长，因此需控制“J”型增长数学方程式中 参数，以实现人口和野生动物资源的协调发展。‎ ‎11．(2011·海南卷，23)南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物，长期生长在南极海冰区－‎2℃‎～‎4℃‎的环境中，其最适生长温度为‎2℃‎。磷虾主要以南极冰藻为食，企鹅主要以磷虾为食。自1975年以来，磷虾种群密度下降高达80%。下列叙述错误的是(　　)‎ A．南极冰藻组成了一个种群 B．企鹅种群密度也会随着磷虾种群密度下降而下降 C．南极冰藻、磷虾、企鹅与该海冰区的其他生物组成群落 D．－‎2℃‎～‎2℃‎范围内，随着温度升高南极冰藻的光合作用强度增大 学案41 种群的特征和数量的变化 答案与解析 ‎ 基础自查 一．种群的特征 ‎1．种群密度 　　‎ ‎ (1) 单位面积或单位体积中的个体数，是种群最基本的数量特征。‎ ‎ (2)①植物　五点取样法　等距取样法 想一想　①标志个体在整个调查种群中分布均匀；②未标志个体和被标志个体都有同样被捕的机会；③调查期间没有迁入和迁出；④调查期间没有新的出生和死亡。‎ ‎2． 单位时间内新产生或死亡个体数目占该种群个体总数的比率。‎ ‎3． 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个数总数的比例。‎ ‎4．年龄组成 ‎(1) 种群中各年龄期的个体数目的比例。‎ ‎(2) ①增长型：种群中幼年个体很多，老年个体很少，种群密度会增大。②稳定型：各年龄期的个体数目比例适中　，种群正处于稳定时期。③衰退型：幼年个体较少，而中老年个体较多，种群密度会减小。‎ ‎ 想一想　影响种群数量变化的决定因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。根源是气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。因此，大多数种群的数量总是在波动中。‎ 二、种群数量的变化 ‎1．构建种群增长模型 ‎(1) 观察研究对象→提出问题→提出合理假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物性质进行表达→通过进一步实验或观察对模型进行检验或修正。‎ ‎ 2．种群数量增长的“J”型曲线 ‎(1)条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。‎ ‎(2)数学公式：Nt＝N0λt。‎ ‎(3)特点：种群数量连续增长，呈“J”型。‎ ‎3．种群数量增长的“S”型曲线 ‎(1)条件：自然界的资源和空间是有限的。‎ ‎(2)概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线。‎ ‎(3)K值：又称环境容纳量，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。‎ ‎(4)特点：种群数量达到环境条件所允许的最大值(K值、即环境最大容纳量)后将停止增长，有时在K值左右保持相对稳定。‎ 课堂深化探究 一．种群数量特征之间的关系分析 ‎1．各数量特征之间的关系 ‎ ‎ ‎(2) ①种群密度 ②出生率和死亡率以及迁入率和迁出率 ③年龄组成和性别比例 ④ 气候、天敌、传染病 ‎ ⑤ 年龄组成情况， 性别比例， 种群出生率和死亡率 种群的变化趋势。‎ ‎2．种群的年龄组成图解及分析 ‎(1)模式图 ‎ ②析图 种 群 年龄组成情况 出生率和 死亡率情况 种群数量 变化趋势 所属 类型 A 幼年多，老年少 ‎>‎ 增加 增长型 B 各年龄期比例适中 ‎＝‎ 波动 稳定型 C 幼年少，老年多 ‎<‎ 降低 衰退型 ‎ (2)曲线图 ②析图 图甲幼年个体多，老年个体少，出生率>死亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相反，应为衰退型。‎ ‎(3) ②析图 图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。‎ 图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。‎ 图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。‎ ‎(4) ②析图：a.男女比例在各个年龄段接近1∶1。‎ b．A国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。‎ c．B国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。‎ d．B国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生育，而且几十年后可能面临老龄化问题。‎ ‎3．种群密度调查 标志重捕法 样方法 适用对象 活动范围大、活动能力强的动物个体，如鼠、鸟类等 植物或活动范围小、活动能力弱的动物，如蚯蚓和虫卵等 统计方法 利用公式＝计算出N，即为该种群密度的估计值。(N1为标志个体数，N2为重捕数，N0为重捕个体中带标志数)‎ 计算各样方内种群密度的平均值为该种群的种群密度的估计值 注意问题 调查时没有迁入和迁出、出生和死亡 ‎②标志物不能过于醒目，不能影响标志对象正常生理活动，且不易脱落 随机取样 ‎②样方大小适中 ‎③样方数量不宜太少 二．种群数量的变化曲线 ‎ 1．两种曲线模型比较 项 目 ‎“J”型曲线 ‎“S”型曲线 增长模型 前提条件 理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约(无种内斗争，缺少天敌)‎ 现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约(种内斗争加剧，捕食者数量增加)‎ 种群增长速率 ‎ ‎ 种群增长率 ‎ ‎ K值有无 无K值 有K值 曲线形 成原因 无种内斗争，缺少天敌 种内斗争加剧，天敌数量增多 联系 两种增长曲线的差异主要是因环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同 ‎2.K值与在实践中的应用 灭　鼠 捕　鱼 (最大增长速率)‎ 灭鼠后，鼠的种群数量在附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果 使鱼的种群数量维持在，捕捞后，鱼的种群数量会迅速回升 K值(环境容纳量)‎ 改变环境，降低K值，使之不适合鼠生存 保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值 ‎3.K值变动的示意图 ‎(1) 固定不变的，会受到环境的影响。 种群数量会在平均值附近上下波动； 会通过负反馈调节机制使种群密度回到一定范围内。‎ ‎ (2) K值会下降； K值会上升。‎ 实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”‎ 实验原理 ‎1． 细胞计数 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 ‎ ‎3． 抽样检测法。 ‎ ‎ （1） “J”型 “S”型曲线 ⑵原因是在开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降 ‎ ‎(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH　空间及有害代谢废物等 问题探讨 ‎(1)目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。‎ ‎(2)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。‎ ‎(3) 溶液要进行定量稀释。．每天计数酵母菌数量的时间要固定。‎ 对应训练 ‎1.解析　种群最基本的数量特征是种群密度，种群密度直接受出生率、死亡率、迁入率和迁出率等的影响。另外，年龄组成也能通过影响出生率与死亡率来间接影响种群的数量，性别比例通过影响出生率来间接影响种群的数量。2代表出生率、3代表死亡率。‎ 答案　C ‎2.解析　通常自然界中的种群增长曲线呈“S”型，达到K值时种群数量在一定范围内波动；稻田秧苗的均匀分布(即合理密植)，可以达到对光能、水、肥等的充分利用，从而提高产量；因人工鱼塘中生产者固定的能量不足以满足鱼类的需求，故需投放饲料保证鱼正常的能量需求；年龄组成是预测一个国家或地区人口数量变化趋势的主要依据。‎ 答案　B ‎3.解析　由题意可知，当λ值小于1时，种群数量减少，故选C项。‎ 答案　C ‎4．C　[在K/2时，种群的净补充量最大，因此对于有害动物不宜在此防治，因此A错；由于人类与自然种群不同，受其他因素如计划生育的影响，故该图示不能作为控制人口增长的依据，因此B错；该图可用于实践中估算种群最大净补充量，用于指导生产实际，故C正确；在K值时捕捞鱼类得到日捕获量最大，因此D错。]‎ ‎5.解析　由曲线可知，初始密度相同的种群，开放条件下的先达到峰值也先衰退，与封闭条件相比，开放条件下存在迁入和迁出的现象；因各组棉叶的规格、数量相同，则理论上K值应相同，但图示可见只有开放条件下初始密度较大的种群在达到K值时开始衰退，其余都是在未达到K值时就开始衰退，种内斗争是指一区域的同种个体为争夺有限的资源和空间而发生斗争的现象，在种群衰退时虽然种群个体数量减少，但因棉叶被食用量也在减少，故种内斗争不一定减弱。‎ 答案　AB 实验探究 ‎（1）温度、营养物质对酵母菌生长的影响；‎ ‎（2）温度、营养物质；‎ ‎（3）排除杂菌对实验的干扰；‎ ‎（4）2 培养基中营养物质的大量消耗，代谢废物的积累，pH值的改变，使环境阻力增大。‎ ‎（5）环境容纳量 A组的培养温度更适合酵母菌的繁殖，环境阻力小。‎ ‎（6）如下图：‎ ‎（7）酵母种群数量与营养物质(或废物、pH、溶氧等)的变化关系 限时训练 题组一　种群数量特征及数量变化 ‎1　D　[①中全部“牛”及②中全部“鱼”包含有许多种牛或鱼，超出“同种生物个体总和”的范畴，因而不属于一个种群。③为单位空间中的“同种个体总和”，应属一个种群。④中决定种群密度的应为出生率和死亡率、迁入率和迁出率。‎ ‎2.ACD　 本题中的柱状图表示的是种群数量增长速率与时间的关系。第1～5年种群数量增长速率不断增大，种群数量增加得越来越快；第5年时种群数量增长速率最大，此时种群数量增加最快；第5～9年种群数量增长速率虽然逐渐减小，种群数量增加得越来越慢，但种群数量依然在增多。由此可判断，图示时间内种群数量呈“S”型增长(但未达到K值)；由于第5年时该种群数量为200只，等于K/2，故理论上K值(环境容纳量)为400只；防治鼠患时，若将其数量控制在K/2左右，则在该条件下鼠种群具有最大的增长速率，很快就会恢复到较大的数量，应将其数量控制在200只以下。 ‎ ‎3．B　 K值不是固定不变的，改善空间和资源条件有望使K值提高。BC段种群增长率虽然下降，但种群数量仍在增加，故B项叙述错误。B到C变化过程中，由于种群数量增加，其天敌捕食成功率将会增加。自然状态下，空间和资源总是有限的，种群无法实现最大增长率。 ‎ ‎4.D　 图示的年龄组成为衰退型，该种群密度将会下降，种群生物所处的营养级能量降低，环境阻力下降。 ‎ ‎5.D　[该图表示种群增长的“S”型曲线，K值约为500只；图中b点对应K/2，此时种群增长速率最大；b点后，种群增长速率逐渐减小，说明环境阻力在不断增大。‎ 题组二　种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究 ‎6．B　[由于蛇的活动范围较广，故调查其种群密度不宜采用样方法，而是标志重捕法。]‎ ‎7．ACD　[由表格数据信息可知：Ⅱ、Ⅲ的区别在于培养液体积不同，所以C正确；Ⅱ、Ⅳ的区别在于酵母菌起始数量不同，所以D正确；由于实验刚开始四个试管营养条件均充足，故初始阶段都经历了“J”型增长。]‎ ‎8.B　[酵母菌属于真核生物，具有细胞核以及线粒体等细胞器，因此具有相应的核基因和质基因；酵母菌进行无氧呼吸产生CO2和酒精，二者均以自由扩散的方式进出细胞膜；用培养液培养酵母菌时，培养早期营养物质及其他生活条件充足，酵母菌的种群数量呈“J”型增长，随着营养物质的消耗和代谢废物的积累，酵母菌种群数量增长变缓；碳源是酵母菌生活的必需条件，碳源不足或生存空间受限时会使酵母菌的K值降低。‎ 题组三　综合题 ‎9．(1)样方　随机取样 ‎(2)生活资源和空间有限、天敌增多(其他合理答案亦可)‎ ‎(3)要求：画成“S”型曲线；纵坐标上A点对应起点，D点对应K值。‎ ‎10．(1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸和无氧呼吸 ‎(2)乙醇含量过高　培养液的pH下降　(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少　酵母菌种群数量增多 ‎(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样　未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体 解析　(1)酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。AB段无乙醇产生，故在AB段酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。(2)随着培养时间的推移，酵母菌数量减少的原因有营养物质的消耗、有毒物质(如乙醇)的积累和培养液pH的变化。(3)T1～T2时段，一方面，酵母菌数量多，分解掉的葡萄糖量增多；另一方面，酵母菌进行无氧呼吸，因无氧呼吸释放的能量少，故达到维持酵母菌正常生命活动所需能量时需消耗的葡萄糖的量大大增加。(4)用血球计数板计数时因取样时未将培养液摇匀而从底部取样，会导致测量值比实际值偏高。另外，若未染色，显微镜下统计的是所有酵母菌的总数，包括活菌和死菌，也会导致测量值比实际值偏高。‎ 高考真题体验 ‎1.【答案】（1）大豆 捕食（2）出生率和死亡率、迁入和迁出 株冠形成有利于躲避天敌；食物增加（3）更大 能量流动 ‎【解析】（1）根据题意，农田生态系统的生产者是大豆。猛禽与田鼠的种间关系是捕食。‎ ‎（2）对一个种群来说，种群密度大小是由出生率和死亡率、迁入和迁出来决定的。b点之后，株冠开始形成，这样有利于田鼠躲避天敌，同时，周围的生物也逐渐丰富，为田鼠提供更多的食物来源。‎ ‎（3）曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相比，桩之间的距离更小，这样可以为田鼠提供更大的生存空间，相应的也为猛禽提供更多的食物来源，猛禽的密度会更大。通过合理植树，控制鼠害，这样可以合理调整生态系统中的能量流动的关系，使之流向对人类最有益的部分，使人们从中更多获益。‎ ‎2.【答案】D ‎【解析】由图可知，未成熟个体从2月底到6月逐渐增多，从6月到12月逐渐减少，12月变为0，而该动物个体从出生到性成熟需要6个月，因此该种群出生时间大概为2月底到6月，到12月都成熟，可判断7-12月份出生率可能为0。大量诱杀雄性个体导致性别比例失调，会影响到种群的密度 ‎3.【答案】(1) 同一 (2) 群落 (3) 小于 相同 雌鹿或雄鹿 ‎【解析】（1）种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体，所以雌鹿和雄鹿是同一种群。‎ ‎（2）生物群落是指在一定生活环境中的所有生物种群的总和，草原中草、鹿、兔和微生物等所有生物构成了群落。‎ ‎（3）根据鹿角效应：一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，所以项圈和木棍相当于草原上的食草动物，丙组的平均时间比较少。抛出的项圈和木棍的距离在此实验中属于无关变量，所以要保持一致 ‎4.【答案】Ⅱ.（1）3%‎ ‎（2）80只/hm2 偏高 ‎（3）生长、发育、繁殖等生命活动 ‎（4）调节生物的种间关系 ‎【解析】Ⅱ.（1）能量从田鼠传递到鼬的效率是（2.25×107）÷（7.50×108）=3%‎ ‎（2）40×30÷15=80只/hm2。该种群密度是80只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果偏高。‎ 田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%~5%用于生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。“‎ ‎（4）信息传递的功能：信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。‎ ‎5.【答案】B ‎【解析】本样方法最主要的是进行随机取样，A正确， B错误；根据调查数据取平均数可估算该种群的的种群密度，C正确；根据地段的不同可因地制宜采用不同的样方法，如五点取样法和等距取样法等，D不正确。‎ ‎6.D【解析】旅鼠和植物、旅鼠的天敌与旅鼠均为捕食关系，形成的食物链为捕食食物链，A正确；在相对稳定的生态系统中，各生物之间的关系相对稳定，生物的种群数量会在各自的K值上下波动，B正确;旅鼠种群数量主要受外界环境条件及种间关系等的影响，C正确；旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量能保持相对稳定，依赖于负反馈调节，负反馈维持稳态，正反馈更加偏离稳态，D错误。‎ ‎7.【答案】B ‎【解析】从东亚飞蝗的种群数量变化趋势看，O点到b点所对应的时间段，种群的增长大致呈“S”型，a点的数量大约在环境容纳量的一半，此时蝗虫种群有最快的增长速率，故防治时间应在a点之前，A对；“S”型增长的种群增长率一直是下降的，针对于a~b段，增长率=（a点种群数量-b点种群数量）/a点种群数量×100%，是一个常数，故与逐渐上升以至稳定的种群密度变化不存在正相关关系，B错；利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例后，蝗虫种群内的雌雄比例失调，导致种群内出生率下降，可防止种群增长至c点， C对；把东亚飞蝗的种群数量控制在较低水平，能使被啃食的植物等生产者较少，使生态系统内的物种组成和数目受影响较小，有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性，D对。“ ‎ ‎8.【答案】（1）4 五（2）竞争和捕食（3）1000‎ ‎【解析】（1）由图示可看出，该食物网中共有甲→乙→丙→戊、甲→乙→丁→丙→戊、甲→丙→戊、甲→乙→丁→戊4条食物链，在最长的食物链（甲→乙→丁→丙→戊）中，最高营养级是第五营养级。‎ ‎（2）由图示可看出，乙和丙都以甲为食，同时丙还会捕食乙，因此两者间既有竞争关系，也有捕食关系。‎ ‎（3）按照标志重捕法的原理：＝，若假设乙种群有x个个体，则得＝，则x＝1000。‎ ‎9.【答案】（1）升高  垂体　抗利尿激素（2）J   b   K2‎ ‎（3）‎ ‎【解析】（1）根据题意，外界咸水的浓度高于罗非鱼体液的浓度，造成罗非鱼失水。随着体液中水分的流失，细胞外液渗透压升高，而下丘脑存在渗透压感受器，在感受到渗透压变化的刺激后，会产生抗利尿激素，抗利尿激素通过垂体释放，抗利尿激素促进肾小管和集合管重吸收水，使尿量减少，以此适应咸水环境。‎ ‎（2）根据图示，罗非鱼种群数量在开始一段时间呈“J”型增长。从b点后开始环境阻力加大，所以，最可能是在b点放入大型肉食性鱼，并且一段时间后，种群数量在K2附近波动。（3）根据题意，可以获得下述关系：，藻毒素沿着食物链逐级富集。‎ ‎10.【答案】（1）Ⅰ； 就地（或建立自然保护区）； 基因频率 ‎ ‎（2）增多； （种间）竞争 ‎（3）信息传递“‎ ‎（4）λ ‎【解析】（1）据图分析，当种群的数量超过环境容纳量后，出现Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3种情况，Ⅰ是在原始的环境容纳量附近波动，说明该种群对其栖息的环境破坏度较轻；Ⅱ的环境容纳量低于原始容纳量，说明环境有一定程度的破坏；Ⅲ是逐渐灭绝，说明栖息环境被完全破坏，该生物无法生存，无法实施就地保护，所以只能进行迁地保护或建立自然保护区；图中阴影是被环境阻力淘汰掉的个体，即发生了自然选择作用，自然选择通过定向改变生物种群的基因频率决定生物进化的方向，进化的本质就是基因频率的定向改变。‎ ‎（2）在其他条件不变的情况下，该物种的种群数量下降，捕食量减少，那么流向该物种的能量就会减少，而与该物种处在同一营养级上的其他物种获得捕食机会增加，食物增多，所以流向该营养级其他物种的能量增加；该物种和同一营养级上的其他物种是竞争关系。‎ ‎（3）根据题意，食草动物从青草的减少获得食物不足的信息，进而转移另觅取食地。‎ ‎（4）“J”型增长的的数学模型是：Nt=N0λt, N0为人口的起始数量，Nt是t年后人口数量，λ表示人口数量是一年前人口数量的倍数，所以只要控制住增长的倍数，人口增长速度就会减慢，对环境的过渡开发利用就会减弱。‎ ‎11．A　在一定自然区域内同种生物的全部个体形成种群，南极冰藻不只包括一种生物，故不能组成一个种群；企鹅以磷虾为食，其数量增多会导致磷虾数量减少，磷虾减少后又可导致企鹅数量减少，二者数量最终在一定范围内达到动态平衡；生物群落是指在同一时间内，聚集在一定区域的各种生物种群的集合；南极冰藻的最适生长温度是‎2℃‎，在－‎2℃‎～‎2℃‎范围内，随温度升高，光合作用强度增大。‎