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种群及其动态
第一步：单元学习目标整合
列举种群的数量特征，说明出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例与种群密度的关系。
说出调查种群密度的主要方法，运用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。
通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。
举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。
阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
通过分析和讨论种群数量变化的相关资料，归纳影响种群数量变化的非生物因素和生物因素。
通过分析和讨论非生物因素影响种群数量变化的资料，说明阳光、温度、水等非生物因素对种群数量变化的影响。
通过分析和讨论影响种群数量变化的生物因素，说明种内竞争以及不同物种之间的相互作用对种群数量变化的影响。
阐明种群研究在实践中的应用，培养保护野生动物、合理利用生物资源等社会责任感。
第二步：单元思维导图回顾知识
第三步：单元重难知识易混易错
（一）种群的数量特征
1.种群密度
（1）概念：种群在单位面积或单位体积中的个体数
（2）种群密度是种群最基本的数量特征。
2.出生率、死亡率
（1）概念：单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率
（2）计算方法
（3）对种群数量的影响
①出生率>死亡率，种群数量增加。
②出生率=死亡率，种群数量不变。
③出生率<死亡率，种群数量减小。
（4）意义：是影响种群数量变动的主要因素。
3.迁入率、迁出率
（1）概念：单位时间内迁入或迁出的个体，占该种群个体总数的比率。
（2）计算方法
（3）对种群数量的影响
①迁入率>迁出率，种群数量增加。
②迁入率=迁出率，种群数量不变。
③迁入率<迁出率，种群数量减小。
（4）意义：是影响种群数量变动的直接因素。
4.年龄结构
（1）概念：一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
（2）不同年龄结构类型的比较
增长型 稳定型 衰退型
种群年龄结构图
各年龄期结构 （判断标准） 种群中幼年个体非常多，老年个体少 各年龄期个体数接近 幼年个体少，成年和老年个体较多
出生率与死亡率大小 出生率>死亡率 出生率=死亡率 出生率<死亡率
种群密度趋势 越来越大 一定时期内保持稳定 越来越小
（3）意义：预测种群密度未来变化趋势的主要依据。
5.性别比例
（1）概念：种群中雌雄个体数目的比例。
（2）类型：雌雄相当；雌多于雄；雄多于雌。
（3）性别比例在一定程度上也能够影响种群数量的变化。
（4）应用：用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体，破坏害虫种群正常的性别比例，使很多雌性个体不能完成交配从而使害虫的种群密度明显降低。
例题：下列有关种群特征及种群数量变化的叙述中，正确的是( )
A.用样方法调查森林群落丰富度时应对各样方数据求平均值
B.增长型种群的出生率高于衰退型种群的出生率
C.利用样方法调查蝗虫幼虫（跳蝻）密度应随机取样
D.用性引诱剂诱杀害虫中的雄性个体属于化学防治
【答案】C
【解析】调查物种丰富度时应调查统计生物种类总数，而不计算平均值，A错误； 根据分析可知，增长型种群的出生率大于其死亡率，但不一定就大于衰退型种群的出生率，B错误； 调查蝗虫幼虫常用样方法，且需要随机取样，C正确； 用性引诱剂诱杀害虫中的雄性个体属于生物防治，D错误。
（二）调查种群密度的方法
1.调查方法与适用对象
调查方法 适用对象
逐个计数法 分布范围小，个体大的生物
估算法 样方法 植物，昆虫卵，活动能力弱、活动范围小的动物，如蚜虫、跳蝻等
标记重捕法 活动能力强、活动范围大的动物
黑光灯诱捕法 有趋光性的昆虫
2.样方法
（1）步骤
准备：观察地形，注意安全。
确定调查对象：如调查一块农田中的荠菜或蒲公英等的种群密度。
确定样方：确定样方数量、大小以及取样方法。
计数并记录：计数每个样方内所调查植物的数量，做好记录。
计算种群密度：某植物种群密度=所有样方内个体数量之和/总的样方面积。
（2）取样原则
随机取样，确保样方具有代表性，不受主观因素影响。
（3）常用的取样方法
方法 应用前提 过程 图示
五点取样法 调查的总体为非长条形 在总体中按梅花形取5个样方，每个样方的长和宽要求一致
等距取样法 调查的总体为长条形 先将调查的总体分成若干等份，由抽样比率决定距离或间隔，然后按这一相等的距离或间隔抽取样方
（4）样方的计数原则
①计数样方内所有个体；
②遇到边界时，一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则；
③顶角上的个体，一般只计上边和左边形成的夹角上的个体。
3.标志重捕法
（1）前提条件
在调查期内没有新的个体出生和死亡，没有迁入和迁出。
标记个体和未标记个体在重捕时被捕获的概率不变。
（2）调查步骤：
确定调查步骤
捕获并标记部分个体：在该种群生存环境中，均匀设置捕获点捕获一部分个体，并对其进行 标记后，再在原地将其放回，并记录个体数（M）重捕计数：一段时间后，在原来的捕获点再次捕获一部分个体，并计数个体数（n）及其中被标记的个体数（m），然后放回原来的环境。
计算种群密度：假定重捕个体中标记比例与种群个体总数中标记比例相等，单位面积或单位体积内：
（4）调查注意事项
标记物和标记方法不能对动物的身体产生关于寿命和行为的伤害。
标记物不能过分醒目，且在调查研究期间不能消失。
标志重捕法必须在一个界限比较明确的区域内进行，估计的是该区域的种群总数。
例题：3.某科技小组调查一块方圆为16hm2的森林里灰喜鹊和画眉的种群密度，在该区域内随机设置了若干捕鸟网。第一次捕获鸟共306只，将捕获的鸟做好标记原地放回10天后，在同一地点再放置同样数量的捕鸟网，第二次捕获鸟共298只，捕获结果统计如下表，下列叙述错误的是( )
捕获总鸟数 灰喜鹊 画眉
第一次捕获 306 48（标记后放生） 37（标记后放生）
第二次捕获 298 43（其中6只标记） 32（其中8只标记）
A.为了结果的可靠性，标记物对标记对象的生理习性不能有影响
B.根据统计结果估算该区域灰喜鹊大约有344只，画眉大约有148只
C.由于标记的个体被再次捕获的概率下降，所以鸟的实际数量可能更少
D.若第二次捕获引起鸟死亡，会直接影响估算的结果
【答案】D
【解析】标记物不能影响动物的正常生命活动，也不能导致其发生疾病和感染，如果标记物对标记对象的生理习性有影响，会造成实验误差，A正确；标志重捕法中的相关计算：进行调查的某区域内的种群数量=第一次捕获的某种生物的数量×第二次捕获的该种生物的数量÷第二次捕获的该种生物的标记个体数量，则灰喜鹊大约有=48×43÷6=344只，黄鹂大约有=37×32÷8=148只，B正确；进行调查的某区域内的种群数量=第一次捕获的某种生物的数量×第二次捕获的该种生物的数量÷第二次捕获的该种生物的标记个体数量，由于标记的个体被再次捕获的概率下降，分母减小，所以计算的结果应偏大，C正确；第二次捕获引起鸟死亡，可以进行计数，不影响估算的结果，D错误。
（三）种群的数量变化
1. 建构种群增长模型的方法
种群的“J”形增长和“S”形增长
“J”形增长 “S”形增长
前提 条件 理想状态：①食物空间等资源充足；②气候适宜：③不受天敌、病原体等其他生物制约 现实状态：①食物空间等资源有限②受其他生物因素非生物因素制约
增长 模型
种群增 长率（无 单位）
种群增 长速率 （有单 位） “S”形曲线的增长速率先增大，后减小，在种群数量达到K/2时最大，在种群数量达到K值时为0
K值 无 有
适用 范围 一般只适用于实验条件下和种群迁入新环境中最初一段时间内的增长 一般为自然种群的增长
两者 联系
（1）种群增长率：指种群在一定时间内增加的个体数占原有个体总数的比率，
即。“J”形曲线增长率为恒定值，“S”形曲线增长率为“逐渐下降”。
种群增长速率：指单位时间内新增加的个体数（即种群数量增长曲线的斜率），即增长速率=一定时间内增加的个体数量/时间。“J”形曲线增长速率一直上升，也呈“J”形，“S”形曲线增长速率呈“钟形”。
（3）K值
K值是可变的。
达到K值后种群数量仍是可变的，会在K值附近上下波动。
K值并不是种群数量的最大值。
例题1：在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中，采用规格为16中格（400小格，0.1mm3）的血球计数板进行计数，培养液稀释了100倍，检测四角上中格的酵母菌数量分别为22、26、24、28。下列有关叙述正确的是( )
A.此培养液中酵母菌数量约为4×108个mL，该实验无对照实验
B.制片时，先将盖玻片放在计数室上，吸取培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入
C.吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使酵母菌获得充足氧气
D.取样时避免吸到底部的死菌，滴管应轻轻吸取，避免晃动菌液
【答案】B
【解析】A、在16中格×25小格中计算，此时培养液中酵母菌种群密度=[（22+26+24+28）÷100]×25×16×104×100=4×108个/mL，本实验不需要设置对照，但是存在相互对照计数时，应先将盖玻片放在血球计数板的计数室上，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入技术室，吸去多余培养液，再进行计数，B正确；C、取样前需将培养液轻轻摇匀，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差，C错误；D、取样时应充分摇匀，以使培养液中酵母菌均匀分布，D错误。故选B。
例题2：如图所示I、II分别为种群数量变化的两种曲线，下列叙述正确的是( )
A.种内斗争导致曲线II的O～a阶段增长缓慢
B.自然界中短期内也会存在类似曲线I的种群增长形式
C.目前我国人口老龄化不断加重，人口发展处于c～d段
D.酿酒过程中，将酵母菌的种群数量控制在K/2可获得最大效益
【答案】B
【解析】初始阶段种群数量太少导致曲线Ⅱ的o~a阶段增长缓慢，A错误； 然界中短期内也会存在类似曲线1的种群增长形式，如一个物种刚刚迁入一个适宜的环境中可能会出现J型增长，B正确； 目前我国人口老龄化不断加重，但人口还在不断增加，因此a~b阶段，C错误； 酿酒过程中，将酵母菌的种群数量控制在K/2，酵母菌会快速繁殖，而不进行酒精发酵， D错误。
（四）影响种群数量变化的因素：非生物因素和生物因素对种群数量变化的影响
1. 外部因素
（1）非生物因素：阳光、温度、水分等
光影响植物的分布：松、杉、小麦等阳生植物必须在强光下才能生长良好；人参、三七等阴生植物只有在阴暗处才能生长良好。
光影响植物的繁殖：油菜、桃花等长日照植物必须在白天越来越长的春天才开花；菊花、茶花等短日照植物必须在白天越来越短的秋天才开花。
由于温度的季节性变化，部分动植物的种群数量也呈季节性变化。
干旱缺水会使动植物死亡率增高。
（2）生物因素
捕食：如果食物匮乏，动物种群会出现出生率降低死亡率升高的现象。天敌的数量和捕食效率会影响猎物的种群数量。
竞争会导致动植物的种群数量变化。
寄生虫、细菌或病毒引起的传染病会影响种群的出生率和死亡率等特征，进而影响种群的数量变化。
2. 内部因素
（1）行为调节：种内竞争——领域行为；种内互助——社会行为。
（2）内分泌调节种群密度增大→生存压力增加→内分泌失调→出生率降低。
例题：下列关于影响种群数量变化的因素的叙述，错误的是( )
A.迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例直接决定种群密度从而影响种群数量
B.春夏时节动植物种群普遍迅速增长与气温升高、日照延长、降水增多等有关
C.食物的充足与否会影响捕食者的出生率和死亡率，从而导致种群数量变化
D.气温和干旱对种群的作用强度与该种群的密度无关，属于非密度制约因素
【答案】A
【解析】迁入率和迁出率、出生率和死亡率直接决定种群密度从而影响种群数量，年龄结构通过影响出生率和死亡率来影响种群数量，性别比例通过影响出生率来影响种群数量，A错误；春夏季节，气温升高、日照延长、降水较多，导致了动植物种群数量普遍迅速增长，B正确；食物充足，捕食者会出现出生率升高、死亡率降低的现象，从而导致种群数量变化，C正确；气温和干旱等气候因素对种群的作用强度与密度无关，属于非密度制约因素，D正确。
第四步：单元核心素养对接高考
【2022·山东】一个繁殖周期后的种群数量可表示为该种群的补充量。某实验水域中定期投入适量的饲料，其他因素稳定。图中曲线Ⅰ表示该实验水域中某种水生动物的亲体数量与补充量的关系，曲线Ⅱ表示亲体数量与补充量相等。下列说法正确的是( )
A.亲体数量约为1 000个时，可获得最大持续捕捞量
B.亲体数量约为500个时，单位时间内增加的数量最多
C.亲体数量大于1 000个时，补充量与亲体数量相等，种群达到稳定状态
D.饲料是影响该种群数量变化的非密度制约因素
【答案】BC
【解析】本题考查种群数量增长的影响因素。亲本数量约为1 000个时，该种群的出生率等于死亡率(即K值)，种群增长速率最慢，但种群数量最多，可获得最大捕捞量，而不是持续捕捞量，A项错误；亲本数量约为500个时(即K/2)，此时单位时间内增长速率最快，因此增加的数量最多，B项正确；亲本数量大于1 000个时，补充量与亲本数量相等，达到K值，种群达到稳定状态，C项正确；饲料属于非密度制约因素，D项错误。
【2022·浙江】沙蝗的活动、迁徒有“逐水而居”的倾向。某年，沙蝗从非洲经印度和巴基斯坦等国家向中亚迁徒，直到阿富汗以及我国西北边境，扩散和迁徒“戛然而止”。下列叙述正确的是( )
A.沙蝗停止扩散的主要原因是种内竞争加剧
B.沙蝗种群的数量波动表现为非周期性变化
C.天敌对沙蝗的制约作用改变了沙蝗的生殖方式
D.若沙蝗进入我国西北干旱地区将呈现“J”形增长
【答案】B
【解析】本题考查种群的数量变化的有关知识。由题意可知，沙蝗的活动、迁徙有“逐水而居”的倾向，故推测沙蝗停止扩散的主要原因是受环境中水资源的影响，A项错误；由于沙蝗不断地迁徙活动，使得其生存环境条件具有不确定性，因而沙蝗种群的数量波动表现为非周期性，B项正确；天敌对沙蝗的制约作用会影响沙蝗的出生率，但不会改变沙蝗的生殖方式，C项错误；若沙蝗进入我国西北干旱地区，其种群数量变化会受水资源有限的影响，不会呈现“J”形增长，D项错误。
【2022·湖南】入侵生物福寿螺适应能力强、种群繁殖速度快。为研究福寿螺与本土田螺的种间关系及福寿螺对水质的影响，开展了以下实验：
实验一：在饲养盒中间放置多孔挡板，不允许螺通过，将两种螺分别置于挡板两侧饲养；单独饲养为对照组。结果如图所示。
实验二：在饲养盒中，以新鲜菜叶喂养福寿螺，每天清理菜叶残渣；以清洁自来水为对照组。结果如表所示。
养殖天数/d 浑浊度/（FTU） 总氮/（mg/L） 总磷/（mg/L）
实验组 对照组 实验组 对照组 实验组 对照组
1 10.81 0.58 14.72 7.73 0.44 0.01
3 15.54 0.31 33.16 8.37 1.27 0.01
5 23.12 1.04 72.78 9.04 2.38 0.02
7 34.44 0.46 74.02 9.35 4.12 0.01
注：水体浑浊度高表示其杂质含量高
回答下列问题：
（1）野外调查本土田螺的种群密度，通常采用的调查方法是_______________________。
（2）由实验一结果可知，两种螺的种间关系为________。
（3）由实验二结果可知，福寿螺对水体的影响结果表现为_______________。
（4）结合实验一和实验二的结果，下列分析正确的是_______(填序号)。
①福寿螺的入侵会降低本土物种丰富度
②福寿螺对富营养化水体耐受能力低
③福寿螺比本土田螺对环境的适应能力更强
④种群数量达到K/2时，是防治福寿螺的最佳时期
（5）福寿螺入侵所带来的危害警示我们，引种时要注意________________________(答出两点即可)。
【答案】（1）样方法
（2）竞争
（3）水体富营养化，水质被污染
（4）①③
（5）物种对当地环境的适应性；有无敌害及对其他物种形成敌害（合理即可）
【解析】本题考查种群和生态系统的有关知识。
（1）田螺活动范围小，活动能力弱，调查其种群密度时宜采用样方法。
（2）与单独饲养相比，两种螺饲养在同一饲养盒中时本土田螺的生存率大幅度下降，由于多孔挡板阻止了螺通过，因此两种螺之间不存在捕食关系，存在竞全关系。
（3）由题表可知，与对照组相比，养殖福寿螺会使水体的浑浊度、总氮量和总磷量增加，且养殖天数越多，这几项指标的数据越高，因此福寿螺对水体的影响结果表现为水体富营养化，水质被污染。
（4）由实验一结果可知，福寿螺的存在会使本土田螺的生存率降低，故福寿螺的入侵会降低本土物种丰富度，①正确；随着福寿螺养殖天数增加，水体富营养化程度增强，说明福寿螺对富营养化水体是有一定耐受性的，②错误；福寿螺的入侵导致本土田螺数量减少，说明福寿螺比本土田螺对环境的适应能力更强，③正确；当种群数量达到K/2时，种群增长率最高，不是防治的最好时期，④错误。
（5）引入外来物种，可能会破坏当地的生物多样性，故在引入之前需要考虑物种对当地环境的适应性，有无敌害。
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