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第31讲　种群及其动态
人教(2019)生物高考复习
课标考情——知考向 课标 要求 1．列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征
2．尝试建立数学模型解释种群的数量变动
3．举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征
核心素养——提考能 生命观念 分析种群数量变化，建立生物与环境相协调的观点
科学思维 构建种群增长数学模型
科学探究 调查双子叶植物的种群密度，探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
社会责任 归纳总结种群数量变化在实践中的应用
自 主 学 习 · 巩 固 基 础
[自主学习]
知识点一　种群的特征
1．种群的概念
生活在一定_________的同种生物____________的集合。
区域　
全部个体　
2．调查种群密度的方法
(1)样方法。
①适用范围：_________________________。
②取样关键：____________。
③常用取样方法：五点取样法和等距取样法。
植物或活动范围小的动物　
随机取样　
活动能力强、活动范围大　
再次捕获的个体数(n)　
重捕中的标记个体数(m)　
3．种群的数量特征
【答案】出生率和死亡率　迁入率和迁出率　单位体积　标记重捕　各年龄期　雌雄
[自主检测]
1．思考判断
(1)有关种群及其特征的判断。
①一座山上的所有禾花雀是一个禾花雀种群。 (　　)
②年龄大小、随机分布、种群密度均属于种群的数量特征。
(　　)
③由于薇甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于数量特征。
(　　)
④种群出生率增加，种群密度一定增大。 (　　)
⑤稳定型的种群的种群数量在任何情况下都能保持稳定。 (　　)
⑥性别比例是通过影响种群的出生率和死亡率间接影响种群密度的。 (　　)
【答案】(1)①√　②×　③√　④×　⑤×　⑥×　
(2)有关种群密度的调查的判断。
①草地中跳蝻的种群密度一般不采用样方法进行调查。 (　　)
②对于活动能力强、活动范围大的动物最好采用样方法调查种群密度。 (　　)
③池塘中变形虫、草履虫这些单细胞动物的种群密度的调查可用抽样检测法。 (　　)
④对农作物上的蚜虫、植物叶片上的昆虫卵常采用标记重捕法调查种群密度。 (　　)
⑤用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，要选择植物生长茂盛处取样。 (　　)
【答案】(2)①×　②×　③√　④×　⑤×
2．深挖教材
(1)样方法更适合用于调查________________(填“单子叶植物”或“双子叶植物”)，________________常常是丛生或蔓生的，从地上部分难以辨别是一株还是多株。
(2)随着生活水平的提高和医疗条件的改善，我国人口的________________在不断降低，要控制人口过度增长，必须降低________________。
(3)年龄结构为稳定型的种群，种群数量近期一定能保持稳定吗？__________________________。
(4)进行样方法调查时，为何要强调“随机”取样？样方多少会影响调查结果吗？____________________________________。
【答案】(1)提示：双子叶植物　单子叶植物
(2)提示：死亡率　出生率
(3)提示：不一定，因为出生率和死亡率不完全取决于年龄结构，还受食物、天敌、气候等多种因素影响，且种群数量还受迁入率和迁出率的影响
(4)提示：为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果(估算值)能更接近真实的情况，应做到随机取样。调查时若样方的数量太少，其统计结果的误差可能就较大；一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性
3．热图导析
如图是有关种群特征的概念图，据图分析：
(1)图中①～⑤分别代表种群的什么特征？
_____________________________________________________。
(2)春运期间，影响广州、深圳等大城市人口数量变化的主要因素是什么？____________________________________________________。
(3)科学家在指定区域内释放出200万只感染沃尔巴克氏菌的雄性不育伊蚊，会对该区域伊蚊的种群密度有何影响，为什么？
_____________________________________________________。
【答案】(1)提示：①～⑤分别代表种群密度、出生率、死亡率、年龄结构和性别比例。其中，年龄结构既影响出生率又影响死亡率，但性别比例只影响出生率
(2)提示：迁入率和迁出率
(3)提示：种群密度会降低。感染沃尔巴克氏菌的雄性不育伊蚊与雌蚊交配后，胚胎致死，不能产生正常的后代，降低出生率，从而降低种群密度
[自主学习]
知识点二　种群的数量变化
1．种群数量增长方式
【答案】空间　气候　Nt＝N0λt　食物　环境容纳量
2．种群数量的波动
【答案】爆发　赤潮　下降　消亡
[自主检测]
1．思考判断
(1)在理想条件下，种群数量增长可用一定的数学模型表示。
(　　)
(2)一个物种引入新的地区后，一定呈“J”形增长。 (　　)
(3)研究一个呈“S”形增长的种群的增长速率可预测其K值。 (　　)
(4)种群增长的开始阶段不受自身密度的影响。 (　　)
(5)相同种群的K值也可能不同。 (　　)
(6)对家鼠等有害动物的控制，是要尽量降低其K值。 (　　)
(7)通常自然界中的种群增长曲线呈“S”形。 (　　)
(8)达到K值后种群的增长速率也可能为负值。 (　　)
(9)自然界中的种群达到K值时种群数量往往表现出明显的上下波动。 (　　)
(10)“S”形增长曲线一般表示种群数量停止增长。 (　　)
【答案】(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)√　(8)√　(9)√　(10)×
2．热图导析
下图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线，据图分析回答下列问题。
(1)图甲中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力？曲线a、b哪条更符合自然界的种群数量变化的实际情况？__________________。
(2)调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化(如图乙所示)，图中λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，请思考：
①前4年种群数量应为增大、减小还是基本不变？
______________________________________________________。
②第9年调查乌鸦的年龄结构，最可能表现为何种类型？为什么？
______________________________________________________。
③图中第4年和第10年的乌鸦种群数量是否相同？图中显示第8年种群数量最小，对吗？__________________________。
④第16～20年乌鸦种群数量将如何增长？为什么？
________________________________________________________________________________________________。
【答案】提示：(1)b曲线的形成过程中始终存在环境阻力，此类曲线更符合自然界种群数量变化的实际情况　(2)①基本不变(因λ＝1)　②稳定型。第10年时，种群的λ＝1，说明第10年种群数量与第9年相同，因此第9年的年龄结构为稳定型　③不相同。在第4年到第10年间，λ＜1，说明种群数量一直在减少，到第9或第10年种群数量最小，而不是第8年最小　④“J”形增长，因λ＞1，且λ为定值
重 难 探 究 · 素 养 达 标
种群的数量特征和种群密度的调查方法
1．种群数量特征之间的关系
(1)图解。
[深度讲解]
(2)析图。
①种群密度是种群最基本的数量特征。种群密度越大，一定范围内种群个体数量越多，即种群密度与种群数量呈正相关。
②出生率及死亡率、迁入率及迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。出生率与死亡率及迁入率与迁出率的差值为正时，种群数量增加；反之，种群数量减少。
③年龄结构是通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度和种群数量的，是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据。而性别比例则是通过影响出生率而间接影响种群数量的。
2．种群年龄结构的类型及判断
(1)图示类型示例。
①模式图。
②曲线图。
③柱形图。

(2)判断方法：无论何种图形，均应注意各年龄段个体数目的比例。增长型中的幼年个体多，老年个体少；稳定型中的各年龄段个体比例适中；衰退型中的幼年个体少，老年个体多。
3． 种群密度的调查方法
(1)样方法。
注：这里的N1、N2等指的是样方的种群密度，而不是指样方的个体数量。
(2)标记重捕法。
①调查对象：适用于活动范围广和活动能力强的动物。
②注意事项：调查期间无迁入和迁出、出生和死亡；标志物对所调查动物生命活动无影响，不能太过醒目，不易脱落。
③调查程序。
④误差分析。

(3)黑光灯诱捕法。
对于趋光性昆虫，还可以用黑光灯进行灯光诱捕的方法调查种群密度。
　与种群特征有关的四个易错点
(1)年龄结构并不决定种群密度的变化。
(2)种群数量不等于种群密度。种群密度是指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”，即种群数量增加，种群密度不一定增加。
(3)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某种昆虫卵也可用样方法调查。
(4)出生率和死亡率不完全取决于年龄结构，还与气候、食物、天敌等因素有关，如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。
(一)考查种群数量特征之间的关系(素养目标：生命观念)
1．如图为某同学建构的种群各数量特征之间关系的模型图，下列有关叙述正确的是 (　　)
[考向预测]
注：“＋”表示促进或增加，“－”表示抑制或减少。
A．①②③④分别指的是出生率、死亡率、迁入率和迁出率
B．可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⑤，进而影响种群数量
C．“三孩政策”的实施有利于调整⑥
D．若通过调控环境条件使某动物的性成熟推迟，则②会下降
【答案】D　
【解析】由图可知，①②③④⑤⑥分别指的是死亡率、出生率、迁出率、迁入率、年龄结构、性别比例，A错误。可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性别比例(⑥)，进而影响种群数量，B错误。“三孩政策”的实施有利于调整年龄结构(⑤)，而性别比例基本不变，C错误。若通过调控环境条件使某动物的性成熟推迟，则出生率会下降，D正确。
(二)考查种群密度的调查方法(素养目标：科学思维)
2．(2021年广东广州模拟)蝗虫卵会在特定的月份发育为跳蝻，这是治蝗的关键时期。在此期间，研究人员为了探究某地招引粉红椋鸟治蝗效果，对防控区跳蝻密度的变化情况和对照区的进行比较，每隔一段时间进行一次调查，结果见表。
不同时间防控区和对照区中的跳蝻密度
调查序号 跳蝻密度/(头·m－2) 防控区 对照区
第1次 51.3 37.8
第2次 27.9 36.5
第3次 6.6 21.8
第4次 0.0 15.5
下列叙述，不合理的是 (　　)
A．在调查时，可采用样方法调查跳蝻密度
B．在调查期间，对照区跳蝻密度不会超过37.8头·m－2
C．从实验结果分析，招引粉红椋鸟具有一定治蝗效果
D．由实验结果推测，跳蝻密度变化还受自身及其他外界因素影响
【答案】B　
【解析】跳蝻活动能力弱，可以采用样方法来调查跳蝻的密度，A正确；调查期间，因为各种不确定因素，对照区跳蝻密度可能会超过37.8头·m－2，B错误；实验结果表明，招引粉红椋鸟后，跳蝻的密度会下降，说明招引粉红椋鸟具有一定治蝗效果，C正确；对照组未经任何干预，跳蝻密度也会下降，说明跳蝻密度变化受自身和其他外界因素影响，D正确。
种群数量的变化
1．种群增长的“J”形曲线和“S”形曲线的比较
[深度讲解]
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
前提 条件 理想状态： ①食物和空间条件充裕； ②气候适宜； ③没有敌害； ④无迁入、迁出 ①食物、空间有限；
②不断变化的自然条件；
③有种内竞争和种间竞争
2．对“S”形增长曲线的解读
3．对K值(环境容纳量)的解读
(1)K值不是一成不变的。K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
(2)K值并不是种群数量的最大值。K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量。
(3)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。当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。
4．K值与K/2的应用
(一)考查种群数量增长曲线的特点(素养目标：科学思维)
[考向预测]
1．(2021年广东高三学业考试)自然条件下，种群的增长曲线有“J”形曲线和“S”形曲线。下图是种群增长的两种曲线以及在a点之后的三条变化曲线图。λ表示当年的种群数量是前一年种群数量的倍数。
下列叙述错误的是 (　　)
A．“J”形增长的种群中，其λ值的大小与种群密度无关
B．不考虑迁入和迁出，AB段种群的出生率等于死亡率
C．a点之后，三条曲线对应环境的优越程度最大的是Ⅰ
D．捕捞经济性鱼类时，捕捞之后的剩余量应在K/2左右
【答案】B　
【解析】“J”形增长的种群中，在食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等条件下，不受密度制约，其λ值的大小与种群密度无关，A正确；不考虑迁入、迁出等因素，AB段种群的数量下降，出生率小于死亡率，B错误；K值又称为环境容纳量，K值越大，说明环境条件越优越，据图可知a点之后，三条曲线对应环境的优越程度最大的是Ⅰ，C正确；捕捞经济性鱼类时，由于K/2时，种群增长速率最大，种群数量恢复最快，所以捕捞后剩余量应在K/2左右，D正确。
(二)考查种群数量变化规律的应用(素养目标：科学思维)
2．图1和图2表示出生率、死亡率、净补充量(出生率与死亡率之差)和种群密度的关系。
下列有关叙述正确的是 (　　)
A．图1中曲线a代表死亡率，曲线b代表出生率
B．海洋鱼类捕捞应使鱼类的数量保持在图1的E点
C．图2中在F点控制有害动物最有效
D．图2中G点代表种群的环境容纳量
【答案】D　
【解析】分析图1可知，曲线a代表出生率，曲线b代表死亡率，A错误；E点净补充量为0，此时种群数量最大，但不是海洋鱼类捕捞应保持的最适宜数量，B错误；分析图2可知，F点害虫的增长速率最大，应该在小于F点时控制有害动物最有效，C错误；分析题图可知，G点净补充量为0，该点代表环境容纳量，即K值，D正确。
　“S”形曲线的解读和分析
三图对比分析解读：
(1)t1之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率逐渐增大，当种群数量为K/2值时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。
(2)t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内竞争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。
(3)t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。
实 验 平 台 · 专 讲 专 练
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
1．实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长速率受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群数量呈“J”形增长；自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群数量呈“S”形增长。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
[实验理论]
2．实验流程
3．血细胞计数板及相关计算
(1)血细胞计数板(如下图所示)。

血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如上图A所示)，每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为0.1 mm。因此，每个大方格的容积为0.1 mm3。另外，中央大方格以双线等分为25个中方格(如上图B所示)。每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
(2)计算方法。
①在计数时，先统计(图B所示)5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，则0.1 mm3菌液中的总菌数为(A/5)×25×B。已知1 mL＝1 cm3＝1 000 mm3,1 mL菌液的总菌数＝(A/5)×25×10 000×B＝50 000A·B。
4．影响实验结果的误差分析及改进办法
(1)显微计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应计算相邻两边及其顶角的酵母菌数目。
(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。
[方法透析]
(3)结果最好用记录表记录，如下：
(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。
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个
(一)实验原理知识
1．(2020年江苏卷)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是 (　　)
A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数
B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数
C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线
D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一
[诊断小练]
【答案】B　
【解析】将酵母菌接种到培养液后，需要对酵母菌进行初次计数，以获得酵母菌种群密度初始值，A正确；每次计数前，都需要轻缓地将培养液摇匀，使其中的酵母菌分布均匀，再取适量培养液用血细胞计数板计数，B错误；需要定时取样和计数，用于绘制酵母菌种群数量的动态变化曲线，C正确；酵母菌种群数量的动态变化受营养条件、代谢废物、空间等的影响，D正确。
(二)实验结果的分析
2．某密闭容器中酵母菌的种群数量变化如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A．可用血细胞计数板来精确统计酵母菌的数量
B．若增加初始酵母菌数量，则T2左移
C．T2→T3酵母菌的种内竞争逐渐加剧
D．T3以后酵母菌数量有可能降为0
【答案】A　
【解析】利用血细胞计数板只能估算培养液中酵母菌的数量，不能精确统计，A错误；若增加初始酵母菌数量，会使酵母菌达到K值的时间缩短，T2左移，B正确；T2→T3虽然酵母菌的数量不变，但容器内的营养物质越来越少，种内竞争加剧，C正确；继续培养，由于营养物质的消耗，有害物质的积累，容器内的酵母菌数量有可能降为0，D正确。
典 题 演 练 · 破 解 高 考
1．(2021年广东卷)如图所示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时，其对应的种群数量是 (　　)
A．a B．b
C．c D．d
【答案】B　
【解析】K值又称环境容纳量，是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。种群数量达到K值后将停止增长，有时会稳定在一定的水平。此时出生率等于死亡率，因此K值对应的种群数量是b。
易错探因
(1)不清楚种群数量达到K值后的种群增长速率为0；(2)不清楚种群数量达到K值后死亡率和出生率的关系。
2．(不定项)(2021年河北卷)我国麋鹿经历了本土野外灭绝、圈养种群复壮、放归野外等历程，成功建立野生种群。2020年，我国麋鹿分布点已从最初的2处发展至81处，数量超过8 000只，基本覆盖麋鹿野外灭绝前的栖息地，展现了我国生物多样性保护的智慧。下列叙述正确的是 (　　)
A．可采用逐个计数法统计麋鹿种群密度
B．增加我国麋鹿种群的遗传多样性，有利于种群的进一步发展
C．麋鹿种群增长速率最大时，种内竞争最小
D．对麋鹿种群进行圈养复壮、放归野外的过程属于就地保护
【答案】AB　
【解析】麋鹿数量较少，个体较大，可采用逐个计数法统计麋鹿种群密度，A正确；生物多样性包括遗传多样性，物种多样性和生态系统多样性，增加我国麋鹿种群的遗传多样性，有利于种群的进一步发展，B正确；麋鹿种群增长速率最大时，种群数量为K/2，在有限的资源和空间条件下，种群数量最少时，种内竞争最小，C错误；对麋鹿种群进行圈养复壮、放归野外的过程属于易地保护，D错误。
易错探因
种群数量增长速率最大时，其种群数量为K/2，此时种群内的种内竞争并非最小，因为种内竞争的大小与种群数量成正比，种群数量最小时种内竞争才最小。
3．(2020年山东卷)为研究甲、乙两种藻的竞争关系，在相同条件下对二者进行混合培养和单独培养，结果如下图所示。
下列说法错误的是 (　　)
A．单独培养条件下，甲藻数量约为1.0×106 个时种群增长最快
B．混合培养时，种间竞争是导致甲藻种群数量在10～12天增长缓慢的主要原因
C．单独培养时乙藻种群数量呈“S”形增长
D．混合培养对乙藻的影响较大
【答案】B　
【解析】单独培养时，甲藻的K值约为2.0×106个，所以种群增长最快的是K/2时，约为1.0×106个，A正确；10～12天乙藻种群数量接近0，所以竞争强度低，此时甲藻数量增长缓慢的原因是培养液和空间有限，B错误；由于空间和资源有限，所以种群数量呈“S”形增长，C正确；据图可知，混合培养时，乙藻在竞争中处于劣势，可能会灭绝，D正确。
名师点睛
从图中看出，单独培养甲和乙种群都呈“S”形增长，在混合培养后，乙藻数量降低直至0，甲藻数量增加，说明甲和乙之间是竞争关系。
4．(2019年全国Ⅰ卷)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3 h、10 h、23 h，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23 h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23 h时，种群增长不会出现“J”形增长阶段
【答案】D　
【解析】由题意可知，细菌甲是异养生物，异养生物不能将无机物合成有机物，只能将现成有机物分解成无机物从中获得能量进行生命活动，A正确；相对而言，培养基更换频率越快，为细菌甲提供的物质和能量越多，细菌的环境资源量越大，B正确；分析图形曲线可知，在培养到23 h之前，曲线a呈“J”形增长，表明a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的，C正确；三条曲线的最初阶段相同(重叠)，说明培养基更新时间间隔为23 h时，细菌甲的种群增长在实验开始后一段时间内会出现“J”形增长，D错误。

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