资源简介

第1节　种群的数量特征
核心素养
1．通过学习种群的数量特征，形成稳态与平衡观。(生命观念)
2．通过分类与比较，明确种群密度的不同调查方法的原理及使用范围。(科学思维)
3．设计并实施方案，尝试用样方法调查植物的种群密度。(科学探究)
4．通过了解东北虎豹国家公园建立的过程，认同基础学科研究的重要意义，关注野生濒危动物的保护。(社会责任)
学霸记忆
1．种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。
2．研究种群密度的意义：种群密度反映了种群在一定时期的数量，在农林害虫的监测和预报、渔业捕捞强度的确定等方面有重要意义。
3．调查方法
(1)逐个计数法：针对分布范围小、个体较大的种群。
(2)估算法：如样方法和标记重捕法。
4．种群：是指在一定的空间范围内，同种生物所有个体形成的集合。
5．种群的数量特征：包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例等。其中种群密度是种群最基本的数量特征。
6．直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
年龄结构和性别比例不直接决定种群密度，年龄结构通过影响种群的出生率和死亡率，从而间接影响种群密度，并可以预测种群数量的变化趋势，性别比例能够直接影响种群的出生率，从而间接影响种群密度。
知识点一　种群密度及其调查方法
教材梳理
1．种群与种群密度
(1)种群是指在一定空间范围内，_同种__生物_所有__个体形成的集合。
(2)种群密度是指种群在_单位面积或单位体积__中的个体数。种群密度是种群_最基本__的数量特征，可用公式_种群的个体总数/面积或体积__进行计算。
2．调查种群密度的方法
(1)样方法
a．适用生物：一般适用于调查_植物__的种群密度，对一些活动范围_小__、活动能力_弱__的动物也可以采用，如昆虫卵、蚜虫、_跳蝻__等。
b．调查步骤：_随机__选取若干个样方→计数每个样方内的个体数→求得每个样方的种群密度→以所有样方种群密度的_平均值__作为该种群的种群密度估算值。
c．选取样方：样方选取时要注意随机取样，在调查对象分布较均匀的方形地块中，宜采用_五点取样法__，若调查对象整体分布在狭长地带中，宜采用_等距取样法__。
(2)标记重捕法
a．适用生物：活动能力_强__、活动范围_大__的动物。
b．调查步骤：在被调查种群的活动范围内捕获一部分个体→做上标记后再放回原环境(计数M)→一段时间后重捕并记录含有标记的个体数和重捕到的总个体数(重捕总数为n，重捕中带标记个体数为m)→估算种群密度。
c．计算种群个体总数(N)的公式：
＝　。
(3)其他方法
a．黑光灯诱捕法：适用于调查具有_趋光性的昆虫__。
b．_逐个计数法__：适用于调查分布范围较小、个体较大的种群，如调查某山坡上的珙桐密度。
判断正误
1．同一物种可能包含多个种群，但同一个种群内的个体一定属于同一物种。(√)
2．调查土壤中蚯蚓种群密度可用标记重捕法。(×)
3．用样方法调查蒲公英种群密度时，应在分布较密的地区取样。(×)
核心探讨
一、调查草地中某种双子叶植物的种群密度
1．样方法实施的一般步骤
(1)准备；(2)确定调查地点、调查对象；(3)_确定样方__；(4)计数；(5)计算种群密度。
2．选择双子叶植物作为研究对象而不是单子叶植物的原因：单子叶草本植物常常是_丛生或蔓生的__，从地上部分难以辨别是一株还是多株；而双子叶草本植物的个体数目则_易于辨别__。
3．确定样方
(1)请根据表格中的数据确定合适的样方大小
不同样方大小的种群密度调查
样方大小 样方1 样方2 样方3 样方4 样方5 种群密度(株/m2)
0.3 m×0.3 m 0 0 0 0 0 0
0.6 m×0.6 m 0 0 0 1 0 0.56
1 m×1 m 0 0 1 1 0 0.40
1.5 m×1.5 m 0 1 2 1 0 0.36
2 m×2 m 1 2 4 2 2 0.55
提示：表格中样方大小为0.3 m×0.3 m、0.6 m×0.6 m,1 m×1 m、1.5 m×1.5 m时，样方内的物种数目都较小，测出来的种群密度不够准确，因此合适的样方大小为2 m×2 m。
(2)如果所调查物种个体较大，样方大小应该怎样设置？如果调查物种数目比较稀疏，样方大小应该怎样设置？
提示：如果所调查物种个体较大，样方面积应该适当扩大；如果调查物种数目比较稀疏，样方面积也应该适当扩大。
(3)请据表中的数据，确定合适的样方数量
样方法调查蒲公英种群
样方1 样方2 样方3 样方4 样方5 样方6 样方7 样方8 样方9 样方10
26株 22株 27株 13株 14株 17株 23株 17株 23株 18株
↓统计不同样方数
不同样方数的蒲公英种群密度
统计的样方 前5个 前6个 前7个 前8个 前9个 前10个
平均值(株/m2) 20.4 19.8 20.3 19.9 20.2 20
提示：选取5个样方是合适的，因样方数量从5个增加到10个，种群密度的调查结果并没有明显差异。
(4)请据图选择合适的取样方法
①调查对象总体分布为近方形地块时，适宜用_五点取样__法。
②调查对象的总体分布为长条形地块时，适宜用_等距取样__法。
(5)取样的关键要做到随机取样，为什么要强调随机取样？
提示：强调随机取样是为了使调查结果不受主观因素的影响，保证调查结果的准确性。
4．计数和确定种群密度
某兴趣小组调查某种双子叶草本植物种群密度的结果：
样方 N1 N2 N3 N4 N5
种群密度(株/m2) 8 7 8 x 9
其中第四个样方(1 m2)中该植物的分布情况如下图所示：
(1)如何计数第四个样方的植株数量？该样方的种群密度是多少？
提示：需要计数样方以内的个体数量，以及任意两个相邻边及其夹角上的个体数量。该样方的种群密度为(5＋2＋1)÷1＝8(株/m2)。
(2)该植物种群密度是多少？
提示：8株/m2。
二、标记重捕法调查种群密度及其误差分析
1．请分析标记重捕法的原理(M、m均为标记数，N、n为不同范围内的总数)
原理：在_个体随机分布__的前提下，整体与局部的相关比例相等，即有＝。
2．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，其中有标记的为25条，由此估算该池塘中共有多少条鲫鱼？
提示：约386条。
3．标记重捕法主要适用于活动能力强、活动范围大的动物个体，为什么活动能力差的动物个体不宜用？
提示：活动能力差的动物个体被标记后不能与其他动物充分混合，会导致重捕时误差较大。
核心归纳
样方法与标记重捕法比较
项目 样方法 标记重捕法
调查程序 确定调查对象↓↓计数↓计算种群密度(种群密度＝)(所有样方取平均值) 确定调查对象↓捕获并标记(数量为M)↓重捕、计数↓计算种群数量(N)(＝)
注意事项 ①样方数目随调查地段的大小而定②选取的样方大小随植物类型而定，如乔木100 m2、灌木16 m2、草本植物1 m2③样方法中的五点取样法适用于正方形或不规则形地块，等距取样法适用于长方形或长条形地块④一般不选不容易计数的丛生或蔓生的单子叶植物，而选个体数目容易辨别的双子叶植物⑤取样的关键是做到随机取样⑥计数原则：同种生物个体无论大小都要计数⑦若有正好在边界线上的个体，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，只计数样方相邻两条边及其顶点上的个体(如图中黑色实心圆表示需统计的个体)。注：图甲为正方形样方，图乙为圆形样方，实心圆表示统计或测量的个体，虚线表示圆形样方的直径。 ①调查期间没有大量个体的迁入和迁出、出生和死亡②标记物不能过于明显，不能对所调查动物的生命活动有影响③标记个体在整个调查种群中均匀分布，标记物在调查期间不会消失
知识贴士
1．样方法的误差分析
(1)对调查对象认识不准，导致统计时有偏差。
(2)选取样方时，样方的数目、大小不统一。
(3)在计数时，对各生长期的个体统计不全。
(4)种群密度因时间、场所等因素的不同差异较大。
(5)对样方边线上的个体未做到“计上不计下，计左不计右”，而是全部统计。
2．标记重捕法“误差”成因分析
(1)标记物易脱落：导致重捕个体中标记的个体数目偏小，据计算公式N＝推知，则N会比真实值偏大。
(2)被捕一次后，难以被再次捕获：导致重捕个体中标记个体数偏小，依据公式可推知，N比真实值偏大。
(3)标记物过于明显使其易被天敌发现：导致重捕个体中标记个体数偏小，据公式可推知，N比实际值偏大。
(4)标记物影响了动物活动，使其易被再次捕获：导致重捕个体中标记个体数偏大，依据公式可推知，N比真实值偏小。
典题应用
1．下列有关调查种群密度的说法错误的是( B )
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．标记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
解析：样方法取样的常用方式有五点取样法和等距取样法，样方法调查种群密度的关键是随机取样，A项正确；调查蛇的种群密度通常采用标记重捕法，B项错误；标记重捕法是对种群密度的估算，不是最精确的现实反映，C项正确；根据公式：＝，解得该鹿群个体数约有(M·n)÷m只，D项正确。
2．下列关于种群密度调查的叙述，不合理的是( C )
A．可以采用样方法调查某种昆虫卵的密度
B．调查活动能力强的动物的种群密度不宜用样方法
C．调查某树林中麻雀的种群密度应采用样方法
D．调查分布范围较小、个体较大的种群时，可以采用逐个计数法
解析：样方法适合调查活动范围小，活动能力弱的生物，可以采用样方法调查某种昆虫卵的密度，A正确；标记重捕法适合调查活动范围大，活动能力强的动物，B正确；调查麻雀的种群密度应用标记重捕法，C错误；调查分布范围较小、个体较大的种群时，可以采用逐个计数法，D正确。
知识点二　种群的其他数量特征及其关系
教材梳理
1．出生率和死亡率：单位时间内，_新产生或死亡__的个体数目占_该种群个体总数__的比值，是决定种群密度的_直接__因素。
2．迁入率和迁出率：单位时间内，_迁入或迁出__的个体占_该种群个体总数__的比值，也是决定种群密度的_直接__因素。
3．年龄结构：指一个种群中_各年龄期__的个体数目的_比例__，大致可分为下图所示的三种类型，依次称为_增长型、稳定型、衰退型__。年龄结构可_预测__种群数量变化的趋势。
4．性别比例：指种群中_雌雄个体数目的比例__，对种群密度也有一定的影响。农业生产中，利用性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体，就是改变该种群正常的性别比例，从而降低_出生率__，使种群密度降低。
判断正误
1．出生率、死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群数量的变化。( √ )
2．城市人口的剧增，主要是迁入率大于迁出率造成的。( √ )
3．我国禁止非医学需要的胎儿性别鉴定，主要是为了维持我国正常的性别比例。( √ )
4．若出生率大于死亡率，则种群密度一定增大。( × )
核心探讨
种群的数量特征
1．据统计，1990年～2013年的24年间，我国0～14岁少年儿童的人口占总人口的比例由27.69%下降到16.41%；15～64岁人口的比例由66.74%上升到73.92%；65岁及以上老龄人口比例由5.57%上升到9.67%，这说明我国人口的年龄结构发生了什么变化？
提示：这说明我国少年儿童的人口占比在减少，老年人口占比在增加，我们应该关注我国人口的老龄化问题。
2．年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗？年龄结构为衰退型的种群呢？
提示：不一定，这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄结构，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响，此外种群数量还受迁入率和迁出率的影响。年龄结构为衰退型的种群，种群数量一般会越来越少，但是也不排除食物充足、缺少天敌、迁入率提高等使种群数量增长的情况。
3．下图为种群数量特征间的相互关系，请据图判断各字母代表的含义。
A．_迁入率__，B._出生率__，C._性别比例__，D._年龄结构__，E._迁出率__，F._死亡率__。
核心归纳
准确判断各数量特征之间的相互关系
1．对一个自然种群来说，影响种群数量变动的主要因素是出生率和死亡率。
2．迁入率和迁出率也是影响种群数量的直接因素，通过迁入和迁出，同一物种的不同种群之间也进行了基因交流。
3．年龄结构是预测种群密度未来变化趋势的主要依据。因为生物的繁殖、衰老、死亡都与年龄有密切的关系，所以种群的年龄结构会影响种群的出生率和死亡率，并进一步影响种群密度。
4．性别比例在一定程度上也能够影响种群数量的变化。不论生物种群属于哪种性别比例类型，都是长期自然选择的结果。如果由于环境条件的改变或人类的干预，使其正常的性别比例发生变化，则会影响种群的出生率，并会进一步影响种群密度。
典题应用
3．如图表示种群数量特征之间的关系，下列有关叙述正确的是( B )
A．A为出生率和死亡率，B为迁入率和迁出率
B．利用性引诱剂诱杀害虫会影响C
C．D为年龄结构，每种类型中都包括老年、中年和幼年三个年龄期
D．种群密度总是随着出生率的增大而增大
解析：分析题图可知，A为出生率和迁入率，B为死亡率和迁出率，C为性别比例，D为年龄结构，A错误；利用性引诱剂诱杀害虫是通过破坏性别比例来降低种群密度的，B正确；年龄结构的每种类型中都包括老年、成年和幼年三个年龄期，C错误；出生率和死亡率、迁入率和迁出率都是决定种群密度变化的直接因素，故种群密度不一定随着出生率的增大而增大，还受其他因素的影响，D错误。
4．下列关于种群的叙述，正确的是( D )
A．种群的性别比例都为1︰1
B．种群内的个体都能雌雄互配、繁殖
C．出生率越高，种群数量增长越快
D．种群中的老龄个体比例过大，预示种群密度将下降
解析：自然界中有些生物是雌雄同体的，没有性别之分，而有些种群的性别比例不是1︰1，如蜜蜂、蚂蚁等，A错误；一个种群中只有进入生殖期的个体，才可以雌雄互配、繁殖，B错误；种群数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率等共同决定的，而不是由出生率单独决定的，因此出生率越高，种群数量不一定增长越快，C错误；如果一个种群中老龄个体比例过大，则该种群的年龄结构是衰退型，预示着该种群密度将下降，D正确。第3节　影响种群数量变化的因素
核心素养
1．通过实例分析，阐明种群数量变化受到内因和外因的影响，外因通过内因而起作用。(生命观念)
2．结合实例，了解种群的数量变化在保护濒危物种、防治有害生物等方面的应用。(社会责任)
学霸记忆
1．影响种群数量变化的非生物因素有阳光、温度、水等。
2．随着种群的增长，种内竞争会加剧，从而使种群的增长受到限制。
3．自然界中，任何一个种群都与其他种群存在密切关系，如捕食与被捕食关系、相互竞争关系，这些因素都会影响种群数量的变化。
4．一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度相关，这些因素称为密度制约因素。
5．气温、干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，这些因素称为非密度制约因素。
6．研究种群的特征和数量变化的规律，在野生生物资源的合理利用和保护、有害生物的防治等方面都有重要意义。
知识点一　影响种群数量变化的因素
教材梳理
1．非生物因素
(1)在自然界，种群的数量变化受到_阳光、温度、水__等非生物因素的影响。
①森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的_郁闭度__，即主要取决于林下植物受到的光照强度。
②许多植物的种子在春季萌发，主要受气温_升高__的影响；蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡，主要受气温_降低__的影响。
③干旱缺水会使许多植物种群_死亡率__升高；动物缺水可导致_个体__的死亡，气候干旱会使东亚飞蝗呈_爆发式__增长。
(2)非生物因素对种群数量变化的影响往往是_综合性__的。
2．生物因素
(1)内部因素——_种内竞争__ 。
(2)外部因素
①捕食与被捕食关系：除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的_捕食__对象，每种动物都需要以其他生物_为食__，使各种生物种群数量控制在一定范围内。
②相互竞争关系：不同植物竞争_阳光和养分__，不同动物竞争_食物__和生存空间，导致种群数量的变化。
③寄生关系：宿主被寄生生物寄生，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。
3．制约因素的类型
根据其作用强度是否与种群密度相关，分为密度制约因素和非密度制约因素两种。食物和天敌等生物因素属于_密度制约因素__，气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害属于_非密度制约因素__。
判断正误
1．寒温带多数植物种子在春季萌发、蚊类等昆虫在冬季到来时一般会全部死亡、东亚飞蝗的爆发等都主要体现了温度对种群数量的影响。( × )
2．只有影响种群重要特征的非生物因素才能影响种群数量。( × )
核心探讨
一、非生物因素对种群数量变化的影响，根据教材P13～14“思考·讨论”，回答下列问题：
1．影响该地草本植物种群密度的非生物因素是什么？
提示：阳光。
2．在同样的非生物因素的影响下，刺儿菜的种群密度变化与一年蓬、加拿大一枝黄花的有较大差异，这是为什么？
提示：不同种植物对光照条件的适应性是有差异的。
3．除上述因素外，种群数量的变化还受哪些非生物因素的影响？
提示：除了光照条件外，还受温度、水、风、火等非生物因素的影响。
二、影响种群数量的其他生物因素
根据教材P14～15“思考·讨论”，回答下列问题：
1．怎样解释资料1中的实验结果？
提示：双小核草履虫和大草履虫之间是竞争关系，竞争力弱的种群数量会不断下降。
2．怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性？请用“↑”和“↓”来完善下表。
条件 对于猞猁 猞猁种群出生率 猞猁种群死亡率
雪兔↑ 食物充足 _↑__ _↓__
雪兔↓ 食物缺乏 _↓__ _↑__
3．请据图分析猞猁和雪兔种群的数量变动哪个是因、哪个是果？
提示：二者的种群数量是相互影响的，是循环因果的关系。
4．除猞猁外，影响雪兔种群数量变化的还有其他因素吗？并说明理由。
提示：有。还有其他捕食者、其他植食性动物的竞争、作为食物的植物以及非生物因素等。
核心归纳
影响种群数量变化的因素
典题应用
1．(2023·广东卷)某地区蝗虫在秋季产卵后死亡，以卵越冬。某年秋季降温提前，大量蝗虫在产卵前死亡，次年该地区蝗虫的种群密度明显下降。对蝗虫种群密度下降的合理解释是( C )
A．密度制约因素导致出生率下降
B．密度制约因素导致死亡率上升
C．非密度制约因素导致出生率下降
D．非密度制约因素导致死亡率上升
解析：气温对种群的作用强度与该种群的密度无关，因此被称为非密度制约因素；蝗虫原本就会在秋季死亡，降温使它们死亡前没有产生后代，导致出生率下降，所以C正确，A、B、D错误。
2．下表为某地人工柳树林中，林下几种草本植物的种群密度(平均值，单位：株/m2)随林木郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度)变化的调查数据。以下有关说法不正确的是( B )
郁闭度 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
一年蓬 15.3 13.5 10.8 7.4 4.3 2.4
加拿大一枝黄花 10.4 9.5 6.1 5.6 3.0 1.2
刺儿菜 3.7 4.3 8.5 4.4 2.2 1.0
A．影响该地草本植物种群密度的非生物因素主要是光照强度
B．在同样的非生物因素影响下，三种植物的种群密度变化趋势是一样的
C．一年蓬的种群密度随林木郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度)的增大而减小
D．影响上述三种植物种群密度的因素不只是林木郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度)
解析：影响该地草本植物种群密度的非生物因素主要取决于林下植物受到的光照强度；在同样的非生物因素影响下，刺儿菜和另外两种植物的种群密度变化趋势是不一样的；一年蓬的种群密度随林木郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度)的增大而减小；影响上述三种植物种群密度的因素不只是林木郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度)，还有气温、降水量、土壤的肥沃程度等。
知识点二　种群研究的应用
教材梳理
1．濒危动物的保护：只有通过调查获知_种群密度__、出生率和死亡率、_性别比例__、年龄结构等特征，以及影响该种群数量变化的因素，才能准确了解种群_生存状态__，预测种群的数量变化趋势，采取保护措施以降低环境阻力，_提高__K值(或环境容纳量)。
2．渔业方面：_中等__强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
3．有害生物的防治
(1)采用_化学__和_物理__的方法控制现存有害生物的种群数量。
(2)通过减少食物、有效保护或引入_天敌__生物等方法降低有害生物的环境容纳量。
判断正误
1．要防治鼠害，应在其数量达到K/2后采取措施。( × )
2．仅采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，就一定能使鼠害得到有效防治。( × )
3．有效保护或引入天敌生物，有利于将农林害虫数量控制在较低的水平。( √ )
核心探讨
种群研究的应用
请结合下图，回答下列问题：
(1)2020年东非爆发严重蝗灾，为有效防治蝗灾，应在何时开始控制效果较好？可采取的措施有哪些？
提示：在种群数量达到K/2之前控制效果较好。可通过物理或化学方法减少现存种群数量，也可通过生物方法(如增加天敌等)降低其环境容纳量。
(2)从理论上说，“S”形增长的种群在种群数量达到K值时，出生率和死亡率相等，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加，怎样确定合适的捕捞量才既能长期获得较多的捕捞量又不危及来年的鱼产量？
提示：中等强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
(3)若想一次性获得最大捕捞量，什么时候捕捞鱼？
提示：达到K值时。
(4)渔网网目不能过小，否则会影响来年鱼产量，这是为什么？
提示：如果渔网网目过小，许多幼鱼也会被捕捞上来，影响鱼种群的年龄结构，从而影响鱼种群的出生率，造成来年鱼产量降低。
核心归纳
环境容纳量在种群研究中的应用
1．K值的应用
(1)野生生物资源的保护：保护野生生物生活的环境，减少环境阻力，增大K值。
(2)有害生物的防治：增大环境阻力(如为防治鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。
2．的应用
(1)资源开发与利用：种群数量达到环境容纳量的一半，即时，种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。
(2)有害生物的防治：需将其种群数量控制在以下，否则会导致有害生物成灾。
典题应用
3．下图表示某处于平衡状态的生物种群由某些外界环境变化导致种群中生物个体数量改变时的四种情形。下列有关产生这些变化的原因分析中，不正确的是( C )
A．若图①所示曲线为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后变化的原因可能是大量放养了该种鱼类
B．若图②所示曲线为某发酵罐中酵母菌的数量，则b点后变化的原因可能是增加了营养供应
C．图③曲线中c点后种群的出生率大于死亡率
D．图④曲线可用于指导海洋鱼类捕捞
解析：若图①所示曲线为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后变化的原因可能是大量放养了该种鱼类，导致该种鱼类的环境容纳量下降，A项正确。图②所示曲线表明该种群数量增加并且达到新的平衡，且K值增加，可能是由于外界环境变化，如增加营养、空间等，环境条件变得更加优越，B项正确。图③曲线中，c点后种群数量减少，种群的出生率小于死亡率，C项错误。当种群数量维持在K/2时，种群的增长速率最大，所以图④曲线可用于指导海洋鱼类捕捞，保护鱼类资源的可持续发展，D项正确。
4．下列实践活动，利用了“环境容纳量”的相关原理的是( B )
①建立自然保护区保护濒临灭绝的动植物　②科学确定捕鱼的时间和数量，保证捕鱼活动的可持续进行　③向森林喷洒农药来防治蝗灾　④禁止捕蛇来防治田间的鼠灾
A．①②③④ B．①②④
C．②③④ D．②④
解析：环境容纳量是指在环境资源不受破坏的情况下，一定的环境条件所能维持的种群最大数量。若要保护珍稀动植物，就要提高环境容纳量，如建立自然保护区；若要消灭有害生物，就要降低环境容纳量，如放养天敌；科学确定捕鱼时间和数量是控制种群数量维持在K/2，以保证最大的种群增长速率；喷洒农药可杀死害虫，并未改变害虫的环境容纳量，B项正确。第2节　种群数量的变化
核心素养
1．说明建构种群数量增长模型的方法。(生命观念、科学思维)
2．用数学模型解释种群数量的变化规律。(科学思维)
3．通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数学模型。(科学探究)
4．关注人类活动对种群数量变化的影响。(社会责任)
学霸记忆
1．种群数量变化的内容包括种群数量的增长、稳定、下降、波动、消亡等。
2．数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如曲线图和数学公式。
3．种群增长的“J”形曲线产生条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等理想的条件下。
4．种群增长“J”形曲线的数学公式：Nt＝N0λt(N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt为t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数)。
5．种群的“S”形增长：①产生条件：自然条件(现实状态)——自然界的资源和空间总是有限的；
②数量变化：当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，其捕食者数量也会增加，导致该种群的出生率降低，死亡率升高。
6．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，又称K值。
7．探究酵母菌数量变化规律可用抽样检测的方法。
知识点一　种群数量的变化
教材梳理
1．建构种群增长模型的方法
(1)数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式，主要包括数学公式模型和曲线图模型，其中更精确的是_数学公式模型__，更直观的是_曲线图模型__。
(2)构建数学模型的方法步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的_数学形式__对事物的性质进行表达→进一步检验或修正模型。
(3)实例：若N代表细菌数量，n代表第几代，则在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌增长的数学公式模型是_Nn＝2n__，曲线图模型为：
2．种群的“J”形增长
(1)概念：自然界有类似细菌在_理想条件下__种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“_J__”形。
(2)模型假设：_食物和空间条件__充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件。
(3)建立模型
①曲线图模型
②数学公式模型：_Nt＝N0λt__。
③参数含义：N0为该_种群的起始数量__，t为时间，Nt为t年后该种群的数量，_λ__表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
3．种群的“S”形增长
(1)概念：种群经过一定时间的增长后，数量_趋于稳定__，增长曲线呈“S”形。
(2)模型假设：食物等资源和空间总是有限的(自然条件)。
建立模型
(3)环境容纳量：_一定__的环境条件所能_维持__的种群_最大__数量，又称K值。
(4)应用
①野生大熊猫数量锐减的原因：_栖息地__遭到破坏，食物减少和活动范围缩小，_K值__变小。
②应对措施：建立_自然保护区__，改善栖息环境，提高_环境容纳量__。
4．种群数量的波动
(1)影响因素
(2)数量变化：①大多数种群的数量总是在_波动__中；②处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群_爆发__；③长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的_下降__。
判断正误
1．理想条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。(×)
2．将20 mL无菌培养液等量分装到甲、乙2支试管中，向甲试管放入5只大草履虫，乙试管放入10只大草履虫，则一段时间后，甲试管的K值大于乙试管。(×)
3．在“S”形增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率减慢，其对应的年龄结构为衰退型。(×)
4．“S”形增长曲线中，种群数量未达到K/2前的增长是“J”形增长。(×)
核心探讨
1．增长速率和增长率的界定
(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，即增长率＝×100%。“J”形曲线增长率为恒定值，“S”形曲线增长率为“逐渐下降”。
(2)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”。
假设某一种群的数量在某一单位时间t(如一年)内，由初始数量N0增长到Nt，则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为
增长率＝×100%＝×100%
增长速率＝＝
(3)请在下图中绘出“J”形增长和“S”形增长的增长率、增长速率曲线。
提示：如图所示：
2．对“λ”的理解
当λ>1时，增长率>0，种群数量_增加__；当λ＝1时，增长率_＝__0，种群数量_稳定__；当λ<1时，增长率<0，种群数量_下降__。
核心归纳
1．种群增长的“J”形曲线与“S”形曲线的比较
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
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
2．λ值典型曲线解读
(1)0～4年(包括第4年)：λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长。
(2)4～5年(不包括第5年)：尽管λ值减小，但仍大于1，种群数量一直增加。
(3)5～9年(包括第5年和第9年)：λ＝1，种群数量维持相对稳定。
(4)9～10年(不包括第9年和第10年)：λ<1，种群数量不断减少。
(5)10～11年(包括第10年和第11年)：λ＝0.5，小于1，种群数量不断减少。
(6)11～12年(不包括第12年)：尽管λ值呈上升趋势，但仍小于1，故种群数量持续减少，至第12年时种群数量达到最小。
(7)12～13年(不包括第12年)：λ>1，种群数量开始不断增加。
3．K值的几点总结
(1)对K值的解读
①K值是可变的。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，达到一个新的K值；当环境条件状况改善后，K值会上升。
②达到K值后种群数量仍是可变的，会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
③K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即一定的环境条件所能维持的种群的最大值；种群所能达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为已超过环境承载量。
(2)K值的不同表示方法
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。
典题应用
1．下列关于种群的“J”形增长曲线的叙述中，错误的是( B )
A．条件是食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等
B．“J”形增长曲线有K值，只是K值较大，图中没有表示出来
C．数学公式模型可表达为t年后种群数量：Nt＝N0λt
D．“J”形增长曲线模型中λ的含义为该种群数量是前一年种群数量的倍数
解析：“J”形增长的数学模型假设条件为食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等，A正确；“J”形增长的数学模型中，没有K值，B错误；N0为种群起始数量，t为时间，λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数(λ>1)，则t年后种群数量Nt＝N0λt，C、D正确。
2．下列有关种群增长的“S”形曲线的叙述，错误的是( D )
A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”形
B．达到K值时种群增长率为零
C．种群增长受自身密度的影响
D．种群的增长速率逐步降低
解析：自然条件下，由于受到环境资源、天敌以及传染病等的限制，种群增长曲线最终呈“S”形，A正确；达到K值时种群数量不再增加，种群增长率为零，B正确；自然条件下，由于食物和空间有限，种群增长受自身密度的影响，C正确；“S”形曲线的增长速率先增大后减小，D错误。
知识点二　培养液中酵母菌种群数量的变化
教材梳理
1．实验目的：探究培养液中酵母菌种群数量的变化并总结影响种群数量变化的因素。
2．实验原理：酵母菌是单细胞_真核__生物，生长周期短，增殖速度快，可以用_液体__培养基来培养。
3．提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
4．作出假设：培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“_S__”形增长。
5．实验设计
(1)变量分析：自变量为_时间__；因变量为_酵母菌数量__；无关变量为_培养液的体积__等。
(2)怎样对酵母菌进行计数？
①方法：_抽样检测__法。
②用具：_试管、滴管、血细胞计数板__、显微镜等。
③步骤：先将_盖玻片放在血细胞计数板的计数室上__→_用吸管吸取培养液__→_滴于盖玻片边缘__→让培养液自行渗入→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。
6．实施计划：首先通过显微镜观察，估算出10 mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。
7．实验结果：酵母菌增长曲线图(如图1)及酵母菌增长速率曲线图(如图2)如下：
增长曲线的总趋势是_先增加再降低__，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、_有害产物__积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。
判断正误
1．可用抽样检测的方法监测酵母菌数量。( √ )
2．应先向计数室滴加样液，再盖盖玻片。( × )
3．待酵母菌全部沉降到计数室底部再开始计数。( √ )
核心探讨
酵母菌的计数
1．从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其原因。
提示：使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
2．若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？
提示：当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。
3．对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？
提示：对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角(一般是左上边界及其夹角)的酵母菌。
4．探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？
提示：酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照，不需另设对照实验，但需要做分组重复实验获取平均值，以保证计数的准确性。
5．怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？
提示：可以借助台盼蓝染液进行染色(死亡细胞呈蓝色)。
6．设计记录表记录结果。
提示：如表所示
时间/天次数 1 2 3 4 5 6 7
1
2
3
平均
7．若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为_20×(25÷5)×100×10_000＝1×108__个/mL。
核心归纳
1．酵母菌的计数方法
(1)仪器：血细胞计数板(如下图)。
如上图所示，一个大方格的容积为0.1 mm3，每个大方格又分为16个中方格，共有25×16个小方格。
(2)用计数公式计算1 mL菌液中的总菌数时，设四个中方格中的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1 mL＝1 000 mm3，所以1 mL菌液的总菌数＝×1 000×B＝40 000AB。
2．实验操作的注意事项
(1)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成相互对照，需要做重复实验，目的是减少误差，即对每个样品计数三次，取其平均值。
(2)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
(3)从锥形瓶中吸出培养液进行计数前，需将锥形瓶轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)制片时，要先在计数室上盖上盖玻片，然后用吸管吸取培养液，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。
(6)若视野中细胞数目多，培养液要进行定量稀释重新计数，以每个小方格内含有4～5个酵母菌为宜。
(7)由于计数室中的菌悬液有一定的高度(0.1 mm)，故需要让细胞沉降到计数室底部，避免细胞分布在不同液层深度，导致计数时被遗漏。
典题应用
3．下列关于探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验的操作，正确的是( D )
A．改变培养液的pH不影响K值的大小
B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧
C．为保证数据准确，对培养后期的培养液计数前不能做稀释处理
D．酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同
解析：改变培养液pH会影响K值的大小，A项错误；酵母菌在有氧条件下可以进行有氧呼吸，不需要去除溶解氧，B项错误；为了方便酵母菌计数，对培养后期的培养液应先稀释后再计数，C项错误；酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同，D项正确。
4．将10 mL酵母菌培养液放在适宜的温度下培养，并于不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表所示。据表分析不正确的是( A )
样品 酵母菌数量/(个·mm－3) pH
1 1 210 4.8
2 820 5.4
3 1 210 3.7
4 1 000 5.0
A．培养过程中酵母菌始终出生率>死亡率
B．样品的取样先后顺序为2、4、1、3
C．对酵母菌而言，10 mL该培养液的环境容纳量可能为1.21×107个
D．若进行第5次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
解析：将10 mL酵母菌培养液放在适宜温度下培养，可根据培养液pH的变化来确定取样顺序，因为酵母菌的代谢活动消耗营养物质，不断产生CO2等代谢产物使培养液pH不断下降，因此取样顺序为2、4、1、3。从表中数据分析可知，样品1与样品3的酵母菌数量相同，说明酵母菌数量可能已经达到最大值，此时，出生率＝死亡率；已知1 mm3＝10－3mL,10－3mL酵母菌培养液中，酵母菌数量的最大值为1 210个，则10 mL酵母菌培养液中，酵母菌数量为1 210×103×10＝1.21×107(个)，10 mL该培养液的环境容纳量可能为1.21×107个。继续培养，随着环境条件恶化，种群进入衰退期，出生率会小于死亡率，种群数量将不断下降，所以继续取样，酵母菌的种群数量有可能低于1.21×107个。

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