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第9单元　生物与环境
第1课　种群及其动态
[复习目标]　1.理解在长期适应环境过程中，种群数量产生的适应性变化。(生命观念)　2.运用数学模型表达种群数量变化规律，分析和解释影响这一变化规律的因素。(科学思维)　3.通过对种群数量变化的学习尝试解决生产生活中的生物学问题。(社会责任)　4.通过探究调查某种生物的种群密度，培养制订并实施方案的能力和获取证据或数据的能力。(科学探究)
考点一　种群的数量特征及种群密度的调查方法
1．种群的数量特征
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
(3)年龄结构在一定程度上能预测种群数量的变化趋势。年龄结构是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
(4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。
[教材深挖]
(选择性必修2 P4思考·讨论)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？
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。
2．种群密度的调查方法
(1)逐个计数法：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。
(2)估算法
①灯光诱捕法：对于趋光性昆虫，还可以用黑光灯进行灯光诱捕调查种群密度。
②样方法和标记重捕法
项目 样方法 标记重捕法
调查对象 植物或活动范围小的动物 活动能力强、活动范围大的动物
调查程序 　确定调查对象　↓捕获并标记个体数(数量为M)　↓　↓计算种群数量：N＝M·
[教材深挖]
(选择性必修2 P5探究·实践)调查双子叶植物的种群密度，为什么强调随机取样？
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。
[易错辨析]
1．调查动物种群密度只能用标记重捕法。(×)
2．种群密度反映了种群在一定时期的数量，但是仅靠这一特征还不能反映种群数量的变化趋势。(√)
3．出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决定种群密度。(√)
4．大量诱杀雄性个体不会影响种群的密度。(×)
5．用样方法调查植物的种群密度时，要选择生长茂盛处取样。(×)
1．明辨关于种群数量特征的三个易错点
(1)种群数量不等于种群密度
种群密度强调“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。
(2)年龄结构并不决定种群密度的变化
年龄结构只是预测种群密度的变化趋势，但该趋势不一定能够实现，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。
(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。
2．调查种群密度方法中的注意事项
(1)选取样方时，要注意随机取样。对于方形地块常用五点取样法(如图甲)，狭长地块常用等距取样法(如图乙)。
甲　　　　　　　　乙　　　
(2)样方法中计数要准确。同种生物个体无论大小都要计数，若有正好处在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，如图：
　
甲　　　　　　　乙
注：图甲为方形样方，图乙为圆形样方，实心圈表示要统计或测量的个体，虚线表示圆形样方的直径。
(3)标记重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物应不易脱落，能维持一定时间。
(4)标记重捕法中两次捕捉期间种群数量要稳定；被调查种群在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
3．利用标记重捕法估算种群密度的误差分析
命题点1　围绕种群的数量特征及内在联系考查生命观念及科学思维
1．(2022·浙江1月选考)经调查统计，某物种群体的年龄结构如图所示。下列分析中合理的是(　　)
A．因年龄结构异常不能构成种群
B．可能是处于增长状态的某昆虫种群
C．可能是处于增长状态的某果树种群
D．可能是受到性引诱剂诱杀后的种群
解析：选B。题图是年龄结构示意图，年龄结构是种群的数量特征之一，A不合理；据图可知，该种群的年龄结构属于增长型种群，故可能是处于增长状态的某昆虫种群，B合理；果树是两性花植物，无雌性和雄性之分，C不合理；性引诱剂会诱杀生殖期的雄性个体，而题图中处于生殖期的雄性个体较多，不可能是受到性引诱剂诱杀后的种群，D不合理。
2．(2022·长沙模拟)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(　　)
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．“三胎政策”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
解析：选D。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⑥性别比例，进而影响种群数量，B错误；“三胎政策”的实施有利于调整⑤年龄结构，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②出生率会下降，D正确。
命题点2　围绕种群密度的调查方法考查科学探究
3．(2021·山东卷)调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态，若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定，则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(结果取整数)(　　)
A．66只/公顷　　　　 B．77只/公顷
C．83只/公顷 D．88只/公顷
解析：选B。分析题意可知：调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时，第一次捕获并标记39只鼠中有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡，故可将第一次标记的鼠的数量视为39－5＝34只，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只，设该区域该种鼠的种群数量为X只，则根据计算公式可知，(39－5)/X＝15/34，解得X≈77.07，面积为一公顷，故该区域该种鼠的实际种群密度最接近于77只/公顷，B正确。
4．(2022·全国乙卷)某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量，主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题：
(1)为保证调查的可靠性和准确性，选取样方时应注意的主要事项有_________________________(答出3点即可)。
(2)已知调查区域总面积为S，样方面积为m，样方内平均个体数为n，则该区域的种群数量为________。
(3)与标记重捕法相比，上述调查方法的优势有_______________________(答出2点即可)。
解析：(1)调查动物的个体数量和活动范围等不同，样方的多少、样方大小也应不同。选取样方时，要做到随机取样，不能掺入主观因素。(2)样方法其原理是在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过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值。已知调查区域总面积为S，样方面积为m，样方内平均个体数为n，则该区域的种群数量为nS/m。(3)与标记重捕法相比，题述调查方法不需要捕捉并标记调查动物，避免捕捉、标记等对动物造成的影响；调查周期短。
答案：(1)确定样方的多少、确定样方面积的大小、做到随机取样　(2)nS/m　(3)不需要捕捉并标记调查动物，避免捕捉、标记等对动物造成的影响；调查周期短
[技法提炼]　“两看法”选择合适的种群密度调查方法
考点二　种群数量的变化及影响种群数量变化的因素
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。
(2)建构步骤
(3)表达形式
①数学方程式：科学、准确，但不够直观。
②曲线图：直观，但不够精确。
2．种群的“J”形增长和“S”形增长
项目 “J”形增长 “S”形增长
增长模型
前提条件 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 资源和空间有限、受其他生物的制约等
曲线特点 种群数量以一定的倍数连续增长，没有K值 种群数量达到环境容纳量，即K值后，将停止增长
[教材深挖]
(选择性必修2 P9正文，拓展)同一种群的K值是固定不变的吗？
提示：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境等因素的影响而改变。
3．种群数量的波动
(1)大多数生物的种群数量总是在波动中。处于波动中的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。
(2)当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
(3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
4．影响种群数量变化的因素
(1)非生物因素对种群数量变化的影响
①非生物因素的种类：主要包括阳光、温度、水等。
②非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
(2)生物因素对种群数量变化的影响
①种内关系：随种群数量增长种内竞争加剧，会影响种群数量进一步增长。
②种间关系
a．种间竞争和捕食都会影响种群数量变化。
b．作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起的传染病也会影响种群数量变化。
(3)密度制约因素和非密度制约因素
①密度制约因素：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是相关的。
②非密度制约因素：气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关。
5．种群研究的应用
(1)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。
(2)指导农牧业和渔业生产，如捕捞量在K/2左右中等强度的捕捞有利于持续获得较大的鱼产量。
[易错辨析]
1．种群的“J”形增长曲线中，N0为该种群的起始数量，λ为时间。(×)
2．保护大熊猫的根本措施是提高环境容纳量。(√)
3．在自然界，一个种群不一定都与其他种群有着密切的关系。(×)
4．松鼠以红松、云杉等植物的种子为食，但其种群数量与食物的丰歉并不相关。(×)
5．若要确定合适的捕捞量就需要研究捕捞量与种群数量变化之间的关系。(√)
1．种群的增长规律及其应用要点归纳
(1)种群数量增长的两种类型
(2)“S”形曲线K值与K/2值的分析与应用
①K值与K/2值的分析
②K值与K/2值的应用
2．“增长率”和“增长速率”的辨析
“J”形曲线与“S”形曲线的增长率和增长速率曲线如图所示：
　
(1)增长率是指单位时间内种群中新增加的个体数量与初始数量的比值，计算公式如下：
增长率＝×100%(无单位)
(2)增长速率是指单位时间内种群增加的个体数量。计算公式如下：
增长速率＝(有单位，如个/年)
3．坐标模型中K值确认与λ值变动分析
(1)K值确认：K值即一定的环境条件所能维持的种群最大数量——实际环境中种群数量往往在K值上下波动，如图所示：
(2)λ值变动分析：种群数量每年以一定的倍数增长，第二年数量为第一年的λ倍，由此，若λ＝1，则种群数量不变(稳定)；若λ>1，则种群数量增长；若λ>1且恒定时种群数量呈“J”形增长；若λ<1，则种群数量下降。如图所示：
提醒：与种群数量变化有关的2个“≠”
(1)λ≠增长率
λ指种群数量是一年前种群数量的倍数(λ＝Nt/Nt－1)。根据Nt＝N0λt，可得t年后的种群数量。而增长率指一段时间结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始种群数量的比例，种群增长率＝(Nt－Nt－1)/Nt－1＝Nt/Nt－1－Nt－1/Nt－1＝λ－1。
(2)最大捕捞量≠最大日捕捞量
①种群数量达K/2时及时捕捞可以获得可持续利用的最大捕捞量但不能获得最大日捕捞量。
②种群数量达K值时捕捞可获得最大日捕捞量。
命题点1　围绕种群增长的类型考查生命观念及科学思维
1．(2022·安徽高三一模)下列关于种群数量变化的表述，正确的是(　　)
A．一个种群迁入新的地区后，其种群数量增长的数学模型一定为Nt＝N0λt
B．在环境条件变化的情况下，种群数量都会在K值附近波动
C．在环境条件不变的情况下，种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势
D．自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定，因此都呈“S”形增长
解析：选C。一个种群迁入新的地区后，只有该地条件适宜、空间充足且没有天敌的条件下，其种群数量增长的数学模型才是Nt＝N0λt，A错误；在环境条件变化的情况下，种群数量不一定会在K值附近波动，例如环境被破坏，其K值可能会大幅减小，B错误；在环境条件不变的情况下，种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势，C正确；自然界的种群增长到一定程度不一定会在K值保持稳定，还要看环境是否改变，D错误。
命题点2　围绕种群数量变化多样的坐标曲线呈现形式考查科学思维及社会责任
2．(多选)(2021·山东卷)种群增长率是出生率与死亡率之差，若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A．水蚤的出生率随种群密度增加而降低
B．水蚤种群密度为1个/cm3时，种群数量增长最快
C．单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低
D．若在水蚤种群密度为32个/cm3时进行培养，其种群的增长率会为负值
解析：选BC。随着种群密度的增加，种内斗争加剧，资源空间有限，所以出生率降低，A正确；水蚤种群密度为1个/cm3时，种群增长率最大，但由于种群数量少，所以此时不是种群数量增长最快的时刻，B错误；单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加不一定降低，例如当种群密度为1个/cm3，增长率为30%，增长量为0.3个，而当种群密度为8个/cm3时，增长率大约为20%，增长量为1.6个，C错误；从图中看出当种群密度达到24个/cm3，种群增长率为0，说明其数量达到最大，可以推测当种群密度为32个/cm3时，种内竞争进一步加剧，出生率将小于死亡率，增长率为负值，D正确。
3．(多选) (2022·山东卷，改编)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。下列说法错误的是(　　)
A．亲体数量约为1000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1000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
解析：选ACD。亲体数量约为1000个时，该种群的补充量等于亲体数量，即出生率等于死亡率，是K值，根据种群的增长率变化可知，捕捞后种群数量处于K/2时获得最大持续捕捞量，A错误；种群数量处于K/2时单位时间内增加的数量最多，即亲体数量约为500个时，B正确；由图可知，亲体大于1000个时，补充量小于亲体数量，种群数量将下降，C错误；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是相关的，这些因素称为密度制约因素，饲料是影响该种群数量变化的密度制约因素，D错误。
4．图甲和图乙表示出生率、死亡率、净补充量(为出生率、死亡率之差)和种群密度的关系，下列有关叙述正确的是(　　)
　
甲　　　　　　　　　　乙
A．图甲中曲线a代表死亡率，曲线b代表出生率
B．海洋鱼类捕捞后应使鱼类的数量保持在图甲的E点
C．图乙中在F点控制有害动物最有效
D．图乙中G点代表种群的环境容纳量
解析：选D。图甲中曲线a代表出生率，曲线b代表死亡率，A错误；海洋鱼类捕捞应使鱼类的数量保持在K/2时，E点为K值，B错误；在F点时种群数量增长最快，不利于控制有害动物的数量，C错误；图乙中的G点对应图甲中的E点，均表示种群的环境容纳量，D正确。
[归纳总结]　K值的表示方法及K值的变化
(1)K值的四种表示方法
　
　
(2)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；当环境条件改善时，K值会上升。
命题点3　围绕种群数量变化的影响因素考查科学思维
5．(2022·山东省淄博一模)如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，表中数据说明(　　)
　郁闭度植物　 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．影响植物种群密度的主要环境因素是阳光
B．3种不同植物，对光照条件的适应性相同
C．随着郁闭度的增大，3种植物种群密度都下降
D．温度、水等因素也能影响3种植物的种群密度
解析：选A。郁闭度是指林冠层遮蔽地面的程度，即影响植物种群密度的主要环境因素是阳光，A符合题意；3种不同植物，对光照条件的适应性不相同，B不符合题意；随着郁闭度的增大，刺儿菜的种群密度先升高后下降，C不符合题意；郁闭度主要代表的是光照强度，故表中数据不能说明温度、水等因素也能影响3种植物的种群密度，D不符合题意。
考点三　(实验)探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1．实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。
2．实验步骤
1．实验注意事项
(1)本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
(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)制片时，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。
(4)制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
(5)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“记上不记下，记左不记右”的原则计数。
(6)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
(7)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表，如：
时间(d) 1 2 3 4 5 6 ……
数量(个) ……
2.血细胞计数板及相关计算
(1)血细胞计数板(如图所示)：
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，中央大方格以细线等分为25个中方格(如图B所示)。每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
(2)计算公式：
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＝1000 mm3，1 mL菌液的总菌数＝(A/5)×25×10 000×B＝50 000A·B。
命题点1　教材基础实验
1．(2020·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
解析：选B。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。
命题点2　 高考拓展延伸
2．下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述，正确的是(　　)
A．取样时为避免吸到培养液底部的死菌，滴管应轻轻吸取，避免溶液晃动
B．对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数
C．已知血细胞计数板的方格为2 mm×2 mm，若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1 mm，计数时观察值为M，则10 mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个
D．与一般的生物实验一样，该探究实验也需要单独设置对照组
解析：选C。从试管中吸取培养液进行计数之前，应将试管轻轻振荡几次，使酵母菌在培养液中分布均匀，A错误；对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数相邻两边及其顶角上的酵母菌数，B错误；计数室的体积＝2×2×0.1＝0.4 mm3，共有酵母菌细胞M个，则10 mL培养液中酵母菌的个数＝M×10×1000×10÷0.4＝2.5M×105个，C正确；该实验中，酵母菌种群数量的变化在时间上形成自身对照，无需设置对照组，要获得准确的实验数据，必须重复实验，求平均值，D错误。
3．(2020·海南卷，节选)用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。
回答下列问题：
(1)培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右，原因是______________。
(2)曲线a所示的种群数量增长最快，主要原因是种群增长所需的________________最丰富。
(3)曲线d为对照组，对照组的培养方式是________________________。该组酵母菌数量增长到一定程度后，种群增长逐渐变慢，其限制因素有___________(答出2点即可)。
解析：(1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖，所以培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右。(2)据图分析可知，曲线a的酵母菌培养液更换的时间间隔最短，营养物质最丰富，所以其所示的种群数量增长最快。(3)根据以上分析可知，曲线d为对照组，其培养方式是不换培养液；培养一段时间后种群数量不再增加，其限制因素有：营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。
答案：(1)最适合酵母菌繁殖　(2)营养物质　(3)不换培养液　营养物质的消耗、有害代谢产物的积累
[真题演练]
1．(2022·山东卷)根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1000条鱼售卖，第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布，则该鱼塘中鱼的初始数量约为(　　)
A．2×104条　　　 B．4×104条
C．6×104条 D．8×104条
解析：选A。由题“根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量”，假设该种群总数为x，则有1000/x＝950/(x－1000)，计算得出x＝2×104，即该鱼塘中鱼的初始数量为2×104条，A正确。
2．(2021·海南卷)农业生产中常利用瓢虫来防治叶螨。某小组研究瓢虫的饥饿程度和密度对其捕食作用率的影响，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．在相同条件下，瓢虫密度越高，捕食作用率越低
B．饥饿程度和叶螨密度共同决定了瓢虫的捕食作用率
C．对瓢虫进行适当饥饿处理可提高防治效果
D．田间防治叶螨时应适当控制瓢虫密度
解析：选B。据图可知，在相同条件下(饥饿状态相同条件下)，瓢虫密度越高，捕食作用率越低，故为保证较高的捕食作用率，田间防治叶螨时应适当控制瓢虫密度，A、D正确；本实验的自变量为饥饿程度和瓢虫密度，因变量为捕食作用率，据图可知饥饿程度和瓢虫密度(而非叶螨密度)共同决定了瓢虫的捕食作用率，B错误；结合题图可知，在瓢虫密度相同的情况下，饥饿24 h和饥饿48 h的捕食作用率均高于未饥饿的捕食作用率，故对瓢虫进行适当饥饿处理可提高防治效果，C正确。
3．(2022·全国甲卷)在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是(　　)
A．甲、丙、乙　　　　 B．乙、甲、丙
C．丙、甲、乙 D．丙、乙、甲
解析：D　根据题意可知，在鱼池中投放的是鱼苗，随着时间的推移，鱼苗会长大，个体重量会增加；再结合题中信息“若在此期间鱼没有进行繁殖”可推出鱼的种群数量不会增加，考虑到种间竞争和种内竞争，鱼的种群数量会减少，综上所述，D符合题意。
4．(2021·广东卷)如图所示为某“S”型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
解析：选B。种群呈“S”型增长时，由于资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种内竞争会加剧，捕食者数量也会增加，使种群的出生率降低，死亡率增高；由题图可知，b点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加，b点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示种群数量已达到环境容纳量(K值)。
[长句特训]
(2022·黑龙江哈尔滨模拟)动物个体在其生存的环境中，如果个体在空间和时间上接近相邻的其他个体时，能以某种方式获得好处，当许多个体都这样做时就会形成集群分布，这种现象可称为“自私牧群原则”。有一种昆虫叫“十七年蝉”，它的幼虫需要在地下生活17年，在17年后的夏季爬出地面转化为成虫，成虫仅能存活约1个月。图1是出现在某地的一个“十七年蝉”种群的密度变化和被鸟类捕食百分比的变化，图2中λ表示该树林中某种鸟类种群数量是上一年种群数量的倍数。
图1
图2
设问形式1　原因分析类命题
(1)调查“十七年蝉”的种群密度，一般不采用标记重捕法，其原因可能是______________________________________。调查某种鸟类的种群密度时，若标记物脱落，则导致种群密度估算结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。“十七年蝉”种群的现存量与被捕食率的关系为___________________________。
设问形式2　思维推断类命题
(2)图2内a～e五个点中，d点的种群年龄结构是______型，前8年种群数量最大的是______点。第1年至第3年间种群增长速率的变化趋势为________。
设问形式3　信息推断类命题
(3)在时间上，“十七年蝉”表现出了高度同步化的生命周期，在种群的正常生命周期之外，没有发现过早或过晚出现该种蝉。根据：“自私牧群原则”分析，其原因可能是___________________________________________________。
解析：(1)“十七年蝉”个体较小，不易做标记，所以一般不采用标记重捕法调查其种群密度。调查某种鸟类的种群密度时，若标记物脱落，则会导致重捕个体中带有标记的个体数减少，故会导致种群密度估算结果偏高。由图可知，“十七年蝉”种群的现存量小时被鸟类捕食率高，现存量大时被捕食率低。(2)d点时λ＜1，种群数量减少，所以d点的种群年龄结构是衰退型，从b点开始，种群数量开始减少，所以前8年种群数量最大的是b点。第1年至第3年间，λ＝1.2，种群呈“J”形增长，曲线的斜率可表示增长速率，所以种群的增长速率一直增加。(3)若过早或过晚出现的该种蝉，此时种群密度较小，容易被鸟类捕食而被淘汰，个体难以从群体中获益，被选择下来的是高度同步化的大种群。因此在时间上，“十七年蝉”表现出了高度同步化的生命周期，在种群的正常生命周期之外，没有发现过早或过晚出现该种蝉。
答案：(1)“十七年蝉”个体较小，不易做标记　偏高　“十七年蝉”种群的现存量小时被鸟类捕食率高，现存量大时被捕食率低　(2)衰退　b　增大　(3)若过早或过晚出现的该种蝉，此时种群密度较小，容易被鸟类捕食而被淘汰，个体难以从群体中获益，因此被选择下来的是高度同步化的大种群
第1课　种群及其动态
[基础练透]
1．如图表示用样方法进行相关调查，下列相关叙述不正确的是(　　)
　
甲　　　　　　　　　乙　　　　
A．用样方法调查植物种群密度时，常用的取样方法有五点取样法和等距取样法
B．若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况，则计数值应为8
C．若图乙表示某森林物种数与样方面积的关系，则调查该森林物种数时设定样方面积最好为S1
D．与双子叶草本植物相比，样方法更适用于调查单子叶草本植物的种群密度
解析：选D。调查植物种群密度常用样方法，样方法常用的取样方法有五点取样法和等距取样法，都要遵循随机取样的原则，A正确；若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况，根据“计上不计下，计左不计右”的原则，图中计数值应该是8，B正确；图乙中，随样方面积的增大，该森林物种数逐渐增多最后保持稳定，样方面积达到S1后，该森林物种数不再增加，因此调查该森林物种数时样方面积最好是S1，C正确；单子叶草本植物通常是丛生或蔓生的，从地上部分难以辨别是一株还是多株，而双子叶草本植物则容易辨别个体数目，所以样方法更适用于调查双子叶草本植物的种群密度，D错误。
2．某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠——布氏田鼠进行了调查。调查样方总面积为2 hm2(1 hm2＝10 000 m2)。在调查区内，放置100个捕鼠笼，在一夜间对布氏田鼠进行初捕，将捕获的鼠经标记后在原地释放。3日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼进行重捕，结果如表所示。下列有关叙述正确的是(　　)
项目 捕获数(只) 标记数(只) 雌性个体数(只) 雄性个体数(只)
初捕 32 32 14 18
重捕 36 4 18 18
A．此调查方法可以用来调查草地中跳蝻的种群密度
B．综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为7/9
C．该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2
D．事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏低
解析：选C。跳蝻活动范围小，一般采用样方法进行调查，A错误；根据两次捕获的田鼠中雌雄个体数可得种群中性别比例为♀/♂＝(14＋18)÷(18＋18)＝32/36＝8/9，B错误；标记重捕法理论计算公式N＝(M·n)/m，田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，即m值减小，N值会增大，D错误；该草地中布氏田鼠的平均密度为32×36÷4÷2＝144(只/hm2)，C正确。
3．(2022·济宁二模)科研人员调查统计了某岛屿社鼠种群的种群数量和性别比例，结果如图所示，下列叙述错误的是(　　)
A．种群密度是种群最基本的数量特征
B．社鼠的繁殖高峰大约在夏秋季之间
C．秋冬季社鼠的死亡率存在性别差异
D．冬季传染病对社鼠增长抑制作用最强
解析：选D。种群密度是种群最基本的数量特征，A正确；据图判断社鼠的繁殖高峰大约在夏秋季之间，B正确；据图可知，秋冬季社鼠的性别比例发生变化，说明秋冬季社鼠的死亡率存在性别差异，C正确；根据图示不能确定冬季传染病对社鼠增长抑制作用的强弱，D错误。
4．(2022·陕西省百万联考)如图为某种群的出生率和死亡率随时间变化的示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．该图可表示池塘中养殖的某些鱼类种群的增长
B．该种群的数量不断增大，增长速率先增大后减小
C．该种群的增长率不变，种群数量呈“J”形曲线增长
D．该种群数量的增长速率主要受环境阻力的影响
解析：选C。池塘中养殖的鱼类的种群数量受资源和空间限制，呈“S”形曲线增长，A错误；该种群数量呈“J”形曲线增长，种群的数量不断增大，种群数量的增长速率不断增大，B错误；该种群增长率(出生率－死亡率)不变，种群数量呈“J”形曲线增长，C正确；该种群是在理想条件下，无环境阻力，D错误。
5．(2022·安徽省马鞍山一模)图甲、图乙为种群数量变化的相关曲线，下列叙述正确的是(　　)
甲
乙
A．图乙可表示图甲中模型Ⅰ的种群增长特点
B．图乙表示种群数量经过15年的变化恢复到初始水平
C．图甲曲线Ⅰ中若Nt＋1＝Nt×λ，则该种群增长率为(λ－1)×100%
D．若没有天敌存在，则种群数量增长曲线一定为图甲中的曲线Ⅰ
解析：选C。图甲中曲线Ⅰ为种群增长的“J”形曲线，其增长速率是不变的，图乙中的曲线表示图甲中的Ⅱ的种群增长特点，A错误；图乙中的曲线表示种群在15年中的种群增长速率的变化，所以15年后种群数量达到最大值，B错误；若Nt＋1＝Nt×λ，增长率＝(Nt＋1－Nt)/Nt×100%＝×100%＝(λ－1)×100%，则该种群增长率为(λ－1)×100%，C正确；图甲中曲线Ⅰ为种群增长的“J”形曲线，“J”形曲线是在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想状态下的种群增长曲线，没有天敌存在，可能还存在其他限制因素，D错误。
6．(2022·湖南模拟)如图表示多刺裸腹溞在不同温度条件下的种群增长曲线。下列叙述正确的是(　　)
A．在温度为24.8 ℃的条件下，A点之后种群数量不再变化
B．在温度为33.6 ℃的条件下，种群的增长速率最大
C．培养天数相同时，三种温度条件下多刺裸腹溞的年龄结构相同
D．温度越低，多刺裸腹溞种群的环境容纳量越大
解析：选B。由图可知，在温度为24.8 ℃的条件下，A点时，种群数量达到K值，A点之后种群数量会在K值上下波动，而不是不再变化，A错误；种群增长速率可用种群增长曲线在某时间内对应的斜率表示，根据图示，在温度为33.6 ℃的条件下，种群的增长速率最大，B正确；培养天数相同时，三种温度条件下多刺裸腹溞的年龄结构可能相同，也可能不同，C错误；图中显示的三个温度中，在温度为24.8 ℃时，多刺裸腹溞种群的环境容纳量最大，D错误。
7．(多选)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。下列叙述合理的是(　　)
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/m2)
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
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/m2
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
解析：选ACD。跳蝻活动能力弱，可以采用样方法来调查跳蝻的密度，A合理；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/m2，B不合理；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合理；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合理。
8．一调查小组对我国东部某地群落进行深入调查，获得有关信息资料，请分析回答：
(1)调查小组对某块荒地的几种常见植物的种群密度进行了连续五年的调查，一般采用的调查方法是________，结果如表所示(单位：株/m2)，取样时关键要做到__________。如果4种植物中有一种属于入侵物种，则该入侵物种是____________，该入侵物种在入侵初期类似于“________”形增长，原因是________________________。
2010 2011 2012 2013 2014
甲 10.0 9.2 8.0 6.8 5.5
乙 3.0 2.1 1.1 0.3 0.1
丙 0.3 0.6 1.1 1.5 2.3
丁 3.0 2.0 0.4 0 0
(2)如图为调查小组从当地主管部门获得的某物种种群数量的变化图，据此分析该种群在30年中种群数量最少是从第________年开始的，第20～30年间种群的出生率________(填“＜”“＝”或“＞”)死亡率。15年时种群的年龄结构是________型。
解析：(1)调查植物的种群密度，一般采用样方法，样方法需做到随机取样。甲、乙和丁的种群密度逐年减小，而丙种群密度逐年上升，则很有可能丙是外来入侵物种。外来入侵物种，刚入侵时，由于没有敌害，当地环境适宜，食物和生存空间充裕，故会类似于“J”形增长。(2)初始几年λ值大于1且不变，此时种群数量呈“J”形增长；λ值小于1时种群数量减少，第15年时减少最快，此时种群的年龄结构为衰退型，减少至第20年时不再减少，此时种群数量最少；第20～30年间λ值等于1，种群数量不变，则出生率＝死亡率。
答案：(1)样方法　随机取样　丙　J　生存环境适宜(或资源和空间充裕，气候适宜)，没有天敌　(2)20　＝　衰退
[能力提升]
9．(2022·济宁模拟)假设某种群的K值＝200，如图表示该种群的(K值－种群数量)/K值与种群数量的关系。下列分析错误的是(　　)
A．图中S1所对应的种群增长速率最大
B．若该种群为海洋中的某种鱼，渔业捕捞后种群数量应不低于S3
C．若该种群为农田中的东亚飞蝗，则对其防治越早越好
D．若该种群的栖息地遭到破坏，其K值会减小
解析：选A。种群增长速率最大是在种群数量为K/2时，此时(K值－种群数量)/K值＝0.50，即S3时种群增长速率最大，A错误；渔业捕捞后需控制剩余量在S3点，即K/2值，此时种群增长速率最大，种群的再生能力最强，B正确；对蝗虫等害虫的防治，需将其数量控制在S3点之前，C正确；若该种群的栖息地遭到破坏，则生存的资源和空间减少，因此K值会减小，D正确。
10．连续四年对某地甲、乙两个不同物种的种群数量进行调查后，计算其L值(L＝当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量)，结果如图所示。下列叙述中错误的是(　　)
A．第1年末甲、乙种群的数量可能相同
B．第2年乙种群的增长速率比甲种群大
C．第3年末乙种群的数量比第1年末大
D．这4年甲种群的年增长率都相同
解析：选B。解答本题需要注意L＝当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量，当L大于1时，种群数量会增加；当L等于1时，种群数量保持不变；当L小于1时，种群数量会减少；甲、乙两个种群内个体的初始数量均未知，第1年末甲种群的L＝1.5，乙种群的L稍大于1，两种群具体增加的数量无法得知，因此第1年末甲、乙种群的数量可能相同，A正确。种群的增长速率表示单位时间内增加的个体数量，据图无法比较甲、乙两种群的增长速率的大小，B错误。第3年末乙种群的L＝1，第1、2年乙的L值大于1，说明在这三年内，乙的种群数量一直在增加，因此第3年末乙种群的数量比第1年末大，C正确。设甲种群的初始数量为N0，第1年末其种群数量为N0L，第2年末其种群数量为N0L2，第3年末其种群数量为N0L3，第4年末其种群数量为N0L4，由于甲的L值固定不变，均为1.5，因此可知这四年其增长率为(N0L－N0)/N0＝(N0L2－N0L)/N0L＝(N0L3－N0L2)/N0L2＝(N0L4－N0L3)/N0L3＝L－1，D正确。
11．(多选)研究人员调查了某农区鼠种群数量变化，结果如图所示。据图分析下列叙述错误的是(　　)
注：种群数量以捕获率表示，捕获率＝(捕获数/置夹数)×100%。
A．出生率和死亡率、种群密度、性别比例等都属于种群的数量特征
B．与农田区相比，该种群在住宅区的数量总体较低的原因是鼠的环境容纳量低
C．气温、降雪、天敌、传染病等对种群数量变化的影响程度与种群密度有关
D．从总体上分析，该种群在住宅区和农田区发生高峰期和低谷期的月份不相同
解析：选CD。种群密度、性别比例、出生率和死亡率属于种群的数量特征，A正确；与农田区相比，住宅区环境条件的改变，有利于人类生活，但不利于鼠的生存，B正确；气温、降雪等对种群数量变化的影响与种群密度无关，C错误；该种群在住宅区和农田区的数量都是在2～6月较多，3月左右为高峰期，在7～9月较少，8月为低谷期，D错误。
12．雪乡位于黑龙江省海林市双峰国家森林公园，常年积雪可达8个月，是全国著名的旅游胜地。某科研小组对双峰林场内的一种森林害鼠——棕背平进行了调查研究，以便更好地进行防治。回答下列问题：
(1)对棕背平的种群密度进行调查常采用的调查方法是____________。
(2)在资源不受限制的理想条件下，棕背平种群的增长曲线呈“______”形。其数学模型：Nt＝N0λt中，λ值与增长率的关系是增长率＝__________。
(3)利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了害虫种群正常的__________，从而降低该种群密度。
(4)生态策略是生物在种群水平上对环境变化的适应策略。其中r对策生物通常个体小，寿命短，生殖力强但存活率低，亲代对后代缺乏保护；K对策生物通常个体大，寿命长，生殖力弱但存活率高，亲代对后代有很好的保护。图甲中两条曲线分别表示K、r对策生物当年的种群数量(Nt)和一年后的种群数量(Nt＋1)之间的关系，虚线表示Nt＋1＝Nt。则：
甲　　　　　　　　　　乙
据图甲分析，r对策生物的曲线特点是__________________________，这正是人们消除有害生物的危害所面临的状况。若鼠的寿命只有两年，几乎全年均可繁殖，种群数量每天可增加1.47%，在种群密度极低时也能迅速回升，最终形成“________”形增长曲线。图乙曲线Ⅱ是在森林中投放了一定数量的蛇，缓解森林的鼠患。曲线Ⅱ表明蛇发挥明显生态效应的时间段是________________(用图中字母表示)。若投放的蛇因不适应当地森林的环境部分死亡，则图中α的角度将会__________。
解析：(1)棕背平的活动能力强，活动范围广，调查其种群密度常采用标记重捕法。(2)在资源不受限制的理想条件下，棕背平种群的增长曲线呈“J”形。在“J”形曲线的数学模型中，λ值表示该种群数量为前一年的倍数，而种群增长率是指一段时间内种群数量增加的部分占初始种群数量的比例，可见，λ值与增长率的关系是增长率＝(λ－1)×100%。(3)利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了害虫种群正常的性别比例，使很多雌性个体不能完成交配，从而降低该种群密度。(4)据图甲可知，r对策生物的曲线特点是在低密度下可以快速增长，只有一个稳定平衡点而没有灭绝点，这也是人们消除有害生物所面临的状况。由题中“鼠的寿命短，但几乎全年均可繁殖，种群数量每天可增加1.47%，在种群密度极低时也能迅速回升”可知，最终形成“S”形增长曲线。蛇是鼠的天敌，投放一定数量的蛇会导致鼠的数量下降，因此曲线Ⅱ表明蛇发挥明显生态效应的时间段是ef。若投放的蛇因不适应当地森林的环境部分死亡，则鼠的数量下降趋势减弱，即图中α的角度将会增大。
答案：(1)标记重捕法　(2)J　(λ－1)×100%　(3)性别比例　(4)只有一个稳定平衡点而没有灭绝点　S　ef　增大

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