1.种群的数量特征
(1)种群密度:单位面积或单位体积中的个体数。 (2)种群密度的调查方法
核心素养 ①样方法
a.适用范围:植物、活动范围小的动物,如蚯蚓、跳蝻。 b.取样关键:随机取样。
c.常用取样法:五点取样法、等距取样法。
d.计算种群密度:某植物种群密度=所有样方内种群密度之和。 样方数e.计数原则:同种植物个体无论大小都要计数,在边界线上的,应遵循“计相邻两边及其夹角上的个体”的原则。 ②标志重捕法
a.适用范围:活动能力强、活动范围大的动物。
b.计算公式:N=M×n/m(N为种群数量,M为标记个体数,n为重捕个体数,m为重捕个体中被标记个体数)。
c.公式成立条件:标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相等,在调查期内没有新个体的出生和死亡,没有迁入和迁出。 【深挖教材】
必修3 P62“学科交叉”在对某种鼠的调查中,调查范围为1公顷,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。 若捕捉后该鼠不易再被捕捉,则估算的种群密度会 (填“偏高”或“偏低”)。理由: 。
提示:偏高 该鼠被捕捉一次后不易再被捕捉,再次捕捉的被标记的
再次捕获个体数个体数偏小,由种群数量=初次捕获个体数知,种群数量变大,再次捕获的被标记的个体数即估算值大于实际的种群密度 (3)年龄组成
①概念:一个种群中各年龄期的个体数目的比例。 ②类型、特点及种群密度的变化(连线)
【深挖教材】
(1)年龄组成为衰退型的种群数量在近期一定会越来越小吗?说明理由。
提示:不一定。年龄组成为衰退型的种群数量一般来说会越来越小,但是也不排除由于食物充足、缺失天敌、迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。
(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率性及别比例 项目 出生率 定义 单位时间内新产生(死亡)的个体数决定种群大小 特点或意义 (死亡率) 目占该种群个体总数的比率 迁入率 单位时间内迁入(迁出)的个体,占该和种群密度 (迁出率) 种群个体总数的比率 在一定程度上影性别比例 种群中雌雄个体数目的比例 响种群密度 2.种群的空间特征
1.如图表示种群数量特征间的关系,依图回答有关问题。
(1)图中a～f分别表示种群的什么特征?
提示:a～f分别表示性别比例、年龄组成、种群密度、迁入率和迁出率、出生率、死亡率。
(2)预测种群数量变化趋势主要依据图中的哪个特征?并说明理由。 提示:图中的b,即年龄组成。因为不同年龄组成的种群中,老年、成年、幼年的个体数不同,因此可预测其未来的出生率与死亡率进而可预测种群未来的发展趋势。
2.人们常利用性外激素诱杀雄性害虫,这是通过哪种措施控制害虫的种群密度?
提示:该措施是通过改变害虫性别比例来降低出生率,从而降低种群密度。
3.长江中的胭脂鱼曾经由于人为滥捕导致数量下降,为调查其种群恢复状况,一般采取标志重捕法,调查时需要避开其繁殖期,目的在于
。 提示:避免调查期间多个个体出生,造成调查结果偏离真实值
题型一 种群的数量特征及关系分析
1.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,如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( B )
A.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构 B.该种群10月份的出生率不可能为零 C.该种群年龄结构随季节的更替而变化 D.大量诱杀雄性个体会影响该种群密度
解析:引入的天敌对不同年龄段个体的捕食可能具有选择性,从而影响该种群的年龄结构;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月逐渐减少至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,10月份出生率可能为0,且该种群的年龄结构随着季节更替而变化;大量诱杀某种动物的雄性个体,会导致性别比例的失调,导致出生率明显降低,种群的密度减小。
2.种群的数量特征之间的关系可用如图表示,下列有关叙述正确的是( B )
A.①为性别比例,人类的性别比例接近1∶1 B.②为出生率和死亡率、迁入率和迁出率 C.④为年龄结构,可以影响出生率和死亡率
D.③为种群数量,其增长方式在自然界中一般呈“J”型增长 解析:①应为年龄组成;④为性别比例,可通过出生率影响种群密度的大小;③为种群数量,其增长方式在自然界中一般呈“S”型增长。
与种群特征有关的3个易错点 (1)种群数量不等于种群密度 种群数量不等于种群密度:种群密度是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。 (2)年龄组成不决定种群密度的变化 年龄组成并不决定种群密度的变化:年龄组成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,如天敌等。 (3)年龄组成稳定≠种群数量稳定 出生率和死亡率不完全取决于年龄组成,还与气候、食物、天敌等因素有关,譬如遇到剧烈的气候变化,可使种群数量急剧减少。种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。 题型二 种群密度的调查方法
3.(2017·全国Ⅲ卷)某陆生植物种群的个体数量较少,若用样方法调查其密度,下列做法合理的是( B ) A.将样方内的个体进行标记后再计数 B.进行随机取样,适当扩大样方的面积 C.采用等距取样法,适当减少样方数量 D.采用五点取样法,适当缩小样方面积
解析:样方法都要做到随机取样,由于个体数量少,应适当扩大样方面积、增加样方数量。
4.(2019·山西太原月考)关于用黑光灯进行灯光诱捕的方法调查昆虫的种群密度的叙述正确的是( B ) A.该方法运用了昆虫的避光性原理
B.该方法是调查活动能力强的农业害虫的种群密度的常用方法 C.将大田中用黑光灯诱捕法获取的种群密度与历史记录作对照,可得出种群密度大小的准确数据
D.该方法调查种群密度能很好地预测种群数量的变化趋势 解析:该方法运用了昆虫的趋光性原理;将大田中用黑光灯诱捕法获取的种群密度与历史记录作对照,只能得出种群密度大小的估算值,
不能得出准确数据;预测种群数量的变化趋势,是依据种群的年龄组成,而不是种群密度。
5.下列关于种群的研究方法的分析,正确的是( C )
A.密闭培养瓶中酵母菌的数量会呈“S”型增长,最终长期稳定在K值附近
B.经过一次捕捉的动物更难被重捕到,会导致标志重捕法计算出的结果偏小
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.单子叶植物、蚜虫、跳蝻等生物的种群密度都不适合采用样方法进行调查
解析:密闭培养瓶中活酵母菌的数量在开始一段时间内会呈“S”型增长,但是由于营养物质的不断消耗,最终会逐渐减少而灭亡;经过一次捕捉的动物更难被重捕到,会导致重捕数中的标记数偏小,最终计算出的结果偏大;标志重捕法调查得到的种群密度为估算值;单子叶植物、蚜虫、跳蝻等生物的种群密度都适合采用样方法进行调查。
利用标志重捕法估算种群密度的误差分析 设种群数量为A只,第一次捕获B只并标记,第二次捕获了a只,其中baB有b只被标记,根据公式B=,得A=。 Aab由上式分析可知: (1)若由于某种原因(如标志物易脱落、被标记个体的被捕机会降低、标志物导致被标记个体易于被捕食、被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体稀少处捕获等)造成b偏小,则A偏大。 (2)若由于某种原因(如被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体密集处捕获等)造成b偏大,则A偏小。 (3)若在调查期间,调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出,也会造成估算中出现较大误差。 考点二 种群的数量变化及应用
1.种群数量变化的研究 (1)方法:构建数学模型。
(2)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→通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正。 2.种群数量增长的两种类型
(1)种群增长的“J”型曲线,如图A。
①前提条件:食物和空间充裕、气候适宜、无敌害等。 ②数学模型
N0:种群起始数量tt:时间Nt=N0λ
N:t年后该种群的数量:该种群数量是一年前种群数量的倍数③曲线特点:种群数量是以一定的倍数连续增长,无(填“有”或“无”)K值。
(2)种群增长的“S”型曲线,如图B。
①前提条件:食物、空间有限,受其他生物制约。
种群数量达到K/2时，增长速率最大②曲线特点 种群数量达到环境容纳量即K值后，将停止增长③在实践中的应用
野生生物资源的保护比较项目 与利用 实例 K值 (环境最大 容纳量) K/2(最 大增长 速率) 【深挖教材】
(1)“S”型增长曲线的开始部分就是“J”型增长曲线吗?为什么? 提示:不是,“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线,迁入后种群数量马上呈指数形式增长,不存在适应过程,种群增长率始终保持不变。“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段,始终存在环境阻力如食物、空间有限等,种群增长率一直下降。
捕鱼、森林砍伐等 保护野生生物生活的环境,减小环境阻力,增大K值 捕捞后,使鱼的种群数量维持在K/2,鱼的种群数量会迅速回升 灭鼠、灭蝗等 增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等),降低K值 及时控制种群数量,严防达到K/2值,若达到该值,可导致该有害生物成灾 有害生物的防治 (2)种内斗争和种间竞争会影响K值吗?
提示:种内斗争不会影响K值,种间竞争会影响K值。 3.影响种群数量的变化因素
种群的数量变化包括增长、波动、稳定、下降等。其影响因素主要有: (1)内因
①起始种群个体数量。
②导致种群数量增加的因素:出生率和迁入率。 ③导致种群数量减少的因素:死亡率和迁出率。 (2)外因
①自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。
②人为因素:种植业、养殖业发展,砍伐森林,猎捕动物,环境污染等。
1.如图表示两种增长方式的增长速率变化,依图回答下列问题。
(1)甲和乙分别表示哪种增长方式?
提示:甲表示的是种群的“J”型增长;乙表示的是种群的“S”型增长。 (2)若图乙为鲈鱼的增长速率随时间变化的曲线,某养殖基地捕鱼后常将鲈鱼的种群数量保持在K/2左右,这样做的目的是什么? 提示:此时鱼类增长速度最快,有利于鱼的种群数量增长。 (3)t2～t3时段,种群的出生率和死亡率具有怎样的大小关系?
提示:t2～t3时段,该种群的增长速率下降,但其数量还在增加,因此其出生率大于死亡率。
2.如图是将灰喜鹊引入某个生态系统后,研究人员连续调查了11年的种群数量的变化而绘制的λ值变化曲线。据图分析:
(1)灰喜鹊从第1年至第6年种群的数量发生怎样的变化?A、B、C三点时的种群数量,最少的是哪一点? 提示:先增加后减少。C点。
(2)第10～11年喜鹊种群数量将如何增长?为什么? 提示:“J”型增长,因为λ>1且恒定。
题型一 种群数量增长曲线的分析
1.(2017·全国Ⅰ卷)假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长,该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,下列四个种群数量中合适的是( D )
A.甲点对应的种群数量 B.乙点对应的种群数量
C.丙点对应的种群数量 D.丁点对应的种群数量
解析:曲线中,种群增长率最大时所对应的种群数量为维持种群数量的最适值,此时种群增长率最大,短时间内可恢复种群数量;丁点所对应的种群数量高于最适值,此时进行捕获,可获取一定量的捕获量,同时不影响种群数量的恢复;其他三点所对应的种群数量均低于最适值,若进行捕获,则导致种群数量增长减慢。故不应在甲、乙、丙点对应的种群数量时开始捕获。
2.(2018·河北衡水期末)如图是某种群数量变化曲线,下列有关叙述不正确的是( D )
A.图中种群呈“S”型增长,3时以后的数量变化与该生态系统的抵抗力稳定性有关
B.图中种群在时间相对值为2时的年龄组成为增长型,此时种群的增长速率最大
C.改善空间和资源条件,该种群的K值会发生变化
D.图中1时到3时的变化过程中,出生率/死亡率的值逐渐增大 解析:由图可知,从1到2时,出生率与死亡率的差值逐渐加大,即二者的比值逐渐增大;从2时到3时,出生率与死亡率的差值逐渐减小,即二者的比值逐渐减小。
题型二 种群数量变化规律及应用分析
3.下列关于种群数量波动的叙述,正确的是( D )
A.种群的数量波动只与环境条件的改变有关 B.只要波峰之间的峰值相同就可称为周期波动 C.种群数量波动的研究对象位于正在演替的群落中
D.种群数量波动是指种群中的个体数量随时间在环境容纳量的上下波动
解析:种群的数量波动除了与环境条件的改变有关,还与种群自身密度有关;周期波动指从一个波峰到另一个波峰,也可以从一个波谷到另一个波谷;种群数量波动的研究对象不一定是位于正在演替的群落中;种群数量波动是指种群中的个体数量随时间在环境容纳量的上下波动。
4.如图表示东亚飞蝗种群数量变化可能的几种情形,其中a点表示外界因素的变化。据此分析不正确的是( C )
A.图中阴影部分表示环境阻力,可导致物种进化 B.种群数量减少到K2时遗传的多样性会减少
C.若种群的变化曲线为Ⅲ,则可推出a点时种群的年龄组成为衰退型 D.若a点变化为干旱且干早能抑制蝗虫天敌的生长,则该种群a点后的变化曲线为Ⅰ
解析:图中阴影部分表示环境阻力,环境阻力会引起种群基因频率改变,导致生物进化;种群数量减少到K2时,种群个体数量大量减少,则遗传的多样性会减少;当种群的变化曲线为Ⅲ,a点以后种群数量急剧减少,a点时年龄组成为稳定型,a点以后才为衰退型;蝗虫天敌的生长受抑制,则蝗虫数量将大量增加,故若a点变化为干旱,则蝗虫数量上升一段时间后趋于稳定,为曲线Ⅰ。
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)在理想的环境中,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线;在有限的环境下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。 2.实验步骤
(1)酵母菌培养——液体培养基,无菌条件
(2)振荡培养基——使酵母菌均匀分布于培养基中
(3)取样观察 并计数——每天用滴管吸取含有酵母菌的培养液并滴在盖在计数室 上的盖玻片边缘,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
(4)重复(2)、(3)步骤——连续观察7天,统计数目
(5)绘图分析——将所得数值用曲线表示出来, 得出酵母菌种群数量变化规律 3.实验结果及结论
在一定容积的液体培养基中酵母菌种群数量前期表现出“S”型增长。但后期,表现为逐渐下降。
1.注意事项
(1)溶液要进行定量稀释,每天计数酵母菌数量的时间要固定。 (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,应稍等片刻,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。 2.结果分析 (1)计数异常分析
①统计结果偏小的原因:取液时未摇匀,吸取的培养液中酵母菌偏少;在计数时,未计边缘的酵母菌等。
②统计结果偏大的原因:取液时未摇匀,吸取了表层的培养液;在计数时统计了四周边缘的酵母菌等。
(2)该探究不需设置对照实验,但要获得准确的实验数据,必须进行重复实验,求得平均值。
题型一 实验过程分析
1.下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是( D )
A.先将培养液滴在血球计数板上,轻盖盖玻片防止气泡产生 B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧 C.早期培养不需取样,培养后期每天取样一次
D.计数时,压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角 解析:制片时,应先将盖玻片盖上,再将培养液滴在计数板的一侧;酵母菌主要进行有氧呼吸,所以在培养酵母菌时,不能去除培养液中的溶解氧;早期培养和培养后期每天都需要取样一次;计数时,压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角。 题型二 实验结果分析
2.某小组开展酵母菌培养实验,如图是摇瓶培养中酵母菌种群数量变化曲线。下列相关叙述正确的是( B )
A.培养初期,酵母因种内竞争强而生长缓慢 B.转速150 r/min时,预测种群增长曲线呈“S”型 C.该实验中酵母菌计数应采用样方法
D.培养后期,酵母菌的呼吸场所由胞外转为胞内
解析:培养初期,酵母菌因基数小而生长缓慢;由图可知,转速150 r/min时,可预测种群增长曲线呈“S”型;对培养液中的酵母菌进行计数应该采用抽样检测法;无论培养初期还是培养后期,酵母菌的呼吸场所都是胞内。
【构建知识网络】
【记忆核心要点】
1.种群的数量特征
包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率及迁入率与迁出率,种群密度是种群最基本的数量特征。 2.种群密度的调查方法
种群密度的调查方法包括:逐个计数法(适用于分布范围较小、个体较大的种群)和估算法(常用方法是样方法和标志重捕法)。
3.种群数量的增长曲线和特点
(1)“J”型增长曲线的形成条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。其特点是种群的数量每年以一定的倍数(λ倍)增长(数学模型:Nt=N0·λt)。
(2)“S”型增长曲线形成条件:资源和空间条件有限,随种群密度增大,种内斗争加剧,天敌数量增多,从而使出生率降低、死亡率升高,直至平衡。
(3)在自然界中,气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量,故大多数种群数量总处于波动中。
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