一轮复习专题26 种群的特征和数量变化解析版Word文档格式.docx
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②密度估算公式:
种群数量=
。
3.“J”型增长
(1)形成原因:
_________________________、气候适宜、无敌害等。
(2)数学公式:
_______________。
(3)曲线特点:
种群的数量以一定的_________连续增长。
4.“S”型增长
___________________。
(2)曲线特点:
种群数量达到_____时,增长速率最大;
种群数量达到_____________后,将相对稳定。
5.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:
________和________。
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、________、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。
6.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化(实验)
(1)在理想的无限环境中,酵母菌种群呈_______型增长;
自然界中资源和空间总是有限的,酵母菌种群呈_______型增长。
(2)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——________法。
(3)实验流程
酵母菌培养→振荡培养基→用_________________进行计数→重复振荡与计数→绘图分析
(4)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_______型增长。
但后期,表现为逐渐_______。
【考点精讲】
种群的特征及种群密度的调查方法
(1)种群的概念
种群是在一定的自然区域内,同种生物的全部个体。
(2)种群的数量特征及相互关系
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因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
③年龄组成和性别比例不直接决定种群密度,年龄组成通过影响种群的出生率和死亡率,从而预测种群数量变化趋势,性别比例能够影响种群的出生率间接影响种群密度。
项目
样方法
标志重捕法
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
↓
选取样方
计数
计算种群密度,取平均值
捕获并标记个体数(数量为M)
重捕、计数
计算种群数量:
N=M·
n/m
3.种群的空间特征及类型
(1)含义:
组成种群中的个体,在其生活空间中的位置状态或布局。
(2)类型:
均匀分布型、随机分布型、集群分布型。
典例1.假如要调查一块农田中某种鼠和蚯蚓的种群密度,通常采用的调查方法分别是( )
A.标志重捕法、样方法B.标志重捕法、标志重捕法
C.样方法、样方法D.样方法、标志重捕法
【答案】A
【解析】鼠的活动能力强、活动范围广,可用标志重捕法调查;
蚯蚓的活动能力较弱,可用样方法调查。
【归纳总结】1.种群年龄组成的类型及判断技巧
(1)统计图
(2)曲线图和柱形图
增长型
稳定型
衰退型
曲线图
柱形图
(3)各图示共性及判断技巧
无论何种图示,均应注意各年龄段个体的比例。
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。
2.两种种群密度调查方法的分析
(1)“两看法”选择种群密度的调查方法
(2)样方法调查种群密度应注意的问题
①调查对象要选熟悉的又容易计数的植物。
如一般不选丛生或蔓生的单子叶草本植物,而选择个体数目容易辨别的双子叶草本植物。
②样方法并非只适用于植物。
对于活动能力弱、活动范围小的动物如昆虫卵、蚜虫、跳蝻等也可用样方法调查。
③植物的大小不同,样方面积也应不同。
如乔木的样方面积为100m2,灌木为16m2,草本植物为1m2。
④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1所示),狭长地块常用等距取样法(如图2所示)。
⑤样方法中的计数要准确:
同种生物个体无论大小都要计数,若有正好在边界线上的,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
(3)标志重捕法调查种群密度应注意的问题
①标志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;
标记物不易脱落,能维持一定时间。
②标志重捕法中两次捕捉期间种群数量要稳定:
被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
典例2.某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查,所调查样方的总面积为2hm2(1hm2=10000m2),统计所捕获的田鼠数量、性别等,进行标记后放归,3日后进行重捕与调查。
所得到的调查数据如下表:
捕获数(只)
标记数(只)
雌性个体数(只)
雄性个体数(只)
初捕
50
28
22
重捕
10
32
18
以下是某同学对数据的分析结果,你认为正确的是( )
A.此调查方法可以用来调查土壤中小动物的物种丰富度
B.若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,则统计的种群密度比实际低
C.综合两次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(♀/♂)约为7∶2
D.该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2
【答案】D
【解析】因土壤中小动物具有较强的活动能力,且身体微小,不适合用标志重捕法调查其物种丰富度,A项错误;
标志重捕法理论计算公式:
N(种群个体数)=M(标记个体数)×
,若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,即m值减小,N值会增大,B项错误;
通过两次捕获情况,不能确定该田鼠种群的性别比例(捕获次数过少,偶然性较大),C项错误;
该地区田鼠的平均种群密度约为50×
50÷
10÷
2=125(只/hm2),D项正确。
【思路点拨】利用标志重捕法估算种群密度的误差分析
设种群数量为N只,第一次捕获M只并标记,第二次捕获了n只,其中有m只被标记,根据公式
=
,得N=
由上式分析可知:
(1)若由于某种原因(如标记物易脱落、被标记个体被捕获概率降低、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m偏小,则N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m偏大,则N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。
典例3.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( )
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
【答案】B
【解析】①应为年龄组成,A错误;
④为性别比例,可通过出生率影响种群密度的大小,C错误;
③为种群数量,其增长方式在自然界中一般呈“S”型增长,D错误。
【易错分析】关于种群特征的3点说明
(1)种群数量≠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)年龄组成为稳定型的种群,其种群数量不一定保持稳定,因为出生率和死亡率还与气候、食物等有关。
此外,迁入率和迁出率也与种群数量有关。
(3)样方法并非只适用于植物种群密度的调查,对于活动能力弱、活动范围小的动物或某种昆虫卵的种群密度也可用样方法调查。
种群数量的变化及应用
1.种群数量变化的研究方法
(1)研究方法:
建构数学模型。
(2)一般步骤:
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.种群数量的“J”型增长
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。
(2)数学模型
Nt=N0λt
种群的数量以一定的倍数连续增长。
3.种群数量的“S”型增长
资源、空间有限。
(2)曲线特点
4.种群数量的波动和下降
大多数种群数量总是在波动中;
在不利的条件下,种群数量还会急剧下降,甚至消亡。
5.影响种群数量变化的因素
(1)自然因素:
气候、食物、天敌、传染病等。
(2)人为因素:
人类活动。
典例1.(2018·
孝义高三一模)图1表示某种群数量变化的相关曲线图,图2是在理想环境和自然条件下的种群数量增长曲线。
下列有关叙述错误的是( )
A.图2中曲线X可表示图1中前5年种群数量的增长情况
B.图1中第10年种群数量对应图2中曲线Y上的C点
C.图2中B点时种群增长速率最大
D.图1中第15年种群数量最少
【解析】据图1可以看出,该种群在前5年种群的λ值不变,说明种群的数量每年以一定的倍数增长,所以该种群在前5年种群数量的变化类型是“J”型增长,即图2中曲线X表示的种群数量增长曲线,A正确;
图1中第10年种群的λ值等于1,表示当年种群数量与前一年种群数量相等,而图2中曲线Y表示种群数量的“S”型增长曲线,C点已达到K值,种群数量不再发生变化,即当年种群数量与前一年种群数量也相等,B正确;
图2中B点时位于种群“S”型增长曲线的K/2处,此时种群增长速率最大,C正确;
图1中,第10年到第20年之间λ<1,则种群数量越来越少,故该种群数量最少的年份是第20年,D错误。
【归纳总结】1.两种曲线的增长率和增长速率
增长类型
“J”型
“S”型
增长率
增长速率
2.“J”型增长中λ和增长率的关系
种群“J”型增长的数学方程式模型:
Nt=N0λt,λ为某时段结束时种群数量为前一年种群数量的倍数,而非增长率,增长率=(λ-1)×
100%。
如图:
(1)λ>1时,种群数量增大,如图中AB段(不包括B点)。
(2)λ=1时,种群数量保持稳定,如图中B、D点。
(3)λ<1时,种群数量减小,如图中BD段(不包括B、D点)。
3.“S”型曲线中K值与K/2值的分析与应用
(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值可能会下降;
当环境条件状况改善时,K值可能会上升。
(2)在环境条件稳定,K值一定的情况下,种群数量也不是一成不变的:
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。
(3)K值并不是种群数量的最大值:
K值是环境容纳量,即在保证环境条件不被破坏前提下,一定空间中所能维持的种群最大数量;
种群所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短,因为环境条件已遭到破坏。
(4)K值与K/2值的应用
典例2.下图中关于“S”型曲线的叙述,错误的是( )
A.t0~t1之间种群数量小于K/2,由于资源和空间相对充裕,出生率大于死亡率,种群数量增长较快
B.t1~t2之间,由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降
C.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
D.在t1时控制有害生物最有效
【解析】t0~t1之间种群数量小于K/2,由于资源和空间相对充裕,出生率大于死亡率,且二者的差值逐渐加大,种群增长速率不断增加,因此种群数量增长较快,A项正确;
t1~t2之间,由于资源和空间有限,随着种群密度增大,种内斗争不断加剧,天敌数量也在增加,虽然出生率大于死亡率,但二者的差值逐渐减小,所以种群增长速率下降,B项正确;
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,C项正确;
在t1时种群数量为K/2,种群增长速率最大,因此若在t1时进行有害生物防治,不能将有害生物控制在较低水平,D项错误。
【归纳总结】不同曲线模型中的“K值”与“K/2值”
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K/2值。
典例3.(2018·
漳州高三考前模拟)如图表示处于平衡状态的某生物种群因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( )
A.若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群,则a点后的变化可能是大量放养该种鱼
B.若图②所示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中c点后种群个体的数量变化反映出该种群的出生率大于死亡率
D.图④曲线可用于指导海洋渔业生产中的捕捞活动
【答案】C
【解析】若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群,则a点后种群数量突然增加,超过了其环境容纳量,可能是大量放养该种鱼造成的,A项正确;
若图②所示为某发酵罐中酵母菌的数量,在一定的空间和营养物质的前提下,种群的环境容纳量是一定的,b点后种群数量增加可能是增加了营养供应,B项正确;
图③中c点后种群个体的数量急剧减少,反映出种群的出生率小于死亡率,C项错误;
图④曲线表明种群数量在K/2左右时,种群的增长速率最快,这一结论可用于指导海洋渔业生产中的捕捞活动,D项正确。
【易错辨析】辨析增长曲线的2个误区
(1)“S”型曲线的开始部分≠“J”型曲线:
“J”型曲线自始至终都保持指数式增长,而“S”型曲线自始至终都具有环境阻力,因此不能认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线,只能说比较接近。
(2)环境容纳量≠种群所能达到的最大数量:
环境容纳量是指环境所能维持的种群的最大数量;
种群能达到的最大值是种群在某一时间点出现的最大值,这个值存在的时间很短,大于环境容纳量。
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”型曲线增长;
在有环境阻力的条件下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线增长。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2.实验流程
西安一中期末)某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,同样实验条件下分别在4个锥形瓶中进行如下图所示的培养,均获得了“S”型增长曲线。
下列叙述错误的是( )
A.达到K值的时间不同
B.可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数
C.Ⅳ内的种群数量先于Ⅱ内的开始下降
D.4个锥形瓶中酵母菌种群的K值均相同
【解析】由于4个锥形瓶中的培养液体积和起始酵母菌数目不同,因此它们达到K值的时间不同,A正确;
可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数,B正确;
Ⅳ和Ⅱ的培养液的体积是相同的,因此K值相同,但是第Ⅳ组的起始酵母菌数高,先达到K值,因此Ⅳ号锥形瓶内的种群数量先于Ⅱ号锥形瓶下降,C正确;
由于4个锥形瓶中培养液的体积不同,因此它们的K值不都相同,D错误。
【归纳总结】1.实验注意事项及分析
(1)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”的原则计数。
(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)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成自身对照;
需要做重复实验,目的是尽量减小误差,需对每个样品计数三次,取其平均值。
(4)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。
稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每个小方格内含有4~5个酵母细胞为宜。
(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
结果记录最好用记录表,如下:
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,其中央有两个方格网。
每个方格网划分为9个大方格(如上图A所示),每个大方格的面积为1mm2,加盖玻片后的深度为0.1mm。
因此,每个大方格的容积为0.1mm3。
另外,中央大方格(计数室)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,就得出一个大方格中的总菌数,然后再换算成1mL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0.1mm3菌液中的总菌数为(a/5)×
25×
b。
已知1mL=1cm3=1000mm3,1mL菌液的总菌数=(a/5)×
10000×
b=50000a·
典例2.(2018·
海南,25)将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到含铵盐的无机盐培养液中,在适宜温度下振荡培养。
若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势,实线表示硝化细菌的生长趋势,则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是( )
【解析】大肠杆菌为异养型生物,在含铵盐的无机盐培养液中无法生存,硝化细菌为自养型生物,可利用培养液中的铵盐合成有机物,呈“S”型增长,C正确。
【真题与模拟速递】
1.(2018·
全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一。
A.种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果
B.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
C.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同
D.培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱
【解析】自然界的资源总是有限的,当种群密度增大时,种内斗争就会加剧,以该种群为食的动物的数量也会增加,致使种群的出生率降低,死亡率增高,出现S型增长,A正确;
老鼠较强的繁殖力极有可能导致其种群密度快速增加,进而致使种内斗争加剧,种群数量的增长随之受到限制,B正确;
鱼塘中某种鱼的养殖密度较低时,单条鱼的重量较大,当养殖密度较高时,单条鱼的重量较小,故单位水体该鱼的产量有可能相同,C正确;
培养瓶中细菌种群数量达到K值前,随着种群密度的加大,密度对种群数量增长的制约逐渐增强,D错误。
2.(2018·
全国卷Ⅲ)某同学运用黑光灯诱捕的方法对农田中具有趋光性的昆虫进行调查。
A.趋光性昆虫是该农田生态系统的消费者
B.黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息
C.黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度
D.黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目
【解析】农田中具有趋光性的昆虫是异养生物,属于生态系统中的消费者,A正确;
利用黑光灯诱捕有趋光性的昆虫,黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于物理信息,B错误;
通过统计黑光灯诱捕的某种趋光性昆虫的数量,可调查某种趋光性昆虫的种群密度,C正确;
黑光灯诱捕的方法可通过统计诱捕到的趋光性昆虫的种类数来探究该农田趋光性昆虫的物种数目,D正确。
3.(2016·
全国卷Ⅱ)如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度,下列做法中正确的是( )
A.计数甲地内蒲公英的总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度
B.计数所有样方内蒲公英总数,除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度
C.计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度
D.求出所有样方蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和,再乘以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度
【解析】利用样方法调查甲地蒲公英的种群密度时,应是计数每个样方内蒲公英总数,再除以每个样方的面积,获得每个样方的种群密度,再以所有样方种群密度的平均值作为甲地蒲公英种群密度的估计值。
计数甲地内蒲公英的总数实际操作不可行,通常采用样方法,A项错误;
由于所有样方面积之和只是甲地面积的一部分,若用所有样方内蒲公英总数除以甲地面积,则所得结果会低于实际种群密度,B项错误;
对照上面的总体分析,C项正确;
求出所有样方蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和后,即为甲地蒲公英的种群密度的估计值,不应再乘以甲地面积,D项错误。
4.(2017·
全国卷Ⅰ改编)假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长,该种群的增长速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( )
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,种群增长速率最大时所对应的种群数量为维持种群数量的最适值,此时种群增长速率最大,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。
5.(2017·
全国卷Ⅲ)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( )
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】A错,采用样方法调查种群密度时,样方内部的个体要全部统计,位于样方边缘的个体计数时遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,不用进行标记。
B对,C、D错:
要注意随机取样。
取样时可采用等距取样法或五点取样法,但由于该种群的个体数量较少,取样时应适当扩大样方面积,增加样方数量。
6.(2016·
浙江,5)下列是表示蝉在夏季的年龄组成示意图(甲、乙、丙分别代表生殖前期、生殖期和生殖后期),其中正确的是( )
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