2023版高考生物一轮总复习第9单元生物与环境第30课种群及其动态教师用书

第30课　种群及其动态

►学业质量水平要求◄

1．通过分析种群各数量特征与种群数量的关系，认识种群是繁殖的基本单位。(生命观念)

2．通过对“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力。(科学思维)

3．通过“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”及“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，掌握实验方案的设计与实施，及对实验结果的分析与评价能力。(科学探究)

4．依据非生物因素对种群数量的影响，解决生产实践中的相关问题。(社会责任)

考点一　种群的特征

1．种群密度的调查方法

2．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。

1．种群出生率升高，种群密度一定增大。 (　×　)

2．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。 (　×　)

3．草地中跳蝻的种群密度一般不采用样方法进行调查。 (　×　)

4．用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，一般用五点取样法。 (　×　)

1．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。例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。如乔木的样方面积一般为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。

(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，狭长地块常用等距取样法。

(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“只计数相邻两边及顶角上的个体”的原则，如右图所示。

2．标记重捕法调查种群密度误差分析

考向1| 种群密度的调查

1．(2021·湖北襄阳模拟)近日科研团队找到推算雪豹种群密度的方法——照片重复取样法。在祁连山某区域内布设了60台红外相机，这些相机在海拔2 100～4 100 m的深山中连续拍摄了3个多月，研究人员确定研究区域约有20只雪豹。根据数学模型推算，估测在这个区域内每100 km2生活有3只雪豹。下列有关叙述不正确的是(　　)

A．雪豹的种群密度调查可采用标记重捕法，不适合采用样方法

B．决定雪豹种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率

C．利用照片重复取样法可用于调查一些大型稀少野生动物的种群密度

D．若研究区域有120只雪豹，则估测该区域的种群密度是16只/100 km2

D　解析：雪豹是活动能力强的动物，可采用标记重捕法估算其种群密度，A正确；出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度，B正确；一些大型稀少野生动物的种群密度可用照片重复取样法进行调查，C正确；根据数学比例推算，即20∶3＝120∶X，则X＝18，因此该区域内的种群密度应为18只/100 km2，D错误。

【方法规律】“两看法”选择合适的种群密度调查方法

考向2| 种群特征及其相互关系

2．图1是种群数量特征的概念图，图2是某地人口出生率和死亡率的变化曲线。下列相关叙述中，正确的是(　　)

A．图1中的c是种群最基本的数量特征，能反映该种群在一段时间内的变化趋势

B．图1中的b是年龄结构，每种类型中包括幼年、中年和老年三个年龄期

C．图2所示种群的年龄结构由稳定型变成增长型

D．a为性别比例，生殖期动物个体雌雄比例越接近1∶1，出生率越高

C　解析：题图1中的c是种群密度，是种群最基本的数量特征，不能反映种群数量的变化趋势，A错误；题图1中的b是年龄结构，每种类型中包括幼年、成年和老年三个年龄期，B错误；题图2所示起始阶段出生率等于死亡率，年龄结构为稳定型，随着时间的延续，出生率大于死亡率，年龄结构变为增长型，C正确；a为性别比例，处于生殖期的个体雌多于雄，种群出生率会比较高，D错误。

3．蚂蚁种群中蚁后(吃富含蛋白质食物的雌性蚂蚁幼虫发育而成)负责产卵，工蚁(雌性蚂蚁幼虫因摄食蛋白质食物较少发育而成)负责照顾蚁后和幼崽、觅食等，但其很可能永远不会有自己的后代。下列相关叙述正确的是(　　)

A．只有蚁后具有繁殖能力，出生率很低，不利于种群的维持

B．年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量不一定会增多

C．用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要以增大死亡率来降低其种群密度

D．采用样方法调查该种蚂蚁的种群密度时，应在富含蛋白质的地区取样

B　解析：蚂蚁种群只有蚁后这种雌性个体具有繁殖能力，但繁殖能力很强，一定时间内的出生率并不低，且这是长期进化的结果，对其种群的维持是有利的，A错误；年龄结构为增长型的蚂蚁种群，在环境条件不变的情况下，其种群数量可能会增多，若环境条件变差，种群数量也可能下降，B正确；利用性引诱剂诱杀蚂蚁种群中的雄性个体，主要使种群中性别比例失调，从而使出生率降低，进而导致种群密度下降，C错误；采用样方法调查蚂蚁种群密度时，应随机取样，D错误。

考点二　种群数量的变化及其应用

1．建构种群增长的数学模型

(1)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)建构步骤。

2．种群的“J”形增长

3．种群的“S”形增长

4．影响种群数量变化的因素

(1)非生物因素：包括阳光、温度、水等。

①林下植物的种群密度主要取决于其受到的光照强度。

②种子春季萌发、昆虫冬季死亡主要受温度影响。

③非生物因素对种群数量的影响往往是综合性的。

(2)生物因素。

①种群内部生物因素：种群的增长会使种群增长受到限制。

②种群外部生物因素：主要包括种群间的捕食、竞争和寄生关系。

5．种群研究的应用

(1)濒危动物的保护：了解其生存状态，预测其种群数量变化趋势，采取合理保护对策。

(2)有害生物的防治：通过减少其获得食物的机会或引入其天敌降低其环境容纳量。

1．环境容纳量是指种群的最大数量。 (　×　)

2．不同种生物种群的K值各不相同，但同种生物种群的K值固定不变。 (　×　)

3．从较长时间来看，自然界中不存在种群的“J”形增长。 (　√　)

4．使用药物杀死有害动物可降低其环境容纳量。 (　×　)

1．准确分析“λ”曲线

(1)a段：λ＞1且恒定，种群数量呈“J”形增长。

(2)b段：λ尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增长。

(3)c段：λ＝1，种群数量维持相对稳定。

(4)d段：λ＜1，种群数量逐年下降。

(5)e段：尽管λ呈上升趋势，但仍未达到1，故种群数量逐年下降。

2．明确K值的三个易错点

(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，而会在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受破坏的前提下，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。

考向1| “J”形增长和“S”形增长曲线

1．(2021·广东卷)图示某“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

B　解析：分析题图可知，在b点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加；在b点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示该种群数量已达到环境容纳量(K值)，B正确。

【归纳总结】不同曲线模型中的“K值”与“K/2值”

图中A、B、C、D对应的种群数量为K值，A′、C′、D′对应的种群数量为K/2值。

考向2| 种群数量的变化及应用

2．下列关于环境容纳量(K值)的叙述，正确的是(　　)

A．K值是种群的最大数量，种群数量任何时候都不可能超过K值

B．人为地一次性捕杀部分家鼠后，其K值迅速降低

C．改善空间和资源条件会使种群数量增加，但K值不变

D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的K值

D　解析：种群数量在环境容纳量上下波动，因此种群数量可以超过环境容纳量，A错误；人为地一次性捕杀家鼠，不能使其环境容纳量降低，只是使种群数量降低，B错误；改善空间和资源条件会使种群数量增加，同时K值也会增加，C错误；建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量，即K值，D正确。

3．(2021·广东华南师大附中三模)某科研小组调查东亚飞蝗种群数量的变化情况，绘制出如图曲线。相关叙述正确的是(　　)

A．环境阻力出现在b点之后

B．c点数量代表环境容纳量

C．为提高防治效率应在a点时捕杀蝗虫

D．防治蝗灾的有效措施是降低蝗虫的出生率

D　解析：环境阻力一直存在，A错误；c点不是环境容纳量，种群数量在K值上下波动，B错误；a点种群增长速率最大，a点时捕杀蝗虫效果最差，应该在a点之前捕杀，效果较好，C错误；降低蝗虫的出生率，可以降低其种群密度，是防治蝗灾的有效措施，D正确。

考点三　(探究·实践)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)检测方法：抽样检测法。 

(3)计数方法：用血细胞计数板进行显微计数。

2．实验流程

3．结果分析

(1)开始一段时间内，酵母菌的增长符合“S”形曲线增长模型。

(2)de段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。

1．显微镜计数时，不应计数压在小方格界线上的酵母菌。 (　×　)

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。 (　√　)

3．本实验不需要设置对照实验和重复实验。 (　×　)

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。 (　√　)

5．若先滴加酵母菌培养液，再盖盖玻片，统计数值会偏小。 (　×　)

血细胞计数板及相关计算

(1)血细胞计数板(25×16型，如下图所示)。

说明：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，中央大方格以细线等分为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个中方格中的总菌数为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。

考向1| 实验方法与过程

1．在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，观察到血细胞计数板(图1，规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数室的某一个方格中酵母菌如图2分布。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该方格中酵母菌的数量应计为9个

B．实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞

C．该血细胞计数板上有2个计数室，玻片厚度为0.1 mm

D．制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上

B　解析：计数方格中酵母菌数量时，只计数内部和相邻两边及其夹角处的酵母菌，故题图所示方格中酵母菌的数量应计为7个，A错误；由于细胞膜的选择透过性，实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞，B正确；血细胞计数板盖玻片下液体的厚度为0.1 mm，而不是玻片厚度为0.1 mm，C错误；在制片时，先将盖玻片放在计数室上，再用吸管滴加样液，D错误。

考向2| 实验拓展与应用

2．某小组开展酵母菌培养实验，下图是摇瓶培养中酵母菌种群变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)

A．培养初期，酵母菌因种内竞争强而生长缓慢

B．培养后期，酵母菌的呼吸场所由胞外转为胞内

C．该实验中酵母菌计数应采用取样器取样法

D．转速为150 r/min时，预测种群增长曲线呈“S”形

D　解析：培养初期，摇瓶中酵母菌数量较少，种内竞争较弱，是因为数量基数小而增长缓慢，A错误；无论培养初期还是后期，细胞呼吸场所都是胞内，B错误；该实验中酵母菌计数应该采用抽样检测法，不能用取样器取样法，C错误；在一定时间范围内，转速为150 r/min时，种群密度不断增大，但由于营养物质和空间有限且代谢物积累，预测后期种群数量增长速度变小直至保持相对稳定，符合“S”形增长曲线，D正确。

【命题动态】本考点常以种群数量变化的曲线或表格数据为载体，考查种群各数量特征之间的关系及种群数量变化规律的分析，常以选择题形式出现，难度中等。

1．(2020·山东卷改编)在互花米草入侵地栽种外来植物无瓣海桑，因无瓣海桑生长快，能迅速长成高大植株形成荫蔽环境，使互花米草因缺乏光照而减少。与本地植物幼苗相比，无瓣海桑幼苗在荫蔽环境中成活率低，逐渐被本地植物替代，促进了本地植物群落的恢复。下列说法错误的是(　　)

A．在互花米草相对集中的区域选取样方以估算其在入侵地的种群密度

B．由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程属于群落演替

C．逐渐被本地植物替代的过程中，无瓣海桑种群的年龄结构为衰退型

D．应用外来植物治理入侵植物的过程中，需警惕外来植物潜在的入侵性

[思维培养]

A　解析：在利用样方法进行种群密度的调查时，取样的关键是随机取样，A错误；群落演替是指随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程属于群落演替，B正确；由题干信息“无瓣海桑幼苗在荫蔽环境中成活率低”可知，逐渐被本地植物代替的过程中，无瓣海桑种群的年龄结构为衰退型，C正确；应用外来植物治理入侵植物的过程中，需警惕外来植物没有天敌抑制其快速繁殖，导致本地物种缺乏资源而灭绝，D正确。

2．(2019·全国卷Ⅰ)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

[思维培养]

D　解析：细菌甲是异养生物，通过分解培养基中的有机物获得无机物，给自身提供养分，A正确；更换培养基，为细菌提供了新的营养物质并除去了代谢废物，因此，培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同，B正确；根据题图可知，在23 h前，a组细菌甲的生长曲线呈现“J”形增长，说明a组培养基中资源和空间充足，C正确；由题图曲线可知，培养基更新时间间隔为23 h时，种群在早期会出现“J”形增长阶段，D错误。

1．(科学实验和探究情境)去除取样法是调查种群密度的方法之一，其原理是在一个封闭的种群中，随着捕捉次数的增加，种群数量的减少，每次捕获的生物数量逐次减少。以单位捕获量为纵坐标，捕获累积量为横坐标，可以得到一个如图所示的回归曲线，可以认为单位捕获量为零时，捕获累积量即为种群数量的估计值。下列相关说法错误的是(　　)

A．上图为去除取样法所得数据绘制的曲线，该曲线与横轴的交点M代表的数值可以认为是种群数量的估计值

B．对于因标记困难或捕获行为对调查结果有明显影响而不宜用标记重捕法调查种群密度的种群，可用该方法调查其种群密度

C．若想调查蚜虫的种群密度，选择此方法很合适

D．该方法不能用来调查物种丰富度

C　解析：根据题干信息可知，图中曲线与横坐标的交点M可作为该种群数量的估计值，A正确；对于标记困难或捕获行为对调查结果有明显影响的种群，可用该方法调查其种群密度，B正确；对于跳蝻、蚜虫等活动能力弱的种群，可采用样方法进行种群密度调查，不宜用题中所述去除取样法，C错误；调查物种丰富度一般采用样方法，调查土壤物种丰富度采用取样器取样法，D正确。

2．(生活、学习和实践情境)蝗虫为杂食性害虫，蝗灾已成为草原农牧业生产中的重大灾害之一。图甲表示草原上四种主要蝗虫的种群密度对牧草产量(牧草产量＝牧草补偿量－蝗虫取食量)的影响；图乙为农业部门对某次“亚洲小车蝗”引发的蝗灾及其防治过程中蝗虫种群密度的调查结果。下列说法错误的是(　　)

A．为预测蝗虫的种群密度，常采用样方法调查蝗虫的卵

B．由图甲可知，实验的自变量是蝗虫的种类和蝗虫的种群密度

C．当狭翅雏蝗种群密度小于5只·m－2时，随狭翅雏蝗种群密度增大，牧草产量增加

D．图乙中a点对应时间进行的防治是生物防治，防治效果持久而稳定

D　解析：样方法适合调查植物、昆虫卵、蚜虫、跳蝻等的种群密度，因此调查蝗虫的卵的种群密度应该用样方法，A正确；题图甲表示草原上四种主要蝗虫的种群密度对牧草产量的影响，可知，该实验的自变量是蝗虫的种类和蝗虫的种群密度，因变量是牧草产量，B正确；由题图甲可知，当狭翅雏蝗种群密度小于5只·m－2时，随狭翅雏蝗种群密度增大，牧草产量增加，C正确；题图乙中a点对应时间进行的防治是农药防治，随农药使用次数的增多，防治效果变差，图中f点之后防治效果持久而稳定，说明该点对应时间开始引入了害虫的天敌进行生物防治，D错误。

3．(科学实验和探究情境)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

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，都需要轻轻地将培养液摇匀，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、空间等影响，D正确。