高中生物人教版 (2019)选择性必修2第1章 种群及其动态第1节 种群的数量特征学案

  人教版（2019）高一生物选择性必修二导学案

第1节 种群的数量特征

学习目标：列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。

学科素养：1.生命观念——通过学习种群的数量特征，形成稳态与平衡观。

2．科学思维——通过分类与比较，明确种群密度不同调查方法的原理及使用范围。

3．科学探究——设计并实施方案，尝试用样方法调查植物的种群密度。

4．社会责任——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。

自主梳理

知识点一种群的数量特征

1．种群的概念及举例

(1)概念：在一定的空间范围内，________生物________个体形成的集合就是种群。

(2)举例：下列属于种群的是________。

①池塘中全部鲤鱼　②培养基上培养的大肠杆菌菌落　③被污染培养基上生长的多种细菌菌落

答案：(1)同种　所有　(2)①②

2．种群的数量特征

(1)种群密度

①概念：种群在________或________中的个体数就是种群密度。它是种群最基本的________特征。

②应用：濒危动物保护、农田杂草状况调查、农林害虫的____________、渔业上____________的确定等。

(2)出生率和死亡率

①出生率是指在单位时间内____________数目占该种群个体总数的比值。

②死亡率是指在单位时间内____________数目占该种群个体总数的比值。

(3)迁入率和迁出率：对一个种群来说，单位时间内____________的个体占该种群个体总数的比值。

(4)年龄结构

概念：年龄结构是指一个种群中________的个体数目的比例。

(5)性别比例(又称性比)

①概念：种群中________个体数目的比例。

②意义：对________有一定的影响。

③应用：利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体→改变了___________→降低该种害虫的________。

答案：(1)①单位面积　单位体积　数量　②监测和预报　捕捞强度　(2)①新产生的个体　②死亡的个体　(3)迁入或迁出　(4)①各年龄期　 (5)①雌雄　②种群密度　③害虫种群正常的性别比例　种群密度

[自查自纠]

(1)出生率是指在单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比值。(　　)

(2)繁殖能力强的种群迁入率高，种群密度增长快。(　　)

(3)性别比例直接影响种群密度。(　　)

(4)年龄结构是决定种群大小和种群密度的直接因素。(　　)

答案：(1)√　(2)　(3)　(4)

[互动探究]

1．下图是某地区某种植物的种群结构调查结果，分析种群发展趋势：

(1)趋势： ______________________________。

(2)理由： __________________________________。

答案：(1)种群数量减少，种群密度降低

(2)据图可知，该种群中幼年个体少、老年个体多，属于衰退型种群

2.种群的数量特征之间关系可用下图表示，其中②③④代表哪种特征，为什么？

答案：②③④分别代表出生率、性别比例和年龄结构，因为年龄结构是通过影响出生率和死亡率影响种群密度的，而性别比例是通过影响出生率来影响种群密度的。

重难点突破

1．对种群概念的理解

(1)两个要素：“同种”即同一物种，“所有”即全部个体，不分性别和大小。

(2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。

(3)两个基本单位

①种群是生物繁殖的基本单位。

②种群是生物进化的基本单位。

(4)种群特点：一个种群不是个体简单的累加，而是具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等一系列特征的有机整体。

(5)种群与物种的关系：同一物种在不同区域内可以有多个种群，但一个种群内的个体都是同一物种(如下图所示)。

①个体通过有机结合组成的整体为种群。

②物种因地理隔离形成不同种群。

③种群是物种存在的基本单位。

2．年龄结构的表示方法

(1)模式图

(2)统计图

(3)曲线图

(4)柱形图

3．种群数量特征之间的联系

“＋”“－”分别表示增加、减小

―→表示“直接因素”

表示“间接因素”

(1)出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。当出生率高于死亡率、迁入率高于迁出率时，种群密度增大；反之，种群密度减小。

(2)年龄结构并不决定种群密度的变化，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、天敌等。

巩固练习

1．社鼠出生一个月后即性成熟。科研人员对某湖泊中一个岛屿的社鼠种群特征进行调查研究，部分结果如图。下列分析正确的是(　　)

A．社鼠在夏秋季出生率大于死亡率

B．种群数量增大过程中，雄性死亡率高于雌性个体

C．迁入和迁出是影响社鼠种群密度的主要因素

D．下半年种群中幼年个体占比低于上半年

答案：D

解析：由图可知，社鼠在夏秋季种群数量的变化趋势是减少，所以出生率小于死亡率；在种群数量增大的上半年，种群的雌雄性别比例是下降的，应为雄性死亡率低于雌性个体；由图不能得出迁入和迁出是影响社鼠种群密度的主要因素这一结论；由图可知，上半年社鼠种群数量是逐渐增多的，年龄结构为增长型，下半年种群数量是逐渐减少的，年龄结构为衰退型，所以下半年种群中幼年个体占比低于上半年。

2．种群的年龄结构大致可分为图示①②③三种类型，下列相关说法错误的是(　　)

A．在我国近年的人口调查中，获知人口出生率每年在下降，说明我国人口年龄结构一定为图③表述类型

B．在渔业生产中，要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼，捕捞后，该水域鱼种群的年龄结构可能为图①表述类型

C．农业生产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施，有可能使该种害虫的年龄结构为图③表述类型

D．在某一处于稳定状态的生态系统中，各种生物种群的年龄结构可能为图②所示类型

答案：A

解析：我国人口从现状看，仍为出生率大于死亡率，即人口数量仍在上升，应用图中①(增长型)表示，故A项错误。

知识点二　种群密度的调查方法

1．样方法

(1)适用对象：植物或活动范围________、活动能力________的动物。

(2)取样方法：五点取样法和____________。

(3)取样关键：________。

答案：(1)小　弱　(2)等距取样法　(3)随机取样

2．标记重捕法

(1)适用对象：活动范围________、活动能力________的动物。

(2)计算公式

＝

答案：(1)大　强

3.调查方法

[自查自纠]

(1)调查种群数量较少的陆生植物种群密度时，应随机取样，并适当扩大样方的面积。(　　)

(2)调查草地某种蜘蛛种群密度时，要选择草多的地方，否则结果偏小。(　　)

(3)如果采用样方法调查甲地蒲公英的种群密度，计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积即可。(　　)

(4)五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。(　　)

(5)可以用标记重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度。(　　)

答案：(1)√　(2)　(3)　(4)　(5)√

[互动探究]

1．样方法调查(科学探究)

【实验情境】某中学生物活动小组调查小清河某种生物的种群密度。

(1)取样方法的选择

分别分析下列调查的取样方法：①蒲公英的种群密度；②河流中青蛙卵的种群密度；③跳蝻的种群密度。

(2)取样的计数规则

如图表示某小组的同学在进行某双子叶草本植物种群密度调查时确定的小样方之一，圆圈表示个体。

个体数：________。

计数原则：_______________________________。

(3)样方法的注意事项

①样方法只适合调查植物的种群密度吗？

②样方法调查种群密度时强调随机取样的原因是什么？

答案：(1)提示：五点取样法、等距取样法、五点取样法。

(2)11个　计算样方内部和相邻两边及其顶角的所有个体，对于相邻两边可遵循“计上不计下、计左不计右”的原则

(3)①提示：不是。样方法适合调查的生物是植物和活动能力较弱、活动范围较小的动物。

②提示：避免人为主观因素对取样的影响，以减少统计误差。除此之外还要注意样方大小适中、样方数量不能过少。

2．标记重捕法调查(科学探究)

(1)在一片约33 hm2的林地内，调查者第一次捕获了25只大山雀，各用一个标记环套在了大山雀的腿上作为标记，然后全部放掉。第二次捕获了33只大山雀，其中有5只是有标记的。据此推算，该林地中大山雀的种群密度(只/hm2)约为多少？

(2)大山雀被捕捉过一次之后，下一次会更难捕捉，则调查结果为什么偏高？

答案：(1)提示：设种群数量为x，如果不考虑其他因素，则可知：25/x＝5/33，可以计算出x＝165，故该林地中大山雀的种群密度为165只/33 hm2＝5 只/hm2。

(2)提示：若大山雀被捕获之后，下一次更难捕捉，则重捕中被标记的个体数减小，会使种群密度调查的结果偏高。

重难点突破

1．调查种群密度的方法

2.样方法

(1)调查步骤

确定调查对象

 (2)计数原则：只计数样方内部和相邻两边及其顶角的个体数(如图)。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，即只计数样方相邻两条边上的个体，同种植物无论大小都应计数。

(3)注意事项：随机取样、样方大小适中、样方数量不宜太少、宜选用双子叶植物。

3．标记重捕法

(1)调查步骤

确定调查对象

↓

捕获一部分个体，标记后放回到原环境中(数量为N1)

↓

一段时间后，相同地点进行第二次捕获

↓

计算种群密度：依据N＝估算种群数量，然后估算种群密度(单位：个/平方米)

(2)注意事项

①标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率应相同。

②调查期间没有大规模迁入和迁出，没有外界的强烈干扰。

③标记物不能影响动物的正常生命活动，不能过分醒目，要牢固，不易脱落。

(3)利用标记重捕法估算种群密度的误差分析

种群数量(N)＝

①若由于某种原因，如标记物易脱落、被标记个体的被重捕机会降低、标记物导致被标记个体易于被其天敌捕食、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，也会造成估算结果出现较大误差。

巩固练习

1．下列有关调查种群密度的说法，错误的是(　　)

A．五点取样法和等距取样法是样方法中常用的取样方法，遵循了随机取样的原则

B．调查某种昆虫卵的密度和某种羊的种群密度，通常采用标记重捕法

C．标记重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的实际值

D．从某鹿群中捕获M只鹿，标记后放归，再次捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群中约有M×n÷m只鹿

答案：B

解析：五点取样法和等距取样法是样方法中常用的取样方法，遵循了随机取样的原则，A正确；调查某种昆虫卵的密度通常采用样方法，调查某种羊的种群密度通常采用标记重捕法，B错误；标记重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的实际值，而是估计值，C正确；从某鹿群中捕获M只鹿，标记后放归，再次捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群中约有M×n÷m只鹿，D正确。

2．请根据调查某双子叶草本植物种群密度的过程，回答下列问题：

(1)样方法调查时，取样的关键是要做到____________。调查地块的长与宽相差不大时，应选择的取样方法是___________________。

(2)调查不同的植物类型样方面积大小应该不同，如调查乔木种群密度时样方面积要比调查草本植物种群密度时的样方面积________。

(3)某同学采用样方法对一种植物进行计数，如图是其中一个样方中该植物的分布情况(注：图中黑点表示该种植物)，对该样方内的该种植物进行计数时，应记录的数目是________。

(4)若某长方形地块长、宽分别为100 m、50 m，如果要等距抽取10个样方，则抽样时相邻样方的中心距离为________。若调查中小样方为1 m×1 m，对某种植物种群调查的结果为：12、18、16、16、15、13、15、11、13、13，则所调查种群的密度约为________。

答案：(1)随机取样　五点取样法　(2)大　(3)8　(4)10 m　14株/m2

解析：(1)采用样方法调查双子叶草本植物种群密度时，首先要做到随机取样，不能在分布较密集或稀疏的地区取样，常用的取样方法有五点取样法和等距取样法，其中五点取样法适用于调查长与宽相差不大的地块。(2)用样方法调查植物的种群密度时，调查不同的植物类型样方面积应不同，样方大小根据调查的对象来确定，调查双子叶草本植物时，样方通常为1 m×1 m。而调查乔木种群密度时，由于乔木体积大，所以样方面积要比调查草本植物种群密度时的样方面积大。(3)在样方中统计植物数目时，只计算样方内的个体数目和样方相邻的两条边及其顶点上的个体数目，题图中应记录的数目为8。(4)等距抽样时相邻样方的中心距离应该按长方形地块的长度除以样方的数量计算，所以，相邻样方的中心距离为10 m。所调查种群的密度为(12＋18＋16＋16＋15＋13＋15＋11＋13＋13)÷10≈14 株/m2。

 [要语必背]

1．种群的数量特征包括种群密度、年龄结构、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”，即种群数量多，种群密度不一定大。

3．出生率和死亡率及迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素；年龄结构和性别比例间接影响种群密度。

4．年龄结构通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度，而性别比例只能通过影响出生率间接影响种群密度。

5．估算种群密度的常用方法有样方法和标记重捕法。植物及活动能力弱、活动范围小的动物种群密度的调查常用样方法；活动能力强、活动范围大的动物种群密度的调查常用标记重捕法。

巩固提升

1．某水产研究所有8个池塘，其中6个池塘养的是鲫鱼，另外2个池塘养的是地中海鳎鱼，那么，这8个池塘里的鱼是(　　)

A．1个群落           B．1个物种

C．2个种群           D．8个种群

答案：D

解析：种群是指在一定区域内同种生物的全部个体，此处的一定区域指的是连在一起的自然区域，不能有间隔。由题中信息可知，某水产研究所的8个池塘就是8个自然区域，每个区域内有一种鱼，故8个池塘里的鱼是8个种群。鲫鱼和地中海鳎鱼不属于同一物种，因此8个池塘中共有2个物种。

2．种群密度是种群最基本的数量特征。下列与种群密度有关的说法正确的是(　　)

A．一块草地上所有蒲公英的数量就是这个蒲公英种群的种群密度

B．调查青蛙等活动范围不大的动物的种群密度可以用样方法

C．种群密度与出生率成正比

D．用标记重捕法调查种群密度时，个体被捕捉的概率应相等，而与年龄和性别无关

答案：D

解析：种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数。一块草地上，单位面积中蒲公英的数量才是这个蒲公英种群的种群密度，A错误；青蛙是活动范围大的动物，调查其种群密度应用标记重捕法，B错误；种群密度与出生率、死亡率、迁入率、迁出率有关，出生率高，死亡率可能更高，种群密度可能变小，C错误；用标记重捕法调查种群密度时，个体被捕捉的概率应相等，从而减少实验误差，D正确。

3．如图为一个昆虫种群在某时期的年龄结构图。下列叙述正确的是(　　)

A．从图中的信息可以得出该种群的存活曲线为凹型

B．用性引诱剂来诱杀种群内的个体，对生殖后期的个体最有效

C．环境条件不变，该种群的年龄结构可由目前的稳定型转变为增长型

D．与其他年龄组相比，生殖前期个体获得的杀虫剂抗性遗传给后代的概率最大

答案：D

解析：种群的存活曲线是表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线，图示只能表示昆虫种群在某时期的年龄结构为增长型，不能得出该种群的存活曲线为凹型，A错误；常用性引诱剂来诱杀种群内的雄性个体，改变种群的正常性别比例，会影响雌性个体的正常交配，对生殖期的个体最有效，B错误；由图示可知，该种群的年龄结构目前呈现增长型，C错误；由于生殖后期个体不再进行繁殖，而生殖前期个体数量远多于生殖期，则生殖前期个体获得的杀虫剂抗性遗传给后代的概率最大，D正确。

4．在分析种群年龄特点时，也可将种群的年龄结构分为幼年期(甲)、成年期(乙)及老年期(丙)三个层级。比较这三个年龄层级的成员数量在种群中所占的比例，可推测该种群未来的发展情形。下列各项中，最可能成为濒危物种的是(　　)

A．甲>乙>丙           B．甲>乙＝丙

C．甲＝乙＝丙          D．甲<乙<丙

答案：D

解析：若年龄结构的三个层级的关系发展为甲＜乙＜丙，则该种群密度会越来越小，最可能成为濒危物种。

5．种群密度的取样调查对于不同种类的生物采用的方法存在着差异。

(1)植物——样方法。某同学采用样方法对一种植物进行计数。上图是其中一个样方中该植物的分布情况(注：图中黑点表示该种植物)，对该样方中该种植物进行计数时，应记录的数目是________。

(2)标记重捕法常用于调查活动能力________，活动范围________的动物。

(3)常用________法调查旱柳的种群密度，该种群具有的数量特征有________(填序号)。

①死亡率　②垂直分层现象　③年龄结构　④性别比例　⑤水平镶嵌分布　⑥复杂的种间关系　⑦迁入率

答案：(1)15　(2)强　大　(3)样方　①③④⑦

解析：(1)某同学采用样方法对一种植物进行计数。根据“计上不计下，计左不计右”的原则，应记录的数目是15株。(2)标记重捕法常用于调查活动能力强，活动范围大的动物。(3)植物种群密度的调查常采用样方法，种群的数量特征有①死亡率、③年龄结构、④性别比例、⑦迁入率，另外还有种群密度、死亡率、迁出率等。而②垂直分层现象和⑥复杂的种间关系属于群落水平研究的问题，⑤水平镶嵌分布属于群落的水平结构，不属于旱柳种群的特征，故选①③④⑦。