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新高考生物一轮复习课件 第九单元 第1课 种群的特征和数量的变化（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习课件 第九单元 第1课 种群的特征和数量的变化（含解析），共60页。PPT课件主要包含了核心概念·自查，单位体积，最基本，个体总数，迁入或迁出，各年龄期，雌雄个体，趋光性，酵母菌，监测和等内容，欢迎下载使用。
【概念导图】 一图知全局
【概念梳理】 闭书测基础一、种群的特征1.种群的数量特征:
2.种群的空间特征(将下面的类型与图示连线):
二、种群密度的调查方法
三、种群数量变化的研究1.研究方法:建构_____模型。2.数学模型的表现形式:曲线图和___________。
3.种群数量增长的“J”型曲线:
4.种群数量增长的“S”型曲线:
5.种群数量变化及影响因素。(1)变化形式:增长、_____、_____和消亡。(2)影响因素:气候、食物、_____、_______等。此外_________的影响越来越大,甚至成为决定性因素。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理:用_____培养基培养酵母菌,理想条件下酵母菌种群增长呈“__”型曲线;有限条件下,酵母菌种群增长呈“__”型曲线。2.实验方法:(1)培养液中酵母菌的计数方法:使用血细胞计数板,采用___________。(2)酵母菌计数的操作过程:应先盖上_______,然后在盖玻片_____滴培养液,让培养液_________计数室,多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待酵母菌细胞_________到计数室底部,然后再用显微镜计数一个小方格内的酵母菌数量。
【概念辨析】 全面清障碍1.判断下列有关种群特征叙述的正误:(1)可可西里自然保护区中所有的野牦牛就是这个区域内野牦牛的种群密度。( )分析:种群密度是指在单位面积或单位体积中的个体数。这个区域中所有的野牦牛是种群数量,而不是种群密度。(2)调查草地某种蜘蛛的种群密度时,要选择草多的地方,否则结果偏低。( )分析:调查种群密度时,要随机取样。选择草多的地方,蜘蛛数量多,导致结果偏高。
(3)可以用样方法调查稻田中田螺的种群密度,用标志重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度。( )(4)种群密度与出生率成正比,与死亡率成反比。( )分析:出生率和死亡率直接决定种群密度大小,但不一定成正比或反比。
2.判断下列有关种群数量变化叙述的正误:(1)一个物种种群引入新环境后,这个生物种群就会出现“J”型增长。( )分析:一个物种种群到一个新的环境,种群数量增长可能受到新环境中其他生物的制约,所以不一定呈“J”型增长;也可能由于对环境适应性强,食物、空间等非常充足,种群数量持续增加,短时间内出现 “J”型增长。(2)对于“S”型曲线,同一种群的K值是固定不变的,与环境因素无关。( )分析:对一个种群来说,环境容纳量(即K值)取决于环境条件。环境条件改变,K值就会改变。
(3)环境容纳量是指种群的最大数量。( )分析:环境容纳量是指长时期内环境所能维持的种群最大数量,短时期内种群数量有可能超过或低于环境容纳量。(4)在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。( )分析:在理想条件下没有环境容纳量,这时影响种群数量增长的因素主要是出生率和死亡率。(5)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动。( )分析:种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等。
3.判断下列有关“培养液中酵母菌种群的数量变化”叙述的正误:(1)培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧。( )分析:酵母菌的繁殖需要在有氧条件下进行。(2)培养液中酵母菌数量的增长只受培养液的成分、温度等环境因素的影响。( )分析:培养液中酵母菌数量的增长还受到自身因素的影响,如种群的个体数量。
(3)在该实验中,先滴培养液,再盖盖玻片,计数结果将偏小。( )分析:计数时,一般先盖盖玻片,再滴培养液。若先滴培养液,再盖盖玻片,计数结果将偏大。(4)培养液中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度对其增长的制约逐渐减弱。 ( )分析:培养液中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度越来越高,对其增长的制约逐渐增强。(5)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次。( )
【概念活用】 教材命题源1.教材原文必修3 P62“学科交叉与数学的联系”改编: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。(1)这个种群中鼠的种群密度大约是___只/公顷。(2)若标记物容易脱落,则估算的种群密度会_____(填“偏高”或“偏低”)。
2.教材必修3 P63插图解读:思考:A图代表_____型,判断的依据是幼年个体数很多,老年个体数很少。B图代表_____型,判断的依据_______________________。C图代表_____型,_______________________________。
是各年龄个体数比例适中
个体数很多,幼年个体数很少
3.教材必修3 P66:“在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937—1942年期间,这个种群数量的增长如图4?5所示。”
(1)在1937～1942年,环颈雉的增长曲线相当于______型曲线。(2)经调查,第一年环颈雉种群数量为N0,如果在理想条件下,每年增长率保持不变,且λ=1.3,第三年该种群数量为______。(3)图中可以看出从1940年开始,环颈雉种群数量的增长由缓慢逐渐加快,原因是_________________________________________。
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等
考点一 种群的数量特征及种群密度的调查方法【典例精研引领】(2020·安阳模拟)科研人员对某湖泊中一个岛屿上的社鼠种群特征进行了调查研究,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.迁入和迁出是影响社鼠种群密度的主要因素C.社鼠种群增大过程中,种群的雌雄性别比例下降,且雌性死亡率低D.性别比例维持较高水平时不利于社鼠种群数量的增加
【名师授法解题】 抓题眼练思维
【解析】选D。与春季相比,夏秋季种群数量下降,说明社鼠在夏秋季时出生率小于死亡率,A错误;该种群是位于某湖泊中一个岛屿上,迁入和迁出不是影响社鼠种群密度的主要因素,性别比例是影响社鼠种群密度的主要因素,B错误;在上半年,社鼠种群增大过程中,种群的雌雄性别比例下降,说明雌性死亡率高,C错误。在秋冬两季,雌雄性别比例都大于1.5,但种群数量明显较少,说明性别比例维持较高水平时不利于社鼠种群数量的增加,D正确。
【母题变式延伸】 核心素养新命题(1)社鼠出生一个月后就性成熟了,下半年与上半年相比,幼年个体所占比例如何变化?(科学思维:分析与综合)提示:由图可知上半年种群数量是逐渐增多的,年龄组成为增长型,下半年种群数量是逐渐减少的,年龄组成为衰退型,所以下半年种群中幼年个体所占比例逐渐减少。
(2)某同学构建了该社鼠种群各数量特征之间关系的模型图,但不完整,请你补充完整。(科学思维:比较与归纳)提示:①是年龄组成,②是出生率,③是性别比例。
【备选典例】下列关于种群特征的叙述,正确的是( )A.种群密度越大种群数量增加越快B.性别比例对种群密度的影响在生殖前期最大C.自然增长率小于1时种群的数量即开始减少D.年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
【解析】选D。在呈“J”型增长过程中,种群密度越大种群数量增加越快,但在呈“S”型增长过程中由于存在阻力,增长速率呈现先增大后减小现象,A错误;性别比例对种群密度的影响在生殖期最大,B 错误;自然增长率=出生率-死亡率,因此只要自然增长率大于0即可增长,C错误;年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例,D正确。
【知能素养提升】1.种群的数量特征及相互关系:(科学思维:比较、归纳)
(1)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“___________________”,即种群数量多,种群密度不一定大。(2)决定种群密度变化的直接因素:_______________________________。在具体环境中的种群要根据实际情况分析。(3)决定种群密度的间接因素:年龄组成和性别比例。其中_________既能影响出生率,又能影响死亡率,而_________只能影响出生率。(4)_________是预测种群数量变化趋势的重要依据。但这种趋势不一定能实现,还要看影响种群密度变化的其他因素,如气候、食物、天敌等环境因素的变化。
出生率和死亡率、迁入率和迁出率
2.辨析年龄组成的三种图示:(科学思维:比较、归纳)(1)统计图:
(2)曲线图和柱状图:
(3)变化规律:无论何种图形,均应注意各年龄段个体的比例。①增长型中的_____个体多、_____个体少;②稳定型中各年龄段个体比例_____;③衰退型中的_____个体少、_____个体多。
3.标志重捕法的两点提醒：（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。
【热点考向演练】考向一 围绕种群的数量特征及内在联系,考查生命观念中生物与环境相互作用的系统观1.(2021·衡水中学模拟)现阶段我国出现了大量“421型”家庭(4个老人+1对夫妇+1个孩子),近期政府出台了“二孩政策”。下列叙述正确的是( )A.人口性别比例的失衡一定会降低出生率B.使动物种群密度减小的方法同样适用于人口数量的减少C.随着“421型”家庭增多,人口年龄金字塔底部面积所占的比例减小D.“二孩政策”的出台旨在提高出生率和降低死亡率,从而提高自然增长率
【解析】选C。人口性别比例的失衡不一定会降低出生率,A错误;使动物种群密度减小的方法一般不适用于人口数量的减少,人有社会性,B错误;随着“421型”家庭增多,幼年人口减少,人口年龄金字塔底部面积所占的比例减小,C正确;“二孩政策”的出台旨在提高出生率,并没有降低死亡率,D错误。
2.(2021·岳阳模拟)下列关于种群特征的叙述中,正确的是( )A.动物性成熟的早晚对动物出生率大小有重要影响B.出生率减去死亡率就是种群的自然增长速率C.各种生物的种群性别比例均为1∶1D.种群密度是种群内个体特征的统计值
【解析】选A。动物性成熟的早晚对动物出生率大小有重要影响,性成熟延迟则出生率降低,A正确;出生率减去死亡率是种群的自然增长率,不是自然增长速率,B错误;一般种群的性别比例为1∶1,还有雌性数量大于雄性的,或雄性数量大于雌性的情况,C错误;种群密度是种群内数量特征的统计值,D错误。
考向二 利用种群密度的调查实验,考查科学思维与科学探究能力3.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。下列有关叙述不正确的是( )
A.该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2B.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C.综合两次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(雌/雄)为8/9D.如经调查某草原的田鼠种群属于增长型,可以预测,该草原鼠害将会严重,必须做好防治准备工作
【解析】选B。该草地布氏田鼠的平均种群密度为32×36÷4÷2=144(只/hm2),A正确;由于田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,这样使得第二次捕获的个体随机性差一些,故计算所得的平均种群密度比实际的高,B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雌/雄=(14+18)÷(18+18)=32/36=8/9,C正确;如经调查某草原的田鼠种群属于增长型,可以预测,该草原鼠害将会严重,必须做好防治准备工作,D正确。
【拓展延伸】种群密度的调查方法误差分析
【加固训练·拔高】1.(2020·鄂州模拟)如图为种群数量特征的两个概念图,下列有关分析错误的是( )A.图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是bB.图1中的c为种群最基本的数量特征C.图2中的丁与图1中的a表示的含义相同D.图2中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度
【解析】选C。题图1中a只影响出生率,而b既影响出生率也影响死亡率,从而判断出a为性别比例,b为年龄组成,进而可知c为种群密度。题图2为题图1的变式,题图2中甲使种群密度增加,应为出生率和迁入率;乙使种群密度减少,应为死亡率和迁出率;丙只影响出生率,为性别比例;丁为年龄组成。题图1中b为年龄组成,是预测种群数量未来变化趋势的主要依据,A正确;题图1中c为种群密度,是种群最基本的数量特征,B正确;题图2中丁为年龄组成,而题图1中a为性别比例,C错误;题图2中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度,D正确。
2.(2020·银川九中模拟)蚜虫常聚集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位,是地球上最具有破坏性的害虫之一。七星瓢虫捕食蚜虫,是蚜虫的天敌。对于蚜虫,重要的是抓紧预防,避免虫害的发生。关于蚜虫的调查与防治,下列说法正确的是( )A.应采用样方法调查蚜虫的种群密度B.取样时应选择蚜虫较为集中的地块C.样方法可以准确计算出蚜虫的种群密度D.引入七星瓢虫,可以彻底消灭蚜虫
【解析】选A。蚜虫属于活动能力较弱,活动范围小的动物,可以采用样方法调查其种群密度,A正确;取样时应随机取样,B错误;样方法只能估算出蚜虫的种群密度,C错误;七星瓢虫以蚜虫为食,七星瓢虫与蚜虫之间为捕食关系,不会彻底消灭蚜虫,D错误。
3.(2018·海南高考节选)某小组为了研究某混交林的群落结构,选择了若干样地进行调查。其中A、B、C三种乔木的调查结果如表。
回答下列问题:(1)据表可知: 种群属于增长型种群, 种群属于衰退型种群, 种群属于稳定型种群。(2)该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是______________________。若要调查群落中松鼠种群的密度,则应采用______________法,理由是____________________________________ 。
【解析】(1)分析表格数据可知,C种群属于增长型种群,A种群属于衰退型种群,B种群属于稳定型种群。(2)该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是保证调查结果可靠。若要调查群落中松鼠种群的密度,由于其活动能力强,活动范围大,应采用标志重捕法。答案:(1)C A B(2)保证调查结果可靠 标志重捕 松鼠活动能力强,活动范围大
考点二 种群数量变化的“J”型曲线和“S”型曲线【典例精研引领】(2021·梧州模拟)假设某些条件下,种群的数量变化曲线如图中a、b1、b2所示。下列叙述正确的是( )A.若空间充足,种群数量增长一定如曲线a所示B.当某害虫种群数量达到K/2时进行杀虫,效果最佳C.若曲线b1变成曲线b2,说明该种群生存环境变恶劣了D.据曲线b1推测,当种群数量达到K值后种群数量不再发生变化
【解析】选C。a为“J”型曲线,是在食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌等理想条件下的动态变化,只有空间充裕不一定能形成“J”型曲线,食物的其他条件限制就不能形成“J”型曲线,A错误;K/2时种群增长速率最大,即该害虫数量增长最快,此时进行杀虫效果不佳,对于害虫的防治越早越好,B错误;曲线b1的K值大于曲线b2,若曲线b1变成曲线b2,说明该种群的生存环境变恶劣了,C正确;种群数量达到K值后,种群数量会在一定范围内上下波动,并非不再变化,D错误。
【母题变式延伸】 核心素养新命题(1)题图中b1曲线的形成过程中何时出现了环境阻力?曲线a、b1哪条更符合自然界的种群数量变化实况?为什么?提示:b1曲线自始至终存在环境阻力;自然界中资源和空间有限,随着种群密度增大,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,所以曲线b1更符合自然界的种群数量变化实况。
(2)在曲线b1中的种群数量都没有超过K值,所以有同学就认为K值就是“S”型曲线中种群的最大数量,你赞同他的观点吗?为什么?(生命观念:稳态与平衡观)提示:不赞同。K值就是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;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,因为时间长了,由于种群数量太多,环境会遭到破坏。
【备选典例】(2020·安庆模拟)生态学上环境容纳量又称K值,最低起始数量又称M值,科学家研究了某种群的数量变化规律,如图所示为该种群的种群瞬时增长量随种群数量的变化曲线,下列有关该图的分析,正确的是( )A.图中K值为750个,M值为25个B.当种群数量大于K值时,种群数量下降;小于K值时,种群数量上升C.当种群数量小于M值时,种群数量下降;大于M值时,种群数量上升D.若该种群的起始数量分别是75、300、800,则理论上种群的最终数量依次为0、600、600
【解析】选D。曲线表示种群瞬时增长量随种群数量的变化,当种群数量大于600时,种群数量下降,所以600为种群数量的最大值,即K值。当种群数量小于100时,种群的瞬时增长量小于0,所以100是种群数量的最小值,即M值,A错误;种群数量小于100时,种群瞬时增长量小于0,种群数量下降,B错误;当种群数量大于600时,种群瞬时增长量小于0,种群数量下降,C错误;当种群数量为75时,数量小于100,种群数量下降,最终数量为0。当种群数量为300时,种群数量增加到K值达到最大,最终数量为600。当种群数量为800时,种群数量下降到600,维持稳定,D正确。
【知能素养提升】1.种群数量增长中的经典曲线:(科学思维:模型构建)
(1)甲图中:阴影部分表示环境阻力,按自然选择学说,是生存斗争中被淘汰的个体数。“J”型曲线无K值,而“S”型曲线有K值。(2)乙图中:λ代表种群数量增长倍数,即该种群数量是一年前种群数量的倍数。①λ>1时,种群密度增大,如图中ce段(不包括c点,但包括e点)。②λ=1时,种群密度保持稳定,如图中a点和c点以及a之前的4年时间。③λ<1时,种群密度减小,如图中ac段(不包括a、c点)。
2.种群“S”型增长曲线的分析及在实践中的应用:(科学思维:模型建构)(1)“S”型曲线分析。
【热点考向演练】考向一 结合种群数量增长曲线模型,考查信息获取、比较与归纳能力1.(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.培养基更换频率的不同,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型增长阶段
【解析】选D。本题考查种群的数量变化。细菌甲为异养生物,能够将培养基中的有机物分解成无机物,A项正确;培养基更换频率越快,细菌可利用的资源就越多,所以培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同,B项正确;在培养到23 h之前,a组培养基中的细菌呈J型增长,说明培养基中的营养和空间条件都是充裕的,C项正确;题图中三组起始段曲线是重合的,c组曲线在种群数量达到K/2之前,其增长曲线符合J型增长,种群增长出现J型增长阶段,D项错误。
【加固训练·拔高】如图表示某草原生态系统中草原兔种群数量变化曲线,其中虚线表示草原兔的栖息地遭到破坏后的种群数量变化。下列有关叙述错误的是( )A.图中K2为草原兔种群数量的最大值,说明此地草原兔种群的K值为K2B.a段快速增长的原因可能是食物和空间充足、气候适宜、没有敌害等C.草原兔的栖息地遭到破坏后,种群数量持续下降的主要原因是食物不足D.若草原兔被标记个体更易于被捕食,则用标志重捕法估算的草原兔数量会偏大
【解析】选A。环境容纳量(K值)是指在自然环境不被破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群数量的最大值,图中K2为草原兔种群数量的最大值,但种群数量不能长期保持在K2,在较长时间,可以在K1数值小范围上下波动,因此此地草原兔的K值为K1,A错误。a段快速增长的原因可能是这段时间内,草原兔的食物和空间条件充足、气候适宜、没有敌害等,B正确。草原兔的栖息地遭到破坏后,草原兔的食物短缺,故其种群数量持续下降,C正确。用标志重捕法调查草原兔的种群密度时,根据公式:个体总数(N)/初次捕获个体数(M)=重捕个体总数(n)/重捕中被标记的个体数(m),可推出N=M×(n/m),若被标记个体更易于被捕食,则等式中M不变,n/m变大,故N增大,即草原兔种群密度的估算值会偏大,D正确。
考向二 将种群数量变化曲线与生产实际相联系,增强社会责任2.(2021·安徽模拟)某地区经采煤作业后，形成了许多塌陷区。研究人员连续6年调查某塌陷区内鲤鱼的种群数量，得到如图所示的曲线。为了充分利用鲤鱼资源，又不影响种群的可持续发展，下列叙述正确的是( )A.该塌陷区内鲤鱼的环境容纳量约为40吨B.必须保证捕捞前后种群的年龄组成不变C.第7年的最大捕捞量应控制在37吨以内D.必须在种群数量达到K值时才能进行捕捞
【解析】选A。由曲线分析可知，该塌陷区内鲤鱼的环境容纳量约为40吨，A正确；捕捞前年龄组成是稳定型，捕捞后必须保证年龄组成是增长型，B错误；第7年的最大捕捞量应控制在20吨以内，即捕捞后种群数量为环境容纳量的一半，此时种群增长速率最大，C错误；不一定是在种群数量达到K值时才进行捕捞，只要捕捞后剩余量是环境容纳量的一半就可以，D错误。
【拓展延伸】K值模型解读(1)K值即环境容纳量，它指环境条件不受破坏的情况下，所能容纳的最大值，种群数量会在K值上下波动，当偏离K值时，种群会通过负反馈调节使其回到K值。
(2)M不是环境容纳量，因为种群数量不能在M附近波动，这是种群数量达到的最大值，会超过K值，但因为环境等会被破坏，这个值存在的时间很短。(3)K1和K2是不同环境条件下的环境容纳量。同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境变化的影响。当生物生存环境得到改善后，K值会上升(如图中从K1到K2)；而当生物生存环境遭到破坏时，K值会下降。
【加固训练·拔高】1.在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后,又开展了连续4年的跟踪调查,计算其λ值(λ=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。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述,错误的是( )A.第1年末甲、乙两种群的增长速率不一定相等B.第2年末乙种群数量不一定大于甲C.第3年末乙种群数量达到了最大值D.这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
【解析】选D。由于两个种群初始数量未知,第1年末甲种群λ=1.5,乙的λ值稍大于1.0,两个种群具体增加的个体数量无法得知,故两个种群的增长速率不一定相等,并且第2年末乙种群数量不一定大于甲;第3年末乙种群λ=1.0,且在接下来的时间内λ小于1.0,即种群数量会减少,故第3年末是乙种群数量的最大值;这4年中,甲种群λ均为1.5,每年增加的数量都较前一年多。
2.(2018·全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一,下列叙述错误的是( )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】选D。本题考查种群密度及其影响因素。种群的数量受自然资源和空间等影响而呈现S型增长,A项正确;密度越大,种内斗争越激烈,数量增长越慢,B项正确;鱼的养殖密度不同时,增长速率也会不同(密度大的增长得慢),单位水体该鱼的产量有可能相同,C项正确;种群数量越接近K值,密度对其增长的制约越强,D项错误。
3.在一段时间内,某生态系统中甲种群的增长速率变化、乙种群的数量变化如图所示。下列分析正确的是( ) A.t1～t2,甲种群的增长速率大于乙种群B.t2时,甲种群的环境容纳量最大C.t2～t3,甲种群的年龄组成为增长型D.t4之后,乙种群的数量将无限增长
【解析】选C。图示为甲种群的增长速率和乙种群的数量变化曲线,无法比较二者增长速率的大小,A错误;t2时,甲种群的增长速率最大,种群数量处于环境容纳量的一半,B错误;t2～t3,甲种群的数量仍在增多,其年龄组成为增长型,C正确;由于自然界的资源和空间是有限的,当种群数量增长时,种内斗争加剧,以该种群为食的动物的数量也增加,使种群的出生率降低,死亡率增高,当死亡率增加到与出生率相等时,种群的增长将停止,D错误。
4.科学家研究某区域田鼠的种群数量变化,得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线如图所示。在不考虑迁入、迁出的情况下,下列说法正确的是( )A.a点和b点时对应的田鼠种群数量相同B.田鼠种群数量在b～c时期经历了先上升后下降C.该田鼠种群增长为“S”型增长,c点时种群密度最小D.从图中可知,O～d时期田鼠种群数量出现了周期性波动
【解析】选B。分析曲线图可知,R=出生率/死亡率,当R大于1时,出生率大于死亡率,种群数量增加;当R等于1时,出生率等于死亡率,种群数量保持相对稳定;当R小于1时,出生率小于死亡率,种群数量减小。a点和b点R大于1,种群数量一直在增加,b点时田鼠种群数量高于a点,A错误;田鼠种群数量在b～c时期经历了先上升后下降,B正确;该田鼠种群数量先增加后减少,可见其增长方式不是“S”型增长,且种群密度最小的点是d点,C错误;O～d时期田鼠种群数量没有周期性波动,D错误。
考点三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化【典例精研引领】(2020·江苏高考)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
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选B。本题主要考查酵母菌的培养与计数方法。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。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)若长时间封闭培养,细菌数量会如何变化,为什么?(科学探究:实验分析)提示:先呈“S”型增长,后下降。因为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。(2)调查培养液中酵母菌种群数量的动态变化都用到了哪些科学方法?(科学思维:分析与综合)提示:①数学模型法;②抽样检测法;③显微观察法;④微生物培养法。
(3)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,这样做遵循了实验设计的什么原则?(科学探究:制订实验计划)提示:遵循了对照原则,自身前后对照。
【备选典例】(2021·江门高一检测)为了探究酵母菌种群数量的动态变化,某同学按如表完成了有关实验,并定期对酵母菌进行计数,其中1号试管第5天时数量达到最大,第6天实验结束。下列叙述正确的是( )
A.该同学研究的课题是温度对酵母菌种群数量变化的影响B.pH、取样时间都属于无关变量,对实验没有影响C.第5天时,1号试管种群的出生率=死亡率D.实验中1、2、3号试管种群都呈现“S”型增长
【解析】选C。根据表格可知,实验的自变量为温度和营养物质,因此该同学研究的课题是温度和营养物质对酵母菌种群数量变化的影响,A错误;pH、取样时间等都属于无关变量,应相同且适宜,B错误;1号试管第5天时数量达到最大,此时种群的出生率=死亡率,C正确;实验中1、2号试管内加入的是培养液,能为酵母菌的生长繁殖提供营养物质,因此1、2号试管中的种群都会经历“S”型增长,3号试管内加入的是无菌水,不能为酵母菌提供营养,酵母菌会因营养物质缺乏而死亡,不会经历“S”型增长,D错误。
【知能素养提升】1.构建探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验方案的模型:(科学思维、科学探究)(1)提出问题(用问句)。培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?也可以提出其他的探究问题,例如:不同培养液(如加糖或不加糖)中酵母菌种群数量增长的情况如何?在不同温度条件下酵母菌种群数量增长的情况如何?
(2)作出假设(用陈述句)。开始在资源和空间无限多的环境中,酵母菌呈________增长。随着时间的推移,环境中资源和空间逐渐变得有限,代谢废物不断积累,酵母菌呈______增长。
(4)分析结果,得出结论。酵母菌在开始的一段时间内呈________增长,随着时间的推移,环境中资源和空间逐渐变得有限,代谢废物不断积累,酵母菌呈________增长,最终将全部死亡。
2.血细胞计数板的使用以及酵母菌数量的计算方法:(科学思维、科学探究)(1)血细胞计数板(如图):
血细胞计数板有两个方格网,每个方格网刻有9个大方格,其中中间的一个大方格为计数室。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,计数室的容积为0.1 mm3。计数室通常有两种规格:16个中方格×25个小方格和25个中方格×16个小方格,两种规格的计数室都均分成400个小方格。上图的规格是25个中方格×16个小方格。
(2)计算方法(以25×16型为例)。①可用五点取样法,先统计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=1 000 mm3,1 mL菌液的总菌数=(A/5)×25×10 000×B=50 000AB。
【热点考向演练】考向一 结合实验步骤、思路的设计,考查实验探究能力1.(2019·海南高考)将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后,充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是( )A.酵母菌种群增长所需的能量全部来自于马铃薯培养液B.若要估算培养液中酵母菌的数量,可借助显微镜进行C.培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的D.给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加
【解析】选C。酵母菌利用马铃薯培养液中的营养物质,其种群增长所需的能量全部来自培养液,A项正确;若要估算培养液中酵母菌的数量,可借助显微镜以及血细胞计数板进行计数,B项正确;培养液被分成题述两组时,根据题干“充分混匀”,推测其中的酵母菌种群密度应该是相同的,C项错误;酵母菌在有氧条件下,可大量繁殖,给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加,D项正确。
2.(2021·山西实验中学模拟)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的操作,叙述正确的是( )A.从试管吸取培养液之前应静置一段时间B.对于压在小方格界线上的酵母菌,计数四条边上的菌数C.当一个小方格中酵母菌数目过多时应适当稀释D.将培养液滴到计数室中盖上盖玻片后镜检
【解析】选C。从试管中吸取培养液之前应将试管振荡,以使酵母菌混合均匀,减小实验误差,A错误;计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计数相邻两边及其顶角的菌数,B错误;当一个小方格中酵母菌数目过多时,无法计数,应适当稀释,C正确;操作过程中,应先盖上盖玻片,然后在盖玻片边缘滴培养液,让培养液自行渗入计数室,D错误。
【易错警示】操作程序中的7个注意点(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)制作装片时,应先盖盖玻片,再滴加培养液,否则计数不准确。(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)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。(6)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。(7)每天计数酵母菌数量的时间要固定。培养和记录过程要尊重事实,不能主观臆造。
考向二 结合实验结果的分析推理,考查实验探究能力3.如图为用不同方式培养的酵母菌的种群增长曲线,下列有关叙述正确的是( )A.a、b、c种群呈“J”型增长,d种群呈“S”型增长B.更换培养液只改变了营养物质的浓度,进而影响了酵母菌的生长C.随培养液更换周期延长,酵母菌种群的增长率增大D.对酵母菌进行计数时,未经染色的统计结果比实际值偏高
【解析】选D。依题意并分析图示可知,与b、c种群相比,a种群更换培养液的周期最短,酵母菌的营养物质最丰富,环境最适宜,因此a种群酵母菌的生长、繁殖的速度最快,最接近“J”型增长,但b、c种群的增长不属于“J”型增长,A错误;更换培养液,既改变了营养物质的浓度,又减少了有害代谢产物的积累,进而影响了酵母菌的生长,B错误;随培养液更换周期延长,营养物质出现匮乏,酵母菌种群的增长率减小,C错误;对酵母菌进行计数时,未经染色的统计结果因没有将死亡的酵母菌排除,导致其结果比实际值偏高,D正确。
【加固训练·拔高】1.如图是一种酵母通气培养的生长曲线,a、b是相同培养条件下两批次培养的结果,下列叙述合理的是( )A.a批次中可能有大量细菌污染B.b批次的接种量可能高于a批次C.t1时两批次都会产生较多的乙醇D.t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同
【解析】选B。a批次若有大量细菌污染,则K值会下降,与题图不符,A错误;b先达到K值,可能是接种量高于a,B正确;图中曲线是在通气的条件下绘制,t1时种群增长速率最大,说明此时氧气充足,酒精发酵需要在无氧条件下进行,故此时产生的乙醇很少或几乎没有,C错误;t2时,a、b均达到K值,但由于b条件下酵母菌数量首先达到K值,故消耗的营养物质较多,则营养物质的剩余量相对较少,D错误。
2.某学校生物兴趣小组探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。请回答:(1)某同学第1天在使用血细胞计数板计数时做法如下:①振荡摇匀试管,取1 mL培养液并加入了几滴台盼蓝染液。②先将__________放在计数室上,用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘,让培养液自行渗入,用吸水纸吸去多余培养液,稍待片刻,________________________,将计数板放在载物台的中央。 ③显微镜下观察计数:在观察计数时只记 (填“被”或“不被”)染成蓝色的酵母菌。
(2)在实验中,如果血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取的措施是____________。对于压在小方格界线上的酵母菌,正确的计数方法是____________________________。(3)如果使用的血细胞计数板有25个中方格,每1个中方格中有16个小方格,每个计数室容积为0.1 mm3。某同学在实验第6天取1 mL培养液并稀释10 000倍,若在显微镜下观察的5个中方格,酵母菌数分别为11、10、12、9、8个,则第6天1 mL培养液中酵母菌细胞数量为____________个。
【解析】(1)在对酵母菌数量进行抽样检测时,首先振荡摇匀试管,取1 mL培养液并适当稀释,然后将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸(吸水纸)吸去,待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,制作好临时装片。在显微镜下观察计数时,由于死的酵母菌细胞膜失去选择透过性,因此被染成蓝色,而活的酵母菌不会被染色,因此计数时只记不被染成蓝色的酵母菌。(2)在实验中,如果血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取的措施是增加稀释倍数。对于压在小方格界线上的酵母菌,正确的计数方法是计数相邻两边及其夹角上的数量。
(3)如果所使用的血细胞计数板有25个中方格。已知每个小方格平均有(11+10+12+9+8)/(5×16)=0.625个酵母菌,那1 mL培养液中酵母细胞个数=平均每个小方格的酵母菌数÷每1个小方格容积×稀释倍数=平均每个小方格的酵母菌数×400×104×稀释倍数=0.625×400×104×104=2.5×1010个。
答案:(1)②盖玻片 待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部 ③不被(2)增加稀释倍数 计数相邻两边及其夹角 (3)2.5×1010
3.(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与种群数量有关的问题。(1)将某种单细胞菌接种到装有10 mL液体培养基(培养基M)的试管中,培养并定时取样进行计数。计数后发现,试管中该种菌的总数达到a时,种群数量不再增加。由此可知,该种群增长曲线为____________型,且种群数量为______________时,种群增长最快。(2)若将该种菌接种在5 mL培养基M中,培养条件同上,则与上述实验结果相比,该种菌的环境容纳量(K值)___________(填“增大”“不变”或“减 小”)。若在5 mL培养基M中接种该菌的量增加一倍,则与增加前相比,K值________(填“增大”“不变”或“减小”),原因是___________________________________________________________________。
【解析】(1)试管中该种单细胞菌的总数达到a时,数量不再增加,这说明达到了该种群的环境容纳量,所以该种群的增长曲线为“S”型,在种群数量为环境容纳量的一半(a/2)时,种群增长速率最大,即增长最快。 (2)试管中培养液的体积由10 mL变为5 mL,该菌的生活空间和物质来源均减少,其环境容纳量会下降;种群的环境容纳量决定于环境资源量,与接种量无关,由于培养液体积不变,虽然接种量增加一倍,但是该条件下种群的环境容纳量保持不变。答案:(1)S a/2(2)减小 不变 K值是由环境资源量决定的,与接种量无关
【命题新情境】东亚飞蝗,别名蚂蚱、蝗虫,为迁飞性、杂食性的农业害虫。为了给预防“蝗灾”提供科学依据,研究者通过两年时间对某地区气温、降水量变化与东亚飞蝗种群数量变化的关系进行了研究,结果如图。当雨量充沛、气候潮湿时,真菌、丝虫和蛙等大量繁殖可抑制飞蝗的种群数量。
【命题新角度】1.从题图可知,影响东亚飞蝗种群密度的非生物因素是 _________、 。 2.蝗虫与真菌、蛙的关系分别是__________________________________。 3.春夏季节绿油油的青草上飞蝗大都是绿色的,到了秋季,青草变得枯黄,蝗虫也变成了黄褐色,蝗虫有了这种与周围环境融为一体的保护色,不易被天敌发现,但部分蝗虫仍会被蛙、鸟等天敌捕食,这说明了____________________________________ 。
4.结合相关信息,从种间关系和环境改变角度两方面说明预防“蝗灾”的措施有哪些?【解析】1.在自然界中,影响种群数量变化的非生物因素有阳光、温度、水等,本题影响东亚飞蝗种群密度的非生物因素可以直接从图中获得所需信息,气温和降水量分别属于温度、水。2.生物的种间关系应从捕食、竞争、寄生和互利共生角度分析问题,蝗虫与真菌为寄生关系,蝗虫与蛙之间为捕食关系。3.蝗虫的保护色是长期适应环境的结果,部分蝗虫仍会被蛙、鸟类等天敌捕食,说明了生物适应环境具有相对性。
4.预防蝗灾应该采取投放捕食飞蝗的天敌和寄生于飞蝗体内的寄生生物,植树造林,改变蝗区小气候,消灭蝗虫繁殖产卵的场所等措施。答案:1.温度 水 2.寄生、捕食3.生物适应环境具有相对性4.(1)增加天敌种类和数量或释放寄生生物(2)植树造林,改变蝗区小气候
【拓展视野】黑光灯诱捕法真的发“黑光”吗? 黑光灯是一种特制的气体放电灯,它能发出长波 UV-A光(330～4 00 nm的紫外光),该波长的光是人眼看不见的紫外线,故人们把能发出人眼看不见的紫外光的灯叫做黑光灯。黑光灯的灯管的结构和电特性与一般照明荧光灯的相同,它们的区别只是管壁内涂的荧光粉不同。灯管型黑光灯均涂有一定的磷光粉,它的涂层及“黑色”玻璃灯管本身会阻挡大部分可见光,最后只有长波UV-A光、部分紫色和蓝色的可见光从灯管中发射出来。
可见,黑光灯不发“黑光”,在黑暗中可见到微弱或紫或蓝的可见光。 那么黑光灯为什么能诱杀趋光昆虫?黑光灯之所以能在夜间诱杀趋光性昆虫,是因为趋光性昆虫的视网膜上有一种色素,这种色素能吸收某一特殊波长的光,并且昆虫也喜好这一特殊的光。当该光刺激了视觉神经后,通过神经系统的调节,从而引起昆虫的趋光运动。 昆虫可见光区的波长要比人类可见光区(390～770 nm)的波长更短。大多数趋光性昆虫喜好波长330～400 nm的紫外光和紫光,尤其鞘翅目和鳞翅目昆虫对这一波段的光更加敏感。据此,人们便设计出了能放射光波360 nm左右的黑光灯,用于对大多数害虫进行监测和诱杀。
【概念导图】 一图知全局
【概念梳理】 闭书测基础一、种群的特征1.种群的数量特征:
2.种群的空间特征(将下面的类型与图示连线):
二、种群密度的调查方法
三、种群数量变化的研究1.研究方法:建构_____模型。2.数学模型的表现形式:曲线图和___________。
3.种群数量增长的“J”型曲线:
4.种群数量增长的“S”型曲线:
5.种群数量变化及影响因素。(1)变化形式:增长、_____、_____和消亡。(2)影响因素:气候、食物、_____、_______等。此外_________的影响越来越大,甚至成为决定性因素。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理:用_____培养基培养酵母菌,理想条件下酵母菌种群增长呈“__”型曲线;有限条件下,酵母菌种群增长呈“__”型曲线。2.实验方法:(1)培养液中酵母菌的计数方法:使用血细胞计数板,采用___________。(2)酵母菌计数的操作过程:应先盖上_______,然后在盖玻片_____滴培养液,让培养液_________计数室,多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻,待酵母菌细胞_________到计数室底部,然后再用显微镜计数一个小方格内的酵母菌数量。
【概念辨析】 全面清障碍1.判断下列有关种群特征叙述的正误:(1)可可西里自然保护区中所有的野牦牛就是这个区域内野牦牛的种群密度。( )分析:种群密度是指在单位面积或单位体积中的个体数。这个区域中所有的野牦牛是种群数量,而不是种群密度。(2)调查草地某种蜘蛛的种群密度时,要选择草多的地方,否则结果偏低。( )分析:调查种群密度时,要随机取样。选择草多的地方,蜘蛛数量多,导致结果偏高。
(3)可以用样方法调查稻田中田螺的种群密度,用标志重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度。( )(4)种群密度与出生率成正比,与死亡率成反比。( )分析:出生率和死亡率直接决定种群密度大小,但不一定成正比或反比。
2.判断下列有关种群数量变化叙述的正误:(1)一个物种种群引入新环境后,这个生物种群就会出现“J”型增长。( )分析:一个物种种群到一个新的环境,种群数量增长可能受到新环境中其他生物的制约,所以不一定呈“J”型增长;也可能由于对环境适应性强,食物、空间等非常充足,种群数量持续增加,短时间内出现 “J”型增长。(2)对于“S”型曲线,同一种群的K值是固定不变的,与环境因素无关。( )分析:对一个种群来说,环境容纳量(即K值)取决于环境条件。环境条件改变,K值就会改变。
(3)环境容纳量是指种群的最大数量。( )分析:环境容纳量是指长时期内环境所能维持的种群最大数量,短时期内种群数量有可能超过或低于环境容纳量。(4)在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量。( )分析:在理想条件下没有环境容纳量,这时影响种群数量增长的因素主要是出生率和死亡率。(5)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动。( )分析:种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等。
3.判断下列有关“培养液中酵母菌种群的数量变化”叙述的正误:(1)培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧。( )分析:酵母菌的繁殖需要在有氧条件下进行。(2)培养液中酵母菌数量的增长只受培养液的成分、温度等环境因素的影响。( )分析:培养液中酵母菌数量的增长还受到自身因素的影响,如种群的个体数量。
(3)在该实验中,先滴培养液,再盖盖玻片,计数结果将偏小。( )分析:计数时,一般先盖盖玻片,再滴培养液。若先滴培养液,再盖盖玻片,计数结果将偏大。(4)培养液中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度对其增长的制约逐渐减弱。 ( )分析:培养液中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度越来越高,对其增长的制约逐渐增强。(5)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次。( )
【概念活用】 教材命题源1.教材原文必修3 P62“学科交叉与数学的联系”改编: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。(1)这个种群中鼠的种群密度大约是___只/公顷。(2)若标记物容易脱落,则估算的种群密度会_____(填“偏高”或“偏低”)。
2.教材必修3 P63插图解读:思考:A图代表_____型,判断的依据是幼年个体数很多,老年个体数很少。B图代表_____型,判断的依据_______________________。C图代表_____型,_______________________________。
是各年龄个体数比例适中
个体数很多,幼年个体数很少
3.教材必修3 P66:“在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937—1942年期间,这个种群数量的增长如图4?5所示。”
(1)在1937～1942年,环颈雉的增长曲线相当于______型曲线。(2)经调查,第一年环颈雉种群数量为N0,如果在理想条件下,每年增长率保持不变,且λ=1.3,第三年该种群数量为______。(3)图中可以看出从1940年开始,环颈雉种群数量的增长由缓慢逐渐加快,原因是_________________________________________。
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等
考点一 种群的数量特征及种群密度的调查方法【典例精研引领】(2020·安阳模拟)科研人员对某湖泊中一个岛屿上的社鼠种群特征进行了调查研究,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.迁入和迁出是影响社鼠种群密度的主要因素C.社鼠种群增大过程中,种群的雌雄性别比例下降,且雌性死亡率低D.性别比例维持较高水平时不利于社鼠种群数量的增加
【名师授法解题】 抓题眼练思维
【解析】选D。与春季相比,夏秋季种群数量下降,说明社鼠在夏秋季时出生率小于死亡率,A错误;该种群是位于某湖泊中一个岛屿上,迁入和迁出不是影响社鼠种群密度的主要因素,性别比例是影响社鼠种群密度的主要因素,B错误;在上半年,社鼠种群增大过程中,种群的雌雄性别比例下降,说明雌性死亡率高,C错误。在秋冬两季,雌雄性别比例都大于1.5,但种群数量明显较少,说明性别比例维持较高水平时不利于社鼠种群数量的增加,D正确。
【母题变式延伸】 核心素养新命题(1)社鼠出生一个月后就性成熟了,下半年与上半年相比,幼年个体所占比例如何变化?(科学思维:分析与综合)提示:由图可知上半年种群数量是逐渐增多的,年龄组成为增长型,下半年种群数量是逐渐减少的,年龄组成为衰退型,所以下半年种群中幼年个体所占比例逐渐减少。
(2)某同学构建了该社鼠种群各数量特征之间关系的模型图,但不完整,请你补充完整。(科学思维:比较与归纳)提示:①是年龄组成,②是出生率,③是性别比例。
【备选典例】下列关于种群特征的叙述,正确的是( )A.种群密度越大种群数量增加越快B.性别比例对种群密度的影响在生殖前期最大C.自然增长率小于1时种群的数量即开始减少D.年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
【解析】选D。在呈“J”型增长过程中,种群密度越大种群数量增加越快,但在呈“S”型增长过程中由于存在阻力,增长速率呈现先增大后减小现象,A错误;性别比例对种群密度的影响在生殖期最大,B 错误;自然增长率=出生率-死亡率,因此只要自然增长率大于0即可增长,C错误;年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例,D正确。
【知能素养提升】1.种群的数量特征及相互关系:(科学思维:比较、归纳)
(1)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“___________________”,即种群数量多,种群密度不一定大。(2)决定种群密度变化的直接因素:_______________________________。在具体环境中的种群要根据实际情况分析。(3)决定种群密度的间接因素:年龄组成和性别比例。其中_________既能影响出生率,又能影响死亡率,而_________只能影响出生率。(4)_________是预测种群数量变化趋势的重要依据。但这种趋势不一定能实现,还要看影响种群密度变化的其他因素,如气候、食物、天敌等环境因素的变化。
出生率和死亡率、迁入率和迁出率
2.辨析年龄组成的三种图示:(科学思维:比较、归纳)(1)统计图:
(2)曲线图和柱状图:
(3)变化规律:无论何种图形,均应注意各年龄段个体的比例。①增长型中的_____个体多、_____个体少;②稳定型中各年龄段个体比例_____;③衰退型中的_____个体少、_____个体多。
3.标志重捕法的两点提醒：（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。
【热点考向演练】考向一 围绕种群的数量特征及内在联系,考查生命观念中生物与环境相互作用的系统观1.(2021·衡水中学模拟)现阶段我国出现了大量“421型”家庭(4个老人+1对夫妇+1个孩子),近期政府出台了“二孩政策”。下列叙述正确的是( )A.人口性别比例的失衡一定会降低出生率B.使动物种群密度减小的方法同样适用于人口数量的减少C.随着“421型”家庭增多,人口年龄金字塔底部面积所占的比例减小D.“二孩政策”的出台旨在提高出生率和降低死亡率,从而提高自然增长率
【解析】选C。人口性别比例的失衡不一定会降低出生率,A错误;使动物种群密度减小的方法一般不适用于人口数量的减少,人有社会性,B错误;随着“421型”家庭增多,幼年人口减少,人口年龄金字塔底部面积所占的比例减小,C正确;“二孩政策”的出台旨在提高出生率,并没有降低死亡率,D错误。
2.(2021·岳阳模拟)下列关于种群特征的叙述中,正确的是( )A.动物性成熟的早晚对动物出生率大小有重要影响B.出生率减去死亡率就是种群的自然增长速率C.各种生物的种群性别比例均为1∶1D.种群密度是种群内个体特征的统计值
【解析】选A。动物性成熟的早晚对动物出生率大小有重要影响,性成熟延迟则出生率降低,A正确;出生率减去死亡率是种群的自然增长率,不是自然增长速率,B错误;一般种群的性别比例为1∶1,还有雌性数量大于雄性的,或雄性数量大于雌性的情况,C错误;种群密度是种群内数量特征的统计值,D错误。
考向二 利用种群密度的调查实验,考查科学思维与科学探究能力3.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。下列有关叙述不正确的是( )
A.该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2B.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C.综合两次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(雌/雄)为8/9D.如经调查某草原的田鼠种群属于增长型,可以预测,该草原鼠害将会严重,必须做好防治准备工作
【解析】选B。该草地布氏田鼠的平均种群密度为32×36÷4÷2=144(只/hm2),A正确;由于田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,这样使得第二次捕获的个体随机性差一些,故计算所得的平均种群密度比实际的高,B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雌/雄=(14+18)÷(18+18)=32/36=8/9,C正确;如经调查某草原的田鼠种群属于增长型,可以预测,该草原鼠害将会严重,必须做好防治准备工作,D正确。
【拓展延伸】种群密度的调查方法误差分析
【加固训练·拔高】1.(2020·鄂州模拟)如图为种群数量特征的两个概念图,下列有关分析错误的是( )A.图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是bB.图1中的c为种群最基本的数量特征C.图2中的丁与图1中的a表示的含义相同D.图2中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度
【解析】选C。题图1中a只影响出生率,而b既影响出生率也影响死亡率,从而判断出a为性别比例,b为年龄组成,进而可知c为种群密度。题图2为题图1的变式,题图2中甲使种群密度增加,应为出生率和迁入率;乙使种群密度减少,应为死亡率和迁出率;丙只影响出生率,为性别比例;丁为年龄组成。题图1中b为年龄组成,是预测种群数量未来变化趋势的主要依据,A正确;题图1中c为种群密度,是种群最基本的数量特征,B正确;题图2中丁为年龄组成,而题图1中a为性别比例,C错误;题图2中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度,D正确。
2.(2020·银川九中模拟)蚜虫常聚集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位,是地球上最具有破坏性的害虫之一。七星瓢虫捕食蚜虫,是蚜虫的天敌。对于蚜虫,重要的是抓紧预防,避免虫害的发生。关于蚜虫的调查与防治,下列说法正确的是( )A.应采用样方法调查蚜虫的种群密度B.取样时应选择蚜虫较为集中的地块C.样方法可以准确计算出蚜虫的种群密度D.引入七星瓢虫,可以彻底消灭蚜虫
【解析】选A。蚜虫属于活动能力较弱,活动范围小的动物,可以采用样方法调查其种群密度,A正确;取样时应随机取样,B错误;样方法只能估算出蚜虫的种群密度,C错误;七星瓢虫以蚜虫为食,七星瓢虫与蚜虫之间为捕食关系,不会彻底消灭蚜虫,D错误。
3.(2018·海南高考节选)某小组为了研究某混交林的群落结构,选择了若干样地进行调查。其中A、B、C三种乔木的调查结果如表。
回答下列问题:(1)据表可知: 种群属于增长型种群, 种群属于衰退型种群, 种群属于稳定型种群。(2)该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是______________________。若要调查群落中松鼠种群的密度,则应采用______________法,理由是____________________________________ 。
【解析】(1)分析表格数据可知,C种群属于增长型种群,A种群属于衰退型种群,B种群属于稳定型种群。(2)该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是保证调查结果可靠。若要调查群落中松鼠种群的密度,由于其活动能力强,活动范围大,应采用标志重捕法。答案:(1)C A B(2)保证调查结果可靠 标志重捕 松鼠活动能力强,活动范围大
考点二 种群数量变化的“J”型曲线和“S”型曲线【典例精研引领】(2021·梧州模拟)假设某些条件下,种群的数量变化曲线如图中a、b1、b2所示。下列叙述正确的是( )A.若空间充足,种群数量增长一定如曲线a所示B.当某害虫种群数量达到K/2时进行杀虫,效果最佳C.若曲线b1变成曲线b2,说明该种群生存环境变恶劣了D.据曲线b1推测,当种群数量达到K值后种群数量不再发生变化
【解析】选C。a为“J”型曲线,是在食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌等理想条件下的动态变化,只有空间充裕不一定能形成“J”型曲线,食物的其他条件限制就不能形成“J”型曲线,A错误;K/2时种群增长速率最大,即该害虫数量增长最快,此时进行杀虫效果不佳,对于害虫的防治越早越好,B错误;曲线b1的K值大于曲线b2,若曲线b1变成曲线b2,说明该种群的生存环境变恶劣了,C正确;种群数量达到K值后,种群数量会在一定范围内上下波动,并非不再变化,D错误。
【母题变式延伸】 核心素养新命题(1)题图中b1曲线的形成过程中何时出现了环境阻力?曲线a、b1哪条更符合自然界的种群数量变化实况?为什么?提示:b1曲线自始至终存在环境阻力;自然界中资源和空间有限,随着种群密度增大,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,所以曲线b1更符合自然界的种群数量变化实况。
(2)在曲线b1中的种群数量都没有超过K值,所以有同学就认为K值就是“S”型曲线中种群的最大数量,你赞同他的观点吗?为什么?(生命观念:稳态与平衡观)提示:不赞同。K值就是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;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,因为时间长了,由于种群数量太多,环境会遭到破坏。
【备选典例】(2020·安庆模拟)生态学上环境容纳量又称K值,最低起始数量又称M值,科学家研究了某种群的数量变化规律,如图所示为该种群的种群瞬时增长量随种群数量的变化曲线,下列有关该图的分析,正确的是( )A.图中K值为750个,M值为25个B.当种群数量大于K值时,种群数量下降;小于K值时,种群数量上升C.当种群数量小于M值时,种群数量下降;大于M值时,种群数量上升D.若该种群的起始数量分别是75、300、800,则理论上种群的最终数量依次为0、600、600
【解析】选D。曲线表示种群瞬时增长量随种群数量的变化,当种群数量大于600时,种群数量下降,所以600为种群数量的最大值,即K值。当种群数量小于100时,种群的瞬时增长量小于0,所以100是种群数量的最小值,即M值,A错误;种群数量小于100时,种群瞬时增长量小于0,种群数量下降,B错误;当种群数量大于600时,种群瞬时增长量小于0,种群数量下降,C错误;当种群数量为75时,数量小于100,种群数量下降,最终数量为0。当种群数量为300时,种群数量增加到K值达到最大,最终数量为600。当种群数量为800时,种群数量下降到600,维持稳定,D正确。
【知能素养提升】1.种群数量增长中的经典曲线:(科学思维:模型构建)
(1)甲图中:阴影部分表示环境阻力,按自然选择学说,是生存斗争中被淘汰的个体数。“J”型曲线无K值,而“S”型曲线有K值。(2)乙图中:λ代表种群数量增长倍数,即该种群数量是一年前种群数量的倍数。①λ>1时,种群密度增大,如图中ce段(不包括c点,但包括e点)。②λ=1时,种群密度保持稳定,如图中a点和c点以及a之前的4年时间。③λ<1时,种群密度减小,如图中ac段(不包括a、c点)。
2.种群“S”型增长曲线的分析及在实践中的应用:(科学思维:模型建构)(1)“S”型曲线分析。
【热点考向演练】考向一 结合种群数量增长曲线模型,考查信息获取、比较与归纳能力1.(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.培养基更换频率的不同,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型增长阶段
【解析】选D。本题考查种群的数量变化。细菌甲为异养生物,能够将培养基中的有机物分解成无机物,A项正确;培养基更换频率越快,细菌可利用的资源就越多,所以培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同,B项正确;在培养到23 h之前,a组培养基中的细菌呈J型增长,说明培养基中的营养和空间条件都是充裕的,C项正确;题图中三组起始段曲线是重合的,c组曲线在种群数量达到K/2之前,其增长曲线符合J型增长,种群增长出现J型增长阶段,D项错误。
【加固训练·拔高】如图表示某草原生态系统中草原兔种群数量变化曲线,其中虚线表示草原兔的栖息地遭到破坏后的种群数量变化。下列有关叙述错误的是( )A.图中K2为草原兔种群数量的最大值,说明此地草原兔种群的K值为K2B.a段快速增长的原因可能是食物和空间充足、气候适宜、没有敌害等C.草原兔的栖息地遭到破坏后,种群数量持续下降的主要原因是食物不足D.若草原兔被标记个体更易于被捕食,则用标志重捕法估算的草原兔数量会偏大
【解析】选A。环境容纳量(K值)是指在自然环境不被破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群数量的最大值,图中K2为草原兔种群数量的最大值,但种群数量不能长期保持在K2,在较长时间,可以在K1数值小范围上下波动,因此此地草原兔的K值为K1,A错误。a段快速增长的原因可能是这段时间内,草原兔的食物和空间条件充足、气候适宜、没有敌害等,B正确。草原兔的栖息地遭到破坏后,草原兔的食物短缺,故其种群数量持续下降,C正确。用标志重捕法调查草原兔的种群密度时,根据公式:个体总数(N)/初次捕获个体数(M)=重捕个体总数(n)/重捕中被标记的个体数(m),可推出N=M×(n/m),若被标记个体更易于被捕食,则等式中M不变,n/m变大,故N增大,即草原兔种群密度的估算值会偏大,D正确。
考向二 将种群数量变化曲线与生产实际相联系,增强社会责任2.(2021·安徽模拟)某地区经采煤作业后，形成了许多塌陷区。研究人员连续6年调查某塌陷区内鲤鱼的种群数量，得到如图所示的曲线。为了充分利用鲤鱼资源，又不影响种群的可持续发展，下列叙述正确的是( )A.该塌陷区内鲤鱼的环境容纳量约为40吨B.必须保证捕捞前后种群的年龄组成不变C.第7年的最大捕捞量应控制在37吨以内D.必须在种群数量达到K值时才能进行捕捞
【解析】选A。由曲线分析可知，该塌陷区内鲤鱼的环境容纳量约为40吨，A正确；捕捞前年龄组成是稳定型，捕捞后必须保证年龄组成是增长型，B错误；第7年的最大捕捞量应控制在20吨以内，即捕捞后种群数量为环境容纳量的一半，此时种群增长速率最大，C错误；不一定是在种群数量达到K值时才进行捕捞，只要捕捞后剩余量是环境容纳量的一半就可以，D错误。
【拓展延伸】K值模型解读(1)K值即环境容纳量，它指环境条件不受破坏的情况下，所能容纳的最大值，种群数量会在K值上下波动，当偏离K值时，种群会通过负反馈调节使其回到K值。
(2)M不是环境容纳量，因为种群数量不能在M附近波动，这是种群数量达到的最大值，会超过K值，但因为环境等会被破坏，这个值存在的时间很短。(3)K1和K2是不同环境条件下的环境容纳量。同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境变化的影响。当生物生存环境得到改善后，K值会上升(如图中从K1到K2)；而当生物生存环境遭到破坏时，K值会下降。
【加固训练·拔高】1.在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后,又开展了连续4年的跟踪调查,计算其λ值(λ=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。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述,错误的是( )A.第1年末甲、乙两种群的增长速率不一定相等B.第2年末乙种群数量不一定大于甲C.第3年末乙种群数量达到了最大值D.这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
【解析】选D。由于两个种群初始数量未知,第1年末甲种群λ=1.5,乙的λ值稍大于1.0,两个种群具体增加的个体数量无法得知,故两个种群的增长速率不一定相等,并且第2年末乙种群数量不一定大于甲;第3年末乙种群λ=1.0,且在接下来的时间内λ小于1.0,即种群数量会减少,故第3年末是乙种群数量的最大值;这4年中,甲种群λ均为1.5,每年增加的数量都较前一年多。
2.(2018·全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一,下列叙述错误的是( )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】选D。本题考查种群密度及其影响因素。种群的数量受自然资源和空间等影响而呈现S型增长,A项正确;密度越大,种内斗争越激烈,数量增长越慢,B项正确;鱼的养殖密度不同时,增长速率也会不同(密度大的增长得慢),单位水体该鱼的产量有可能相同,C项正确;种群数量越接近K值,密度对其增长的制约越强,D项错误。
3.在一段时间内,某生态系统中甲种群的增长速率变化、乙种群的数量变化如图所示。下列分析正确的是( ) A.t1～t2,甲种群的增长速率大于乙种群B.t2时,甲种群的环境容纳量最大C.t2～t3,甲种群的年龄组成为增长型D.t4之后,乙种群的数量将无限增长
【解析】选C。图示为甲种群的增长速率和乙种群的数量变化曲线,无法比较二者增长速率的大小,A错误;t2时,甲种群的增长速率最大,种群数量处于环境容纳量的一半,B错误;t2～t3,甲种群的数量仍在增多,其年龄组成为增长型,C正确;由于自然界的资源和空间是有限的,当种群数量增长时,种内斗争加剧,以该种群为食的动物的数量也增加,使种群的出生率降低,死亡率增高,当死亡率增加到与出生率相等时,种群的增长将停止,D错误。
4.科学家研究某区域田鼠的种群数量变化,得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线如图所示。在不考虑迁入、迁出的情况下,下列说法正确的是( )A.a点和b点时对应的田鼠种群数量相同B.田鼠种群数量在b～c时期经历了先上升后下降C.该田鼠种群增长为“S”型增长,c点时种群密度最小D.从图中可知,O～d时期田鼠种群数量出现了周期性波动
【解析】选B。分析曲线图可知,R=出生率/死亡率,当R大于1时,出生率大于死亡率,种群数量增加;当R等于1时,出生率等于死亡率,种群数量保持相对稳定;当R小于1时,出生率小于死亡率,种群数量减小。a点和b点R大于1,种群数量一直在增加,b点时田鼠种群数量高于a点,A错误;田鼠种群数量在b～c时期经历了先上升后下降,B正确;该田鼠种群数量先增加后减少,可见其增长方式不是“S”型增长,且种群密度最小的点是d点,C错误;O～d时期田鼠种群数量没有周期性波动,D错误。
考点三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化【典例精研引领】(2020·江苏高考)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
【名师授法解题】抓题眼练思维
【解析】选B。本题主要考查酵母菌的培养与计数方法。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。
【母题变式延伸】核心素养新命题 (1)若长时间封闭培养,细菌数量会如何变化,为什么?(科学探究:实验分析)提示:先呈“S”型增长,后下降。因为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。(2)调查培养液中酵母菌种群数量的动态变化都用到了哪些科学方法?(科学思维:分析与综合)提示:①数学模型法;②抽样检测法;③显微观察法;④微生物培养法。
(3)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,这样做遵循了实验设计的什么原则?(科学探究:制订实验计划)提示:遵循了对照原则,自身前后对照。
【备选典例】(2021·江门高一检测)为了探究酵母菌种群数量的动态变化,某同学按如表完成了有关实验,并定期对酵母菌进行计数,其中1号试管第5天时数量达到最大,第6天实验结束。下列叙述正确的是( )
A.该同学研究的课题是温度对酵母菌种群数量变化的影响B.pH、取样时间都属于无关变量,对实验没有影响C.第5天时,1号试管种群的出生率=死亡率D.实验中1、2、3号试管种群都呈现“S”型增长
【解析】选C。根据表格可知,实验的自变量为温度和营养物质,因此该同学研究的课题是温度和营养物质对酵母菌种群数量变化的影响,A错误;pH、取样时间等都属于无关变量,应相同且适宜,B错误;1号试管第5天时数量达到最大,此时种群的出生率=死亡率,C正确;实验中1、2号试管内加入的是培养液,能为酵母菌的生长繁殖提供营养物质,因此1、2号试管中的种群都会经历“S”型增长,3号试管内加入的是无菌水,不能为酵母菌提供营养,酵母菌会因营养物质缺乏而死亡,不会经历“S”型增长,D错误。
【知能素养提升】1.构建探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验方案的模型:(科学思维、科学探究)(1)提出问题(用问句)。培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?也可以提出其他的探究问题,例如:不同培养液(如加糖或不加糖)中酵母菌种群数量增长的情况如何?在不同温度条件下酵母菌种群数量增长的情况如何?
(2)作出假设(用陈述句)。开始在资源和空间无限多的环境中,酵母菌呈________增长。随着时间的推移,环境中资源和空间逐渐变得有限,代谢废物不断积累,酵母菌呈______增长。
(4)分析结果,得出结论。酵母菌在开始的一段时间内呈________增长,随着时间的推移,环境中资源和空间逐渐变得有限,代谢废物不断积累,酵母菌呈________增长,最终将全部死亡。
2.血细胞计数板的使用以及酵母菌数量的计算方法:(科学思维、科学探究)(1)血细胞计数板(如图):
血细胞计数板有两个方格网,每个方格网刻有9个大方格,其中中间的一个大方格为计数室。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,计数室的容积为0.1 mm3。计数室通常有两种规格:16个中方格×25个小方格和25个中方格×16个小方格,两种规格的计数室都均分成400个小方格。上图的规格是25个中方格×16个小方格。
(2)计算方法(以25×16型为例)。①可用五点取样法,先统计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=1 000 mm3,1 mL菌液的总菌数=(A/5)×25×10 000×B=50 000AB。
【热点考向演练】考向一 结合实验步骤、思路的设计,考查实验探究能力1.(2019·海南高考)将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后,充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。下列说法错误的是( )A.酵母菌种群增长所需的能量全部来自于马铃薯培养液B.若要估算培养液中酵母菌的数量,可借助显微镜进行C.培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的D.给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加
【解析】选C。酵母菌利用马铃薯培养液中的营养物质,其种群增长所需的能量全部来自培养液,A项正确;若要估算培养液中酵母菌的数量,可借助显微镜以及血细胞计数板进行计数,B项正确;培养液被分成题述两组时,根据题干“充分混匀”,推测其中的酵母菌种群密度应该是相同的,C项错误;酵母菌在有氧条件下,可大量繁殖,给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加,D项正确。
2.(2021·山西实验中学模拟)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的操作,叙述正确的是( )A.从试管吸取培养液之前应静置一段时间B.对于压在小方格界线上的酵母菌,计数四条边上的菌数C.当一个小方格中酵母菌数目过多时应适当稀释D.将培养液滴到计数室中盖上盖玻片后镜检
【解析】选C。从试管中吸取培养液之前应将试管振荡,以使酵母菌混合均匀,减小实验误差,A错误;计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计数相邻两边及其顶角的菌数,B错误;当一个小方格中酵母菌数目过多时,无法计数,应适当稀释,C正确;操作过程中,应先盖上盖玻片,然后在盖玻片边缘滴培养液,让培养液自行渗入计数室,D错误。
【易错警示】操作程序中的7个注意点(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)制作装片时,应先盖盖玻片,再滴加培养液,否则计数不准确。(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)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。(6)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。(7)每天计数酵母菌数量的时间要固定。培养和记录过程要尊重事实,不能主观臆造。
考向二 结合实验结果的分析推理,考查实验探究能力3.如图为用不同方式培养的酵母菌的种群增长曲线,下列有关叙述正确的是( )A.a、b、c种群呈“J”型增长,d种群呈“S”型增长B.更换培养液只改变了营养物质的浓度,进而影响了酵母菌的生长C.随培养液更换周期延长,酵母菌种群的增长率增大D.对酵母菌进行计数时,未经染色的统计结果比实际值偏高
【解析】选D。依题意并分析图示可知,与b、c种群相比,a种群更换培养液的周期最短,酵母菌的营养物质最丰富,环境最适宜,因此a种群酵母菌的生长、繁殖的速度最快,最接近“J”型增长,但b、c种群的增长不属于“J”型增长,A错误;更换培养液,既改变了营养物质的浓度,又减少了有害代谢产物的积累,进而影响了酵母菌的生长,B错误;随培养液更换周期延长,营养物质出现匮乏,酵母菌种群的增长率减小,C错误;对酵母菌进行计数时,未经染色的统计结果因没有将死亡的酵母菌排除,导致其结果比实际值偏高,D正确。
【加固训练·拔高】1.如图是一种酵母通气培养的生长曲线,a、b是相同培养条件下两批次培养的结果,下列叙述合理的是( )A.a批次中可能有大量细菌污染B.b批次的接种量可能高于a批次C.t1时两批次都会产生较多的乙醇D.t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同
【解析】选B。a批次若有大量细菌污染,则K值会下降,与题图不符,A错误;b先达到K值,可能是接种量高于a,B正确;图中曲线是在通气的条件下绘制,t1时种群增长速率最大,说明此时氧气充足,酒精发酵需要在无氧条件下进行,故此时产生的乙醇很少或几乎没有,C错误;t2时,a、b均达到K值,但由于b条件下酵母菌数量首先达到K值,故消耗的营养物质较多,则营养物质的剩余量相对较少,D错误。
2.某学校生物兴趣小组探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。请回答:(1)某同学第1天在使用血细胞计数板计数时做法如下:①振荡摇匀试管,取1 mL培养液并加入了几滴台盼蓝染液。②先将__________放在计数室上,用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘,让培养液自行渗入,用吸水纸吸去多余培养液,稍待片刻,________________________,将计数板放在载物台的中央。 ③显微镜下观察计数:在观察计数时只记 (填“被”或“不被”)染成蓝色的酵母菌。
(2)在实验中,如果血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取的措施是____________。对于压在小方格界线上的酵母菌,正确的计数方法是____________________________。(3)如果使用的血细胞计数板有25个中方格,每1个中方格中有16个小方格,每个计数室容积为0.1 mm3。某同学在实验第6天取1 mL培养液并稀释10 000倍,若在显微镜下观察的5个中方格,酵母菌数分别为11、10、12、9、8个,则第6天1 mL培养液中酵母菌细胞数量为____________个。
【解析】(1)在对酵母菌数量进行抽样检测时,首先振荡摇匀试管,取1 mL培养液并适当稀释,然后将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸(吸水纸)吸去,待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放在载物台的中央,制作好临时装片。在显微镜下观察计数时,由于死的酵母菌细胞膜失去选择透过性,因此被染成蓝色,而活的酵母菌不会被染色,因此计数时只记不被染成蓝色的酵母菌。(2)在实验中,如果血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取的措施是增加稀释倍数。对于压在小方格界线上的酵母菌,正确的计数方法是计数相邻两边及其夹角上的数量。
(3)如果所使用的血细胞计数板有25个中方格。已知每个小方格平均有(11+10+12+9+8)/(5×16)=0.625个酵母菌,那1 mL培养液中酵母细胞个数=平均每个小方格的酵母菌数÷每1个小方格容积×稀释倍数=平均每个小方格的酵母菌数×400×104×稀释倍数=0.625×400×104×104=2.5×1010个。
答案:(1)②盖玻片 待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部 ③不被(2)增加稀释倍数 计数相邻两边及其夹角 (3)2.5×1010
3.(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与种群数量有关的问题。(1)将某种单细胞菌接种到装有10 mL液体培养基(培养基M)的试管中,培养并定时取样进行计数。计数后发现,试管中该种菌的总数达到a时,种群数量不再增加。由此可知,该种群增长曲线为____________型,且种群数量为______________时,种群增长最快。(2)若将该种菌接种在5 mL培养基M中,培养条件同上,则与上述实验结果相比,该种菌的环境容纳量(K值)___________(填“增大”“不变”或“减 小”)。若在5 mL培养基M中接种该菌的量增加一倍,则与增加前相比,K值________(填“增大”“不变”或“减小”),原因是___________________________________________________________________。
【解析】(1)试管中该种单细胞菌的总数达到a时,数量不再增加,这说明达到了该种群的环境容纳量,所以该种群的增长曲线为“S”型,在种群数量为环境容纳量的一半(a/2)时,种群增长速率最大,即增长最快。 (2)试管中培养液的体积由10 mL变为5 mL,该菌的生活空间和物质来源均减少,其环境容纳量会下降;种群的环境容纳量决定于环境资源量,与接种量无关,由于培养液体积不变,虽然接种量增加一倍,但是该条件下种群的环境容纳量保持不变。答案:(1)S a/2(2)减小 不变 K值是由环境资源量决定的,与接种量无关
【命题新情境】东亚飞蝗,别名蚂蚱、蝗虫,为迁飞性、杂食性的农业害虫。为了给预防“蝗灾”提供科学依据,研究者通过两年时间对某地区气温、降水量变化与东亚飞蝗种群数量变化的关系进行了研究,结果如图。当雨量充沛、气候潮湿时,真菌、丝虫和蛙等大量繁殖可抑制飞蝗的种群数量。
【命题新角度】1.从题图可知,影响东亚飞蝗种群密度的非生物因素是 _________、 。 2.蝗虫与真菌、蛙的关系分别是__________________________________。 3.春夏季节绿油油的青草上飞蝗大都是绿色的,到了秋季,青草变得枯黄,蝗虫也变成了黄褐色,蝗虫有了这种与周围环境融为一体的保护色,不易被天敌发现,但部分蝗虫仍会被蛙、鸟等天敌捕食,这说明了____________________________________ 。
4.结合相关信息,从种间关系和环境改变角度两方面说明预防“蝗灾”的措施有哪些?【解析】1.在自然界中,影响种群数量变化的非生物因素有阳光、温度、水等,本题影响东亚飞蝗种群密度的非生物因素可以直接从图中获得所需信息,气温和降水量分别属于温度、水。2.生物的种间关系应从捕食、竞争、寄生和互利共生角度分析问题,蝗虫与真菌为寄生关系,蝗虫与蛙之间为捕食关系。3.蝗虫的保护色是长期适应环境的结果,部分蝗虫仍会被蛙、鸟类等天敌捕食,说明了生物适应环境具有相对性。
4.预防蝗灾应该采取投放捕食飞蝗的天敌和寄生于飞蝗体内的寄生生物,植树造林,改变蝗区小气候,消灭蝗虫繁殖产卵的场所等措施。答案:1.温度 水 2.寄生、捕食3.生物适应环境具有相对性4.(1)增加天敌种类和数量或释放寄生生物(2)植树造林,改变蝗区小气候
【拓展视野】黑光灯诱捕法真的发“黑光”吗? 黑光灯是一种特制的气体放电灯,它能发出长波 UV-A光(330～4 00 nm的紫外光),该波长的光是人眼看不见的紫外线,故人们把能发出人眼看不见的紫外光的灯叫做黑光灯。黑光灯的灯管的结构和电特性与一般照明荧光灯的相同,它们的区别只是管壁内涂的荧光粉不同。灯管型黑光灯均涂有一定的磷光粉,它的涂层及“黑色”玻璃灯管本身会阻挡大部分可见光,最后只有长波UV-A光、部分紫色和蓝色的可见光从灯管中发射出来。
可见,黑光灯不发“黑光”,在黑暗中可见到微弱或紫或蓝的可见光。 那么黑光灯为什么能诱杀趋光昆虫?黑光灯之所以能在夜间诱杀趋光性昆虫,是因为趋光性昆虫的视网膜上有一种色素,这种色素能吸收某一特殊波长的光,并且昆虫也喜好这一特殊的光。当该光刺激了视觉神经后,通过神经系统的调节,从而引起昆虫的趋光运动。 昆虫可见光区的波长要比人类可见光区(390～770 nm)的波长更短。大多数趋光性昆虫喜好波长330～400 nm的紫外光和紫光,尤其鞘翅目和鳞翅目昆虫对这一波段的光更加敏感。据此,人们便设计出了能放射光波360 nm左右的黑光灯,用于对大多数害虫进行监测和诱杀。
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