第27讲 种群数量及其动态-备战2025年高考生物一轮复习精优课件
展开考点一 种群的数量特征及种群密度的调查方法
1. 种群定义:生活在一定区域的同种生物的全部个体
1) 一“全”:指____________,包括各个年龄段的个体,有性别差异的生物包括 。2) 二“单”:指 ,种群是 ,也是________的 。3) 三“同”:指同一 、同一 、同一 的全部个体。种群具有一定的 限制,离开一定的时间和空间的种群是不存在的。
[基础] 下列生物属于什么结构层次① 学校池塘中的所有生物② 学校池塘中的所有金鱼③ 学校池塘中的全部鱼
——群落——种群——都不是注意日常中不带修饰词的 “牛、羊、鱼、鼠、蛇、鸟”都是指一类动物,而不是一种动物,不构成种群。
研究城市人口变化不可忽视的因素
不是所有的种群都有性别比例
幼年个体多,老年个体少,出生率>死亡率,种群密度增大
各年龄段个体数目比例相当,出生率≈死亡率,种群密度稳定
幼年个体少,老年个体多,出生率<死亡率,种群密度减少
(预测种群数量的变化趋势)
思考:年龄结构为稳定型的,种群数量近期一定能保持稳定吗?
(1)__________ 是种群最基本的数量特征。(2)直接决定种群密度的因素是________________、________________。(3)年龄结构和性别比例不直接决定种群密度,年龄结构通过影响种群的________________,从而预测种群数量的变化趋势,性别比例能够影响种群的________间接影响种群密度。
3.种群数量特征间的相互关系
图1:a、b、c分别代表什么?
右图是有关种群数量特征的概念图:
(1)图中①~⑤分别代表的种群特征是_______________________________________________。(2)春运期间,影响北京、广州等大城市人口数量变化的主要因素是_________________。
(3)某生物学家对某地的蝗虫种群进行研究后大胆预测:不久后蝗灾会更加严重。他得出此结论的依据最可能是_________________________。
种群密度、出生率、死亡率、年龄结构、性别比例
蝗虫的年龄结构为增长型
利用性外激素诱捕雄蛾,影响雌雄蛾正常交尾的目的是 。 若某动物的婚配制为一雌一雄,生殖期个体的雌雄比越接近1∶1,则出生率越 。
使蛾的性别比例失调,降低出生率
二、种群密度的调查方法
适用于植物和活动能力差的动物(蚜虫、跳蝻)
适用于活动能力强的动物
④抽样检测法(显微计数法):
适用于微生物,如酵母菌
PS:有时候取样器取样法也可以调查土壤小动物种群密度样方法也可以调查植物丰富度。
范围小、个体大的统计
2.调查种群密度常用方法—— 抽样调查法
只计数种群的一小部分个体,用来估计整个种群的密度的方法。
2. 样方法的具体分类① 五点取样法② 等距取样法没有提及“具体方法”或“狭长地带”不要答
2. 样方法的注意事项① 调查双子叶植物不选丛生或蔓生,难以辨认”的单子叶草本植物② 确定合适的样方面积草本1m2;灌木16m2;乔木100m2③ 随机取样(取样的关键) —— 为了确保所选择的样方具有代表性,不受主观因素的影响,使通过样方法统计的结果(估算值)能更接近真实的情况④ 压样方边缘的“计左上”。⑤种群密度:所有样方平均值。
①适用范围:_______________、活动范围大的动物。
第2次捕获n只有标记的m只
调查期间,若调查区域内有较多个体出生、死亡、迁入或迁出,则会导致估算出现较大误差。
思考:具体哪些情况会导致估算值偏大或偏小?
第二次捕获中被标记的m值偏小会导致估算值偏大:1.标记物脱落;2.被标记个体被捕的机会降低;3.标记物导致被标记个体易于被天敌发现;4.在被标记个体稀少处捕获.
第二次捕获中被标记的m值偏大会导致估算值偏小:1.被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获;2.在被标记个体密集处捕获.
4. 黑光灯诱捕法适用于有趋光性的昆虫不属于样方法,是去除取样法,通过前几次捕获预测N的方法
P6“生物科技进展”:调查种群数量的其他方法:① 用红外触发相机拍摄照片和视频;② 根据动物的 特征计数(分析其中的DNA);③ 通过动物的 特征进行计数。
② 熊猫粪便的微卫星DNA分子标记
1.可用每平方米草坪上杂草的数量来表示种群密度。( )
2.五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。( )
3.动物种群密度调查都不能用样方法。( )
4.年龄结构为增长型,该种群的种群密度一定逐渐增大。( )
5.城市人口增长的决定因素是出生率和死亡率。( )
6.某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时,应选择在植物生长茂盛处取样。( )7.性别比例会影响出生率和死亡率,进而影响种群密度( )
[2023全国甲卷T9/较为基础] 某旅游城市加强生态保护和环境治理后,城市环境发生了很大变化,水体鱼明显增多,甚至曾经消失的一些水鸟(如水鸟甲)又重新出现。回答下列问题。1)调查水鸟甲的种群密度通常使用标志重捕法,原因是_____。2)从生态系统组成成分的角度来看,水体中的鱼,水鸟属于_____。3)若要了解该城市某个季节水鸟甲种群的环境容纳量,围绕除食物以外需要调查的内容有_____(答出3点即可)。
1)鸟类活动能力强,活动范围大 2)消费者 3)环境条件、天敌和竞争者
[2021山东高考] 调查1公顷范围内某种鼠的种群密度时,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。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(结果取整数)( )A.66只/公顷 B.77只/公顷C.83只/公顷 D.88 只/公顷
[2023山东卷-T11] 对某地灰松鼠群体中某年出生的所有个体进行逐年观察,并统计了这些灰松鼠的存活情况,结果如图。下列说法正确的是( )A. 所观察的这些灰松鼠构成一个种群B. 准确统计该年出生的所有灰松鼠数量需用标记重捕法C. 据图可推测出该地的灰松鼠种内竞争逐年减弱D. 对灰松鼠进行保护时应更加关注其幼体
考向1 种群的数量特征及其内在联系
【典例1】(2022·岳阳模拟)下列关于种群数量特征的叙述,正确的是( )。
考点二 种群的数量变化及影响因素
直接因素:出生率、死亡率、迁入率、迁出率
自然因素:食物、气候、传染病、天敌等
种群数量变化的类型有哪些?
增长,稳定,波动、下降等
影响种群数量变化的因素有哪些?
如何表示种群的数量变化规律?
种群数量变化的研究方法——建立数学模型1)建立数学模型的意义:2)建立数学模型的步骤:3)表达形式
①观察研究对象,提出问题
③根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达
④通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正
描述、解释和预测数量的变化
数学方程式:曲线图:
能直观反应出数量的增长趋势,但不精确。
种群增长包括“J”形增长和“S”形增长
一、种群数量的“J”形增长曲线
条件:在食物和空间条件充裕,气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下
特点:种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的λ倍。
N0 :为起始数量;
Nt :表示t年后该种群的数量;
λ :表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。
适用对象:实验室条件下;刚迁入到一个新的适宜环境时
Nt=N0λt 表达式中,λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数,不是增长率。
只有λ>1且为定值时,种群增长才为“J”形增长。
【思考】当λ>1时,种群一定呈“J”形增长吗?
1-4年,种群数量呈 形增长;4-5年,种群数量 ;5-9年,种群数量 ;9-10年,种群数量 ;10-11年,种群数量 ;11-13年,种群数量 ;前9年,种群数量第 年最高;9-13年,种群数量第 年最低。
11-12年下降,12-13年增长
【现学现用】据图说出种群数量如何变化
“一个种群有1000个个体,一年后增加到1100”,则该种群的增长速率为:
“一个种群有1000个个体,一年后增加到1100”,则该种群的增长率为:
3.增长率与增长速率的比较
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
单位时间内增加的个体数量
增长率 =(现有个体数-原有个体数)/种群原有个体数
增长速率 =(现有个体数-原有个体数)/增长时间
①增长率 =(现有个体数-原有个体数)/种群原有个体数
②增长速率:单位时间内增加的个体数量。
实质就是“J”型曲线的斜率
(λ-1)N0λt-1
与环境资源有关,理想状态下,增长率不变
3.J形曲线的增长速率、增长率和λ
增长速率:单位时间的增长数量(有单位:数量/时间)增长率: 增长数目/增长前数目 = 出生率-死亡率(无单位)λ: 后一年是前一年的倍数
实质就是“J”形曲线的斜率
[例题] 某J型增长的种群原数量100只,一年后种群数量200只。则增长速率 ,增长率 ,λ为 。
适用对象:自然条件下的增长曲线
二、种群数量的 “ S ”形增长曲线
(1)条件:存在环境阻力,包括资源空间有限、有天敌制约、种内斗争等。
(2)特点:种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定,种群数量围绕K值上下波动
(3)K值:在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中能所能维持的种群最大数量称为环境容纳量,又称K值。
a.K值不是指环境的最大容纳量,也不是指种群数量的最大值
b.K值不是固定不变的,只受环境影响;一定程度上的影响K值都能回到一定范围内。
(5)增长速率(斜率):
k值:增长率和增长速率都为0
由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧、天敌数量增加等,种群增长速率下降。
gh增长速率下降的原因
②t1之前,种群数量小于K/2值,由于资源和空间相对充裕,种群增长速率逐渐增大;
③当种群数量为K/2值时,出生率远大于死亡率,种群增长速率达到最大值;
④t1~t2,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,种群增长速率逐渐下降;
⑤t2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。
①t0 时,种群数量N0,种群增长速率为0;
思考:从环境容纳量(K值)的角度思考:(1)对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施?(2)对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么措施?
(6)K值与K/2值的应用:
可实现“既有较大收获量又保持种群高速增长”。
[2021·广东] 如图所示为某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
食物空间条件充裕,气候适宜,没有敌害
资源空间有限,存在天敌
实验室条件下;外来物种入侵的早期;
有环境阻力;自然条件下;
λ>1:以一定的倍数连续增长(出生>死亡)
先增长,后保持稳定(出>死→出=死)
种群增长“J”形和“S”形曲线
环境阻力淘汰的个体数(按照达尔文的学说是指自然选择淘汰的部分)
三、影响种群数量变化的因素
1. 非生物因素① 阳光的影响 森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度。② 温度 许多植物的种子在春天才能萌发; 蚊子等昆虫在寒冷季节全部死亡。③ 水分缺水会使植物的死亡率升高,但是干旱正是蝗虫爆发式增长的主要原因。▲ 多种非生物因素对种群数量的影响往往是综合性的。
[2023浙江6月-T5] 东亚飞蝗是我国历史上发生大蝗灾的主要元凶,在土壤含水率<15%的情况下,85%以上的受精卵可以孵化,一旦食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件得到满足,很容易发生大爆发。下列因素中,对东亚飞蝗的繁衍、扩散起阻碍作用的是( )A. 充沛的降水 B. 肥沃的土壤 C. 连片的麦田 D. 仅取食种子的鸟类
2. 生物因素 ① 种间竞争:草原上非洲狮和猎豹竞争猎物。② 捕食:猞猁捕食雪兔;松鼠以红松等植物种子为食,食物丰富时松鼠繁殖能力增强。③ 寄生:动物被寄生虫寄生,细菌或病毒引起的传染病都能引起种群数量的变化。如黏液瘤病毒化解了澳洲野兔的爆发。
④ 除此之外种内关系也会影响种群数量种内互助种内斗争
——有利于觅食、避敌、繁殖、迁徙等
——争夺生活资源或配偶种内互助或者种内斗争都有利于种群的生存和发展
①密度制约因素:影响种群数量的因素,其作用强度随着种群密度的变化而变化,这样的因素称为密度制约因素,如食物、传染病、种内竞争、种间关系等。②非密度制约因素:影响种群数量的因素,其作用强度与种群密度无关,这样的因素称为非密度制约因素,如气候(雨水、干旱、降雪、气温)、自然灾害(地震、火灾)等。
说明:生物因素一般是密度制约因素,非生物因素多是非密度制约因素。有时非生物因素可以通过影响生物因素发挥作用。
[2023广东卷-T6] 某地区蝗虫在秋季产卵后死亡,以卵越冬。某年秋季降温提前,大量蝗虫在产卵前死亡,次年该地区蝗虫的种群密度明显下降。对蝗虫种群密度下降的合理解释是( )A. 密度制约因素导致出生率下降B. 密度制约因素导致死亡率上升C. 非密度制约因素导致出生率下降D. 非密度制约因素导致死亡率上升
1.理想条件下,影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。( )
4.寒温带多数植物种子在春季萌发、蚊类等昆虫在冬季到来时一般会全部死亡、东亚飞蝗的爆发等都主要体现了温度对种群数量的影响。( )
5.只有影响种群重要特征的非生物因素才能影响种群数量。( )
【典例1】下图表示的是种群数量增长的两个经典曲线模型,相关叙述
考向2 种群数量变化的影响因素分析
【典例2】(2022·全国甲卷)在鱼池中投放了一批某种鱼苗,一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖,则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是( )。
A.甲、丙、乙B.乙、甲、丙C.丙、甲、乙D.丙、乙、甲
【训练2】(2022·德州一模)种群增长率是指在单位时间内新增加的个体数占种群个体总数的比率;种群增长速率是指种群在单位时间内增加的个体数量。调查某种群一段时间内某些特征的变化,得到下图A、B曲线,以下说法
考向3 种群数量变化规律在生产实践中的应用
【典例3】(2022·枣庄模拟)我国主要的蟑螂种类为德国小蠊,其繁殖力非常强,能传播多种病菌。下图是在一定条件下德国小蠊种群数量变化曲线,下列说法
A.如果使用更大的容器培养德国小蠊,其环境容纳量不一定增大B.蟑螂种群在0~4天增长缓慢的原因可能是起始数量较少C.第20天左右是防治德国小蠊危害的最佳时期D.防治德国小蠊的最根本措施是降低其环境容纳量
考点三 实验:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
理想的无限环境中呈“_____”形曲线
有限环境条件下呈“_____”形曲线。
培养液的_____、空间、____ 、温度等因素的影响。
实验:培养液中酵母菌种群数量的变化
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?
酵母菌在开始一段时间呈“J”形增长,随着时间的推移,呈“S”形增长。
自变量:_________因变量:______________无关变量:__________________
1.怎么对酵母菌进行计数?2.本探究实验需要设置对照组吗?3.要做重复实验吗?为什么?4.怎样记录结果?记录表怎样设计?
全班同学分成7组,每组7人,并明确分工。每组都做相同的环境下做相同的实验;培养、观察、计数;每天下午3点取样计数酵母菌数量,并做好实验记录;
探究:实验培养液中酵母菌种群数量的变化
(3)取样观察并计算:
重复(2)(3)步骤:
目的是使酵母菌均匀分布于培养基中
①将含有酵母菌的培养液滴在血细胞计数板上盖玻片边缘,让培养液自行渗入,用滤纸吸去多余的培养液
②静置数分钟,待细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放在在载物台中央,计数一个小方格内酵母菌数量
③估算10mL培养液中酵母菌总数
连续测定7天,统计数目
(1)制片时,先将盖玻片放在计数室上,用吸管将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( )(2)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( )(3)本实验可以不设置对照实验,但需要设置重复实验,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。( )(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。( )
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分布均匀,减小误差。
3.制片时,先将________放在血细胞计数板的________上,用吸管吸取培养液,滴于____________,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____________,再用显微镜进行观察、计数。
实验表明:在适宜条件下 ,酵母菌种群呈“S” 形曲线增长;种群的增长速率是:先增加后减少;种群在K/2时增长速率最大
1.事实上,酵母菌种群数量的增长仅在前期呈“S”形增长,而到后期,酵母菌数量下降,分析下降原因?
下降:营养物质减少,有害产物积累,培养液pH等理化性质发生改变等
实验:培养液中酵母菌种群数量的变化—酵母菌计数
(1)怎样进行酵母菌计数?
血细胞计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。
计数方法:显微镜直接计数法(血细胞计数法)
不能区分活菌和死菌,计数结果偏大
1.规范操作 2.先稀释摇匀再取样 3.科学计数4.实验要重复
计数室(中间大方格)的长和宽各为1mm,深度为0.1mm,其体积为______mm3 ,合_________mL。每个计数室平均分成400个小格。
25(中格)×16(小格)
不管计数室是哪一种构造,其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。
每个大方格的容积为0.1 mm3,即0.1 μL。
一般取四角的四个中方格(100个小方格)计数
一般计数四个角和中央的五个中方格(80个小方格)的细胞数。
3.血细胞计数板及相关计算
1mL样品中酵母菌数=
A1、A2、A3、A4、A5分别为五个中方格中的酵母菌数。
A1、A2、A3、A4分别为四个中方格中的酵母菌数。
下面以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算:设5个中方格中总菌数为A,菌液稀释倍数为B,因1mL = 1cm3 = 1000mm3 。
一个大方格中的总菌数即0.1mm3中的总菌数为:
故1mL菌液中的总菌数为:
1.从试管中吸出培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻振荡几次。2.如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当采取怎样的措施?3.对于压在小方格边界线上的酵母菌,应当怎样计数?4.如果有酵母菌芽体如何计数?
使酵母菌均匀分布,保证抽样检测是随机的,减少实验误差。
计上不计下,计左不计右
芽体达到母细胞大小一半时,即可作为两个菌体
营养物质的消耗、有害代谢产物的积累
(4)随着培养时间延长,在有限的空间中,每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指______________________________________。
一定的环境条件所能维持的种群最大数量
考向1 实验过程和结果分析
【典例1】(2020·江苏卷)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,
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
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