2020版新一线高考生物（人教版）一轮复习教学案：第9单元第1讲种群的特征和数量的变化

  第1讲　种群的特征和数量的变化

[考纲展示]　1.种群的特征(Ⅰ)　2.种群的数量变化(Ⅱ)　3.实验：探究培养液中酵母菌数量的动态变化

考点一| 种群的特征

1．种群的特征

(1)种群的数量特征及相互关系

①种群最基本的数量特征是种群密度。其概念为种群在单位面积或单位体积中的个体数。

②直接决定种群密度的是出生率和死亡率、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。

④年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。

(2)种群的空间特征

2．种群密度的调查方法

(1)样方法

①适用范围：植物、活动范围小的动物，如蚯蚓、跳蝻。

②调查过程：确定调查对象→选取样方→计数→计算种群密度取平均值。

③取样关键：随机取样。

④常用取样法：五点取样法、等距取样法。

⑤计算种群密度：某植物种群密度＝所有样方内种群密度的平均值。

(2)标志重捕法

①适用范围：活动能力强、活动范围大的动物。

②调查过程：确定调查对象→捕获并标记→重捕、计数→密度估算。

③密度估算公式：

种群数量＝。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)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，则出生率越高。(√)

(2)田鼠的种群密度是由出生率和死亡率、迁入和迁出决定的。(√)

(3)在调查分布范围较小、个体较大的种群时，可采取逐个计数法调查其种群密度。(√)

(4)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，应选择植物生长茂盛处取样。(×)

提示：调查该种群密度时，应随机取样。

(5)从理论上讲，第二次被捕捉时动物躲避捕捉的能力增强，所以调查的种群数量比实际数量要偏小。(×)

提示：标志重捕法的计算公式：种群数量＝第一次捕捉的数量×第二次捕捉的数量÷第二次捕捉中被标记的个体数量，第二次捕捉中被标记的个体数量偏小，调查的种群数量比实际数量要偏大。

2．思考回答(规范表述)

长江中的胭脂鱼曾经由于人为滥捕导致数量下降，为调查其种群恢复情况，一般采取标志重捕法，调查时需避开其繁殖期，目的是什么？

提示：避免调查期间多个个体出生，造成调查结果偏离真实值。

种群密度调查方法中的4个关键点

(1)关键点1：样方法中样方的选择要合适

①大小适中：乔木100 m2、灌木16 m2、草本1 m2；样方数量不宜太少；一般选易辨别的双子叶植物(叶脉一般呈网状)。

②数量合适：样方太少，误差偏大；样方过多，工作量增大，因此要选择合适的数量。

(2)关键点2：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)关键点3：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。

(4)关键点4：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。

考法1　种群的数量特征及关系分析

1．(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

D　[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．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

B　[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。]

考法2　种群密度的调查方法

3．(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。下列叙述错误的是(　　)

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

B　[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。]

4．(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

C　[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。]

5．下列关于种群的研究方法的分析，正确的是(　　)

A．密闭培养瓶中酵母菌的数量会呈“S”型增长，最终长期稳定在K值附近

B．经过一次捕捉的动物更难被重捕到，会导致标志重捕法计算出的结果偏小

C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映

D．单子叶植物、蚜虫、跳蝻等生物的种群密度都不适合采用样方法进行调查

C　[密闭培养瓶中活酵母菌的数量在开始一段时间内会呈S型增长，但是由于营养物质的不断消耗，最终会逐渐减少而灭亡，A错误；经过一次捕捉的动物更难被重捕到，会导致重捕数中的标记数偏小，最终计算出的结果偏大，B错误；标志重捕法调查得到的种群密度为估算值，C正确；单子叶植物、蚜虫、跳蝻等生物的种群密度都适合采用样方法进行调查，D错误。]

考点二| 种群数量的变化及应用

1．种群数量变化的研究

(1)方法：构建数学模型。

(2)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．“J”型增长

(1)形成原因：食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等。

(2)数学公式：Nt＝N0λt。

(3)曲线特点：种群的数量以一定的倍数连续增长。

3．“S”型增长

(1)形成原因：食物、空间有限。

(2)曲线特点

4．在实践中的应用

(1)环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所维持的种群最大数量。

(2)应用

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：出生率和迁入率。

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、天敌、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。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)环境容纳量指种群的最大数量。(×)

提示：环境容纳量是指在一定范围内所能维持的种群最大数量，并非种群的最大数量。

(2)一个物种引入新的地区后，一定呈“J”型增长。(×)

提示：一个物种引入新的地区后，如果不适应该环境将逐渐减少甚至灭亡，如果适应该环境，在开始一段时间内会呈“J”型增长，但是由于环境资源是有限的，最终会呈现“S”型曲线增长。

(3)在自然条件下，种群的环境容纳量(即K值)是固定不变的。(×)

提示：环境容纳量与环境有关，环境条件改善则环境容纳量增加，反之环境容纳量降低。

(4)影响种群数量变化的因素可能来自外部，也可能来自种群内部。

(√)

(5)“S”型增长中，种群数量为K/2时增长最快。(√)

(6)合理密植会增加种群数量并提高K值。(×)

提示：若空间资源不增加，仅仅合理密植，并不会提高K值。

2．思考回答(规范表述)

如图表示两种增长方式的增长速率变化，依图回答下列问题。

甲　　　　　　　　乙

(1)甲和乙分别表示哪种增长方式？

提示：甲表示的是种群的“J”型增长；乙表示的是种群的“S”型增长。

(2)若图乙为鲈鱼的增长速率随时间变化的曲线，某养殖基地捕鱼后常将鲈鱼的种群数量保持在K/2左右，这样做的目的是什么？

提示：此时鱼类增长速度快，有利于鱼类的种群数量维持。

(3)t2～t3时段，种群的出生率为什么大于死亡率？

提示：t2～t3时段，该种群的增长速率下降，但其数量还在增加，因此其出生率大于死亡率。

1．对K值(环境容纳量)的解读

(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值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。

(2)K值并不是种群数量的最大值。K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能维持的种群最大数量，如图所示：

(3)在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。

2．种群“S”型增长曲线的分析及应用

(1)曲线分析

(2)应用

考法1　种群数量增长曲线的分析

1．(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

D　[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。]

2．(2019·河北省武邑中学高三期末)如图是某种群数量变化曲线，有关叙述不正确的是(　　)

A．图中种群呈“S”型增长，3时以后的数量变化与该生态系统的抵抗力稳定性有关

B．图中种群在时间相对值为2时的年龄组成为增长型，此时种群的增长速率最大

C．改善空间和资源条件，该种群的K值会发生变化

D．图中1时到3时的变化过程中，出生率/死亡率的值逐渐增大

D　[由题图可知，从1到2时，出生率与死亡率的差值逐渐加大，即二者的比值逐渐增大；从2时到3时，出生率与死亡率的差值逐渐减小，即二者的比值逐渐减小，由此判断D项错误。]

考法2　考查种群数量变化规律及应用

3．下列关于种群数量波动的叙述，正确的是(　　)

A．种群的数量波动只与环境条件的改变有关

B．只要波峰之间的峰值相同就可称为周期波动

C．种群数量波动的研究对象位于正在演替的群落中

D．种群数量波动是指种群中的个体数量随时间在环境容纳量的上下波动

D　[种群的数量波动除了与环境条件的改变有关，还与种群自身密度有关，A错误；周期波动指从一个波峰到另一个波峰之间间隔的时间相等，也可以从一个波谷到另一个波谷之间间隔的时间相等，B错误；种群数量波动的研究对象不一定是位于正在演替的群落中，C错误；种群数量波动是指种群中的个体数量随时间在环境容纳量的上下波动，D正确。]

4．生态学家对某湖泊中鲫鱼和鲤鱼种群的数量进行了多年的监测，研究内容之一如图所示(图中λ表示种群数量是一年前种群数量的倍数)。下列分析错误的是(　　)

A．鲫鱼种群在t3后表现为“J”型增长

B．鲫鱼种群在0～t3段的年龄结构为衰退型

C．根据图中信息不能判断两种种群的K值

D．鲤鱼种群在t3时数量小于t2的数量

B　[鲫鱼种群在t3后，λ大于1且保持不变，种群数量呈“J”型增长，A正确；鲫鱼种群在0～t3段，λ值先小于1，种群数量减小，后又大于1，种群数量增加，故鲫鱼种群在0～t3段的年龄结构先是衰退型，后是增长型，B错误；图中只有两种群的λ值变化，无法判断种群的K值大小，C正确；鲤鱼种群在t2至t3期间，λ值小于1，种群数量减少，种群在t3时数量最少，D正确。]

考点三| 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化(实验)

1．实验原理

(1)用液体培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。

(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”型增长；自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。

(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

(1)

(2)

(3)―→

(4)―→

(5)―→

3．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“S”型增长。但后期，表现为逐渐下降。

1．关注实验中的四点注意事项

(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均匀分布，减小误差。

(3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，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。

(4)制好装片后，应稍等片刻，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。

2．结果分析

(1)计数异常分析

①统计结果偏小的原因：取液时未摇匀，吸取的培养液中酵母菌偏少；在计数时，未计边缘的酵母菌等。

②统计结果偏大的原因：取液时未摇匀，吸取了表层的培养液；在计数时统计了四周边缘的酵母菌等。

(2)该探究不需设置对照实验，但要获得准确的实验数据，必须进行重复实验，求得平均值。

1．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是(　　)

A．先将培养液滴在血球计数板上，轻盖盖玻片防止气泡产生

B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧

C．早期培养不需取样，培养后期每天取样一次

D．计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角

D　[制片时，应先将盖玻片盖上，再将培养液滴在计数板的一侧，A错误；酵母菌主要进行有氧呼吸，所以在培养酵母菌时，不能去除培养液中的溶解氧，B错误；早期培养和培养后期每天都需要取样一次，C错误；计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计相邻两边及其顶角，D正确。]

2．某小组开展酵母菌培养实验，如图是摇瓶培养中酵母菌种群数量变化曲线。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．转速150 r/min时，预测种群增长曲线呈“S”型

C．该实验中酵母计数应采用样方法

D．培养后期，酵母的呼吸场所由胞外转为胞内

B　[培养初期，酵母菌因基数小而增长缓慢，A错误；由题图可知，转速150 r/min时，可预测种群增长曲线呈“S”型，B正确；对培养液中的酵母菌进行计数应该采用抽样检测法，C错误；无论培养初期还是培养后期，酵母的呼吸场所都是胞内，D错误。]

3．如图表示在一个10 mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化。关于酵母细胞数量的叙述，正确的是(　　)

A．种内竞争导致初始阶段增长缓慢

B．可用数学模型Nt＝N0λt表示

C．可用取样器取样法计数

D．K值约为120 000个

D　[A项，初始阶段酵母细胞数量少，酵母菌个体之间几乎不存在种内竞争。B项，在资源有限的环境中，酵母细胞的数量呈“S”型曲线增长，而Nt＝N0λt为“J”型曲线增长的数学模型。C项，对培养液中的酵母菌进行计数，可采用抽样检测的方法(具体用血细胞计数板进行计数)。D项，由图可知，1 mL培养液中最多含12 000个酵母细胞，则10 mL培养液中的K值约为120 000个。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(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

B　[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。]

2．(2013·全国卷Ⅰ)某农场面积约140 hm2，农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件，鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度，第一次捕获了100只，标记后全部放掉，第二次捕获了280只，发现其中有2只带有标记。下列叙述错误的是(　　)

A．鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度

B．该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2

C．黑线姬鼠种群数量下降说明该农场群落的丰富度下降

D．植物→鼠→鹰这条食物链中，第三营养级含能量最少

C　[根据题干提供的信息，联系种群密度的计算方法及能量流动的特点，逐项进行解答。鹰是黑线姬鼠的天敌，鹰的迁入率增加，会引起黑线姬鼠种群密度下降，A项正确；该农场黑线姬鼠的种群密度为280×100÷2÷140＝100只/hm2，B项正确；物种丰富度是指群落中物种数目的多少，与种群中个体的数量无关，C项错误；能量在传递过程中逐级递减，营养级越高的生物，含有的能量越少，D项正确。]

3．(2015·全国卷Ⅰ)现有一未受人类干扰的自然湖泊，某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如下表：

注：表中“1＋”表示鱼的年龄大于等于1、小于2，其他以此类推。

回答下列问题：

(1)通常，种群的年龄结构大致可以分为三种类型，分别是____________________。研究表明：该鱼在3＋时达到性成熟(进入成年)，9＋时丧失繁殖能力(进入老年)。根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为________，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是________。

(2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。标志重捕法常用于调查_____________________________强、活动范围广的动物的种群密度。

(3)在该湖泊中，能量沿食物链流动时，所具有的两个特点是____________________。

解析：(1)种群的年龄结构包括增长型、衰退型和稳定型三种类型。从表格中的数据可知，幼年个体数为92＋187＋121＝400，成年个体数为70＋69＋62＋63＋72＋64＝400，老年个体数为55＋42＋39＋264＝400，所以三个年龄段的个体数比例为1∶1∶1，则该种群的年龄结构为稳定型，该鱼种群数量将保持相对稳定。

(2)标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。

(3)生态系统的能量流动具有单向流动和逐级递减的特点。

答案：(1)增长型、衰退型、稳定型　1∶1∶1　保持稳定　(2)活动能力　(3)单向流动、逐级递减

4．(2017·全国卷Ⅱ)林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。通常，对于鼠害较为严重的林场，仅在林场的局部区域(苗圃)进行药物灭鼠，对鼠害的控制很难持久有效。回答下列问题：

(1)在资源不受限制的理想条件下，山鼠种群的增长曲线呈________型。

(2)在苗圃进行了药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是________________

____________________________________________________________。

(3)理论上，除药物灭鼠外还可以采取生物防治的方法控制鼠害，如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是________________________。

(4)通常，种群具有个体所没有的特征，如种群密度、年龄结构等。那么，种群的年龄结构是指______________________________________

___________________________________________________________。

解析：(1)在资源不受限制的理想条件下，山鼠种群呈J型增长，在资源有限的自然条件下，山鼠种群呈S型增长。

(2)在鼠害较为严重的林场局部区域(苗圃)进行药物灭鼠后，山鼠种群数量下降与药物引起的死亡率升高有关，同时山鼠种群中部分个体迁出苗圃也会导致山鼠种群数量下降。

(3)引入天敌是控制鼠害的生物防治方法。天敌以山鼠为食，天敌和山鼠之间是捕食关系。

(4)种群的年龄结构是指种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例。

答案：(1)J　(2)苗圃中山鼠种群中个体的迁出　(3)捕食　(4)种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例