高考生物一轮总复习学案：第10单元 种群和群落 第1讲 种群的特征及数量变化

第1讲　种群的特征及数量变化

考纲考情

种群的数量变动,B,

17年—单选T5以文字叙述的形式考查种群数量变动

15年—单选—T9以文字叙述的形式考查种群数量变动

探究培养液中酵母

种群数量的动态变化,c,

16年—单选—T10以文字叙述的形式考查血球计数板的应用

15年—单选—T13以文字叙述的形式考查细胞的计数(血球计数板)

15年—多选—T24探究培养液中酵母菌种群数量变动

知识整合

一、种群的概念和特征

1．种群的概念

在________占据一定空间的________的所有个体。

2．种群的特征

种群的特征有数量特征、空间特征和________，其中种群的数量特征主要有种群密度、________________、________________、年龄结构和________等。

(1)种群密度

①概念：________________某一种群全部个体的数量，是________________最基本的参数。

②常用的测定方法

a．________，适用于分布均匀的植物和活动能力较小的动物的种群密度的取样调查。

b．标志重捕法。

(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率

________和________是决定种群密度的最直接因素。

(3)年龄结构和性别比例

　A　　　　　 B 　　　　　C

①写出图中各年龄结构的类型

A：________，B：________，C：________。

②根据如图分析各年龄组成类型的特点以及种群密度变化的趋势。

　　③性别比例：种群中________数量的比例。

二、种群的数量变动

1．在理想条件即____________________条件充裕，气候________，没有________的条件下，种群数量增长呈________型曲线；但自然界的资源和空间总是________，当种群密度增大时，________会加剧，天敌数量也会________，所以种群数量的增长呈________型曲线。

2．S型曲线中出现的最大值称为________________，又称________________。

3．研究种群数量变动意义：有害动物____________、野生生物资源的____________和利用，濒危动物种群的拯救和____________。

三、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化

1．探究原理

酵母菌可以用________来培养。培养基中酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分、________、pH、________等因素有关。我们可以根据培养液中的酵母菌数量和时间作曲线，从而掌握酵母菌的种群数量变化情况。

2．探究目的

通过建立反映________的数学模型，分别说明________的增长规律以及种群________因素和种群内部因素对种群个体数量的制约。

3．实验器材

________，天平，锥形瓶，________，活性干酵母，质量分数为5%的葡萄糖培养液，载玻片，盖玻片，台盼蓝染液或亚甲基蓝溶液等。

4．实验过程

用天平称量0.1 g活性干酵母投入盛有500 mL质量分数为5%的葡萄糖培养液的锥形瓶中，置于适宜的条件下培养。________取样，将培养液滴在________上，经染色后选取________进行观察和计数，测定1 mL培养液中酵母菌个体的________。

5．结论与反思

根据实验数据，分析并得出结论。________以确保结果的准确性。在此基础上尝试建立酵母菌种群动态变化的________。以时间为横坐标，1 mL培养液中酵母菌的数量为纵坐标，绘出培养液中酵母菌种群个体数量的动态曲线。

6．深入研究

分析________因素(温度、培养液的pH、培养液中某养分的浓度等)对酵母菌种群个体数量变化的影响。

考点突破

考点1　种群的概念及其特点

1．种群概念的理解

(1)两个要素：“同种”和“全部”。

(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)两个方面：从进化的观点来看，种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖的基本单位。

2．种群的特点

一个种群不是简单个体的累加，而是有发展、自我调节、动态稳定以及种群密度、出生率和死亡率、年龄结构和性别比例等一系列特征的有机整体。

3．种群密度的调查方法

(1)植物及活动范围较小的动物：样方法

确定调查对象―→选取样方―→计数―→计算种群密度(平均值)

计算各个样方内种群数量的平均值(单位：株/平方米)

(2)活动范围较大的动物：标志重捕法

确定调查对象―→捕获―→标志―→放回―→重捕―→计算

公式：N∶M＝n∶m(N：种群的个体数量　M：标志数　n：重捕个体数　m：重捕中标记数)

(3)注意事项

①调查时，要选熟悉的且容易计数的植物。

②选取样方时，要按要求选取。不能随意更换位置和面积，否则调查结果将与实际有较大偏差，使调查失去意义。

③选取样方的个数要依总面积的大小而定，总面积大的选取的样方应多些。

④计数时，若有正好长在边界线上的，只计样方相邻两条边及夹角上的个体。同种植物无论大小都应计数。各小组计数都要如实，不能多报或少报。

⑤样方法适用于双子叶植物，单子叶植物不适用。植物的大小不同，样方的面积也应不同。如乔木的样方为100 m2，灌木的样方为16 m2。

⑥利用标志重捕法时标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等。

适用范围：活动范围大的动物。

4．种群特征间的关系

(1)出生率、死亡率与年龄结构

a．增长型→出生率＞死亡率→增长

b．稳定型→出生率≈死亡率→基本不变

c．衰退型→出生率＜死亡率→减少

(2)性别比例：性别比例失调将导致出生率下降，从而引起种群增长率下降。

(3)种群特征间的关系

如图所示，在种群各特征中，直接反映种群的繁荣与衰退的特征是种群密度。能够直接决定种群大小变化的特征是出生率和死亡率。能够预测种群变化方向的特征是年龄结构。能够间接影响种群个体数量变动的特征是性别比例。

例1　如图是有关种群特征的概念图，有关分析错误的是(　　)

  A．①表示种群密度，是制约种群增长的因素之一

  B．春运期间，北京的人口数量变化主要取决于②③

  C．预测种群数量变化的主要依据是④

  D．利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫，破坏了⑤

1．据报道，中国马蜂入侵法国并在法国发展速度很快，已经对当地生产生活造成严重影响。如图是一段时间内马蜂入侵法国的种群密度随时间的变化情况，据图分析正确的是(　　)

  A．CD段马蜂种群密度较低的原因是性别比例失调

  B．DE段马蜂的年龄组成为稳定型

  C．EF段马蜂种群不存在生存斗争

  D．FG段马蜂种群的增长速率几乎为零

考点2　种群数量的增长规律

1．构建种群增长模型的方法

数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建立数学模型一般包括以下步骤：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。描述种群数量变化的数学模型有数学方程式和曲线图两种，二者相比，曲线图能更直观地反映出种群数量的增长趋势，但是它不够准确。

2．种群数量增长的“J”型曲线

(1)形成条件：“J”型曲线是在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想条件下形成的。

(2)“J”型曲线是表示一个指数方程Nt＝N0λt(N0为种群起始数量，λ为后一年种群数量与当年种群数量的比值，t为年限)，

(3)“J”型增长曲线坐标图(如图①)和其增长率曲线坐标图(如图②)

①

②

①种群增长率是指在一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始数量的比例。

②“J”型曲线的年增长率公式可表示为：种群增长率＝(Nt—Nt－1)/Nt －1＝λ一1，由于λ是个定值，则种群增长率也是个定值。

③“J”型曲线的增长速率为曲线上每一点的斜率，故“J”型曲线的增长速率随时间推移在不断变大。

3．种群数量增长的“S”型曲线

(1)形成条件：“S”型曲线在有限环境中，随种群密度的上升，个体间因有限的空间、食物(养料)和生活条件而引起的生存斗争加剧下形成的。

(2)不同种群的K值是不同的；同一种群的K值也不是固定不变的，会受到环境等因素的影响。

(3)“S”型增长曲线坐标图(如图③)和其增长速率曲线坐标图(如图④)

　　　　　③　　　　　　　　　④

该曲线所表示的种群的增长速率是变化的，种群数量变化规律是达到环境条件允许的最大K值后停止增长，保持稳定状态；增长速率开始缓慢增大，之后逐渐加快，当数量到K/2时，增长速率最大，之后又随种群密度上升而下降，直至为0。

(4)“S”型曲线随环境阻力的不断增大，种群增长率在不断变小。

(5)K值的不同表示方法

图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为值。

(6)K值的应用

①野生生物资源保护：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。

②有害生物的防治：增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。

(7)K/2值的应用：

①资源开发与利用：种群数量达到环境容纳量的一半时，种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现种群高速增长，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。

②有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾)。

4．“J”型曲线和“S”型曲线比较

例2　如图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线，若在t2时种群的数量为K，下列叙述正确的是(　　)

  A．t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长

  B．t1时该种群增长速率最大，种群数量最多

  C．t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势

  D．t2时种群的出生率与死亡率基本相等

(多选)在资源和空间有限的条件下，种群数量呈“S”型增长．如图是某藻类在不同环境温度下的种群增长曲线，下列有关叙述正确的是(　　)

  A．环境容纳量随环境温度不同而改变

  B．19.8 ℃条件下环境容纳量最小

  C．24.8 ℃条件下第5天左右的种群增长速率最大

  D．33.6 ℃条件下种群数量将维持在K值恒定不变

考点3　探究培养液中酵母菌种群

  数量的动态变化　　1.实验原理

(1)培养液中的酵母菌数量在有限环境中随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈S型增长。

(2)酵母菌种群数量可用抽样检测、显微计数的方法得出。

血球计数板计数法

A．顶面观　B．侧面观　C．放大后的网格　D．放大后的计数室

A、B分别为血球计数板的顶面观和侧面观，C为A中的一个方格网，共9个大方格，中间的那个大方格为计数室。大方格长度为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4 mL)。

C中的计数室放大后如图D，一个大方格共25个中方格计400个小方格。

故1 mL培养液中细胞个数＝5个中方格中的细胞总数×5×104×稀释倍数。

2．实验步骤

①酵母菌的培养。用天平称取0.1g干酵母投入500mL的5%的葡糖糖培养液中，置于适宜的条件下培养。

②定时取样和计数。每天同一时间取样(取样前先将培养液振荡几次)，然后用血球计数板进行观察和计数。

③连续观察7天，统计数目。

3．分析实验结果所得曲线

增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量逐渐下降。

温馨提示

(1)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；如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是加水适当稀释。

(2)计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶点的酵母菌。

(3)本实验不需要另设对照(该实验在时间上形成前后自身对照)，但需要重复实验。

(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定(或相同)。

例3　(2017·扬州模拟)在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干，抽样镜检，视野下如图甲所示(图中小黑点代表酵母菌)。将容器放在适宜温度下恒温培养5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，视野下如乙图所示。根据实验结果判断，以下叙述正确的是(　　)

  A．探究酵母菌的种群数量变化可以用标志重捕法

  B．培养时，要定期向试管中添加培养液

  C．培养5小时后，酵母菌种群数量已经达到K值

  D．培养5小时后，酵母菌种群密度增加200倍左右

3．酵母菌是发酵工程常用的微生物，在日常生活中也有广泛应用。某同学为了研究酵母菌种群数量的变化规律，进行了下图所示的实验。请据图回答：

(1)用血球计数板制片时，应先将________放在计数室上，再用吸管滴加样液。

(2)图1是一块血球计数板正面示意图，其上有________个计数室。图2是计数室中—个小格的酵母菌分布示意图(●代表酵母菌)，计数时该小格中酵母菌数量应计为________个。

图1

图2

(3)该同学将试管中培养液摇匀后取样并制片，在显微镜下观察到如图所示的现象，则应采取的措施是________________________________。

(4)为了进一步研究温度对酵母菌种群数量变化的影响，请你简要写出实验的主要思路。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

种群的数量特征　种群增长的“J”型曲线　种群增长的“S”型曲线

探究实验的一般步骤　实验设计的基本原则　酵母菌计数方法

随堂演练

1．调查植物种群的密度常用样方法，图示中黑点表示统计的个体，下列各图中有关取样的方法统计有误的是(　　)

A

　　　　　B

C

　D

2．如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙是某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。下列分析正确的是(　　)

第2题图

  A．图乙为图甲C点后该经济鱼类年龄组成曲线

  B．在B点时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量

  C．估算一个种群的出生率和死亡率，即可确定种群密度的大小

  D．D点时种群数量达到最大值

3．假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，如图表示λ值随时间的变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)

第3题图

  A．0～a年，种群数量增加，其年龄组成是增长型

  B．a～b年，种群数量下降，其年龄组成是衰退型

  C．b～c年，种群数量增加，种群呈“J”型增长

  D．c～d年，种群数量增加，种群呈“S”型增长

4．(多选)对某地区新引入某生物的种群增长速率1～7年的调查研究，得到的数据如下表。下列对该种群描述正确的是(　　)

  A．种群的年龄组成为增长型

  B．种群数量呈曲线“S”型增长

  C．种群增长受种群密度的制约

  D．第4年该种群的出生率最大

5．为探究酵母菌种群密度的动态变化，某同学按下表所列条件进行了A、B、C和D共4组实验，用1000 mL锥形瓶作为培养器皿，棉塞封口，在25℃下静置培养，其他实验条件均相同，定时用血球计数板计数。根据实验结果绘出的酵母菌种群密度变化曲线图如图，请分析回答以下问题。

第5题图

(1)图中曲线①、②和③分别是________组、________组和________组的结果。

(2)B组和A组的实验结果不同的原因是B组________________________________。

(3)D组和B组的实验结果不同的原因是D组________________________________。

(4)在整个实验过程中，直接从静置的培养瓶中取培养原液计数的做法是错误的，正确的方法是________________________和________________________。

(5)实验结束后，用试管刷蘸洗涤剂擦洗血球计数板的做法是错误的，正确的方法是________________________________________________________________________。