2021高三统考人教生物一轮（经典版）学案：必修3第9单元第30讲　种群的特征和数量变化

第九单元    生物与环境第30讲　种群的特征和数量变化[考纲明细]　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课前自主检测判断正误并找到课本原文1．农林害虫的监测和预报、渔业上捕捞强度的确定等，都要对种群密度进行调查研究。(必修3 P60—正文)(√)2．样方法估算种群密度是以所有样方种群密度的平均值为该种群的种群密度估计值。(必修3 P60—正文)(√)3．取样的关键是要做到随机取样，不能掺入主观因素。(必修3 P61—探究)(√)4．年龄组成为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定。(必修3 P63—思考与讨论)(×)5．利用人工合成的性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体，不会影响种群的密度。(必修3 P63—正文)(×)6．在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。(必修3 P67—正文)(√)7．在自然界，影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病。因此，大多数种群的数量总是在波动。(必修3 P67—正文)(√)8．计算酵母菌数量可用抽样检测的方法。(必修3 P68—探究)(√)9．探究培养液中酵母菌种群数量变化时，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。(必修3 P68—探究)(√)真题重组　判断正误(1)(2017·全国卷Ⅱ)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。(√)(2)(2013·全国卷Ⅰ)天敌鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度。(√)(3)(2013·全国卷Ⅱ)用样方法调查某种双子叶植物种群密度时，为避免调查者主观因素的影响，要做到随机取样。(√)(4)(2012·全国卷Ⅱ)大量诱杀雄性个体不会影响种群的密度。(×)知识自主梳理一　　种群的基本特征1．种群的概念在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。2．种群的数量特征名称定义特点或作用种群密度种群在单位面积或单位体积中的个体数是种群最基本的数量特征出生率、死亡率单位时间内新产生的个体数目或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率是种群数量的决定因素迁入率、迁出率单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率直接影响种群大小和种群密度年龄组成一个种群中各年龄期的个体数目的比例(包括增长型、稳定型、衰退型)可预测种群数量的变化趋势性别比例种群中雌雄个体数目的比例通过影响出生率间接影响种群密度3．种群密度的调查(1)样方法①使用范围：植物和活动范围小的动物，如调查某种昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的种群密度、跳蝻的种群密度等。②取样方法：五点取样法、等距取样法。③取样关键：随机取样。④计数原则⑤计算种群密度：所有样方种群密度的平均值。(2)标志重捕法①适用范围：活动能力强和活动范围大的动物，如哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类等。②计算方法：N(种群数量)＝×M(初次捕获标记数)。③注意事项a．调查期间无迁入和迁出、出生和死亡。b．标志物对所调查动物无影响，并不能太醒目且不易脱落。(3)灯光诱捕法黑光灯诱捕有趋光性的昆虫。4．种群的空间特征主要包括均匀分布、随机分布和集群分布等。二　　种群数量变化及应用1．种群增长的“J”型曲线(1)含义：种群在理想条件下，即在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，其增长率不随种群密度的变化而变化，这类增长通常呈指数增长，又称为“J”型增长。其曲线如图所示。(2)“J”型曲线数学模型①建立模型：t年后种群数量表达式为Nt＝N0λt。②各参数意义：N0为该种群的起始数量，t为时间(年)，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。2．种群增长的“S”型曲线(1)含义：自然界的资源和空间总是有限的，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，这就会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，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平，这类增长曲线呈“S”型。其曲线如图所示。(2)环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，又称K值。(3)曲线特点：种群数量达到K/2时，增长速率最大，种群数量达到环境容纳量(即K值)后，将停止增长。(4)农业生产中的应用①濒危动物和野生资源的保护②渔业捕捞③有害生物的防治3．种群数量的波动和下降(1)影响因素：自然因素——气候、食物、天敌、传染病等；人为因素——人类活动。(2)表现：大多数种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消失。三　　培养液中酵母菌种群数量的变化1．酵母菌计数方法抽样检测法：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。稍待片刻，待细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，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。2．吸取培养液前要将试管轻轻振荡几次。3．如果酵母菌过多，要对培养液稀释，并记录稀释倍数用于计算。4．对压在小方格界线上的酵母菌，记录相邻两边及夹角的酵母菌数目。　1．种群数量多，种群密度一定大。(×)2．种群出生率增加，种群密度一定增大。(×)3．年龄组成为增长型的种群数量一定能增加。(×)　1．可以用标志重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度。(√)2．用标志重捕法调查田鼠种群密度，若标记的田鼠部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果偏低。(×)3．每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的空间特征。(×)1．当种群数达到K值时将稳定不变。(×)2．环境容纳量是指种群的最大数量。(×)3．研究种群数量的变化有利于防治有害动物以及保护和利用野生生物资源。(√)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．种群数量的变化就是种群数量的增长和波动。(×)6．一个物种引入新地区后，一定呈“J”型增长。(×)7．种群“J”型增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变。(×)考点题型突破考点1　　种群的特征题型一 种群的基本特征及相互关系1．随着“二胎”政策的放开，有专家预测，我国人口数量在以后几年将出现明显增长。下列有关(人口)种群特征的叙述，正确的是(　　)A．性别比例是所有种群都具有的特征B．自然增长率主要由出生率决定C．一个城市的人口数量可以反映其人口密度D．年龄结构稳定的人群保持零增长答案　C解析　有的种群没有雌雄性别之分，所以性别比例不是所有种群都具有的特征，A错误；自然增长率主要由出生率与死亡率之差决定，B错误；年龄结构稳定的人群，也难以预测其出生率、死亡率、迁入率和迁出率，所以无法知道该人群是否为零增长，D错误。2．下列为种群数量特征的两个概念图，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答案　C解析　图1中a只影响出生率，而b既影响出生率也影响死亡率，据此判断a为性别比例，b为年龄组成，进而可知c为种群密度。图2为图1的变式，图2中甲使种群密度增加，应为出生率和迁入率，乙应为死亡率和迁出率，丙只影响出生率，应为性别比例，丁为年龄组成。 (1)解答有关种群密度的影响因素题时，若涉及“直接因素”，则考虑出生率、死亡率、迁入率、迁出率。若涉及“间接因素”，则考虑年龄组成和性别比例，年龄组成能在一定程度上预测种群数量变化趋势，性别比例能够通过影响出生率间接影响种群密度。(2)种群年龄组成的类型及判断技巧 增长型稳定型衰退型曲线图柱形图无论何种图形，均应注意各年龄段个体的比例——增长型中的幼年个体多、老年个体少；稳定型中的各年龄段个体比例适中；衰退型中的幼年个体少、老年个体多。题型二 种群密度的调查方法3．下列有关调查种群密度的说法错误的是(　　)A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法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．将M只鹿标记后释放，在重捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有(M×n)÷m只答案　B解析　样方法应做到随机取样，常采用五点取样法和等距取样法，A正确；种群密度的调查对于植物和活动范围较小、活动能力弱的动物如蝗虫的幼虫等采用样方法，对于活动能力强和活动范围大的动物如蛇采用标志重捕法，B错误；标志重捕法是一种对种群密度的估算方法，结果与现实有一定的偏差，C正确；根据＝，可计算出该鹿群的总数，D正确。4．(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，适当缩小样方面积答案　B解析　采用样方法调查种群密度时，样方内部的个体要全部统计，不用进行标记，A错误；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，B正确，C、D错误。 1.“两看法”选择合适的种群密度调查方法2．样方法的计数原则同种生物个体无论大小都要计数，若有正好处在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，如图：注：图甲为方形样方，图乙为圆形样方，实心圈表示要统计或测量的个体，虚线表示圆形样方的直径。3．标志重捕法答题技巧(1)须牢记估算公式：N总＝。(2)善于快速确认估算值与“实际值”间的误差：由于再捕中标志者位于分母上——若初捕放归后某些原因致分母增大(如标志物影响其活动)，则估算值偏小；反之，若某些原因致分母减小(如因初捕受惊吓，不易被再捕，或因标志物致其更易被天敌捕食等)，则估算值将偏大。考点2　　种群的数量变化题型 种群的数量变化及应用1．(2019·安徽六安一中高三模拟)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。下列说法正确的是(　　)A．如果把横轴含义换为“时间”，曲线图的变化趋势会有改变B．丙、丁两点种群数量相等C．若丙点对应的种群数量为200只，则该种群在此环境中负荷量应超过400只D．若要持续尽可能多地收获该种家禽，则应在种群数量丙、丁之间纵坐标最高点对应的种群数量时捕获答案　C解析　该家畜种群呈“S”型增长，其种群增长速率随时间的曲线与给出的曲线的变化趋势相同，A错误；图中横坐标为种群数量，在同一横坐标种群数量相等，因此丙、丁两点种群数量不相等，B错误；若丙点对应的种群数量为200只，观察横坐标可知，丙点数值小于K/2，因此该种群在此环境中负荷量应超过400只，C正确；要持续尽可能多地收获该种家畜，则需要让该种家畜种群数量保持在K/2水平，这时种群增长速率最快，由图可知，甲、乙、丙数量没有达到K/2，丁超过K/2，选择丁点可以使每次捕获后，家畜种群数量降低到K/2，保持最大增长速率，D错误。 1.“J”型曲线与“S”型曲线的增长率和增长速率的判断增长率＝；增长速率＝。“J”型曲线与“S”型曲线的增长率和增长速率曲线如图所示：2．K值的四种表示方法t1之前种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快t1时种群数量为K/2，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值t1～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，种群增长速率下降t2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[1－1]　右图为种群数量增长曲线，有关叙述错误的是(　　)A．改善空间和资源条件有望使K值提高B．bc段种群数量增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率C．a到c变化过程中，其天敌捕食成功率将会变大D．曲线Y表明种群数量的增长受环境阻力的制约答案　B解析　K值是环境容纳量，种群的K值大小与环境条件有关，改善空间和资源条件可能使K值提高，A正确；bc段种群数量增长速率逐渐下降，但增长速率仍大于0，种群的数量增加，故种群的出生率大于死亡率，B错误；a到c变化过程中，种群的数量增加，故其天敌捕食成功率将会变大，C正确；在有限的环境中，随着种群密度上升，受食物、空间、天敌等因素的影响，最终使种群呈“S”型增长，故曲线Y表明种群数量的增长受环境阻力的制约，D正确。[1－2]　如图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是(　　)A．为有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度B．a～b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关C．利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现D．控制种群数量在d～e水平，有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性答案　B解析　分析图中曲线可发现，由起点到b点为“S”型曲线，a～b段中，该种群的增长率在逐渐下降，而种群密度在逐渐增加，二者呈负相关，B错误；a点时，种群增长速率大，此时防治蝗虫效果差，应在a点之前及时控制种群密度，A正确；利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例后，降低了出生率，故可防止c点出现，C正确；蝗虫种群数量控制在d～e水平，可大幅度降低蝗虫对各种植物的危害，同时保护了生物多样性，有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性，D正确。实验13　　探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化1.为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作，其中错误的是(　　)A．将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养B．将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液C．在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液D．将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，立即在显微镜下观察、计数答案　C解析　将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养，酵母菌能进行有氧呼吸，大量繁殖，A正确；为保证实验准确，用吸管从锥形瓶中吸取培养液前应先振荡几次，使酵母菌均匀分布在培养液中，B正确；利用血细胞计数板计数时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，让培养液从边缘处自行渗入计数室，吸去多余培养液，再进行计数，C错误；血细胞计数板加样后，需要让细胞沉降到计数室底部的网格线中，避免细胞分布在不同液层深度，导致计数被遗漏，D正确。2．下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述，正确的是(　　)A．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧B．对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其夹角的酵母菌数C．已知血细胞计数板的方格为2 mm×2 mm，若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1 mm，计数时观察值为M，则10 mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个D．与一般的生物实验一样，该探究实验也需要单独设置对照组答案　C解析　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，A错误；在统计血细胞计数板每格内的酵母菌数时，压在边上的个体只计数相邻两边及其夹角的个体，B错误；C项所述的计算结果是×10M＝2.5M×105，C正确；该实验不需要单独设置对照组，只要分组重复实验，结果取平均值即可，D错误。 血细胞计数板的计数方法血细胞计数板有两种方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量，如图所示。计算方法：大方格长、宽均为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(10－4mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝×400×104×稀释倍数。方向真题体验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型增长阶段答案　D解析　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正确；培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同：更换频率快，环境资源相对丰富；更换频率慢，环境资源相对匮乏，B正确；通过对比题图中三条曲线可知，a组为培养基更新时间间隔为3 h的实验组，细菌数量呈“J”型增长，由此可知其营养和空间条件都是充裕的，C正确；培养基更新时间间隔为23 h时，在培养的初始阶段，由于营养和空间条件充裕，因此种群增长也会出现“J”型增长阶段，D错误。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答案　D解析　种群的S型增长的原因是资源和环境等条件有限，因此种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果，A正确；老鼠的繁殖力强，但是也受到空间大小的限制，种群数量的增长会导致个体之间的斗争加剧，因此老鼠种群数量的增长会受种群密度制约，B正确；某种鱼的养殖密度不同，密度大的，种内竞争较大，增长量相对较小，密度小的，种内竞争相对较小，增长量相对较大，导致产量最终可能相同，C正确；培养瓶中细菌种群数量达到K值前，种群密度逐渐增大，个体之间的斗争逐渐增强，种群密度对其增长的制约也逐渐增强，D错误。3．(2018·江苏高考)由于农田的存在，某种松鼠被分隔在若干森林斑块中。人工生态通道可以起到将森林斑块彼此连接起来的作用。下列叙述正确的是(　　)A．农田的存在，增加了松鼠的活动空间B．生态通道有利于保护该种松鼠遗传多样性C．不同森林斑块中的松鼠属于不同种群，存在生殖隔离D．林木密度相同的不同斑块中松鼠的种群密度相同答案　B解析　据题干“某种松鼠”可知，不同森林斑块中的松鼠属于同一物种，不存在生殖隔离，C错误；据题干“由于农田的存在，某种松鼠被分隔在若干森林斑块中”可知，农田的存在，减少了松鼠的活动空间，A错误；据“人工生态通道可以起到将森林斑块彼此连接起来的作用”可知，生态通道有利于保护该种松鼠遗传多样性，B正确；林木密度相同的斑块其他环境条件不同时，松鼠的种群密度可能不同，D错误。4．(2017·江苏高考)某小组开展酵母菌培养实验，下图是摇瓶培养中酵母种群变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)A．培养初期，酵母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稀释涂布平板法D．培养后期，酵母的呼吸场所由胞外转为胞内答案　B解析　培养初期，酵母菌数量少，营养物质、空间等充足，种内竞争弱，A错误；在转速150 r/min时，种群增长较慢，受外界条件限制，呈“S”型增长，B正确；酵母菌计数常采用血细胞计数板计数，而不是稀释涂布平板法，C错误；该实验过程中，酵母菌只进行有氧呼吸，发生在细胞质基质和线粒体中，D错误。5．(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___________________________________________________________________。答案　(1)“S”　a/2(2)减小　不变　K值是由环境资源量决定的，与接种量无关解析　(1)液体培养基中的营养物质等是有限的，试管中该种菌的种群数量达到a时不再增加，所以该种群增长曲线为“S”型，K值为a，种群数量在a/2时增长最快。(2)K值为在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。当培养基由10 mL减少到5 mL后，环境容纳量减小，故该菌的K值会出现下降；若都是5 mL培养基，且培养条件不变，由于环境资源量不变，即使该种菌的起始接种量增加一倍，K值也不会改变，只会较快达到K值，K值是由环境资源量决定的。