第二單元　生物與環(huán)境
第1講　種群的特征　種群數(shù)量的變化
考綱研讀備考定位
考綱要求
核心素養(yǎng)
1.列舉種群的特征。
2.嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)。
3.活動(dòng)：探究培養(yǎng)液中某種酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化。
1.生命觀念——通過(guò)分析影響種群數(shù)量變化的因素，建立生物與環(huán)境相統(tǒng)一的觀點(diǎn)。
2.理性思維——通過(guò)“J”型增長(zhǎng)與“S”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型的分析與比較，培養(yǎng)歸納、比較及運(yùn)用模型分析問(wèn)題的能力。
3.科學(xué)探究——通過(guò)實(shí)驗(yàn)“調(diào)查種群密度的方法”及“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”掌握實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與評(píng)價(jià)能力。
4.社會(huì)責(zé)任——通過(guò)歸納種群數(shù)量變化在實(shí)踐中的應(yīng)用，養(yǎng)成關(guān)注生產(chǎn)實(shí)踐、學(xué)以致用的態(tài)度。
考點(diǎn)一　種群的特征

1．種群的概念
種群是指在一定的自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個(gè)體。
2．種群的數(shù)量特征

(1)種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。
(2)直接決定種群密度的是出生率和死亡率、遷出率和遷入率。
(3)年齡組成和性別比例不直接決定種群密度，年齡組成通過(guò)影響種群的出生率和死亡率，從而預(yù)測(cè)種群數(shù)量變化趨勢(shì)，性別比例能夠影響種群的出生率間接影響種群密度。
3．種群的空間特征
(1)含義：種群中的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。
(2)類(lèi)型

易錯(cuò)整合，判斷正誤。
(1)一座山上的所有灰喜鵲是一個(gè)灰喜鵲種群(　√　)
(2)年齡大小、隨機(jī)分布、種群密度均屬于種群的數(shù)量特征(　×　)
(3)橡樹(shù)種子常在母株附近形成集群是空間特征，由于微甘菊入侵導(dǎo)致松樹(shù)種群死亡率較高屬于數(shù)量特征(　√　)
(4)種群出生率增加，種群密度一定增大(　×　)
(5)穩(wěn)定型的種群的種群數(shù)量在任何情況下都能保持穩(wěn)定(　×　)
(6)性別比例是通過(guò)影響種群的出生率和死亡率間接影響種群密度的(　×　)
(7)田鼠的種群密度是由種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的(　√　)
(8)用標(biāo)志重捕法調(diào)查某動(dòng)物的種群密度時(shí)，由于被標(biāo)記動(dòng)物經(jīng)過(guò)一次捕捉，被再次重捕的概率減小，由此將會(huì)導(dǎo)致被調(diào)查的種群的數(shù)量較實(shí)際值偏小(　×　)
(9)用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度時(shí)，要選擇植物生長(zhǎng)茂盛處取樣(　×　)

　如圖是有關(guān)種群特征的概念圖，據(jù)圖分析：

(1)圖中①～⑤分別代表種群的什么特征？
(2)春運(yùn)期間，影響北京、廣州等大城市人口數(shù)量變化的主要因素是什么？
(3)利用性引誘劑誘殺害蟲(chóng)會(huì)降低害蟲(chóng)的密度，原理是怎樣的？
(4)某生物學(xué)家對(duì)某地的蝗蟲(chóng)種群進(jìn)行研究后大膽預(yù)測(cè)：不久后蝗災(zāi)會(huì)更加嚴(yán)重，他得出此結(jié)論的依據(jù)最可能是什么？
[提示](1)①～⑤分別代表種群密度、出生率、死亡率、年齡組成和性別比例。其中，年齡組成既影響出生率又影響死亡率，但性別比例只影響出生率。
(2)遷入率和遷出率。
(3)性引誘劑誘殺害蟲(chóng)會(huì)導(dǎo)致害蟲(chóng)的性別比例失調(diào)，降低出生率，從而降低種群密度。
(4)蝗蟲(chóng)的年齡組成為增長(zhǎng)型。


1．“兩看法”選擇種群密度的調(diào)查方法

2．樣方法與標(biāo)志重捕法的區(qū)別
比較項(xiàng)目
樣方法
標(biāo)志重捕法
調(diào)查對(duì)象
植物或活動(dòng)范圍小的動(dòng)物
活動(dòng)范圍大的動(dòng)物
調(diào)查程序
確定調(diào)查對(duì)象
↓

↓
計(jì)數(shù)
↓
計(jì)算種群密度
(取平均值)
確定調(diào)查對(duì)象
↓
捕獲并標(biāo)記(數(shù)量為N1)
↓
重捕、計(jì)數(shù)
↓
計(jì)算種群密度
(＝)
注意事項(xiàng)
①隨機(jī)取樣
②樣方大小適中
③樣方數(shù)量不宜太少
④宜選用雙子葉植物
①標(biāo)記個(gè)體與未標(biāo)記個(gè)體在重捕時(shí)被捕的概率相同
②調(diào)查期間沒(méi)有大規(guī)模遷入和遷出，沒(méi)有外界的強(qiáng)烈干擾
③標(biāo)記物和標(biāo)記方法不能影響動(dòng)物正常的生命活動(dòng)
④標(biāo)記物不能過(guò)于醒目，不易脫落
　　■
樣方法應(yīng)注意的六個(gè)問(wèn)題
(1)調(diào)查對(duì)象要選熟悉的又容易計(jì)數(shù)的植物，如一般不選叢生或蔓生的單子葉草本植物，而選擇個(gè)體數(shù)目容易辨別的雙子葉草本植物。
(2)選取樣方時(shí)，要注意隨機(jī)取樣，且選取平坦、寬闊、被調(diào)查種群分布比較均勻的地段。
(3)選取樣方的個(gè)體數(shù)要依總面積的大小而定?？偯娣e大的選取的樣方要多些。
(4)植物的種類(lèi)不同，樣方面積也應(yīng)不同。如喬木的樣方面積約為100 m2，灌木約為16 m2，草本植物為1 m2。
(5)樣方法并非只適用于植物。對(duì)于活動(dòng)能力弱、活動(dòng)范圍小的動(dòng)物或某種昆蟲(chóng)卵也可用樣方法調(diào)查。
(6)計(jì)數(shù)原則。若有正好長(zhǎng)在邊界線上的，應(yīng)遵循“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右，頂角只計(jì)一次”的原則，即只計(jì)數(shù)樣方相鄰兩條邊上及其頂角的個(gè)體。 同種植物無(wú)論大小都應(yīng)計(jì)數(shù)。如下圖(圖甲為方形樣方，圖乙為圓形樣方，實(shí)心圈表示應(yīng)統(tǒng)計(jì)或測(cè)量的個(gè)體，虛線表示圓形樣方的直徑)。


考向一　種群的基本特征及其內(nèi)在聯(lián)系
例1 (2018·江蘇揚(yáng)州高三期末)種群的數(shù)量特征之間的關(guān)系可用下圖表示，下列有關(guān)敘述正確的是(　B　)

A．①為性別比例，人類(lèi)的性別比例接近11
B．②為出生率和死亡率、遷入率和遷出率
C．④為年齡結(jié)構(gòu)，可以影響出生率和死亡率
D．③為種群數(shù)量，其增長(zhǎng)方式在自然界中一般呈“J”型增長(zhǎng)
[解析]　種群的年齡組成可預(yù)測(cè)種群密度變化，所以圖中①為年齡組成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；出生率和死亡率、遷入率和遷出率可決定種群密度的大小，所以圖中②為出生率和死亡率、遷入率和遷出率，B項(xiàng)正確；性別比例對(duì)種群密度也有一定的影響，所以圖中④為性別比例，C項(xiàng)錯(cuò)誤；③為種群數(shù)量，其增長(zhǎng)方式在自然界中一般呈“S”型增長(zhǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
1．(2018·浙江省高三生物聯(lián)考)下列有關(guān)種群特征的敘述，正確的是(　C　)
A．種群密度、出生率、死亡率、年齡結(jié)構(gòu)和性別比例都是種群內(nèi)個(gè)體特征的統(tǒng)計(jì)值
B．年齡金字塔底部的大小代表種群中最年輕年齡組的個(gè)體數(shù)
C．出生率主要由性成熟的早晚、每次產(chǎn)仔數(shù)和每年生殖次數(shù)決定
D．種群數(shù)量穩(wěn)定在K值時(shí)，其性別比率為11
[解析]　種群密度、出生率、死亡率、年齡結(jié)構(gòu)和性別比例都是種群數(shù)量特征的統(tǒng)計(jì)值，A錯(cuò)誤；年齡金字塔底部的大小代表種群中幼年年齡組的個(gè)體數(shù)，B錯(cuò)誤；出生率主要由性成熟的早晚、每次產(chǎn)仔數(shù)和每年生殖次數(shù)決定，C正確；種群數(shù)量穩(wěn)定在K值時(shí)，其出生率和死亡率相當(dāng)、遷出率與遷入率相當(dāng)，但其性別比率未必是11，D錯(cuò)誤。
考向二　種群密度的調(diào)查
例2 (2019·東北三省名校聯(lián)考)某興趣小組成員在草原上調(diào)查田鼠的生存狀況，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，回答下列問(wèn)題：
(1)調(diào)查動(dòng)物的種群密度，常用的調(diào)查方法是標(biāo)志重捕法。某次調(diào)查時(shí)，在3 km2的區(qū)域內(nèi)共捕獲了60只田鼠，做好標(biāo)記后重新放回到草原上，一周后再次捕獲了60只，其中發(fā)現(xiàn)帶有標(biāo)記的只有4只，則該區(qū)域內(nèi)田鼠的種群密度為300只/km2。
(2)標(biāo)志重捕法常用于調(diào)查活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍廣的動(dòng)物的種群密度。
(3)調(diào)查過(guò)程中，如果標(biāo)記物容易脫落，則用標(biāo)志重捕法得到的數(shù)據(jù)會(huì)偏大(填“偏大”“偏小”或“不變”)；如果動(dòng)物被捕獲并標(biāo)記后難以被再次捕獲，則利用標(biāo)志重捕法計(jì)算出的種群密度與實(shí)際種群密度相比可能偏大(填“偏大”“偏小”或“不變”)；誤將部分未標(biāo)記個(gè)體統(tǒng)計(jì)為標(biāo)記個(gè)體，則計(jì)算出的種群密度與實(shí)際種群密度相比會(huì)偏小(填“偏大”“偏小”或“不變”)。重捕時(shí)方法不當(dāng)造成已捕獲的標(biāo)記個(gè)體死亡，會(huì)導(dǎo)致估算數(shù)值與實(shí)際數(shù)值相比會(huì)不變(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
[解析]　(1)標(biāo)志重捕法的計(jì)算公式為：標(biāo)記總數(shù)/N＝重捕中被標(biāo)記的個(gè)體數(shù)/重捕總數(shù)(N代表種群個(gè)體總數(shù))，根據(jù)題意，則60/N＝4/60，得N＝900(只)，由于區(qū)域面積是3 km2，故該區(qū)域內(nèi)田鼠的種群密度為300只/km2。(2)標(biāo)志重捕法常用于調(diào)查活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍廣的動(dòng)物的種群密度。(3)根據(jù)標(biāo)志重捕法的計(jì)算公式：標(biāo)記總數(shù)/N＝重捕中被標(biāo)記的個(gè)體數(shù)/重捕總數(shù)(N代表種群個(gè)體總數(shù))，如果標(biāo)記物容易脫落，會(huì)導(dǎo)致重捕中被標(biāo)記個(gè)體數(shù)量減少，所以所得數(shù)值可能偏大；如果動(dòng)物被捕獲并標(biāo)記后難以被再次捕獲，導(dǎo)致重捕中被標(biāo)記個(gè)體數(shù)量減少，則利用標(biāo)志重捕法計(jì)算出的種群密度與實(shí)際種群密度相比可能偏大；如果誤將部分未標(biāo)記個(gè)體統(tǒng)計(jì)為標(biāo)記個(gè)體，則計(jì)算時(shí)重捕中被標(biāo)記個(gè)體數(shù)量增多，導(dǎo)致計(jì)算出的種群密度與實(shí)際種群密度相比會(huì)偏小。如果已捕獲的標(biāo)記個(gè)體死亡，則不會(huì)影響估算數(shù)值。
〔對(duì)應(yīng)訓(xùn)練〕
2．如果采用樣方法調(diào)查某地區(qū)(甲地)蒲公英的種群密度，下列做法中正確的是(　C　)
A．計(jì)數(shù)甲地內(nèi)蒲公英的總數(shù)，再除以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度
B．計(jì)數(shù)所有樣方內(nèi)蒲公英總數(shù)，除以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度
C．計(jì)算出每個(gè)樣方中蒲公英的密度，求出所有樣方蒲公英密度的平均值，作為甲地蒲公英的種群密度
D．求出所有樣方蒲公英的總數(shù)，除以所有樣方的面積之和，再乘以甲地面積，作為甲地蒲公英的種群密度
[解析]　蒲公英個(gè)體較小，分布較廣，不方便逐個(gè)計(jì)數(shù)，A錯(cuò)誤；樣方法是估算種群密度的方法，應(yīng)在被調(diào)查范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)樣方，通過(guò)計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)樣方內(nèi)的種群密度，以所有樣方內(nèi)種群密度的平均值作為該地區(qū)種群的種群密度估計(jì)值，故B、D錯(cuò)誤，C正確。

考點(diǎn)二　種群數(shù)量的變化規(guī)律及應(yīng)用

1．種群數(shù)量變化的研究
(1)方法：構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。
(2)步驟：觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題→提出合理的假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)→通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。

2．種群數(shù)量增長(zhǎng)的兩種曲線
(1)區(qū)別
項(xiàng)目
“J”型曲線
“S”型曲線
增長(zhǎng)模型


前提條件
理想狀態(tài)：
①食物和空間條件充裕；
②氣候適宜；
③沒(méi)有敵害；
④無(wú)遷入、遷出
現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：
①食物、空間有限；
②不斷變化的自然條件；
③有種內(nèi)斗爭(zhēng)和種間競(jìng)爭(zhēng)
K值
無(wú)K值，增長(zhǎng)率保持不變
有K值，K/2時(shí)增長(zhǎng)速率最大
(2)聯(lián)系
①圖中陰影部分代表環(huán)境阻力或被環(huán)境所淘汰的個(gè)體數(shù)目。
②兩種增長(zhǎng)曲線的差異主要是由環(huán)境阻力的有無(wú)造成的，它們可以發(fā)生轉(zhuǎn)化：“J”型曲線“S”型曲線

3．種群數(shù)量波動(dòng)和下降
大多數(shù)種群數(shù)量總是在波動(dòng)中；在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降，甚至消亡。
4．影響種群數(shù)量變化的因素


易錯(cuò)整合，判斷正誤。
(1)在理想條件下，影響種群數(shù)量增長(zhǎng)的因素主要是環(huán)境容納量(　×　)
(2)在相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量在K值上下波動(dòng)，主要是由氣候、食物、天敵等因素調(diào)節(jié)的(　√　)
(3)不同種生物的K值各不相同，但同種生物的K值固定不變(　×　)
(4)種群數(shù)量變化不僅受外部因素的影響也受自身內(nèi)部因素的影響(　√　)
(5)研究種群數(shù)量的變化有利于對(duì)有害動(dòng)物的防治以及對(duì)野生生物資源的保護(hù)和利用(　√　)
(6)種群數(shù)量的變化就是種群數(shù)量的增長(zhǎng)和波動(dòng)(　×　)
(7)為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在種群數(shù)量為K/2時(shí)及時(shí)控制種群密度(　×　)
(8)在“S”型增長(zhǎng)曲線中，當(dāng)種群數(shù)量超過(guò)K/2后，種群增長(zhǎng)速率減慢，其對(duì)應(yīng)的年齡組成為衰退型(　×　)
(9)對(duì)于“S”型曲線，同一種群的K值是固定不變的，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)(　×　)
(10)“J”型增長(zhǎng)曲線的增長(zhǎng)率是一定的，而增長(zhǎng)速率逐漸增大(　√　)

1．調(diào)查某地烏鴉連續(xù)10年的種群數(shù)量變化，圖中λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)，請(qǐng)思考：
(1)圖示模型是否可表示種群“J”型增長(zhǎng)？
(2)圖中第3年和第9年的烏鴉種群數(shù)量是否相同？
(3)圖中第6年種群數(shù)量最少，對(duì)嗎？

[提示](1)“J“型增長(zhǎng)曲線其λ值應(yīng)固定，故圖示曲線不可代表“J”型增長(zhǎng)。(2)、(3)在第3年到第9年間，λ

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