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第四章种群和群落一、种群的特征1．种群概念：指在一定的自然区域内的全部个体同种生物二、种群数量的变化5．影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利的条件下，种群数量会急剧下降，甚至消亡6．研究种群数量变化的意义：对于有害动物的防治，野生生物资源的，以及濒危动物种群的，都有重要意义保护和利用拯救和恢复1．种群、个体与物种的关系(1)种群概念及理解种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。①两个要素：“同种”和“全部”。a．“同种”：指同一物种，即种群是物种存在的具体形式。b．“全部”：指一个群体，包括该物种的幼体和成体等全部个体。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a．从生态学的观点来看：种群是生物繁殖的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。b．从进化的观点来看：种群是生物进化的基本单位，也是基因库的最小单位。种群的特征(2)种群与个体的关系①种群虽然是由许多同种个体组成的，但它绝不是个体的简单相加，而是通过种内关系组成了一个有机整体。②个体和种群之间是部分与整体的关系，每个个体携带有本种群基因库的部分基因。[知识拓展](1)种群的特征是个体所不具有的，个体只能具有性别、年龄、出生、死亡等特征。(2)同一物种在不同区域可以有多个种群，但一个种群内的个体一定属于同一物种。(3)种群与物种的关系①种群是指一定区域内同种个体总和，即种群是物种存在的形式，是物种在自然界存在的基本单位。②物种是指能够在自然状态下相互交配，并且产生可育后代的一群生物。(4)种群数量特征的分析①种群密度是最基本的特征。种群密度越高，一定范围内种群个体数量越多，即种群密度与种群数量呈正相关。②出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。出生率与死亡率及迁入率与迁出率的差值为正时，种群数量增加；反之，种群数量减少。③年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度和种群数量的，是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据。[知识拓展](1)年龄组成只是预测种群密度的变化趋势，但该趋势不一定能实现，因为影响种群数量变化的还有气候、食物、天敌等。(2)长期自然选择使不同生物种群都有一定的性别比例，假若因各种因素改变种群的性别比例或性别比例失调，会引起种群数目改变。2．种群密度的研究方法——取样调查法(1)原理：一般情况下，要逐一计算某个种群的个体总数是比较困难的，因此，研究者通常只计数种群的一小部分，用来估计整个种群的种群密度，此方法称取样调查。(2)方法步骤：①植物种群密度取样调查的常用方法——样方法(3)注意事项①样方法除适用于植物外，还适用于活动范围较小的动物如蚯蚓。②标志重捕法(适用于活动范围较大的动物)的前提条件是未标志和被标志个体有同样的被捕机会，而且在调查期间，没有个体出生、死亡、迁入、迁出等。③关于标志：a．标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生对于寿命和行为的伤害。b．标志不能过分醒目。c．标志符号必须能够维持一定的时间，在调查研究期间不能消失。1．下列关于种群的叙述正确的是()①内蒙古草原上全部的牛是一个种群②种群内的雌雄个体间可以相互交配完成生殖过程③在种群内常因争夺食物而发生竞争④年龄组成是预测种群密度的重要因素⑤性别比例也可影响种群密度⑥出生率和死亡率是决定种群密度的重要因素⑦迁出率和迁入率是决定种群密度的重要因素A．①③⑤⑥B．②③⑤⑥⑦C．②⑤⑥⑦D．②④⑤⑥⑦解析：种群是指生活在一定区域内的同种生物的全部个体，内蒙古草原上全部的牛既不是一个物种，又分布在不同的区域，形成不同种群；种群内的雌雄个体之间由于无生殖隔离，可以完成交配过程；竞争是种间关系，种群内争夺食物为种内斗争；出生率、死亡率和迁入率、迁出率直接决定种群密度；年龄组成是预测种群密度的重要因素；性别比例通过影响出生率、死亡率而影响种群密度。答案：D2．如图为三个种群的年龄组成曲线图，请据图回答：(1)三个种群密度变化趋势由大到小依次是_______________。(2)据统计，70年代初，我国人口年龄组成与图A相似，所以在这以后一段时间内的发展趋势是________。因此我们要认真执行人口的________政策。(3)利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，最终使害虫种群年龄组成变为三图中________类型。(4)东海渔场因捕捞过度造成产量下降，现在当地政府采取控制网眼大小来“抓大放小”，一段时间后，年龄组成会变成________所示。解析：A曲线表示年幼个体多而年长个体少，为增长型。我国70年代时人口就属于A型，表现为人口大幅增长。B曲线中表示各年龄段的个体数比例相当，属稳定型。C曲线中老年个体相对较多，属于衰退型。用性引诱剂干扰害虫正常交尾，使幼虫数量锐减，害虫年龄组成将成为衰退型。在捕鱼业中只有通过合理的措施使种群的数量稳定，才能实现可持续捕捞。在渔场中采用“抓大放小”的措施，会使幼年个体所占比例上升，年龄组成将成为增长型。答案：(1)A、B、C(2)人口密度越来越大计划生育(3)C(4)A1．种群数量变化内涵在自然界，种群数量总在因气候、食物、天敌、传染病等多方面因素的影响而处于动态变化中，这种动态变化包括种群数量的增长、波动与下降等。在某些极端因素困扰下，甚至还会出现物种(种群)的绝灭，从而导致物种丰富度(生物多样性)下降。2．“J”型增长曲线与“S”型增长曲线的分析(1)曲线图解种群数量变化(2)联系：两种增长曲线的差异主要是由环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同引起的。(3)种群“S”型增长曲线分析(4)K值变动的示意图3．曲线比较注：在实际环境中，种群增长一般都呈“S”型增长，但生物迁入一个新的环境后，一定时期内的增长可看作“J”型增长。4．曲线的应用[知识拓展](1)种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等；而“S”型曲线与“J”型曲线都只是研究种群数量增长的曲线。(2)探究培养液中酵母菌种群数量的变化时：不需要设对照实验。取样的先后顺序本身已构成了种群数量变化的前后自身对照。(3)封闭环境中的种群数量变化模型：因在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，种群的数量变化曲线与“S”型曲线相比多了一个衰亡期。如恒定容积培养液中酵母菌或细菌的增长曲线如图所示：3．下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是()A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型B．达到K值时种群增长率为零C．种群增长受自身密度的影响D．种群的增长速度逐步降低解析：本题直接考查种群增长的“S”型曲线的相关知识。自然界中的生物多数都达到最大值。对于“S”型曲线来说，在种群数量达到K/2以前，种群的增长率逐渐增大；在K/2时增长速率最大；超过了K/2时，种群的增长率逐渐下降；当达到最大值K时，增长率降为0。答案：D4．某研究所调查发现：某种鱼迁入一生态系统后，其种群数量增长率随时间变化的曲线如右图所示，请分析回答：(1)在t0～t2时间内，种群数量增长曲线呈________；若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为________，t1时该种群的年龄组成可能为________。(2)捕获该鱼的最佳时期为________时，原因是_____________。(3)该鱼在t2时期后，种群数量变化是________，主要原因是________和________。解析：分析图中曲线可知：t0～t2时间内种群数量增长率由小变大，达到最大值后又逐渐变小，因而该种群数量增长呈“S”型曲线。在t2时种群数量增长率为0，此时种群的数量为N，即为最大值，而在t1时种群数量增长率最大，则此时种群的数量为N/2，种群年龄组成为增长型。当种群数量增长率最大时捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生，因而此时t1即为捕捞的最佳时期。答案：(1)“S”型曲线N/2增长型(2)t1在t1时种群增长率最大，捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生(3)不增加种内斗争加剧捕食者数量增加1．实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌，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，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。2．实验流程探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”3．基本技术要求(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。(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)结果的记录最好用记录表，表格如下：(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)溶液要进行定量稀释。(6)计算1mL菌液的数量。[知识拓展]酵母菌生长的测定(1)测生长量①湿重法：将一定量的菌液离心或过滤，得到菌体，反复洗涤后称湿重。②干重法：将离心后得到的菌体置于100～105℃的烘箱中烘干称重。③生理指标法：依据酵母菌的生理活动，如单位时间内的耗氧量或CO2的释放量，用这些指标代表生长量。(2)测细胞数目①血细胞计数法：将酵母菌置于血细胞计数器内，在显微镜下计数。②涂片计算法：将一定量的菌液均匀地涂布在玻片的一定面积上，经固定染色后在显微镜下计数。5．某研究性学习小组通过资料查找发现：在15～35℃温度范围内，酵母菌种群数量增长较快。为了探究酵母菌种群增长的最适温度是多少，他们设置了5组实验，每隔24h取样检测一次，连续观察7天。下表是他们进行相关探究实验所得到的结果(单位：×106个/mL)。请据表分析回答下列问题：(1)实验过程中，每隔24h取一定量的酵母菌培养液，用血球计数板在显微镜下进行细胞计数，并以多次计数的平均值估算试管中酵母菌种群密度，这种方法称为________法。(2)据表分析，酵母菌种群数量增长的最适温度约是_________℃。在上述实验条件下，不同温度下酵母菌种群数量随时间变化的相同规律是____________。(3)请在坐标中，画出上述实验过程中不同温度条件下培养液中酵母菌种群数量达到K值时的柱形图。(4)为了使实验数据更加准确，需要严格控制实验中的________无关变量。同一温度条件下，若提高培养液中酵母菌起始种群数量，则该组别中酵母菌到达K值的时间将________(选填“增加”“减少”或“保持不变”)；若其他条件保持不变，适当提高培养液的浓度，则该组别的K值将________(选填“增加”“减小”或“保持不变”)。解析：(1)计数酵母菌数量应选取样本，即抽样检测。(2)不同温度下第2、3、4次测定的酵母菌数较多，其中在25℃时酵母菌数量最多。不同温度下酵母菌的种群数量都呈现出先增后降的趋势。(3)画图注意标明横纵坐标的意义，不同温度下的最高值是K值，作纵坐标，温度是横坐标。(4)培养液的营养物质种类和浓度、pH、溶氧量、接种量等都属于无关变量。同一温度条件下，若提高培养液中酵母菌起始种群数量，则该组别中酵母菌到达K值的时间缩短。若其他条件保持不变，适当提高培养液的浓度，则该组别的K值将增加。答案：(1)抽样检测(样方)(2)25在一定时间范围内，酵母菌的种群数量随培养时间而不断增长；达到最大值后，随时间的延长酵母菌的种群数量逐渐下降(或酵母菌的种群数量先增后降)(3)如下图(柱形分布合理、数值大致正确即可)(4)培养液的营养物质种类和浓度、pH、溶氧量、接种量等减少增加(2009年高考山东理综)如图曲线a、b表示两类生物种群密度与存活率之间的关系。下列分析错误的是()A．曲线a代表的种群个体一般体型较大，营养级较高B．依据曲线b，人工养蜂时种群密度中等最好C．对大型动物迁地保护，迁移的种群密度不宜过大D．种群密度为d时，曲线b代表的种群个体间竞争最剧烈【解析】根据曲线a，随着种群密度的增大，存活率逐渐减少，说明种群中个体数量越少，越有利于生存，因此a代表的种群营养级较高，个体数少，但个体一般体型较大，同时也说明对大型动物迁地保护，迁移的种群密度不宜过大；种群密度超过d时，曲线b代表的种群个体