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第九单元生物与环境第一讲种群的特征和数量的变化课标展示素养链接1.列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。2.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。3.举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征。4.探究培养液中某种酵母种群数量动态变化。1.生命观念——结构与功能观：种群属于生命系统，具有性别比例、年龄组成等特征。2.科学思维——建立模型：构建种群增长数学模型。3.科学探究——制订并实施方案：用样方法调查某种双子叶植物的种群密度；探究培养液中酵母菌数量的动态变化。考点一种群的数量特征和种群密度的调查方法1．种群的数量特征(1)种群密度。①概念：种群在单位面积或单位体积中的个体数。②调查方法。a．样方法。Ⅰ.适用范围：植物、活动范围小的动物，如蚯蚓、跳蝻。Ⅱ.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。Ⅲ.取样关键：随机取样。Ⅳ.常用取样法：五点取样法、等距取样法。Ⅴ.计数原则：同种植物个体无论大小都要计数，在边界线上的，只统计相邻两边及其夹角上的个体。Ⅵ.计算种群密度：某植物种群密度＝所有样方内种群密度之和样方数。b．标志重捕法。Ⅰ.适用对象：活动能力强、活动范围大的动物。Ⅱ.调查程序。确定调查对象↓捕获并标记个体，计数为M↓重捕，计数为n，其中被标记个体数为m↓密度估算公式如下：N(种群数量)＝n（重捕个体数）m（重捕中标记数）×M(标记数)(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率。①出生率和死亡率的概念：单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。②迁入率和迁出率的概念：单位时间内迁入或迁出的个体数目占该种群个体总数的比率。(3)年龄组成。①概念：一个种群中各年龄期的个体数目的比例。②类型：Ⅰ.写出上图中各年龄组成的类型。a．增长型；b.稳定型；c.衰退型。Ⅱ.各年龄组成类型的特点及种群密度的变化趋势。类型年龄组成的特点种群密度的变化趋势a幼年个体数多，老年个体数少增大b各年龄段个体比例适中基本不变c幼年个体数少，老年个体数多减小(4)性别比例。①概念：种群中雌雄个体数目的比例。②性别比例可通过影响出生率间接影响种群密度。2．种群的空间特征[诊断辨析]1．每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的空间特征。(×)提示：每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的数量特征。2．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。(√)3．田鼠的种群密度是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的。(√)4．五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。(×)提示：行道树灌木丛为长方形，调查其中蜘蛛的种群密度应采取等距取样法。5．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。6．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。科学思维——模型与建模1．请用箭头及简洁的文字建构种群各数量特征之间关系的模型。科学探究——实验设计2．某同学为了模拟标志重捕法，用若干粒黄玉米种子代表一定区域内某动物种群个体总数，用50粒白玉米种子代表被标记的个体，尝试用简要文字和箭头写出最接近自然条件下种群个体总数和实际操作的模拟步骤。提示：取出50粒黄种子→剩余黄粒种子倒入烧杯→加入50粒白种子→混合均匀→随机抓取→统计白粒与黄粒数→计算烧杯中黄粒总数→重复3～5次→计算每次总数的平均值考法1种群的数量特征及关系分析1．某岛屿上生活着一种动物，其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄组的个体数)。下列关于该种群的叙述中，错误的是()A．该种群10月份的出生率可能为零B．诱杀雄性个体一定不会影响该种群的密度C．该种群的年龄结构随着季节更替而变化D．天敌的迁入可影响该种群的年龄结构解析：从题中柱形图的分析可知，未成熟个体从2月底到6月逐渐增多，从6月到12月逐渐减少，至12月变为0，而该动物个体从出生到性成熟需要6个月，因此该种群出生时间大概为2月底到6月，到12月成熟，10月份出生率可能为0，A项正确；大量诱杀某种动物的雄性个体，会导致性别比例的失调，进而通过出生率的明显降低，使种群密度减小，B项错误；由题干图可知，该种群的年龄结构随着季节更替而变化，C项正确；引入的天敌可能对不同年龄段的个体捕食具有选择性，从而影响该种群的年龄结构，D项正确。答案：B2．(2019·衡水金卷)下面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解析：图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b年龄组成，A项正确；图1中的c表示种群密度，为种群最基本的数量特征，B项正确；图2中丁表示年龄组成与图1中的b表示的含义相同，图2中丙表示性别比例与图1中的a表示的含义相同，C项错误；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，D项正确。答案：C考法2种群密度的调查方法3．(2019·辽阳期末)样方法是估算植物种群密度最常用的方法之一。若用样方法调查植物种群密度，下列做法错误的是()A．抽样时所选的样本在群体中要有代表性B．若调查的植物个体数目较少，可适当扩大样方面积C．处在样方内部和样方四个边界上的个体都需要统计D．要保证每一个个体被抽选与其他个体无直接牵连解析：采用样方法估算植物种群密度时，抽样时所选的样本在群体中要有代表性，A项正确；如果调查的植物种群个体数目较少，则可适当扩大样方面积，B项正确；计数时，应统计处在样方内部的个体和样方相邻两个边界及其顶角上的个体，C项错误；要保证每一个个体被抽选与其他个体无直接牵连，D项正确。答案：C4．(2019·深圳模拟)数学方法在生态学研究中广泛应用，而每个数学模型的应用都具有一定的限度和范围。下列各项叙述正确的是()A．在一块稻田中选取稗草较多的地方取样，所取样本的平均数可估算稻田中稗草的种群密度B．标志重捕法利用了标记个体与未标记个体在重捕时被捕概率不同的特点C．利用灯光诱捕昆虫的方法，根据多年数据可绘制出某种群数量动态模型D．采用标志重捕法，可准确统计某海洋鱼类的种群密度并制订捕捞计划解析：样方法要求做到随机取样，A项错误；标志重捕法正是利用了标记个体与未标记个体在重捕时被捕概率相同的特点，来估算某种活动能力强、运动范围较大的动物的种群密度，B项错误；标志重捕法只能大致估算种群密度，不能准确统计，D项错误。答案：C利用标志重捕法估算种群密度的误差分析设种群数量为A只，第一次捕获B只并标记，第二次捕获了a只，其中有b只被标记，根据公式BA＝ba，得A＝aBb。由上式分析可知：1．若由于某种原因(如标志物易脱落、被标记个体的被捕机会降低、标志物导致被标记个体易于被捕食、被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体稀少处捕获等)造成b偏小，则A偏大。2．若由于某种原因(如被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体密集处捕获等)造成b偏大，则A偏小。3．若在调查期间，调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出，也会造成估算中出现较大误差。考点二种群的数量变化及应用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，用适当的数学形式表达→检验或修正。2．种群数量增长的“J”型曲线(1)“J”型增长曲线。(2)形成原因：食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等。(3)数学公式：Nt＝N0λtN0：该种群的起始数量t：时间Nt：t年后该种群的数量λ：该种群数量是一年前种群数量的倍数3．“S”型曲线(1)“S”型曲线图。①形成原因：食物、空间有限。②曲线特点种群数量达到K2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．环境容纳量(1)概念：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)形成原因：(3)与环境条件的关系：环境条件改善，K值可能会提高；环境条件恶化，K值可能会变小。5．影响种群数量变化的因素(1)变化类型：增长、波动和下降，甚至消亡。(2)影响因素：气候、食物、天敌、传染病以及人类活动等。6．研究种群数量变化的意义对有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有重要意义。[诊断辨析]1．理想条件下种群数量呈现“J”型增长，无环境容纳量。(√)2．种群数量变化不仅受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响。(√)3．种群数量变化的全部内容就是“J”型和“S”型增长。(×)提示：种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等。4．“S”型增长中，种群数量为K2时增长最快。(√)5．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。1．种群“S”型增长曲线的分析解读图甲图乙图丙(1)t1之前：种群数量小于K2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快；当种群数量为K2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大量。(2)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，种群增长速率下降。(3)t2时：种群数量为K，达到最大，出生率等于死亡率。2．K值与K2值的应用科学思维——模型与建模1．调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化，见下图所示，图中λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，请思考：(1)前4年种群数量应为增大、减小还是基本不变？(2)第9年调查乌鸦的年龄组成，最可能表现为何种类型？为什么？(3)图中第4年和第10年的乌鸦种群数量是否相同？图中显示第8年种群数量最少，对吗？(4)第16～20年乌鸦种群数量将如何增长？为什么？提示：(1)基本不变(因λ＝1)。(2)稳定型。第10年时，种群的λ等于1，说明第10年种群数量与第9年相同，因此第9年年龄组成为稳定型。(3)不相同。在第4年到第10年间，λ1，说明种群数量在减少，到第9或第10年种群数量最少，而不是第8年最少。(4)“J”型增长，因λ1且恒定。科学探究——结果的交流与讨论2．某学习小组进行“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”的探究实验，本实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：①把酵母菌培养液放置在适宜的环境中培养，第7天开始取样计数；②用无菌吸管从静置试管中吸取酵母菌培养液少许；③加入血细胞计数板计数室，再盖上盖玻片，并用滤纸吸去多余菌液。请纠正该同学实验操作中的三个错误。提示：①第一天开始取样计数，连续七天；②取样前振荡试管；③先盖上盖玻片，再加入血细胞计数板计数室。考法1种群数量增长曲线的分析1．(2019·广东省高考模拟)某生物的种群数量随时间的变化情况如图所示。下列叙述正确的是()A．曲线乙表示该生物的种群数量呈指数形式增长B．a～b段，种群出生率与死亡率不再发生变化C．若该生物种群为农业害虫种群，则在a点时对其进行捕杀效果较好D．若b点时环境发生变化，则形成丙曲线的环境更适合该生物种群生存解析：由图可知曲线乙数量是先增加，然后增加到一定程度后不再增加而下降，符合“S”型曲线的特点，即种群数量不是指数式增长，A项错误；处于波动状态的生物的种群密度也会发生变化，只不过变化幅度在一定范围内波动，出生率和死亡率、迁入率和迁出率都在发生变化，B项错误；a点时甲、乙、丙三个种群的种群数量都较大，防止害虫应选择种群数量较少时，C项错误。答案：D2．(2019·河南高三月考)图1、图2为种群数量变化的相关曲线，下列叙述正确的是(