届高考一轮第28讲种群的特征和数量变化学案含答案.docx
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届高考一轮第28讲种群的特征和数量变化学案含答案
第28讲 种群的特征和数量变化
[考纲要求] 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。
考点一 种群的特征及种群密度的调查方法
1．种群的特征
（1）种群的概念
种群是在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。
（2）种群的数量特征及相互关系
①种群密度是种群最基本的数量特征。
②直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
③年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，年龄组成通过影响种群的出生率和死亡率，从而预测种群数量变化趋势，性别比例能够影响种群的出生率间接影响种群密度。
深化拓展 种群年龄组成的类型及判断技巧
（1）统计图
（2）曲线图和柱形图
项目
增长型
稳定型
衰退型
曲线图
柱形图
（3）各图示共性及判断技巧
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。
2．种群密度的调查方法
项目
样方法
标志重捕法
调查对象
植物或活动范围小的动物
活动能力强、活动范围大的动物
调查程序
深化拓展 种群密度调查方法中的4个关键点
（1）关键点1:
样方法中样方的选择要合适
①随机取样：
常用五点取样法（如图1）和等距取样法（如图2）。
②大小适中：
乔木100m2、灌木16m2、草本1m2；样方数量不宜太少；一般选易辨别的双子叶植物（叶脉一般呈网状）。
③数量合适：
样方太少，误差偏大；样方过多，工作量增大，因此要选择合适的数量。
（2）关键点2：
样方法中的计数要准确：
同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
（3）关键点3：
标志重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物不易脱落，能维持一定时间。
（4）关键点4：
标志重捕法中两次捕捉间种群数量要稳定：
被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
3．种群的空间特征及类型
（1）含义：
种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局。
（2）类型（连线）
1．有关种群及其特征的判断
（1）一座山上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群（ √ ）
（2）年龄大小、随机分布、种群密度均属于种群的数量特征（ × ）
（3）橡树种子常在母株附近形成集群空间特征，由于薇甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于数量特征（ √ ）
（4）种群出生率增加，种群密度一定增大（ × ）
（5）稳定型的种群的种群数量在任何情况下都能保持稳定（ × ）
（6）性别比例是通过影响种群的出生率和死亡率间接影响种群密度的（ × ）
（7）田鼠的种群密度是由种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的（ √ ）
2．有关种群密度的调查的判断
（1）草地中跳蝻的种群密度一般不采用样方法进行调查（ × ）
（2）对于活动能力强、活动范围大的动物最好采用样方法调查种群密度（ × ）
（3）池塘中变形虫、草履虫这些单细胞动物的种群密度的调查可用抽样检测法（ √ ）
（4）对农作物上的蚜虫、植物叶片上的昆虫卵常采用标志重捕法调查种群密度（ × ）
（5）用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，要选择植物生长茂盛处取样（ × ）
如图是有关种群特征的概念图，据图分析：
（1）图中①～⑤分别代表种群的什么特征？
提示 ①～⑤分别代表种群密度、出生率、死亡率、年龄组成和性别比例。
其中，年龄组成既影响出生率又影响死亡率，但性别比例只影响出生率。
（2）春运期间，影响北京、广州等大城市人口数量变化的主要因素是什么？
提示 迁入率和迁出率。
（3）利用性引诱剂诱杀害虫会降低害虫的种群密度，原理是怎样的？
提示 性引诱剂诱杀害虫会导致害虫的性别比例失调，从而降低出生率，从而降低种群密度。
（4）某生物学家对某地的蝗虫种群进行研究后大胆预测：
不久后蝗灾会更加严重，他得出此结论的依据最可能是什么？
提示 蝗虫的年龄组成为增长型。
命题点一 种群的特征及其相互关系的分析
1．（2018·温州质检）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．该政策的实施有利于改变性别比例
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 该政策的实施有利于调整年龄结构，A项错误；自然增长率除了取决于出生率，还取决于死亡率，B项错误；对一个城市而言，面积是一定的，人口数量的多少可以反映出人口密度的大小，C项正确；年龄结构为稳定型的人群，还受迁入、迁出人口的影响，所以，无法知晓是否为零增长，D项错误。
2．下列对种群特征的描述中，错误的是（ ）
A．某田鼠种群中，雌雄比例约为1∶1
B．某市近三年迁入的人口约为31万人，约占总人口的5%
C．橡树种子散布能力差，常在母株附近形成集群
D．某池塘生物种类繁多，据统计含有150多种生物
答案 D
解析 某池塘生活了150多种生物属于物种丰富度，为群落特征，D项错误。
命题点二 种群密度的调查方法的选择及分析
3．（2016·全国Ⅱ，5）如果采用样方法调查某地区（甲地）蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是（ ）
A．计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
B．计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
C．计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度
D．求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
答案 C
解析 估算种群密度最常用的方法之一是样方法：
在被调查种群分布的范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方内的种群密度，以所有样方内种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。
综上所述，A、B、D三项均错误，C项正确。
4．某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查，所调查样方的总面积为2hm2（1hm2＝10000m2），统计所捕获的田鼠数量、性别等，进行标记后放归，3日后进行重捕与调查。
所得到的调查数据如下表：
项目
捕获数（只）
标记数（只）
雌性个体数（只）
雄性个体数（只）
初捕
50
50
28
22
重捕
50
10
32
18
以下是某同学对数据的分析结果，你认为正确的是（ ）
A．此调查方法可以用来调查土壤中小动物的物种丰富度
B．若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，则统计的种群密度比实际低
C．综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例（♀/♂）约为7∶2
D．该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2
答案 D
解析 因土壤中小动物具有较强的活动能力，且身体微小，不适合用标志重捕法调查其物种丰富度，A项错误；标志重捕法理论计算公式N（种群个体数）＝M（标志个体数）×
，若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，即m值减小，N值会增大，B项错误；通过两次捕获情况，不能确定该田鼠种群的性别比例（捕获次数过少，偶然性较大），C项错误；该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2，D项正确。
1．“两看法”选择种群密度的调查方法
2．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
＝
，得A＝
。
由上式分析可知：
（1）若由于某种原因（如标志物易脱落、被标记个体的被捕获机会降低、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 种群数量的变化及应用
1．种群数量变化的研究方法
（1）研究方法：
建构数学模型。
（2）一般步骤：
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→检验或修正。
2．种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线
项目
“J”型增长
“S”型增长
曲线模型
前提条件
理想状态：
资源无限、空间无限、不受其他生物制约
现实状态：
资源有限、空间有限、受其他生物制约
增长率和增长速率
K值有无
无K值
有K值
联系
两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，对种群数量增长的影响不同
3.种群数量波动和下降
大多数种群数量总是在波动中；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降，甚至消亡。
4．影响种群数量变化的因素
深化拓展 K值变动的示意图
（1）同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动；当种群数量偏离K值的时候，生态系统会通过负反馈调节使种群数量回到一定范围内。
（2）当环境遭受破坏后，K值会下降；当生物生存的环境得到改善时，K值会上升。
（1）在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量（ × ）
（2）在相对稳定的生态系统中，种群数量在K值上下波动，主要是由气候、食物、天敌等因素调节的（ √ ）
（3）不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变（ × ）
（4）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（ √ ）
（5）研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用
（ √ ）
（6）种群数量的变化就是种群数量的增长和波动（ × ）
（7）为有效防治蝗灾，应在种群数量为K/2时及时控制种群密度（ × ）
（8）在“S”型增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率减慢，其对应的年龄组成为衰退型（ × ）
下图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线，据图分析：
（1）图甲中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力？
曲线a、b哪条更符合自然界的种群数量变化实际情况？
提示 b曲线的形成过程中始终存在环境阻力，此类曲线更符合自然界的种群数量变化实际情况。
（2）调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化，如图乙所示，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？
提示 基本不变（因λ＝1）。
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？
提示 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年的年龄组成为稳定型。
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年种群数量最小，对吗？
提示 不相同。
在第4年到第10年间，λ＜1，说明种群数量一直在减少，到第9或第10年种群数量最少，而不是第8年最少。
④第16～20年乌鸦种群数量将如何增长？
为什么？
提示 “J”型增长，因λ＞1且恒定。
1．“J”型增长中λ和增长率的关系
λ为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非增长率。
增长率＝（末数－初数）/初数×100%＝（N0λt＋1－N0λt）/N0λt×100%＝（λ－1）×100%。
所以，当λ>1时，增长率>0，种群数量增加；当λ＝1时，增长率＝0，种群数量稳定；当λ<1时，增长率<0，种群数量下降。
2．种群增长率和增长速率
（1）含义
①增长率：
单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，即增长率＝
×100%。
②增长速率：
单位时间内新增加的个体数（即种群数量增长曲线的斜率），即增长速率＝一定时间内增长的数量/时间。
假设某一种群的数量在某一单位时间t（如一年）内，由初始数量N0增长到数量Nt，则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为：
增长率＝（末数－初数）/初数×100%＝（Nt－N0）/N0×100%（无单位）；
增长速率＝（末数－初数）/单位时间＝（Nt－N0）/t（有单位，如个/年）。
（2）两种曲线的增长率和增长速率
增长类型
“J”型
“S”型
增长率
增长速率
3．“S”型曲线中K值与K/2值的分析与应用
（1）K值与K/2值的分析
（2）K值与K/2值的应用
命题点一 “J”型增长和“S”型增长的比较与分析
1．（2017·南京学情调研）下图表示某生物群落中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线，下列判断错误的是（ ）
A．甲、乙两种群数量的增长曲线均为“S”型曲线
B．t2～t3时间段甲种群的出生率大于死亡率
C．t5时种群密度对乙种群的制约作用大于t4时
D．甲种群数量最多的时刻为t2，乙种群为t4
答案 D
解析 两个种群的增长速率变化趋势都是0→最大→0，说明两个种群数量增长曲线都是“S”型曲线，A项正确；t2～t3时间段内，甲种群增长速率虽然下降但大于0，甲种群出生率仍大于死亡率，B项正确；图中乙在t5的时候种群密度最大，所以t5时种群密度对种群的制约作用大于t4时，C项正确；甲种群数量最多的时刻为t3，乙种群为t5，D项错误。
2．（2017·蚌埠二模）科研小组对某地两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并研究
随时间的变化趋势，结果如下图所示（图中Nt表示第t年的种群数量，Nt＋1表示t＋1年的种群数量）。
下列分析正确的是（ ）
A．甲种群在0～t3段的年龄结构为增长型
B．乙种群在0～t1段的种群数量呈“J”型增长
C．乙种群在t2时数量最少
D．甲种群在t3后数量相对稳定可能是生存条件比较理想
答案 B
解析 Nt＋1/Nt＝1，代表种群数量趋于稳定；当Nt＋1/Nt＜1时，种群数量在减少，当Nt＋1/Nt＞1时，种群数量在增加。
甲种群在0～t3段，数量先减少再增加，A项错误；乙种群在0～t1段Nt＋1/Nt＞1，且不变，种群数量呈“J”型增长，B项正确；乙种群在t2之后，种群数量还有一段时间在减少，因此乙种群在t2时种群数量不是最少的，C项错误；甲种群在t3后Nt＋1/Nt＞1，且不变，种群数量呈“J”型增长，D项错误。
1．种群“J”型增长的数学方程式模型：
Nt＝N0λt，λ代表种群数量增长倍数，不是增长率。
（1）λ＞1时，种群密度增大，如图中AB段（不包括B点）。
（2）λ＝1时，种群密度保持稳定，如图中B、D点。
（3）λ＜1时，种群密度减小，如图中BD段（不包括B、D点）。
2．K值不是一成不变的：
K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；反之，K值会上升。
命题点二 种群数量变化规律的应用分析
3．自然条件下，种群增长曲线呈“S”型。
假设种群的K值为200，N表示种群数量，据表分析不正确的是（ ）
曲线上的点
S1
S2
S3
S4
S5
N
20
50
100
150
180
（K－N）/K
0.90
0.75
0.50
0.25
0.10
A.环境阻力对种群增长的影响出现在S4点之后
B．防治蝗虫应在蝗虫数量达到S3点之前进行
C．渔业捕捞后需控制剩余量在S3点
D．（K－N）/K值为0.50时，种群增长速率最大
答案 A
解析 分析表格：
种群数量的最大值K＝200，则种群数量在S1～S3时，种群数量增长加快；种群数量在S3点时，即K/2时种群数量增长速率最大；种群数量在S3～S5时，种群数量增长减慢。
由于存在环境阻力，自然种群增长曲线呈“S”型，说明环境阻力对种群影响始终存在，A项错误；S3点种群增长速率最大，对于蝗虫等害虫的防治，需将其数量控制在S3点之前，而渔业捕捞后需控制剩余量在S3点，使得种群的再生能力最强，B、C项正确；（K－N）/K值为0.50时，种群数量是环境容纳量的一半，此时种群增长速率最大，D项正确。
4．下图中关于“S”型曲线的叙述，错误的是（ ）
A．t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，种群数量增长较快
B．t1～t2之间，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
C．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
D．在t1时控制有害生物最有效
答案 D
解析 t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率且二者的差值逐渐加大，种群增长速率不断增加，因此种群数量增长较快，A项正确；t1～t2之间，由于资源和空间有限，随着种群密度增大，种内斗争不断加剧，天敌数量也在增加，虽然出生率大于死亡率，但二者的差值逐渐减小，所以种群增长速率下降，B项正确；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，C项正确；在t1时种群数量为K/2，种群增长速率最大，因此若在t1时进行有害生物防治，不能将有害生物控制在较低水平，D项错误。
不同曲线模型中“K值”与“K/2值”
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K/2值。
考点三 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
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）在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
（3）计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2．实验流程
1．实验注意事项及分析
（1）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵偱“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）本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
（4）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数。
稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每个小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。
（5）每天计数酵母菌数量的时间要固定。
结果记录最好用记录表，如下：
时间/d
1
2
3
4
5
6
……
数量/个
2.血细胞计数板及相关计算
（1）血细胞计数板（如下图所示）
血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。
每个计数室划分为9个大方格（如上图A所示），每个大方格的面积为1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm。
因此，每个大方格的容积为0.1mm3。
另外，中央大方格以双线等分为25个中方格（如上图B所示）。
每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
（2）计算公式
①在计数时，先统计（图B所示）5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，则0.1mm3菌液中的总菌数为（A/5）×25×B。
已知1mL＝1cm3＝1000mm3,1mL菌液的总菌数＝（A/5）×25×10000×B＝50000A·B。
问题探究
如图为探究培养液中酵母菌种群数量的变化的实验相关曲线，据图回答下列问题：
（1）相当一段时间内，酵母菌的增长符合哪种模型？
提示 符合“S”型增长。
（2）de段曲线下降的原因可能有哪些？
提示 营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。
（3）试着在下面坐标系中画出酵母菌的增长速率的曲线。
提示
命题点一 实验基础
1．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是（ ）
①培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧 ②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 ③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 ④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
⑤将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数 ⑥计数时，压在小方格界线上的酵母菌应计数相邻两边及其顶角上的 ⑦早期培养不需取样，培养后期每天取样一次
A．①②③④⑥B．②③④⑥⑦
C．①②③⑥D．②③⑤⑥
答案 D
解析 ①培养酵母菌时，不需要去除培养液中的溶解氧；④中不是先在血细胞计数板中央滴培养液，再盖上盖玻片，应该是盖上盖玻片之后再滴培养液；⑦早期培养也要取样观察。
2．在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中：
（1）从试管中吸出酵母菌培养液进行计数之前，要将试管轻轻振荡几次的目的是__________________。
如果实验时发现血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是________________________。
（2）若提出的问题是“培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的”，该实验__________（填“需要”或“不需要”）另设置对照实验，原因是该实验________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
为了提高实验的准确性，实验时应进行__________________________________________。
（3）随着时间的推移，由于________和________有限，酵母菌呈“S”型增长。
（4）另一组同学为探究培养液中酵母菌种群数量的变化，设计了3组实验（见下表）。
每隔24小时取样并计数，实验结果略。
试管编号
培养液（mL）
无菌水（mL）
酵母菌母液（mL）
温度（℃）
A
10
—
0.1
28
B
10
—
0.1
5
C
—
10
0.1
28
上述实验目的是：
探究________________对酵母菌种群数量动态变化的影响。
答案
（1）使酵母菌分布均匀 适当稀释菌液（或增加稀释倍数）
（2）不需要 时间上已形成前后自身对照 重复实验 （3）资源（营养物质） 空间 （4）温度和营养成分
解析
（1）对酵母菌进行计数可采用抽样检测法：
从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻振荡几次，目的是使酵母菌分布均匀。
若血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应适当稀释菌液，最后计数的结果需要乘以稀释的倍数。
（2）探究培养液中酵母菌种群数量随时间变化的实验中，需要在相同间隔的时间内对酵母菌种群数量进行取样调查，因此实验前后本身就是对照实验，故不需要另设置对照实验；因实验存在偶然性，为了提高实验数据的准确性，该实验还需遵循平行重复原则，即进行重复实验，取平均值。
（3）培养液中的酵母菌种群数量的增长情况与培养液中的成分、空间、pH、温度等因素有关，开始在资源和空间充裕的环境中，酵母菌呈“J”型增长，随着时间的推移，由于环境
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