高三生物一轮复习精品学案种群的特征和数量变化.docx
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高三生物一轮复习精品学案种群的特征和数量变化
第29讲 种群的特征和数量变化
[最新考纲] 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。
1.种群的概念
种群是指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
（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）年龄组成在一定程度上能预测种群数量变化趋势。
年龄组成是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
年龄组成
种群密度
（4）性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。
3.种群的空间特征
（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
4.种群密度的估算方法
（1）“两看法”选择合适的种群密度调查方法
（2）样方法与标志重捕法的比较
样方法
标志重捕法
调查对象
植物或活动范围小、活动能力弱的动物
活动范围大、活动能力强的动物
调查程序
注意事项
①随机取样
②样方大小适中
③样方数量不宜太少
①调查期间无迁入和迁出、出生和死亡
②标志物对所调查动物生命活动无影响
1.真题重组 判断正误
（1）一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群（2014·江苏，5A）（√）
（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（2013·浙江，4B）（√）
（3）大量诱杀雄性个体不会影响种群的密度（2012·新课标，6D）（×）
（4）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（2012·安徽，30Ⅱ
（2）改编）（×）
以上内容主要源自人教版必修3教材P60～63，考查角度侧重种群的四大特征及种群数量的取样调查，准确记忆各特征具体内容及其内在关系，并把握种群密度调查的两种常用方法是解题关键。
2.（教材P61“探究讨论·2·3”改编）进行样方法调查时，为何要强调“随机”取样？
样方多少会影响调查结果吗？
提示 为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果（估算值）能更接近真实的情况，应做到“随机取样”调查时若样方的数量太少，其统计结果的误差可能就较大；一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。
但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。
从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。
3.（教材P63“思考与讨论，2”改编）年龄组成为稳定型的种群，其数量在近期是否一定能保持稳定？
年龄组成为衰退型的种群呢？
提示 年龄组成为稳定型的种群，种群数量也不一定总是保持稳定。
这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄组成，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。
此外，种群数量还受迁入率和迁出率的影响。
年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般来说会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。
种群的基本特征及其内在联系
1.（2015·新课标全国卷Ⅰ节选）现有一未受人类干扰的自然湖泊，某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如下表。
年龄
0＋
1＋
2＋
3＋
4＋
5＋
6＋
7＋
8＋
9＋
10＋
11＋
≥12
个体数
92
187
121
70
69
62
63
72
64
55
42
39
264
注：
表中“1＋”表示鱼的年龄大于等于1、小于2，其他以此类推。
回答下列问题：
（1）通常，种群的年龄结构大致可以分为三种类型，分别是
_________________________________________________________________。
研究表明：
该鱼在3＋时达到性成熟（进入成年），9＋时丧失繁殖能力（进入老年）。
根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为________，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是________。
（2）如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。
标志重捕法常用于调查________强、活动范围广的动物的种群密度。
『解析』
（1）种群的年龄组成可分为增长型、稳定型和衰退型三种类型。
将三个阶段中各个年龄段的个体数目相加，可知三个阶段个体数量都为400，即个体数比例为1∶1∶1，年龄组成为稳定型。
（2）标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。
『答案』
（1）增长型、稳定型、衰退型 1∶1∶1 保持稳定
（2）活动能力
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b
B.图1中的c为种群最基本的数量特征
C.图2中的丁与图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a只影响出生率，而b既影响出生率也影响死亡率，从而判断出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；乙使种群密度减少，应为死亡率和迁出率；丙只影响出生率，为性别比例；丁为年龄组成。
图1中b为年龄组成，是预测种群数量未来变化趋势的主要依据，A正确；图1中c为种群密度，是种群最基本的数量特征，B正确；图2中丁为年龄组成，而图1中a为性别比例，C错误；图2中丙为性别比例，其主要通过影响出生率来间接影响种群密度，D正确。
『答案』 C
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
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。
种群密度的取样调查
『典例』（2016·全国课标卷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
『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。
『答案』 C
纵观近年课标卷考情，动、植物种群密度的取样调查考查频度特高，如：
2016课标卷Ⅱ－5、2013课标卷Ⅰ－5、2015课标卷Ⅰ－31、2015全国卷－31，均对此作了考查，解答此类问题须把握如下技巧：
（1）针对“样方法”
①须做到“随机”取样。
②须把握取样方法——长方型地块“等距取样”，方形地块“五点取样”。
③需分别计数并最终求平均值。
④须把握如下计数原则：
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，即只计数相邻两边及顶角上的个体。
（2）针对标志重捕法
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，因标志物致其更易被天敌捕食等），则估算值将偏大。
③明确标志重捕法的关键点
a.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。
b.标记物不能过于醒目。
c.不能影响被标记对象的正常生理活动。
d.标记物不易脱落，能维持一定时间。
『对点小练』
（2017·东北三省名校联考）某兴趣小组成员在草原上调查田鼠的生存状况，根据所学知识，回答下列问题：
（1）调查动物的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。
某次调查时，在3km2的区域内共捕获了60只田鼠，做好标记后重新放回到草原上，一周后再次捕获了60只，其中发现带有标记的只有4只，则该区域内田鼠的种群密度为________。
（2）标志重捕法常用于调查________强、________广的动物的种群密度。
（3）调查过程中，如果标记物容易脱落，则用标志重捕法得到的数据会________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；如果动物被捕获并标记后难以被再次捕获，则利用标志重捕法计算出的种群密度与实际种群密度相比可能________（填“偏大”“偏小”或“不变”）；误将部分未标记个体统计为标记个体，则计算出的种群密度与实际种群密度相比会________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
重捕时方法不当造成已捕获的标记个体死亡，会导致估算数值与实际数值相比会________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
『解析』
（1）标志重捕法的计算公式为：
标记总数/N＝重捕中被标记的个体数/重捕总数（N代表种群个体总数），根据题意，则60/N＝4/60，得N＝900，由于区域面积是3km2，故该区域内田鼠的种群密度为300只/km2。
（2）标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。
（3）根据标志重捕法的计算公式：
标记总数/N＝重捕中被标记的个体数/重捕总数（N代表种群个体总数），如果标记物容易脱落，会导致重捕中被标记个体数量减少，所以所得数值可能偏大；如果动物被捕获并标记后难以被再次捕获，导致重捕中被标记个体数量减少，则利用标志重捕法计算出的种群密度与实际种群密度相比可能偏大；如果误将部分未标记个体统计为标记个体，则计算时重捕中被标记个体数量增多，导致计算出的种群密度与实际种群密度相比会偏小。
如果已捕获的标记个体死亡，则不会影响估算数值。
『答案』
（1）300只/km2
（2）活动能力 活动范围 （3）偏大 偏大 偏小 不变
1.研究方法 构建数学模型。
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→通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。
2.种群数量的两种增长模型分析
1.上图中b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况？
提示 b曲线自始至终存在环境阻力，此类曲线更符合自然界的种群数量变化实况。
2.调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化，如图所示，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，λ＜1，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λ＞1且恒定。
“J”型增长和“S”型增长曲线分析及应用
1.（2015·广东理综，4）如图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化，关于酵母细胞数量的叙述，正确的是（ ）
A.种内竞争导致初始阶段增长缓慢
B.可用数学模型Nt＝N0λt表示
C.可用取样器取样法计数
D.K值约为120000个
『解析』 酵母菌种群在培养初期需经过一段的调整适应，故增长缓慢，在接近K值时，种内斗争加剧，增长速率变小，A错误；在封闭培养体系中培养的酵母菌数量呈“S”型增长，不适用“J”型增长的数学模型，B错误；酵母菌的计数方法是抽样检测法，C错误；由题图知，K值为12×1000×10＝120000（个），D正确。
『答案』 D
2.（2017·江西南昌检测）科学研究表明，生物种群的数量增长曲线如图所示，可分为“J”型增长和“S”型增长，且“S”型增长曲线通常又分为5个时期：
开始期（如A）、加速期（如B）、转折期（如C）、减速期（个体超过K/2以后，如D）、饱和期（如E）。
下列说法正确的是（ ）
A.“S”型增长曲线的加速期的种群数量增长速率最大
B.“J”型增长的种群数量增长率不变
C.环境阻力开始于减速期
D.应将有害生物数量控制在加速期
『解析』 “S”型增长曲线的E点对应的个体数量为K值，在K/2（C—转折期）时增长速率最大，A错误；对于“J”型曲线来说，增长率是不变的，增长速率是增加的，B正确；两条曲线从一开始就出现差异，说明环境阻力开始于起点，而在减速期时环境阻力加大，C错误；应将有害生物的数量控制在开始期，而不是加速期，D错误。
『答案』 B
（1）K值与K/2值的应用
（2）在不同图形中识别K值与K/2值
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；在有限的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线，而在恒定培养液中当酵母菌种群数量达K值后，还会转而下降直至全部死亡（营养物质消耗、代谢产物积累及pH变化所致）。
（3）计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
2.设计实验
1.从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要轻轻振荡几次？
提示 使酵母菌均匀分布，从而使计数准确。
2.该探究需要设置对照及重复实验吗？
提示 酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照，所以无需设置对照实验。
但要获得准确的实验数据，必须进行重复实验，求得平均值。
3.若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？
提示 可增大稀释倍数后再计数。
酵母菌数量的计数
1.（2015·江苏卷，13）血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列叙述正确的是（ ）
A.每块血细胞计数板的正中央有1个计数室
B.计数室的容积为1mm×1mm×0.1mm
C.盖盖玻片之前，应用吸管直接向计数室滴加样液
D.计数时，不应统计压在小方格角上的细胞
『解析』 每块血细胞计数板的正中央有2个计数室，A错误；每个计数室的容积有1mm×1mm×0.1mm，B正确；向血细胞计数板中滴加样液前应先盖上盖玻片，让样液自行渗入计数室，若先滴加样液，统计结果会偏大，C错误；计数时，需统计小方格内以及小方格相邻两边及其顶角的细胞，D错误。
『答案』 B
2.（2016·河北唐山模拟，3）检测员将1mL酵母菌培养液稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升酵母菌的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。
已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1mm3。
现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e5个中格80个小格内共有蓝藻n上，则上述水样中约有蓝藻______个/mL。
A.5×105nB.5×108n
C.500nD.50n
『解析』 依题意和图示分析可知：
1mL水样中酵母菌数量＝80个小方格内酵母菌总数/80×400×10000×稀释倍数＝n×5×10000×10＝5×105n，A正确。
『答案』 A
血球计数板及相关计算
（1）血球计数板（如下图所示）：
血球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，中央大方格以细线等分为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。
易错·防范清零
[易错清零]
易错点1 混淆种群“增长率”、“增长速率”
点拨 种群增长率与增长速率辨析如下：
①增长率＝
。
②增长速率＝一定时间内增长的数量/时间。
③“J”型曲线与“S”型曲线的增长率和增长速率曲线。
如下曲线：
易错点2 不能精准解读“λ”内涵，误认为下图中“b”段种群密度下降，“e”段种群密度上升。
点拨
（1）准确理解“λ”内涵
Nt＝N0λt，λ代表种群数量“增长倍数”，而不是增长速率。
λ＞1时，种群密度增大；λ＝1时，种群密度保持稳定；λ＜1时，种群密度减小。
（2）图示解读：
①a段：
λ＞1且恒定——种群数量呈“J”型增长；
②a、b段——“λ”尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率则种群数量一直增长；
③c段——“λ”＝1，种群数量维持相对稳定；
④d段——“λ”＜1，种群数量逐年下降；
⑤e段——尽管“λ”呈上升趋势，但仍未达到1，故种群数量逐年下降，至“e”点1时达“最少”。
易错点3 误认为种群数量最大值为K值或误认为种群数量不会超越K值
点拨 K值即环境容纳量，它是指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。
种群在某些时段，可能会由于环境条件变化或内部因素影响，其数量偶尔超越K值或偶尔在K值以下，即在K值上下波动，故K值并非任一时刻种群的最大值，如下图甲中A、B均非K值，而图乙的“捕食者——猎物”模型中最可能代表猎物和捕食者K值的数据分别为N2和P2。
分析该模型不难发现，猎物种群数量超过N2，则引起捕食者种群数量增加；捕食者种群数量超过P2，则引起猎物数量减少，两者相互作用，使猎物和捕食者的数量在N2和P2水平上保持动态平衡。
[纠错小练]
1.图甲为种群数量增长的“J”型、“S”型曲线，图乙是几种预想的“J”型与“S”型曲线种群增长速率随时间的变化趋势曲线，下列判断正确的是（ ）
A.②代表的是“J”型曲线的增长速率，④代表的是“S”型曲线的增长速率
B.①代表的是“J”型曲线的增长速率，③代表的是“S”型曲线的增长速率
C.②代表的是“J”型曲线的增长速率，③代表的是“S”型曲线的增长速率
D.①代表的是“J”型曲线的增长速率，④代表的是“S”型曲线的增长速率
『解析』 理想状态下种群增长曲线呈“J”型，其增长速率随时间呈“J”型，如②；自然条件下种群数量呈“S”型增长，由于环境阻力的增大，单位时间内增加的个体数减少，因此“S”型曲线增长速率在种群数量为
时最大，种群数量在
前，增长速率逐渐增大，种群数量达到
后增长速率逐渐减小，种群数量为K值时增长速率为0，如④。
『答案』 A
2.环保工作者对某地区最主要的草食动物某野兔种群数量进行连年监测，得到如图所示的数量增长变化（λ）曲线，λ＝t年种群数量/（t－1）年种群数量。
据图分析下列叙述正确的是（ ）
A.在第1年至第3年期间种群呈“J”型增长
B.在第4年初至第5年末，种群数量先增后减
C.第3年末种群数量与第5年中期种群数量相等
D.野兔的种群数量在第4年末达到最大
『解析』 图中显示第1年到第3年期间λ值约为1，“J”型曲线其λ值应大于1且恒定，故不属“J”型增长，A错误；第3年末到第5年中期λ始终大于1，种群数量一直增加，从第5年中期到第5年末λ小于1，种群数量减少，B正确，C错误；该野兔种群在第5年中期达到数量最大，D错误。
『答案』 B
3.如图为某种群数量增长曲线，下列表述错误的是（ ）
A.第1阶段种群数量缓慢增长
B.第2阶段种群增长速率先增大后减小
C.该种群K值为K1
D.第4阶段后，种群数量也可能迅速减少
『解析』 由曲线斜率和基数可知，第1阶段种群数量缓慢增长，A正确；由曲线斜率可知，第2阶段种群增长速率先增大后减小，B正确；该种群K值为K2，C错误；第4阶段后，由于种内斗争加剧，天敌增多等因素，种群数量可能迅速减少，D正确。
『答案』 C
随堂·真题演练
1.（2015·北京卷，4）大蚂蚁和小蚂蚁生活在某地相邻的两个区域。
研究者在这两个蚂蚁种群生活区域的接触地带设4种处理区，各处理区均设7个10m×10m的观测点，每个观测点中设有均匀分布的25处小蚂蚁诱饵投放点。
在开始实验后的第1天和第85天时分别统计诱饵上小蚂蚁的出现率并进行比较，结果见表。
处理区
小蚂蚁出现率的变化/%
定时灌溉
不驱走大蚂蚁
增加35
驱走大蚂蚁
增加70
不灌溉
不驱走大蚂蚁
减少10
驱走大蚂蚁
减少2
对本研究的实验方法和结果分析，表述错误的是（ ）
A.小蚂蚁抑制大蚂蚁的数量增长
B.采集实验数据的方法是样方法
C.大蚂蚁影响小蚂蚁的活动范围
D.土壤含水量影响小蚂蚁的活动范围
『解析』 根据表格数据分析，土壤含水量和大蚂蚁的存在都影响了小蚂蚁的活动范围，进而影响了小蚂蚁的数量增长，A错误，C、D正确；实验各处理区均设7个10m×10m观测点，这种调查方法是样方法，B正确。
『答案』 A
2.（2012·课标卷）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）。
关于该种群的叙述，错误的是（ ）
A.该种群10月份的出生率可能为零
B.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构
C.该种群的年龄结构随着季节更替而变化
D.大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度
『解析』 由图示知，12月份未成熟个体数目为0，又知该动物个体从出生到性成熟需要6个月，故该种群可能从6月份开始，出生率就为0，A正确；天敌倾向于捕食年老体弱的动物，故天敌的迁入可能会导致衰老个体减少，使种群年龄结构发生改变，B正确；图示各月份中，不同年龄阶段的个体百分比不同，C正确；大量诱杀雄性个体，会使该种群的正常性别比例发生改变，导致种群密度改变。
『答案』 D
3.（2015·全国卷Ⅱ，31）某生态系统总面积为250km2，假设该生态系统的食物链为甲种植物→乙种动物→丙种动物，乙种动物种群的K值为1000头，回答下列问题：
（1）某次调查发现该生态系统中乙种动物种群数量为550头，则该生态系统中乙种动物的种群密度为________________；当乙种动物的种群密度为____________时，其种群增长速度最快。
（2）若丙种动物的数量增加，则一段时间后，甲种植物数量也增加，其原因是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
（3）在甲种植物→乙种动物→丙种动物这一食物链中，乙种动物同
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