高考生物大一轮复习第九单元40种群的特征和数量的变化学案.docx
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高考生物大一轮复习第九单元40种群的特征和数量的变化学案
第九单元
学案40 种群的特征和数量的变化
考纲要求
1.种群的特征（Ⅰ）。
2.种群数量的变化（Ⅱ）。
3.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。
一、种群的特征
1．种群密度
（1）概念：
单位面积或单位体积中的__________，是种群________的数量特征。
（2）调查方法
①样方法
②标志重捕法：
适用于活动范围大的动物。
想一想 标志重捕法的使用条件是什么？
2．出生率和死亡率：
单位时间内新产生或死亡个体数目占________________的比率。
3．迁入率和迁出率：
单位时间内____________的个体占该种群个数总数的比例。
4．年龄组成
（1）概念：
种群中各________的个体数目的比例。
（2）类型
①增长型：
种群中________个体很多，________个体很少，种群密度会________。
②稳定型：
各年龄期的个体数目比例________，种群正处于________时期。
③衰退型：
________个体较少，而____________个体较多，种群密度会________。
想一想 影响种群数量变化的决定因素有哪些？
二、种群数量的变化
1．构建种群增长模型
（1）方法：
观察研究对象→提出问题→提出________→根据实验数据，用适当的________形式对事物性质进行表达→通过进一步实验或观察对模型进行____________。
（2）意义：
更直观地反映出种群数量的增长趋势。
2．种群数量增长的“J”型曲线
（1）条件：
________________条件充裕、气候适宜、__________等。
（2）数学公式：
________________。
（3）特点：
种群数量连续增长，呈“J”型。
3．种群数量增长的“S”型曲线
（1）条件：
自然界的____________是有限的。
（2）概念：
种群经过一定时间的增长后，数量________的增长曲线。
（3）K值：
又称____________，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群________。
（4）特点：
种群数量达到环境条件所允许的最大值（K值、即环境最大容纳量）后将停止增长，有时在K值左右保持相对稳定。
动动脑 自然界中生物种群的增长常表现“S型增长”的实质是什么？
探究点一 种群的概念和数量特征
分析完成种群数量特征模型、理解种群数量特征：
思维拓展
1．预测种群密度（种群数量）的变化趋势
首先依据的是年龄组成情况，其次是性别比例，由此推导预测出种群出生率和死亡率的关系，从而确定种群的变化趋势。
2．种群年龄组成的三种类型比较
类型
图示
种群特征
出生率与死亡率
种群密度
增长型
幼年个体数多于成年、老年个体数
出生率＞死亡率
增大
稳定型
各年龄期个体数比例适中
出生率≈死亡率
稳定
衰退型
幼年个体数少于成年、老年个体数
出生率＜死亡率
减小
探究示例1
下面关于种群的叙述正确的是（ ）
①内蒙古草原上的全部牛是一个种群 ②池塘中所有的鱼是一个种群 ③稻田中所有的三化螟是一个种群④种群密度的决定因素是年龄组成、性别比例 ⑤种群密度的大小决定于出生率和死亡率、迁入率和迁出率
A．①③⑤B．②④C．②④⑤D．③⑤
听课记录：
探究点二 种群密度的调查——取样调查法
完成样方法和标志重捕法填空，并加以理解：
1．样方法
（1）概念：
在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的________作为该种群的种群密度估计值。
（2）适用范围：
________的种群密度调查，昆虫卵、蚜虫和跳蝻的密度调查等（这些生物运动能力________，活动范围________）。
（3）方法步骤
准备：
观察地形，注意安全
↓
确定调查对象
↓
↓
计数每个样方内所调查植物的数量，并记录
↓
计算种群密度：
某植物种群密度＝________________
2．标志重捕法
（1）概念：
在被调查动物种群的活动范围内，捕获一部分个体，进行标记后再放回原来的环境，经过一段时间（标记个体与未标记个体____________分布）后，进行重捕，根据重捕动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。
（2）适用范围：
活动能力____、活动范围____的动物。
（3）计算公式
＝
探究示例2
（2011·南京调研）下列有关生物种群数量调查的方法中，正确的是（ ）
A．调查蝗虫幼虫跳蝻，用标志重捕法
B．调查马尾松，小样方划分为1m2左右
C．调查蒲公英，只计数小样方内的个体数
D．调查趋光性农业害虫，可用定位设置灯光诱捕，定时计数法
听课记录：
探究点三 种群数量的变化曲线
分析完成“J”型曲线、“S”型曲线对比表：
项目
“J”型曲线
“S”型曲线
条件
理想状态：
（1）食物、空间条件充裕
（2）________
（3）没有敌害、疾病
现实状态：
（1）食物、空间____
（2）各种生态因素综合作用
增长速率
增长率
曲线
特点
种群数量以一定的倍数连续增长Nt＝__________
种群数量达到环境容纳量K值后，
将在K值上下保持相对稳定
探究示例3
（2011·湖南师大附中月考）如图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，下列有关说法错误的是（ ）
A．这个种群的增长曲线是“S”型，该环境条件所允许的最大种群数量大约是500只
B．如果此种群是鱼类，则捕捞后的种群数量控制在曲线的b点最合适
C．如果此种群是老鼠，我们限制其种群数量的最好方法是尽量降低K值
D．种群的增长速率最快点在b点，环境阻力明显增大是在迁入6年后开始的
听课记录：
实验探究 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________________________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____________曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈________________曲线。
2.实验流程
思维拓展
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．每天计数酵母菌数量的时间要固定。
4．溶液要进行定量稀释。
5．计算1mL菌液的数量。
探究示例4
（2011·海南卷，2）关于酵母菌的叙述，错误的是（ ）
A．酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因
B．酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输运到细胞外
C．培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长
D．碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同
听课记录：
题组一 种群数量特征及数量变化
1．（2011·海南卷，23）南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物，长期生长在南极海冰区－2℃～4℃的环境中，其最适生长温度为2℃。
磷虾主要以南极冰藻为食，企鹅主要以磷虾为食。
自1975年以来，磷虾种群密度下降高达80%。
下列叙述错误的是（ ）
A．南极冰藻组成了一个种群
B．企鹅种群密度也会随着磷虾种群密度下降而下降
C．南极冰藻、磷虾、企鹅与该海冰区的其他生物组成群落
D．－2℃～2℃范围内，随着温度升高南极冰藻的光合作用强度增大
2．（2011·盐城质检）如图表示某物种迁入新环境后，种群数量增长速率（平均值）随时间（单位：
年）的变化关系。
经调查在第5年时该种群的种群数量为200只。
下列有关叙述不正确的是（多选）（ ）
A．由图可知，该物种迁入新环境后，其种群数量一直呈“J”型增长
B．理论上该种群在此环境中的环境容纳量约为400只
C．导致第5年到第9年这段时间内种群数量增长速率下降、种群数量减少的原因主要包括天敌、生活空间和资源等
D．如果该种群为东方田鼠，则将其数量控制在200只左右可有效防治鼠患
3．下图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是（ ）
A．改善空间和资源条件有望使K值提高
B．BC段种群增长率逐渐下降，出生率一定小于死亡率
C．B到C变化过程中，其天敌捕食成功率将会增加
D．曲线Y表明自然状态下种群无法实现最大增长率
4．（2010·山东理综，8）
如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是（ ）
A．在K/2时控制有害动物最有效
B．图示规律可作为控制人口增长的依据
C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量
D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
5．下图是对某地种植的广东松种群年龄结构调查结果，该种群的最终发展趋势是（ ）
A．总能量增加B．种群密度上升
C．环境阻力不变D．营养级能量降低
题组二 种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究
6．下列有关调查种群密度的说法错误的是（ ）
A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式，遵循了随机取样的原则
B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法
C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映
D．将M只鹿标记，在捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有（M×n）÷m只
7．某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养（见下表），均获得了“S”型增长曲线。
根据实验结果判断，下列说法正确的是（多选）（ ）
试管号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
培养液体积（mL）
10
5
10
5
起始酵母菌数（103个）
10
5
5
10
A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长
B．4个试管内的种群同时达到K值
C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同
D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
8．（2011·江苏卷，25）在野外试验站，研究棉蚜发生期开放和封闭条件下、不同初始密度（1和20头/叶）的棉蚜种群密度变化，各实验组均放置规格、数量相同的棉叶，结果如下图。
有关叙述正确的是（多选）（ ）
A．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退，可能与迁出有关
B．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值，可能与迁入有关
C．开放和封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退
D．开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
题组三 综合题
9．（2010·东城区质检）在某一片小麦田中，长有许多杂草，还有食草昆虫、青蛙、蛇等动物活动。
某研究小组对该农田生态系统进行研究，根据所学知识回答相关问题：
（1）研究小组要估算该农田中荠菜的种群密度，应采用________法；在取样时，关键要做到________________。
（2）此农田中新迁入了一种食草昆虫，下图甲是与这种昆虫种群数量相关的出生率和死亡率的变化曲线。
请说出种群在B点后死亡率明显增加的原因：
__________________________
___________________________________________________________________（答两点）。
（3）请根据图甲在图乙坐标系中画出种群数量的变化曲线（将A、D标在纵坐标的合适位置上）。
10．（2011·江苏卷，26）下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：
（1）曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是____________________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为__________________。
（2）酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有____________、____________。
（3）在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有__________________、________________。
（4）某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________________、________________________和用血球计数板计数时出现错误等。
学案40 种群的特征和数量的变化
课前准备区
一、1.
（1）个体数 最基本
（2）①植物 五点取样法 等距取样法
想一想 ①标志个体在整个调查种群中分布均匀；②未标志个体和被标志个体都有同样被捕的机会；③调查期间没有迁入和迁出；④调查期间没有新的出生和死亡。
2．该种群个体总数 3.迁入或迁出 4.
（1）年龄期
（2）①幼年 老年 增大 ②适中 稳定 ③幼年 中老年 减小
想一想 影响种群数量变化的决定因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
根源是气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。
因此，大多数种群的数量总是在波动中。
二、1.
（1）合理假设 数学 检验或修正 2.
（1）食物和空间 没有敌害
（2）Nt＝N0λt 3.
（1）资源和空间
（2）趋于稳定 （3）环境容纳量 最大数量
动动脑 种群的增长率在各个阶段不相同所致。
课堂活动区
探究点一
增长型 稳定型 衰退型 出生率 死亡率 性别比例
探究示例1 D [①中全部“牛”及②中全部“鱼”包含有许多种牛或鱼，超出“同种生物个体总和”的范畴，因而不属于一个种群。
③为单位空间中的“同种个体总和”，应属一个种群。
④中决定种群密度的应为出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
]
思路导引 ①全面理解种群的基本概念。
②题干所给的全部“牛”、“鱼”、“三化螟”是不是超出单位空间的“同种个体总和”？
③种群的数量特征包括什么？
决定种群密度的因素是什么？
探究点二
1．
（1）平均值
（2）植物 弱 小 （3）五点取样法 等距取样法 所有样方内种群密度之和/样方数
2．
（1）重新充分混合
（2）强 大 （3）初次捕获标记 再次捕获
探究示例2 D [调查蝗虫幼虫跳蝻的种群密度，用样方法。
一般而言，温带地区每个样方的大小，乔木为100m2，灌木为16m2，草本为1m2，所以调查马尾松，小样方划分为100m2左右。
调查蒲公英，除计数小样方内的个体数外，还要把样方两个相邻的边及顶角处的个体统计在内，其他边缘不作统计。
]
探究点三
气候适宜 有限 淘汰的个体数 环境容纳量 Noλt
探究示例3 D [该图表示种群增长的“S”型曲线，K值约为500只；图中b点对应K/2，此时种群增长速率最大；b点后，种群增长速率逐渐减小，说明环境阻力在不断增大。
]
实验探究
1．
（1）成分、空间、pH、温度
（2）“J”型 “S”型
探究示例4 B [酵母菌属于真核生物，具有细胞核以及线粒体等细胞器，因此具有相应的核基因和质基因；酵母菌进行无氧呼吸产生CO2和酒精，二者均以自由扩散的方式进出细胞膜；用培养液培养酵母菌时，培养早期营养物质及其他生活条件充足，酵母菌的种群数量呈“J”型增长，随着营养物质的消耗和代谢废物的积累，酵母菌种群数量增长变缓；碳源是酵母菌生活的必需条件，碳源不足或生存空间受限时会使酵母菌的K值降低。
]
构建知识网络
空间特征 种群密度 “J” “S” 出生率和死亡率 迁入率和迁出率
课后练习区
1．A [在一定自然区域内同种生物的全部个体形成种群，南极冰藻不只包括一种生物，故不能组成一个种群；企鹅以磷虾为食，其数量增多会导致磷虾数量减少，磷虾减少后又可导致企鹅数量减少，二者数量最终在一定范围内达到动态平衡；生物群落是指在同一时间内，聚集在一定区域的各种生物种群的集合；南极冰藻的最适生长温度是2℃，在－2℃～2℃范围内，随温度升高，光合作用强度增大。
]
2．ACD [本题中的柱状图表示的是种群数量增长速率与时间的关系。
第1～5年种群数量增长速率不断增大，种群数量增加得越来越快；第5年时种群数量增长速率最大，此时种群数量增加最快；第5～9年种群数量增长速率虽然逐渐减小，种群数量增加得越来越慢，但种群数量依然在增多。
由此可判断，图示时间内种群数量呈“S”型增长（但未达到K值）；由于第5年时该种群数量为200只，等于K/2，故理论上K值（环境容纳量）为400只；防治鼠患时，若将其数量控制在K/2左右，则在该条件下鼠种群具有最大的增长速率，很快就会恢复到较大的数量，应将其数量控制在200只以下。
]
识图析图 种群年龄组成图型解读
（1）曲线图
①图解
②析图：
图甲幼年个体多，老年个体少，出生率＞死亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相反，应为衰退型。
（2）统计图
①图解：
下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴表示年龄，横轴表示各年龄段人口占总人口的百分比。
②析图：
a.男女比例在各个年龄段接近1∶1。
b．A国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。
c．B国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。
d．B国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生育，而且几十年后可能面临老龄化问题。
（3）柱形图
①图解
②析图：
图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。
图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。
图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。
3．B [K值不是固定不变的，改善空间和资源条件有望使K值提高。
BC段种群增长率虽然下降，但种群数量仍在增加，故B项叙述错误。
B到C变化过程中，由于种群数量增加，其天敌捕食成功率将会增加。
自然状态下，空间和资源总是有限的，种群无法实现最大增长率。
]
4．C [在K/2时，种群的净补充量最大，因此对于有害动物不宜在此防治，因此A错；由于人类与自然种群不同，受其他因素如计划生育的影响，故该图示不能作为控制人口增长的依据，因此B错；该图可用于实践中估算种群最大净补充量，用于指导生产实际，故C正确；在K值时捕捞鱼类得到日捕获量最大，因此D错。
]
方法技巧 K值与K/2在实践中的应用
灭鼠
捕鱼
K/2（最大增长速率）
灭鼠后，鼠的种群数量在K/2附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果
使鱼的种群数量维持在K/2，捕捞后，鱼的种群数量会迅速回升
K值（环境最大容纳量）
改变环境，降低K值，使之不适合鼠生存
保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值
5.D [图示的年龄组成为衰退型，该种群密度将会下降，种群生物所处的营养级能量降低，环境阻力下降。
]
6．B [由于蛇的活动范围较广，故调查其种群密度不宜采用样方法，而是标志重捕法。
]
7．ACD [由表格数据信息可知：
Ⅱ、Ⅲ的区别在于培养液体积不同，所以C正确；Ⅱ、Ⅳ的区别在于酵母菌起始数量不同，所以D正确；由于实验刚开始四个试管营养条件均充足，故初始阶段都经历了“J”型增长。
]
8．AB [封闭条件与开放条件相比最大的不同在于能否阻断种群的迁入和迁出，在初始密度相同的条件下，随着种群密度的增大，种内斗争逐渐加强，开放条件下容易在种群密度比较大时出现迁出现象从而导致种群数量减少，故A项正确；在初始密度相同的情况下，开始种内斗争较弱时，开放条件下容易出现外来种群迁入现象，从而使种群增长速度过快而率先达到密度峰值，故B项正确；分析图中的四条曲线可知，种群的密度在达到最高点时，都没有出现一段时间内种群数量保持稳定的现象，即达到K值的现象，所以四条曲线最高点所对应的种群数值并不一定是种群的K值，因此，无论是开放条件还是封闭条件，种群数量并不一定在达到K值时开始下降，故C项错误；因实验中放置规格、数量相同的棉叶，随种群数量的增加，棉叶减少，导致棉蚜因缺少食物而使种内斗争加剧，但种群数量减少后棉叶数量更少，种内斗争不会减弱，故D项错误。
]
9．
（1）样方 随机取样
（2）生活资源和空间有限、天敌增多（其他合理答案亦可）
（3）要求：
画成“S”型曲线；纵坐标上A点对应起点，D点对应K值。
10．
（1）细胞质基质和线粒体 有氧呼吸和无氧呼吸
（2）乙醇含量过高 培养液的pH下降 （3）酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少 酵母菌种群数量增多
（4）取样时培养液未摇匀，从底部取样 未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体
解析
（1）酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。
AB段无乙醇产生，故在AB段酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。
（2）随着培养时间的推移，酵母菌数量减少的原因有营养物质的消耗、有毒物质（如乙醇）的积累和培养液pH的变化。
（3）T1～T2时段，一方面，酵母菌数量多，分解掉的葡萄糖量增多；另一方面，酵母菌进行无氧呼吸，因无氧呼吸释放的能量少，故达到维持酵母菌正常生命活动所需能量时需消耗的葡萄糖的量大大增加。
（4）用血球计数板计数时因取样时未将培养液摇匀而从底部取样，会导致测量值比实际值偏高。
另外，若未染色，显微镜下统计的是所有酵母菌的总数，包括活菌和死菌，也会导致测量值比实际值偏高。
学案41 群落的结构和演替
考纲要求
1.群落的结构特征（Ⅰ）。
2.群落的演替（Ⅰ）。
3.土壤中的动物类群丰富度的研究。
一、群落的结构
1．概念：
同一时间内聚集在一定区域中各种生物______的集合。
各种种群之和＝群落，或种群
群落
2．物种组成
（1）丰富度：
群落中________数目的多少。
（2）特点：
不同群落________不同。
（3）探究实验：
土壤中小动物类群丰富度的研究。
3．种间关系
（1）捕食：
一种生物以另一种生物作为食物。
（2）竞争
①概念：
两种或两种以上生物相互争夺____________等。
②结果：
相互抑制或一方占优势，另一方处劣势甚至灭亡。
（3）寄生：
一种生物（寄生者）寄居于另一种生物（寄主）的体内或________，摄取寄主的养分以维持生活。
（4）互利共生：
两种生物共同生活在一起，相互依存，______。
想一想 雌螳螂在交配后将雄螳螂吃掉，是捕食吗？
4．空间结构
（1）垂直结构：
在垂直方向上，大多数群落具有明显的________现象。
（2）水平结构：
受各种因素的影响，不同地段分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，常呈________分布。
二、群落的演替
1．概念：
随着时间的推移，一个群落被__________代替的过程。
2．类型
（1）初生演替
①概念：
在一个从来没有被________覆盖的地面，或者是原来存在过______，但被________了的地方发生的演替。
②过程：
→
→
→
→
→
（2）次生演替
①概念：
在原有植被虽已不存在，但原有________条件基本保留，甚至还保留了植物的________或其他________的地方发生的演替。
②过程：
→
→
→
3．人类活动对群落演替的影响：
人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的________和________进行。
想一想 弃耕农田在时间允许的情况下一定能形成树林吗？
探究点一 群落及其种间关系
1．什么是群落？
什么是丰富度？
2．种间关系类型有哪几种？
思维拓展
1．竞争关系可致使劣势物种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与
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