浙江选考版新高考生物一轮复习专题9生物与环境第26讲种群和群落教学案新人教版.docx
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浙江选考版新高考生物一轮复习专题9生物与环境第26讲种群和群落教学案新人教版
第26讲 种群和群落
知识内容
考试要求
知识内容
考试要求
1.种群的概念和特征
a
7.种群数量的非周期性波动和周期性波动
a
2.标志重捕法
a
8.种群数量波动的调节因素
a
3.种群的分布型和存活曲线
a
9.群落的概念和结构
a
4.种群指数增长和逻辑斯谛增长
b
10.主要的陆地生物群落类型
a
5.环境容纳量
a
11.群落演替的概念、类型和过程
a
6.活动:
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
c
12.顶极群落的概念
a
种群的特征和增长方式
1.种群的基本特征
(1)出生率和死亡率
①概念
a.出生率:
单位时间出生个体数占种群总个体数的百分数或千分数。
出生率大小的决定因素:
主要由动物性成熟的早晚、每次产仔数和每年生殖次数决定。
b.死亡率:
单位时间死亡个体数占种群总个体数的百分数或千分数。
②与种群数量的关系:
在一定的时间内,出生率大于死亡率,种群的数量就会增加;反之,种群的数量就会减少。
③种群的自然增长率=出生率-死亡率。
(2)年龄结构
①概念:
是指各个年龄组个体数量在种群中所占的比例关系。
常用年龄金字塔图形表示。
②种群的年龄组分为:
生殖前期、生殖期和生殖后期。
③类型:
增长型、稳定型、衰退型。
④意义:
预测种群未来数量动态。
(3)性比率
①概念:
种群内两性个体数量的相对比例。
②比例关系:
大多数物种的种群性比率基本保持1∶1。
(4)种群的分布型和存活曲线
①种群的分布型
a.概念:
分布型是指种群中个体的空间配置格局。
b.类型:
包括均匀分布(如稻田插秧)、集群分布(如橡树种子)、随机分布(如玉米螟卵块在玉米田中的分布)。
其中集群分布是最常见的分布型。
c.实例:
蛾类、橡树和雪松的种子分布属于集群分布,人类在地球表面的分布为集群分布。
②种群的存活曲线
a.概念:
存活曲线是表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线。
b.曲线绘制数据收集:
从至少观察1__000个新孵化幼虫或新出生个体开始,跟踪记录每个个体的死亡年龄,直至全部个体死亡为止。
c.曲线标识:
存活曲线二维平面图的横坐标是年龄,纵坐标是存活个体数的对数值。
(5)种群密度及调查方法
①概念:
某个种群在单位空间或面积内的个体数量。
②动物种群密度的调查方法
a.常用方法:
标志重捕法。
b.计算公式:
N=M·n/m(N:
种群总个体数;M:
标志个体数;n:
重捕个体数;m:
重捕中被标记的个体数)。
2.种群的增长方式
(1)探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
①实验原理:
用培养液培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素影响。
②酵母菌计数方法:
用血细胞计数板进行计数。
③用比浊计(或比色计)测酵母菌培养液的浑浊程度。
(2)指数增长与逻辑斯谛增长
项目
指数增长
逻辑斯谛增长
产生
原因
资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件
资源有限、空间有限和受其他生物制约的条件
特点
起始增长很慢,随着种群基数的加大,增长会越来越快
起始阶段呈加速增长,K/2时增长最快,此后开始减速增长,当到达K值时便停止增长或在K值上下波动
(3)环境容纳量(K)
①含义:
在长时期内环境所能维持的种群最大数量。
②变化:
种群数量高于K时下降,反之,则上升。
③实质:
是种群在特定环境中的稳定平衡密度。
3.活动:
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在理想的无限环境中,酵母菌种群呈指数增长;自然界中资源和空间总是有限的,酵母菌种群呈逻辑斯谛增长。
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
——
↓
②
——
↓
③
——
↓
④
——
↓
⑤
——
4.种群的数量波动及调节
(1)种群的数量波动
①含义:
种群中的个体数量是随时间变化而变化的。
②原因
(2)类型
类型
实例
原因
非周期
波动
欧洲灰鹭
气候原因
东亚飞蝗
气候变化
周期
波动
北极旅鼠
食料植物周期性短缺
棕背
与红松球果产量有关
雪兔和猞猁
涉及食料植物、植食动物和肉食动物之间的数量互动关系
(3)调节因素
(1)一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群(√)
(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)大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度(×)
(4)性比率是通过影响种群的出生率和死亡率间接影响种群密度的(×)
(5)橡树种子常在母株附近形成集群是空间特征;由于薇甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于数量特征(√)
(6)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(×)
(7)用标志重捕法调查某动物的种群密度时,由于被标记动物经过一次捕捉,被再次重捕的概率减小,由此将会导致被调查的种群的数量较实际值偏小(×)
(8)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(×)
(9)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动(×)
(10)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(√)
(11)不同种生物的K值各不相同,但同种生物的K值固定不变(×)
(12)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(√)
(必修3P71“活动”改编)如图表示一个10mL封闭培养体系中酵母菌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.培养至60h时,增长率最大
B.继续培养下去,K值不会发生变化
C.酵母菌种群数量的调查不能用标志重捕法
D.种群自然增长率随着种群密度的增长而增长
解析:
选C。
培养到60h时,种群增长率为0,A项错误;由于资源和空间有限,代谢废物的积累,K值会降低,B项错误;标志重捕法适用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度,可用抽样检测法调查酵母菌种群密度,C项正确;种群密度制约种群数量增加,当种群密度较大时,种内斗争加剧,种群的数量不变甚至减少,D项错误。
考法1 种群的特征
(1)种群的含义
(2)种群密度的调查方法
方法
标志重捕法
调查对象
活动范围大的动物
调查程序
确定调查对象
↓
捕获并标记(数量为N1)
↓
重捕、计数
↓
计算种群密度
注意事项
①标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相同;
②调查期间没有外界的强烈干扰
(3)种群的特征及联系
①最基本的数量特征——种群密度。
②决定种群密度的直接因素——出生率和死亡率。
③决定种群密度的间接因素——年龄结构和性比率。
④预测种群数量的变化趋势——年龄结构。
种群密度
(1)年龄结构稳定≠种群数量稳定
出生率和死亡率不完全取决于年龄结构,还与气候、食物、天敌等因素有关,譬如遇到剧烈的气候变化,可使种群数量急剧减少。
(2)标志重捕法误差归纳
①标志物易脱落:
可导致重捕个体中带标记的个体数据偏小,据计算公式N总=标志个体数×重捕个体数/重捕中被标记的个体数,推知,重捕中被标记的个体数若减小,则N总会比真实值偏大。
②被捕一次后,难以被再次捕获,可导致重捕中被标记的个体数偏小,最终统计结果偏差应与①相同,即N总会比真实值偏大。
③标记物影响了动物活动,导致易被再次捕捉,可导致重捕中被标记的个体数偏大,依据公式可推知,计算所得结果比真实值应偏小。
[题组冲关]
1.(2018·浙江11月选考)下列关于种群特征的叙述,正确的是( )
A.种群密度越大种群数量增加越快
B.性比率对种群密度的影响在生殖前期最大
C.自然增长率小于1时种群的数量即开始减少
D.年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
解析:
选D。
种群密度和种群数量之间没有直接联系,故A错误;性比率对种群密度的影响在生殖期最大,故B错误;自然增长率小于0时,种群的数量才开始减少,故C错误;年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例,故D正确。
2.(2020·浙江1月选考)某小岛上生活着自然寿命为一年半左右的某种鼠,数量较多且无迁入和迁出。
研究人员通过等距布放鼠笼开展每月一次、为期一年的标志重捕,进行其种群特征的研究。
下列叙述正确的是( )
A.利用标志重捕法所得的全部数据,可绘制该种群的存活曲线
B.标志重捕法可以估算该鼠的种群密度,但不能估算总个体数
C.若不同雄鼠很少在相同鼠笼布放点上被重捕,说明雄鼠具有领域
D.若资源均匀分布且有较强的种内竞争,其种群的分布型为随机分布
答案:
C
考法2 种群增长曲线分析
(1)探究种群数量增长的指数增长和逻辑斯谛增长
项目
指数增长
逻辑斯谛增长
增长
模型
续 表
项目
指数增长
逻辑斯谛增长
前提
条件
理想状态:
①食物、空间条件充裕;
②气候适宜;
③没有敌害、疾病
现实状态:
①食物、空间有限;
②各种生态因素综合作用
K值
有无
无K值
有K值
曲线
形成
原因
无种内斗争,缺少天敌
种内斗争加剧,天敌数量增多
联系
两种增长曲线的差异主要是因环境阻力大小不同,对种群增长的影响不同
(2)种群“S”形曲线辨析
①潜伏期(对环境的适应期):
个体数量很少,增长速率很慢,害虫防治最好应在此期进行。
②加速期和转折期:
个体数量快速增加,K/2时,增长速率达到最高,资源利用黄金点,害虫防治严防到达此期。
③减速期和饱和期:
随着种群密度增加,个体因食物、空间和其他生活条件的斗争加剧,同时天敌数量也增加,种群增长速率下降。
当数量达到环境条件允许的最大值(K)时,种群停止生长,种群增长速率为零,即出生率=死亡率,但种群数量达到最大。
到达K值后,有的种群数量呈锯齿状波动。
种群增长率和增长速率的比较
(1)公式
①增长率=
×100%
②增长速率=
(2)曲线
①图1、图2中曲线a、b、c、d分别代表的增长方式为“J”形、“S”形、“J”形、“S”形。
②图2曲线d中在t1时刻增长速率最快、对应A点为K/2值点。
在t1~t2时刻,种群的数量不会减少,t2对应B点为K值点。
[题组冲关]
3.(2018·浙江4月选考)在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后,又开展了连续4年的跟踪调查,计算其L值(L=当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量),结果如图所示。
下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述,错误的是( )
A.第1年末甲、乙两种群的增长速率不一定相等
B.第2年末乙种群数量不一定大于甲
C.第3年末乙种群数量达到了最大值
D.这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
解析:
选D。
第1年末时甲、乙种群的L值不相同,所以两个种群的增长速率不一定相等,A正确;第2年末乙种群的数量不一定大于甲,B正确;第3年末乙种群的L值为1,所以乙种群数量达到最大值,C正确;这4年中甲种群的L值没有变化,则根据题中信息可知甲种群的每年增加倍数相同,但每年增加的数量应不断增大,D错误。
4.在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下,种群数量的增长曲线是( )
解析:
选B。
在食物充足、空间条件充裕、气候适宜和没有敌害的理想条件下,种群数量持续增长,呈现“J”形曲线,B正确。
考法3 有关K值的分析
(1)K值的示意图
在环境未遭受破坏的情况下,种群数量会在平均值附近上下波动。
当种群偏离平均值的时候,会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。
(2)K值的应用
①对野生生物资源的保护措施:
保护野生生物生活的环境,减小环境阻力,增大K值。
②对有害生物的防治措施:
增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等),降低K值。
(3)K/2值的应用
①对资源开发与利用的措施:
种群数量达到环境容纳量的一半时,种群增长速率最大,再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点,维持被开发资源的种群数量在K/2值处,可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”,从而不影响种群再生,符合可持续发展的原则。
②对有害生物防治的措施:
必须及时控制种群数量,严防其到达K/2值处。
(4)K值的不同表示方法
图中A、B、C、D点对应的种群数量为K值,A′、C′、D′点所对应的种群数量为K/2值。
[题组冲关]
5.(2019·浙江6月学考)将大肠杆菌加入10mL液体培养基中,种群按逻辑斯谛增长方式增长。
当数量增长到N时,不再增加。
下列叙述错误的是( )
A.该种群的增长曲线呈“S”形
B.该种群增长最快时,种群数量约为N/2
C.在种群增长的过程中K值不断增加
D.若仅将培养基的量减少至5mL,则K值变小
解析:
选C。
逻辑斯谛增长方式的增长曲线呈“S”形;当数量增长到N时不再增加,表明该种群的K值为N,则该种群增长最快时种群数量约为N/2;在没有达到K值前,种群数量不断增长,但其K值仍保持不变;若仅将培养基的量减少至5mL,营养减少,则K值变小。
6.绵羊引种到某地区后的增长过程如下图所示。
下列叙述错误的是( )
A.K值大小与种群起始数量无关
B.根据某时刻的种群密度可以绘制出年龄金字塔
C.ab段增长速率较慢的主要原因是种群个体数量少
D.绵羊种群的K值就是绵羊在此环境中的稳定平衡密度
解析:
选B。
在种群生态学中,环境容纳量(K值)是指在自然环境不受破坏的情况下,长时期内一定空间中所能维持的某个种群数量的最大值,K值大小与种群起始数量无关,A正确;根据某时刻的种群密度不能绘制出年龄金字塔,因为不知年龄组成,B错误;ab段增长速率较慢的主要原因是种群个体数量少,C正确;绵羊种群的K值就是绵羊在此环境中的稳定平衡密度,D正确。
考法4 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
(1)注意事项
①在酵母菌计数时的注意事项
a.方格内细胞的计数顺序为左上→右上→右下→左下。
b.压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数。
c.酵母细胞若有粘连,要数出团块中的每一个细胞。
d.出芽酵母的芽体体积若超过细胞体积的1/2,则算独立个体。
e.计数总数不少于300个细胞。
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,减少误差。
③每天计数酵母菌数量的时间要固定。
④培养和记录过程要尊重事实,不能主观臆造。
(2)结果分析
①结论:
根据实验数据可得如上图所示曲线,增长曲线的总趋势是先上升再降低。
②原因:
在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜,酵母菌大量繁殖,种群数量剧增;随着酵母菌数量的不断增多,营养消耗,pH变化等,生存条件恶化,酵母菌死亡率高于出生率,种群数量下降。
[题组冲关]
7.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的操作正确的是( )
A.从试管吸出培养液之前应静置一段时间
B.对于压在小方格界线上的酵母菌,计数四条边上的菌数
C.当一个小方格中酵母菌数目较多时应适当稀释
D.将培养液滴到计数室中盖上盖玻片后镜检
解析:
选C。
从试管中吸取培养液之前应将试管振荡,以使酵母菌混合均匀,减小实验误差;计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应计数相邻两边及其顶角的菌数;当一个小方格中酵母菌数目过多时,无法计数,应适当稀释;操作过程中,应先盖盖玻片,然后在盖玻片边缘滴培养液,让培养液自行渗入计数室。
8.(2020·浙江丽水模拟)下列有关“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验操作的叙述,正确的是( )
A.本实验缺少对照,要获得酵母菌个体数量可用随机抽样法
B.酵母菌培养过程中应将试管口敞开以增加培养液中的溶解氧
C.在培养后期,可将培养液稀释后再计数
D.将试管静置一段时间,用滴管吸取上清液滴到血细胞计数板的方格区
解析:
选C。
本实验属于自身对照,A错误;若敞开试管,容易产生杂菌污染,B错误;在培养后期,酵母菌密度过大,细胞容易重叠,不利于精确计数,故要稀释后再计数,C正确;取样时必须使试管倒转数次,使酵母菌分布均匀,D错误。
群落的结构与演替
1.群落的概念
(1)群落:
在一定空间内所有生物种群的集合体。
(2)特点:
具有一定的结构、一定的种类构成和一定的种间相互关系,并在环境条件相似的地段可以重复出现。
(3)实质:
各个物种适应环境和彼此相互适应过程的产物。
2.群落的结构
垂直结构
水平结构
时间结构
含
义
群落中的生物在不同高度上的配置状况
群落中的生物在水平方向上的配置状况
群落的组成和外貌随时间而发生有规律的变化
原
因
阳光、食物、栖息场所、温度、氧气等
营养、水分、土壤、小地形、风和火等
表
现
植物在不同高度上表现为分层现象,动物也随之具有分层现象
大多数群落中的生物表现为集群分布或斑块状镶嵌
生物的昼夜活动,群落的季节变化
3.群落的主要类型[连一连]
4.群落演替
(1)常见类型:
原生演替和次生演替。
(2)演替的类型[连一连]
(3)演替的特点
①原生演替:
经历的时间比较长。
②次生演替:
基质和环境条件比较好,经历的时间比较短。
(4)顶极群落
①含义:
一个群落经过长期的演替,最终所达到的与当地的气候和土壤条件处于平衡的状态,演替所达到的这个最终平衡状态叫顶极群落。
②决定因素:
主要由平均温度和年降水量决定。
③地球上现存的群落大都处于顶极群落。
④类型
气候类型
顶极群落
高温高湿
热带雨林
低温高湿
北方针叶林
中温中湿
温带草原
低温低湿
苔原
极端缺水
沙漠
(1)森林群落中植物和动物均具有垂直分层现象,以提高光的利用率(×)
(2)草坪中的动物没有分层现象,而树林中的动物具有分层现象(×)
(3)水平结构上种群的分布与土壤湿度、光照强度及生物自身的生长特点有关(√)
(4)次生演替的速度比原生演替的速度快(√)
(5)演替过程中群落的物种组成不断变化,甚至可发生优势取代(√)
(6)决定群落演替的根本原因是存在于群落外部的环境条件,诸如气候、地貌、土壤和火等(×)
(7)演替达到相对稳定的阶段后,群落内物种组成不再变化(×)
考法1 群落的概念和结构
(1)正确区分种群和群落
种群强调同一时间,同一空间同种生物的全部个体;而群落强调在同一区域内的全部生物——全部植物、动物、微生物等,并且强调各种生物之间存在一定的内在的必然的联系,如菜市场上各种生物并不构成群落。
(2)关注群落结构的两个易错点
①草坪中也存在垂直结构,垂直结构是群落中各物种在垂直方向上的分布,是长期自然选择形成的合理利用资源或空间的空间配置格局,它应存在于所有群落(包括草坪群落)中。
②垂直结构涉及的是群落中“不同物种”在空间垂直方向上呈现“分层”现象,切不可将“同种生物”的高矮差异视作垂直结构。
[题组冲关]
1.(2020·浙江温州模拟)下列关于群落的叙述,正确的是( )
A.群落结构的形成与生物遗传特性无关
B.冻原只有水平结构,而没有垂直结构
C.森林垂直分层是空间异质性的一种表现
D.群落演替就是一些物种进化为另一些物种
解析:
选C。
生物遗传特性决定群落结构的形成;冻原既有水平结构,也有垂直结构;森林垂直分层是空间异质性的一种表现;群落演替就是一个群落类型取代另一个群落类型的过程。
2.某池塘中,某种成年鱼生活在底层,取食多种底栖动物,而该种鱼的幼体生活在水体上层,滤食浮游动物和浮游藻类。
下列相关叙述错误的是( )
A.该种鱼的幼体与浮游动物具有竞争和捕食关系
B.该种鱼发育阶段不同,其所处营养级可能不同
C.底栖动物与浮游动物分层现象属于群落的垂直结构
D.该种成年鱼及其幼体在水中的分布构成群落的垂直结构
解析:
选D。
该种鱼的幼体滤食浮游动物,因此二者为捕食关系,该种鱼的幼体和浮游动物都以浮游藻类为食,二者又构成了竞争关系,A正确;据题干可知,鱼的不同发育阶段在池塘中分布不同,其取食对象也不一样,所处的营养级有可能不同,B正确;底栖动物和浮游动物是两个不同的种群,由于食物关系生活在池塘的底层和上层,该分层现象属于群落的垂直结构,C正确;该种成年鱼和幼体属于同一个物种,在水中的分布不能构成群落的空间结构,仅仅是该物种的分布范围不同,D错误。
考法2 群落的演替
(1)群落演替的类型
项目
原生演替
次生演替
起点
从来没有被植物覆盖的地面,或原来存在过植被,但被彻底消灭了的地方
原有植被虽已不存在,但土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方
条件
无有机质和生
物的繁殖体
有大量有机质和生物的繁殖体
速度
缓慢
较快
时间
经历时间长
经历时间短
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
实例
裸岩、沙丘和冰川
泥上进行的演替
弃耕农田上和火灾后的草原上发生的演替
(2)群落演替的四项特征
演替方向
演替是群落组成向着一定方向、具有一定规律、随时间而变化的有序过程,因而它往往是能预见的或可测的,一般都可以演替到森林这一最高阶段
GP
总初级生产量不断增加,直到稳定
NP
净初级生产量先不断增加,后下降至低水平
次级生产量
次级生产量先不断增加,后下降为零
生物量
生物量不断增加,直到稳定
结构
生物种类越来越多,群落的结构越来越复杂
稳定性
演替是生物和环境反复相互作用,发生在时间和空间上的不可逆变化,稳定性越来越高
“二看法”区分原生演替和次生演替
[题组冲关]
3.(2019·浙江1月学考)某农田弃耕后,经历了如下变化:
农田阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。
下列叙述错误的是( )
A.该变化过程属于次生演替
B.草本植物阶段没有群落的季相变化
C.森林阶段的垂直结构受树冠层的影响最大
D.该变化过程在环境相似的地段可重复出现
解析:
选B。
弃耕农田演替为森林属于次生演替;草本植物阶段也有群落的季相变化;森林阶段的垂直结构受光照的影响较大,而光照又是影响树冠层的关键因素,因此树冠层对森林群落的垂直结构影响最大;在环境相似的地段可发生相似的次生演替过程。
4.演替是一个漫长的过程,当一个群落演替到与当地的气候和土壤条件处于平衡状态时,演替就不再进行,并形成热带雨林、温带草原、苔原或沙漠等顶极群落。
下列有关叙述不正确的是( )
A.与演替之初相比,顶极群落的结构更为复杂和稳定
B.形成顶极群落与年平均气温和降雨量等气候条件密切相关
C.顶极群落一旦形成,将永远保持原状
D.热带雨林较草原、沙漠等群落的自我调节能力高
解析:
选C。
顶极群落若受到强烈的干扰,其群落可能会发生改变。
1.(2020·浙江省七彩阳光月考)下列有关种群特征的叙述,正确的是( )
A.种群密度、出生率、死亡率、年龄结构和性比率都是种群内个体特征的统计值
B.年龄金字塔底部的大小代表种群中最年轻年龄组的个体数
C.出生率主要由性成熟的早晚、每次产仔数和每年生殖次数决定
D.种群数量稳定在K值时,其性比率为1∶1
解析:
选C。
种群密度、出生率、死亡率、年龄结构和性比率都是
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