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必修3第三单元种群和群落
第三单元 种群和群落
第一讲
种群的特征和数量变化
知识点一 种群的特征
1.调查种群密度的方法
(1)样方法:
适用范围
植物、活动范围小的动物
取样关键
随机性
常用取样法
五点取样法、等距取样法
(2)标志重捕法:
①适用范围:
活动能力强、活动范围大的动物。
②计算公式:
N=M×n/m(N为种群数量,M为标记个体数,捕捉数量为n,被捕捉个体中被标记个体数为m)。
2.年龄组成
①写出图中各年龄组成的类型。
A:
增长型,B:
稳定型,C:
衰退型。
②根据上图分析各年龄组成类型的特点以及种群密度变化的趋势。
类型
各年龄分布
种群密度变化趋势
A
幼年个体多、老年个体少
增大
B
各年龄个体比例适中
基本不变
C
幼年个体少、老年个体多
减小
3.空间特征
—
知识点二 种群数量的变化
1.种群数量增长的两种类型
(1)A图为“J”型曲线。
①产生原因:
食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等。
②曲线特点:
种群数量以一定的倍数连续增长。
(2)B图为“S”型曲线
①产生原因:
受环境条件如空间、食物、敌害的制约。
②曲线特点:
种群数量达到环境条件所允许的环境容纳量(K值)后,将停止增长。
2.决定因素
出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
3.影响因素
(1)自然因素:
气候、食物、被捕食、传染病。
(2)人为因素:
受人口控制的种群数量不断增加,野生动植物种群数量不断减少。
一、理解运用能力
1.(2009·广东高考)下列叙述中,不属于种群空间特征描述的是( )
A.斑马在草原上成群活动
B.每毫升河水中有9个大肠杆菌
C.稗草在稻田中随机分布
D.木棉树在路旁每隔5米种植
答案:
B
2.(2010·海南高考)甲、乙、丙是同一物种的三个种群,其年龄组成见表。
三个种群年龄组成的类型为( )
年龄期
个体数
甲
乙
丙
幼年期
600
400
200
成年期
400
400
400
老年期
200
400
600
A.甲是增长型,乙是稳定型,丙是衰退型
B.甲是稳定型,乙是增长型,丙是衰退型
C.甲是增长型,乙是增长型,丙是衰退型
D.甲、乙、丙三个种群都是稳定型
答案:
A
3.(2009·上海高考)在光照下,将等细胞数量的衣藻和大肠杆菌分别接种到只含无机盐的培养液中培养,结果是(虚线和实线分别表示大肠杆菌和衣藻的生长曲线)( )
答案:
C
二、读图析图能力
据图回答下列问题:
(1)该曲线为种群数量增长的“J”型曲线,还是“S”型曲线?
其产生的条件是什么?
答案:
“J”型曲线。
理想条件下或种群迁入新环境后的一段时间内。
(2)该类曲线的增长率会改变吗?
有无K值?
答案:
种群增长率不变。
无K值。
[理清脉络]
考点一|种群的特征及种群密度的调查方法
1.种群数量特征的分析
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)出生率、死亡率和迁入率、迁出率是决定种群密度变化的直接因素。
(3)年龄组成和性别比例不直接决定种群密度,年龄组成在一定程度上能预测种群数量变化趋势,性别比例能够间接影响种群个体数量变动:
①年龄组成
种群密度
②性别比例
种群密度
2.种群密度的调查方法
样方法
标志重捕法
调查对象
植物或活动范围小的动物
活动范围大的动物
调查程序
计数
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
④宜选用双子叶植物
①调查时没有迁入和迁出、出生和死亡
②标志物不能过于醒目,不能影响标志对象正常的生命活动
[典例1] 下列结合种群特征的概念图所做的分析,错误的是( )
A.利用性引诱剂诱杀害虫会影响③
B.种群密度是种群最基本的数量特征
C.预测种群数量变化的主要依据是④
D.春运期间,广州人口数量变化主要取决于图中的①、②
[解析] 本题考查种群的数量特征。
解题时,要抓住图示中①、②决定种群密度这一信息。
由于利用性引诱剂诱杀害虫会影响性别比例,可以推知种群特征的概念图中的①、②、③、④分别是指死亡率(或出生率)、出生率(或死亡率)、性别比例和年龄组成。
春运期间,广州人口数量变化主要取决于迁入率和迁出率。
[答案] D
1.误以为人口(城市人口)的数量变化规律与自然界其他种群一样
人是社会成员,必然受到道德法律的约束,与迁入、迁出多方面社会因素相关:
(1)城市人口的剧增——迁入率>迁出率造成的。
(2)中国人口的增长——出生率>死亡率造成的,不能单纯说是出生率高造成的。
(3)计划生育政策——控制出生率,使增长率下降。
2.误认为动物种群密度调查都不能用样方法,只有植物才用此方法
适合用样方法进行种群密度调查的并不是只有植物,动物的虫卵、活动能力弱的蚯蚓、蝗虫的幼虫、跳蝻及蚜虫等都可采用该方法。
种群年龄组成的类型及判断技巧
1.图示类型示例
(1)模式图:
(2)统计图:
(3)曲线图:
(4)柱形图:
2.判断方法
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。
[针对练习]
1.下图为某地人口出生率和死亡率的变化曲线。
该人群的年龄组成( )
A.由稳定型变为增长型 B.由衰退型变为稳定型
C.由增长型变为稳定型D.由稳定型变为衰退型
解析:
选A 开始时,出生率和死亡率相等,年龄组成为稳定型;最后出生率远大于死亡率,故年龄组成变为增长型。
考点二|以数学模型为依托,考查种群数量的变化
1.种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线
项目
“J”型曲线
“S”型曲线
增长
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
种群增长速率
K值有无
无K值
有K值
联系
两种增长曲线的差异主要
是因环境阻力大小不同,
对种群数量增长的影响不同
2.种群增长曲线的应用
(1)K值的应用:
①野生生物资源保护:
保护野生生物生活的环境,减小环境阻力,增大K值。
②有害生物的防治:
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。
(2)K/2值的应用:
①资源开发与利用:
种群数量达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有害生物防治:
务必及时控制种群数量,严防达K/2值处(若达K/2值处,可导致该有害生物成灾)。
[典例2] (2012·重庆高考)下图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图,下列叙述错误的是( )
A.为有效防治蝗灾,应在a点之前及时控制种群密度
B.a~b段,该种群的增长率与种群密度之间呈正相关
C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现
D.控制种群数量在d~e水平,有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性
[解析] 本题考查了种群的数量变化及其在实践中的应用等知识。
分析图中曲线可发现,由起点到b点为“S”型曲线,a~b段中,该种群的增长率在逐渐下降,而种群密度在逐渐增加,二者呈负相关,故选B;a点时,种群增长速率大,此时防治蝗虫效果差,应在a点之前及时控制种群密度;利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例后,降低了出生率,故可防止c点出现;蝗虫种群数量控制在d~e水平,可大幅度降低蝗虫对各种植物的危害,同时保护了生物多样性,提高了该地生态系统的抵抗力稳定性。
[答案] B
1.K值的易误点解读
(1)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;当环境条件状况改善时,K值会上升。
(2)K值并不是种群数量的最大值:
K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏前提下所能容纳的最大值,如下图所示:
(3)当环境不遭受破坏的情况下,K值会在平均值附近上下波动。
当种群偏离平均值的时候,会通过负反馈机制使种群数量回到一定范围内。
2.种群增长率≠增长速率
(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:
[针对练习]
高考命题常从以下角度设置陷阱
以曲线形式考查种群增长率与增长速率,并结合生产实际,考查种群数量变化曲线分析及应用。
2.下图表示一个生物群落中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线,有关叙述正确的是( )
A.t2~t3时间内甲种群出生率小于死亡率
B.t3~t5时间内甲、乙两种群的年龄组成不同
C.t3时甲种群的密度最小,t4时乙种群的密度最大
D.若乙种群为某种害虫,则在t4时防治的效果最佳
解析:
选B 甲种群的增长速率在t2~t3时间内大于0,故此时段甲种群的出生率大于死亡率;t3~t5时间内乙种群数量一直增多,年龄组成为增长型,t3时,甲种群增长速率为0,种群数量保持稳定,年龄组成为稳定型,t3后甲种群的出生率小于死亡率,变成衰退型;甲种群密度最大应在t3时,乙种群密度最大应在t5时;若乙种群为某种害虫,则在t4之前就应防治。
一、实验探究能力|培养液中酵母菌种群数量的变化(考纲要求实验)
二、图表信息获取能力|种群存活曲线与K值的不同表示方法
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[信息解读]
(1)图1表示种群三种存活曲线:
Ⅰ型曲线:
幼年期死亡率低,老年期死亡率高,即绝大多数个体都能活到生理年龄,如人类和其他一些大型哺乳动物。
Ⅱ型曲线:
种群各年龄段死亡率基本相同,如小型哺乳动物等。
Ⅲ型曲线:
幼年时期死亡率较高,但一旦到达某一年龄,死亡率就较低且稳定,如鱼类等。
(2)图2表示K值的不同表示方法,图中A、B、C、D所对应的种群数量为K值,A′、C′、D′所对应的种群数量为K/2。
[解题技法]
(1)辨析存活曲线的类型应从年龄组成角度分析,并结合生活实际。
(2)明确K值的含义是确定K值的基础,K值是一定环境中种群数量的最大容纳量,在K值时,种群的出生率=死亡率,增长率为零。
[强化训练]
1.(2010·山东高考)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
解析:
选C K/2时种群的增长速率最大,此时不利于对有害动物的控制;控制人口数量的关键是控制出生率;K/2时捕捞得到的不是最大日捕获量,得到最大日捕获量应在K时;根据该图可以估算最大净补充量,用于指导实际生产。
2.(2011·浙江高考)下表是调查某野山羊种群生存状况的原始数据。
若把表中数据转换为种群存活曲线图并进行分析,下列叙述错误的是( )
年龄(年)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
存活数(只)
1000
801
789
776
764
734
688
640
571
439
252
96
6
3
死亡数(只)
199
12
13
12
30
46
48
69
132
187
156
90
3
3
A.存活曲线图中横坐标采用的数据来源于年龄,纵坐标的来源于存活数
B.该种群的存活曲线呈凹形(类型Ⅲ)
C.该种群中大多数个体在平均生理年龄后死亡
D.分析存活曲线可知该种群对环境有较强的适应能力
解析:
选B 将表格中的数据转换为坐标图,存活曲线中的横坐标为年龄,纵坐标为个体存活数,据图不难发现,低龄阶段个体的存活数高,如1年—801只,2年—789只,3年—776只,而11年—96只,12年—6只,说明高龄阶段个体的存活率低,死亡率高,个体在平均生理年龄后大量死亡,即该种群的存活曲线呈凸形(类型Ⅰ)。
由此可知,该种群对环境有较强的适应能力。
[课堂对点练]
题组一 种群的特征
1.(2013·课标卷Ⅰ)某农场面积约140hm2,农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件,鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。
某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度,第一次捕获了100只,标记后全部放掉,第二次捕获了280只,发现其中有2只带有标记。
下列叙述错误的是( )
A.鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度
B.该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2
C.黑线姬鼠种群数量下降说明该农场群落的丰富度下降
D.植物→鼠→鹰这条食物链中,第三营养级含能量最少
解析:
选C 鹰捕食黑线姬鼠,鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度;该农场黑线姬鼠的种群密度=(280×100)/(2×140)=100(只/hm2);群落的丰富度是指群落中物种的数量,而非某种群数量;根据能量流动逐级递减的特点可知,在植物→鼠→鹰这条食物链中,第三营养级含能量最少。
2.(2013·浙江高考改编)下列关于出生率的叙述,正确的是( )
A.若某种群年初时的个体数为100,年末时为110,其中新生个体数为20,死亡个体数为10,则该种群的年出生率为10%
B.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
C.若通过调控环境条件,使某动物的性成熟推迟,则出生率会更高
D.若比较三种年龄组成类型的种群,则稳定型的出生率最高
解析:
选B 出生率是指单位时间内出生的个体数占原种群总个体数的百分数,A选项中种群的出生率为20%;若调控环境条件,使动物的性成熟推迟,种群的出生率有可能减小;不能仅根据年龄组成推断出生率的高低,出生率受多种因素的影响。
3.(2013·海南高考)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。
下列做法错误的是( )
A.随机取样
B.选择植物生长茂盛处取样
C.根据调查数据估算该种群密度
D.根据地段的形状确定取样方法
解析:
选B 样方法最主要的是进行随机取样;根据调查数据取平均数可估算该种群的种群密度;根据地段的不同可因地制宜采用不同的样方法,如五点取样法和等距取样法等。
4.(2012·新课标卷)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:
选D 12月份未成熟个体为0,说明该种群10月份的出生率可能为0;天敌迁入后,未成熟个体和衰老个体容易被捕食,从而导致该种群年龄结构发生改变;由图可知,在不同的季节年龄结构不同;大量诱杀雄性个体,影响性别比例,导致出生率下降,最终使种群密度降低。
题组二 种群的数量变化
5.(2010·浙江高考改编)某生态系统中生活着多种植食性动物,其中某一植食性动物种群个体数量的变化如图所示。
若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出,下列关于该种群个体数量变化的叙述,错误的是( )
A.若a点时环境因素发生变化,但食物量不变,则a点以后个体数量变化不符合逻辑斯谛(“S”型曲线)增长
B.若该种群出生率提高,个体数量的增加也不会大幅超过b点
C.天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降,下降趋势与b~c段相似
D.年龄组成变动会导致该种群个体数量发生波动,波动趋势与c~d段相似
解析:
选A 从图示分析,该坐标图为某种群的季相图,纵坐标为种群个体数量变化。
从图中个体数量在K值附近波动可以看出,该生态系统是一个相对成熟稳定的生态系统。
若该种群出生率提高,数量将增加,但应该也在K值附近波动,不会大幅超过b点;种群数量下降的原因与食物、天敌等因素相关,所以下降趋势与b~c段相似;年龄组成变动导致该种群数量波动,但也应该在K值附近波动;若a点时环境因素变化,食物量不变,增长的过程可能会有所波动,但仍按“S”形增长,只是增长速率有所增加或减少而已。
6.(2013·山东高考)稻田中除水稻外,还有杂草、田螺等生物。
(1)调查稻田中田螺种群密度时可采用样方法,选取样方的关键是________。
根据下侧的取样调查表可估算出稻田中田螺的种群密度为________只/m2。
样方编号
1
2
3
4
5
6
样方面积(m2)
1
1
1
1
1
1
田螺数量(只)
15
18
15
19
15
14
(2)稻田中经控制后的有害生物密度与所需的防治成本有关,并影响作物的价值。
图中曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)表示将有害生物控制在不同密度时的防治成本。
若将有害生物密度分别控制在图中A、B、C三点,则控制在________点时收益最大。
(3)如在适当时间将鸭引入稻田,鸭能以稻田中的杂草、田螺等有害生物为食,从而可以减少________使用,减轻环境污染。
稻田生态系统中的________能将鸭的粪便分解成________以促进水稻的生长。
解析:
(1)样方法中选取样方的关键是随机取样;分析取样调查表可知,该稻田中田螺的种群密度为(15+18+15+19+15+14)/6=16(只/m2)。
(2)将有害生物控制在不同密度时的防治成本可用曲线Ⅰ表示;A、B、C三点中将有害生物密度控制在B点收益最大。
(3)通过生物防治可以减少农药的使用,减轻环境污染;稻田生态系统中的分解者能够将鸭的粪便分解成水稻生长所需的无机物。
答案:
(1)随机取样 16
(2)I B (3)农药 分解者(或:
细菌、真菌等) 无机物
[课下提能练]
一、选择题
1.下列关于种群的表述,不正确的是( )
A.没有迁出和迁入,出生率大于死亡率时,种群的数量一定增长
B.对捕捉器具有条件反射的动物种群,不能用标志重捕法调查其种群密度
C.年龄组成为增长型的种群中处于繁殖期的个体数一定大于衰退型种群中处于繁殖期的个体数
D.种内斗争有可能导致种群均匀分布
解析:
选C 种群数量由出生率和死亡率及迁出率和迁入率决定,当没有迁出和迁入时,出生率大于死亡率,则种群数量一定增长;动物如果对捕捉器形成了条件反射,则不利于再次捕获,故不能用标记重捕法调查其种群密度;如果食物分布均匀,种内斗争会使种群均匀分布;不同种群中的各个年龄层次的个体数量没有可比性。
2.(2014·长春调研)标志重捕法和样方法是调查种群密度的两种常用方法。
下列有关说法不正确的是( )
A.随机取样方n个,每个样方的生物个体数量为X1、X2、…Xn,则样方内生物个体数量的平均值为(X1+X2+…+Xn)/n
B.调查动物的种群密度时一般采用标志重捕法
C.计数时同种生物个体无论大小都要计数
D.标志重捕法中种群数量的估算公式:
(标志个体数×重捕标志个体数)/重捕个体数
解析:
选D 标志重捕法中种群数量的估算公式是:
标志个体数×重捕个体数/重捕标志个体数。
3.下列对种群特征的概念图(如右图)分析正确的是( )
A.种群最基本的数量特征是出生率、死亡率
B.“J”型增长的种群中没有死亡率和迁出率
C.预测种群数量未来变化的主要依据是b
D.种群数量达到K值时,c也达到最大并保持不变
解析:
选C 种群最基本的数量特征是种群密度;“J”型增长的种群中依然有死亡率;图中a指的是性别比例、b指的是年龄组成,年龄组成是预测种群数量未来变化的主要依据;图中c指的是种群密度,而种群密度会随着环境的变化而发生波动。
4.为了研究杀虫灯诱杀斜纹夜蛾的影响因素,科学家释放了一定量的标记过的斜纹夜蛾,适当时间后用杀虫灯诱杀,统计标记个体的个数占释放总数的比例(回收率),结果如下图。
下列叙述正确的是( )
A.若标记总量为N,回收率为a,则斜纹夜蛾的种群密度为N/a
B.诱捕距离加大,被标记个体占被诱捕总数的比例上升
C.该研究说明,杀虫灯的杀虫效果与灯的高度无关
D.用杀虫灯诱杀斜纹夜蛾成虫可改变种群年龄组成
解析:
选D 据图分析,横坐标为诱捕距离,纵坐标为回收率,随着诱捕距离加大,回收率逐渐下降,且灯高不同,回收率也不同,从而说明杀虫灯的杀虫效果与灯的高度有关。
根据题干信息,无法获知第二次诱捕的斜纹夜蛾总数,故无法得出种群密度。
用杀虫灯诱杀斜纹夜蛾成虫可减少斜纹夜蛾成虫的数量,增加幼虫比例,从而改变种群年龄组成。
5.(2014·合肥质检)在某池塘中,第一次捕获鲫鱼106条,做上标记后放回,第二次捕获鲫鱼91条,其中有标记的25条。
由此可以估算出该池塘中鲫鱼的密度。
后来发现这次估算的结果与实际结果误差较大。
分析其原因不正确的是( )
A.捕鱼用的渔网网眼太大
B.被标记的鱼放回后有一部分死亡
C.两次捕获的鲫鱼数量较小
D.标记方法不当导致标记物丢失
解析:
选B 在利用标志重捕法进行该鲫鱼种群密度调查时,要注意在调查时研究对象没有迁入和迁出、出生和死亡,标志物不能脱落、不能影响到标志对象的正常活动,标志物不能过于醒目,做到随机捕鱼,只有这样才能减小估算值与实际值的误差,使调查结果准确,具有代表性。
6.下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述,正确的是( )
A.用血球计数板计数酵母菌个数时,取适量培养液直接滴加到计数室内
B.对于压在一个方格界限上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数
C.已知血球计数板的方格为2mm×2mm,若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1mm,计数时观察值为M,则10mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个
D.与一般的生物实验一样,该探究实验也需要单独设置对照组
解析:
选C 培养液应加在盖玻片边缘,让培养液自行渗入,并非直接滴加到计数室内;在统计血球计数板每格内的酵母菌数时,压在边上的个体只计数相邻两边及其顶角的个体;C项所述的计算结果是
×10M=2.5M×105;该实验不需要单独设置对照组,只要分组重复实验,结果取平均值即可。
7.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明显影响出现在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
解析:
选A S3点N值为K/2,该点种群增长速率最大,防治蝗虫应在该点之
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