高考生物一轮复习第九单元生物与环境第一讲种群的特征与数量变化学案新人教版.docx

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高考生物一轮复习第九单元生物与环境第一讲种群的特征与数量变化学案新人教版

第一讲　种群的特征与数量变化

[考纲展示]

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

授课提示：

对应学生用书第201页

一、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

（1）种群密度的调查方法

①样方法

②标志重捕法：

适用于活动能力强、范围大的动物。

（2）直接影响种群密度的是出生率和死亡率及迁入率和迁出率。

（3）年龄组成

①图中各年龄组成的类型

A：

增长型，B：

稳定型，C：

衰退型。

②各年龄组成类型的特点及种群密度变化的趋势。

如下表：

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

（4）性别比例：

种群中雌雄个体数目的比例。

3．种群的空间特征

（1）概念：

组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。

（2）类型：

随机分布、均匀分布、集群分布。

二、种群数量增长的两种类型

1．曲线A为“J”型曲线

（1）形成原因：

食物和空间充裕、气候适宜、无敌害。

（2）数学模型

Nt＝N0λt

（3）曲线特点：

种群数量是以一定的倍数连续增长。

2．曲线B为“S”型曲线

（1）形成原因：

食物、空间有限

（2）曲线特点

（3）应用

建立卧龙自然保护区→改善大熊猫栖息环境→提高环境容纳量→保护大熊猫。

3．图中阴影部分为环境阻力，按自然选择学说，就是生存斗争中被淘汰的个体数。

（1）“J”型曲线与“S”型曲线的差异：

环境阻力的有无。

（2）A、B曲线联系：

“J”型曲线

“S”型曲线。

4．影响种群数量变化的因素

（1）变化类型：

增长、波动和下降。

（2）影响因素：

气候、食物、天敌、传染病以及人类活动等。

5．研究种群数量变化的意义：

对有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有重要意义。

1．种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率及迁入率与迁出率，其中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与死亡率、迁入率与迁出率，年龄组成是预测种群数量变化趋势的依据。

3．“J”型增长曲线的形成条件：

食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。

其特点是种群的数量每年以一定的倍数（λ倍）增长（数学模型：

Nt＝N0·λt）。

4．“S”型增长曲线成因：

资源和空间条件有限，随种群密度增大，种内斗争加剧，天敌数量增多，从而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡。

5．在自然界中，气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量，故大多数种群数量总处于波动中。

有关种群特征和数量变化的3个易混易错点

（1）样方法的适用对象和范围

①样方法不仅能调查生物的种群密度，还能调查群落中植物的丰富度。

②样方法并非只适用于植物，对于活动能力弱、活动范围小的动物或虫卵也可用样方法调查其种群密度。

（2）对“λ”的理解

Nt＝N0λt，λ代表种群数量增长倍数，不是增长率。

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。

（3）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。

授课提示：

对应学生用书第202页

考点一　种群的特征及种群密度的调查方法

[核心考点通关]

一、种群的特征

1．种群的含义

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

种群密度

3．种群年龄组成的类型与判断

（1）种群年龄组成类型的判断技巧

（2）种群年龄组成类型的表示方法

类型

增长型

稳定型

衰退型

模型图

曲线图

柱形图

二、种群密度的调查方法

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

[易混易错]

种群密度调查中2个易混点

（1）样方法的计数原则

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，即只计数样方相邻两条边上的个体。

同种植物无论大小都应计数。

如下图（图甲为方形样方，图乙为圆形样方，实心圈表示应统计或测量的个体，虚线表示圆形样方的直径）。

（2）利用标志重捕法得到的种群密度会偏大的原因是：

①在实际情况下，动物在被捕获一次后被重捕的机会会降低。

②动物具有很强的活动性，有时会引起标记物的脱落。

[题组突破演练]

题组一　种群的数量特征的分析

1．下列关于种群特征的叙述中，错误的是（　　）

A．种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率

B．进行种群密度的调查有利于合理利用生物资源

C．出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素

D．种群密度预示着种群数量的未来变化趋势

解析：

种群的性别比例是具有生殖能力的雌雄个体的比例，因此在一定程度上影响种群的出生率，A正确；进行种群密度的调查可以对农林灾害进行监测和预报、对渔业捕捞强度进行确定等，有利于合理利用生物资源，B正确；出生率和死亡率及迁入率和迁出率是决定种群数量和种群密度的直接因素，C正确；种群密度反映了种群在一定时期的数量特征，不能反映种群数量的变化趋势，年龄组成能预测种群数量的未来变化趋势，D错误。

答案：

D

2．（2017·黑龙江哈尔滨模拟）下图表示种群年龄组成的三种类型，下列说法正确的是（　　）

①a、b、c分别表示同一物种的三个不同种群中各年龄期个体在种群中所占的比例

②三个种群中处于幼年的个体数占总数的比例大小是a>b>c

③年龄组成可以预测种群数量变化

④三个种群的迁入率与迁出率的比较是a>b>c

A．只有①③B．只有①②③

C．只有①③④D．只有②③④

解析：

年龄组成表示种群中各年龄期个体数目在种群中所占的比例，①正确；图中a为增长型、b为稳定型、c为衰退型，幼年的个体数占总数的比例大小为a>b>c，②正确；年龄组成可以预测种群数量未来一段时间的变化，③正确；年龄组成不能反映迁入率与迁出率，④错误。

答案：

B

题组二　种群密度的调查方法

3．（2017·安徽合肥质检）样方法是生态学研究中经常使用的调查方法。

以下关于样方法的叙述正确的是（　　）

A．用样方法调查森林乔木丰富度时应对各样方数据求平均值

B．蚜虫呈集群分布，不宜采用样方法调查蚜虫的种群密度

C．调查某双子叶植物的种群密度应在植物生长密集处取样

D．调查蝗虫幼虫种群密度应根据地段形状确定取样方法

解析：

用样方法调查植物的丰富度时，应该调查植物的种类总数，不能取平均值，A错误；蚜虫活动能力弱，活动范围小，宜采用样方法调查其种群密度，B错误；样方法调查种群密度的关键是随机取样，C错误；取样方法可根据地段形状来确定，D正确。

答案：

D

4．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

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只鹿标记后释放，在重新捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有（M×n）÷m只

解析：

样方法应做到随机取样，常采用五点取样法和等距取样法，A正确；种群密度的调查对于植物和活动范围较小、活动能力弱的动物如蚜虫、跳蝻等采用样方法，对于活动能力强和活动范围大的动物则采用标志重捕法，故对于蛇应采用标志重捕法，B错误；标志重捕法是一种对种群密度的估算方法，结果与现实有一定的偏差，C正确；根据

＝

，可计算出该鹿群的总数，D正确。

答案：

B

考点二　以数学模型为依托，考查种群数量的变化

[核心考点通关]

1．种群的“J”型增长和“S”型增长

项目

“J”型增长

“S”型增长

前提条件

理想状态：

食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害

现实状态：

食物和空间有限、气候多变、存在敌害

种群数量增长模型

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

有无K值

无K值

有K值

种群增长率和增长速率模型

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.K值的不同表示方法

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。

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

4．种群增长的“S”型曲线变化分析

（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，即环境不被破坏的前提下一定空间中所能维持的种群最大数量，如图所示：

（3）当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，会通过负反馈调节机制使种群数量回到一定范围内。

[易混易错]

封闭环境中的种群数量变化模型

在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，种群数量达到最大值后随资源的消耗和有害物质的积累，最终K值不断降低，种群数量减少甚至消亡。

如恒定容积培养液中酵母菌的增长曲线如图所示：

[题组突破演练]

题组一　种群数量变化曲线分析

5.

（2017·山东莱芜模拟）下图表示在鱼塘中饲养鲤鱼时，鲤鱼数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（　　）

A．在t0～t2时间内，该种群数量呈“J”型增长

B．若在t2时鲤鱼的数量为K，则在t1时鲤鱼的数量为K/2

C．捕获该鱼的最佳时期为t2时

D．在t1～t2时，该种群数量呈下降趋势

解析：

在t0～t2时间内，种群增长速率先增加后降低，种群数量呈“S”型增长，A错误；t2时种群数量达到环境容纳量，若在t2时鲤鱼的数量为K，则在t1时鲤鱼的数量为K/2，B正确；捕获该鱼的最佳时期为略超过t1时，捕捞后使鱼种群数量在K/2处，此时种群增长速率最大，C错误；在t1～t2时，该种群增长速率大于0，种群数量还在增长，D错误。

答案：

B

6．如图表示某种群数量变化可能的四种情况（“J”型、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），其中a点表示外界因素的变化。

请据图回答问题：

（1）种群最基本的数量特征是________。

若图示种群每年以λ倍“J”型增长，N0为种群起始数量，t年后该种群数量可表示为Nt＝________。

图中阴影部分表示环境阻力，可引起该种群的________发生改变，进而导致物种进化。

（2）若图示物种为长江流域生态系统中的最高营养级生物之一的野生扬子鳄，当a点后的变化曲线为Ⅱ，且种群数量为K2时，对该物种最有效的保护措施是________。

（3）若图示种群为东亚飞蝗，应控制其种群数量为________（填“K1”“K2”或“0”），以有利于维持该地区生态系统的稳定性。

干旱能抑制造成蝗虫患病的一种丝状菌的生长，若a点变化为干旱，则a点后的变化曲线为Ⅰ时，此时东亚飞蝗不断地聚集迁徙去追逐“绿色”，这体现了生态系统的________功能。

解析：

（1）种群密度是种群最基本的数量特征。

若图示种群每年以λ倍“J”型增长，N0为种群起始数量，t年后该种群数量可表示为N0λt。

图中阴影部分表示环境阻力即自然选择，可使该种群的基因频率发生改变，进而导致物种进化。

（2）当a点后的变化曲线为Ⅱ且种群数量为K2时，说明该物种所处的生态环境破坏严重，要建立自然保护区对该物种进行保护。

就地保护是最有效的保护措施。

（3）东亚飞蝗可破坏生产者，为维持该地区生态系统的稳定性，应控制其种群数量为K2；丝状菌能造成蝗虫患病，干旱环境抑制丝状菌生长，故干旱造成蝗虫的环境容纳量增大，如曲线Ⅰ所示，此时的东亚飞蝗追逐“绿色”体现了生态系统的信息传递功能。

答案：

（1）种群密度　N0λt　基因频率

（2）就地保护（或建立自然保护区）

（3）K2　信息传递

题组二　K值的表示方法及分析应用

7．如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙是某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。

下列分析正确的是（　　）

A．图乙为c点后该经济鱼类年龄组成曲线

B．在b点时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量

C．估算一个种群的出生率和死亡率，即可确定种群密度的大小

D．d点时种群数量达到最大值

解析：

根据图乙曲线分析可知，幼年个体较少，而老年个体较多，年龄组成为衰退型，种群的出生率小于死亡率，而c点以后该鱼类种群的出生率仍然大于死亡率，应为增长型；b点时种群的增长速率最大，种群数量接近K/2，此时捕捞可以使种群迅速恢复，但不会获得最大日捕获量，应在d点时捕捞才会获得最大日捕获量；出生率和死亡率直接影响种群数量变化，但不能确定种群密度的大小；d点时种群的出生率和死亡率相等，此时种群达到K值，种群数量达到最大值。

答案：

D

8．（2017·湖南长郡中学月考）调查草原老鼠数量变化对畜牧业有一定的指导意义。

假如某时期有一批田鼠迁入内蒙古草原，该田鼠以优质牧草的根为食，某科研小组对该草原的这一批田鼠进行了长期追踪调查，并绘制了如图所示的曲线图。

回答以下问题：

（1）图中虚线表示在________条件下田鼠种群的增长方式，该增长方式中________（填“增长率”或“增长速率”）保持不变。

（2）图中实线表示该田鼠种群在该草原上实际增长情况，图中AB时间段内实线和虚线重合的原因是_______________，而B点以后同一时刻虚线与实线的差值表示____________________（用自然选择理论描述）。

（3）图中D点时刻，该田鼠的年龄组成的具体特点是__________________________，牧民为了减少田鼠的数量，在图中________点（填“B”“C”“D”或“E”）投放鼠药效果最好。

（4）若在图中E点之后，由于过度放牧导致草场退化，请在原图上E点之后描绘田鼠的数量变化曲线。

解析：

（1）据分析知虚线表示“J”型曲线，是在食物充足，空间无限，无天敌的理想条件下生物增长的情况，增长率保持不变，种群一直处于高速增长状态。

（2）两曲线重合说明此时处于近似理想条件，而B点以后的差值表示环境阻力或生存斗争中被淘汰的个体数。

（3）图中D点时刻，种群数量达到最大值，即K值，此时该田鼠的年龄组成为稳定型，各年龄阶段的田鼠所占比例适中。

（4）E点种群处于K值，种群数量最大，若在图中E点之后，过度放牧导致草原退化，K值降低则田鼠的数量会大量地减少。

答案：

（1）营养、空间充足，没有天敌等　增长率

（2）迁入之初，草原的食物和空间充足，并且没有天敌，近似理想条件　生存斗争中被淘汰的个体数

（3）各年龄阶段的田鼠所占比例适中　B

（4）如图所示：

考点三　探究培养液中酵母菌数量的动态变化（实验探究）

[核心考点通关]

1．实验原理

（1）酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时呼吸产生二氧化碳和水，无氧时呼吸产生二氧化碳和酒精。

（2）在含糖的液体培养基（培养液）中酵母菌繁殖很快，迅速形成酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群数量随时间而发生的变化。

（3）种群的数量增长受培养液的成分、培养的空间、pH、温度等因素的影响。

（4）在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线，在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。

2．设计实验

3．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，其中央有两个方格网（侧视图中只能看到一个方格网）。

每个方格网划分为9个大方格（如上图A所示），其中只有中间的大方格为计数室。

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。

其中一种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。

4．表达和交流

（1）根据实验数据可得如图所示曲线。

增长曲线的总趋势是先增加再降低。

原因是在开始时培养液的营养物质充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌数量的不断增多，营养物质消耗，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。

（2）影响酵母菌种群数量的因素可能有养分、温度、pH及有害代谢废物等。

[易混易错]

实验中应注意的5个易混易错点

（1）显微镜计数时，只计固定的相邻两条边及其顶角上的酵母菌。

（2）从试管中吸出培养液计数前，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）每天取样酵母菌的时间要固定。

（4）溶液要进行定量稀释，计算1mL菌液的数量。

（5）实验不需要设置对照实验，但要重复实验，是因为酵母菌在不同时间内的数量可以相互对比，不需另设对照实验，但需要做重复实验，以避免偶然误差。

[题组突破演练]

题组　实验原理过程分析

9．关于探究“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”实验，下列说法正确的是（　　）

A．培养用具必须经过严格的灭菌，培养液不需要经过灭菌

B．计数前要轻轻振荡试管，否则实验数据会偏大

C．酵母菌密度过大时，可揭开盖玻片滴加无菌蒸馏水稀释

D．血球计数板使用结束后，用清水冲洗、晾干

解析：

培养用具和培养液都必须经过严格的灭菌；计数前不振荡试管可能会使实验结果存在偏差，可能偏大或偏小；酵母菌密度过大时，稀释应在滴液到盖玻片之前操作；血球计数板上有精密的刻度，使用后需用清水冲洗、晾干。

答案：

D

10．（2017·江苏盐城月考）调查统计的方法被广泛应用于生物科学研究之中。

请回答：

（1）目前调查种群密度的方法一般有________和标志重捕法。

为了模拟标志重捕法测定种群密度，小马同学对某池塘中的鲫鱼进行了调查：

第一次捕获105条，做上标记后放回，第二次捕获鲫鱼90条，其中有标记的25条，则该池塘中鲫鱼大概共________条。

（2）某研究性学习小组通过资料查找发现：

在15～35℃范围内，酵母菌种群数量增长较快。

为了探究酵母菌种群增长的最适温度是多少，他们设置了5组实验，每隔24h取样检测一次，连续观察7天。

本实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：

①把酵母菌培养液放置在适宜的环境中培养，每天在相同时间取样计数，连续7天；

②用无菌吸管从静置试管中吸取酵母菌培养液少许；

③加入血球计数板计数室，再盖上盖玻片，并用滤纸吸去多余菌液。

请纠正该同学实验操作中的两个错误。

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（3）在培养后期，用血球计数板计数前，通常需要将酵母菌样液稀释，这是因为________。

对于压在小方格界线上的酵母菌应如何计数？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）下表是他们进行相关探究实验所得到的结果：

（单位：

×106个/mL），请据表分析回答下列问题：

温度（℃）

第1次

第2次

第3次

第4次

第5次

第6次

第7次

第8次

0h

24h

48h

72h

96h

120h

144h

168h

15

1.2

3.0

3.8

4.6

4.0

3.2

2.8

2.5

20

1.2

5.0

5.3

4.2

2.1

1.2

0.8

0.6

25

1.2

5.2

5.6

4.6

2.9

1.0

0.6

0.2

30

1.2

4.9

5.5

4.8

2.2

1.3

0.7

0.5

35

1.2

1.5

1.8

2.0

2.2

1.3

0.8

0.6

①每隔24小时取一定量的酵母菌培养液，用血球计数板在显微镜下进行细胞计数，并以多次计数的平均值估算试管中酵母菌种群密度。

②酵母菌种群数量增长的最适温度约是________℃。

③表中96h后酵母菌种群数量呈下降趋势，究其原因是________________________。

④请在坐标中画出上述实验过程中不同温度条件下培养液中酵母菌种群达到K值时的数量柱形图。

解析：

（1）目前调查种群密度的方法一般有样方法和标志重捕法。

标志重捕法计算公式：

种群中个体数（N）/标记总数＝重捕总数/重捕中被标记的个体数，即N∶105＝90∶25，N＝378条。

（2）探究酵母菌种群数量的变化实验中，实验流程为：

酵母菌培养（液体培养基，无菌条件）→振荡培养基（酵母菌均匀分布于培养基中），滴加培养液时，应先加盖玻片，再在盖玻片的边缘滴加培养液→观察并计数→重复②③步骤（每天计数酵母菌数量的时间要固定）→绘图分析。

据分析得出两处错误为：

操作②取样前振荡试管；操作③先盖上盖玻片，再将菌液滴在盖玻片的下边缘利用液体的表面张力充满计数室。

（3）在培养后期，由于酵母菌密度太大，所以用血球计数板计数前，通常需要将酵母菌样液稀释。

对于压在小方格界线上的酵母菌计数时应计上不计下，计左不计右。

（4）②该实验的目的是“探究酵母菌种群增长的最适温度”，则自变量是温度。

分析表格的数据：

25℃时酵母菌的种群数量最大，且达到最大值所需的时间也相对最短，所以25℃为酵母菌种群数量增长的最适温度。

③96h后，培养液中的营养物质、养分等越来越少。

④从表格中找出各温度下对应的最大值进行绘图。

答案：

（1）样方法　378

（2）①取样前应振荡试管　②先盖上盖玻片，再将菌液滴在盖玻片的边缘

（3）酵母菌密度太大　计上不计下，计左不计右（相邻两边及其顶角）

（4）25　随酵母菌数量增加，培养液中营养物质、养分等减少，酵母菌种内斗争加剧

柱形图如图所示：

授课提示：

对应学生用书第206页

练全国高考真题——知考查重点

1．（2016·高考全国卷Ⅱ）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