人教版高三生物大一轮总复习第30讲种群的特征和数量变化.docx
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人教版高三生物大一轮总复习第30讲种群的特征和数量变化
第九单元 生物与环境
考点一 种群的特征
1.种群的特征
(1)种群的数量特征:
(2)种群数量特征的关系:
由上图分析知:
①种群密度是种群最基本的数量特征。
②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,性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。
(3)年龄组成类型的图例:
根据图示,将各年龄组成类型、特点及种群密度的变化趋势用线连起来:
2.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:
(必修3P62“学科交叉与数学的联系”)在对某种鼠的调查中,调查范围为1公顷,第一次捕获并标记39只鼠,第二次捕获34只鼠,其中有标记的鼠15只。
(1)这个种群中的鼠的种群密度大约是________只/公顷。
(2)若捕捉后该鼠不易再被捕捉,则估算的种群密度会________(填“偏高”或“偏低”)。
理由:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案:
(1)88
(2)偏高 该鼠被捕捉一次之后不易再被捕捉,再次捕获的被标记的个体数减少,由种群数量=
知,种群数量变大,即估算值大于实际的种群密度
1.调查种群密度的方法
(1)样方法
①适用范围:
植物、活动范围小的动物,如蚯蚓、跳蝻。
②调查过程:
确定调查对象→选取样方→计数→计算种群密度取平均值。
③取样关键:
随机取样。
④常用取样法:
五点取样法、等距取样法。
⑤计数原则:
同种植物个体无论大小都要计数,在边界线上的,只统计相邻两边及其夹角上的个体。
⑥计算种群密度:
某植物种群密度
=
。
(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调查过程:
确定调查对象→捕获并标记→重捕、计数→计算种群密度。
③计算公式:
种群数量=
。
④公式成立条件:
标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相等,在调查期内没有新的出生和死亡,没有迁入和迁出。
2.种群年龄组成的类型及判断技巧
(1)种群年龄组成的表示方法:
①模式图
②统计图
③曲线图
④柱形图
(2)不同类型的种群年龄组成的判断技巧:
无论何种图形,均应注意各年龄段个体的比例——增长型中幼年个体多、老年个体少;稳定型中各年龄段个体比例适中;衰退型中幼年个体少、老年个体多。
【误区警示】
使用样方法调查种群密度时的三点提醒
(1)适用范围:
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某些昆虫卵也可用样方法调查。
(2)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,四角只计左上角”的原则。
(3)样方面积:
与调查的植物有关,如乔木的样方面积为100m2,灌木为16m2。
1.(2016·新课标全国卷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】 A项表述的是逐个计数法,不是样方法,A错误;计数所有样方内蒲公英总数,再除以甲地面积,求得的甲地蒲公英的种群密度较正常数值偏低,B错误;随机取样后,应先计算出每个样方中蒲公英的密度,再求出所有样方蒲公英密度的平均值,C正确;D选项得出的是甲地蒲公英的总数,不是种群密度,D错误。
【答案】 C
2.如图是有关种群特征的概念图,有关分析错误的是( )
A.①表示种群密度,是制约种群增长的因素之一
B.春运期间北京的人口数量变化主要取决于②③
C.预测种群数量变化的主要依据是④
D.利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫,破坏了⑤
【解析】 种群最基本的数量特征是种群密度,它是影响种群数量变化的重要因素之一,图中①为种群密度;种群密度的大小直接取决于出生率和死亡率、迁入率和迁出率,年龄组成既能影响出生率,也能影响死亡率,性别比例则影响出生率,所以②与③分别为出生率和死亡率,④是年龄组成,⑤是性别比例。
选项A,①表示种群密度,是制约种群增长的因素之一;选项B,春运期间北京人口数量的变化主要是流动人口的变化,主要取决于迁入率和迁出率,而不是出生率和死亡率;选项C,预测种群数量变化的主要依据是年龄组成;选项D,利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫,破坏了害虫种群正常的性别比例。
【答案】 B
【解题归纳】
与种群特征有关的两点分析
(1)年龄组成并不决定种群密度的变化:
年龄组成只是预测种群密度的变化趋势,但该趋势不一定能够实现,还要看影响种群密度变化的其他因素,如气候、食物、天敌、传染病等。
(2)种群数量不等于种群密度:
种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数,强调“单位面积或单位体积”,即种群数量增加,种群密度不一定增加。
考点二 种群的数量变化
1.种群数量变化的研究
(1)方法:
构建数学模型。
(2)步骤:
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.种群数量增长的两种曲线
(1)“J”型曲线
①前提条件:
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。
②曲线特点:
种群数量每隔一定时间以一定的倍数增长。
③数学模型:
Nt=N0λt(N0为该种群的起始数量,t为时间,Nt为t年后该种群的数量,λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)。
(2)“S”型曲线:
①前提条件:
受环境条件,如空间、食物、敌害等的制约。
②曲线特点:
种群数量达到环境容纳量(即K值)后,将停止增长。
③K值:
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最大数量称为环境容纳量。
“S”型增长曲线的开始部分就是“J”型增长曲线吗?
为什么?
提示:
不是,“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线,迁入后种群数量马上呈指数形式增长,不存在适应过程,种群增长率始终保持不变。
“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段,始终存在环境阻力如食物、空间有限等,种群增长率一直下降。
1.种群增长的“J”型和“S”型曲线分析
2.K值和K/2值在实践中的应用
(1)K值含义:
即环境容纳量,是指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最大数量。
(2)K/2值应用:
3.影响种群数量变化的因素
(1)内因
①起始种群个体数量。
②导致种群数量增加的因素:
出生率和迁入率。
③导致种群数量减少的因素:
死亡率和迁出率。
(2)外因
①自然因素:
气候、食物、天敌、传染病等。
②人为因素:
种植业、养殖业发展,砍伐森林,猎捕动物,环境污染等。
【误区警示】
(1)种群增长率≠种群增长速率。
①种群增长率:
指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数,无单位。
计算公式:
增长率=
×100%。
②种群增长速率:
指单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率),有单位,如个/年。
计算公式:
增长速率=
。
(2)λ≠增长率
①λ为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,而非增长率。
②增长率=(末数-初数)/初数×100%
=(N0λt+1-N0λt)/N0λt×100%=(λ-1)×100%。
3.(2015·广东高考)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
(1)题干关键词:
10mL封闭培养体系、细胞数量的动态变化。
(2)图示信息:
曲线呈“S”型,酵母细胞数量变化:
缓慢增长→快速增长→保持稳定。
【解析】 本题主要考查种群的数量变化。
从图中信息可看出,该种群的数量增长呈“S”型,曲线初始阶段上升缓慢的原因是酵母菌不适应环境,且繁殖率较低,故A项错误;数学模型Nt=N0λt对应的增长曲线应为“J”型,故B项错误;取样器取样法一般用于土壤小动物丰富度的调查,酵母菌数量的计算一般用抽样检测的方法,故C项错误;该种群的最大值约为120000个,即K值约为120000个,故D项正确。
【答案】 D
高考母题变式
变式1 曲线分析
(1)从曲线图可以看出,酵母菌生活的环境阻力明显增大的时间是40小时以后。
(2)随着封闭培养体系中酵母菌数量的增多,其种内斗争将增大(加强)。
变式2 图形转换
若在该封闭培养体系中长时间培养,则酵母菌的种群数量变化曲线将会是下图中的Ⅲ曲线,理由是①随酵母菌数量的增多,培养液中营养物质消耗增多,酵母菌种内斗争加剧,②代谢产物使生活环境恶化。
4.下图为种群增长的“J”型和“S”型曲线数学模型,结合所学的有关知识分析下列叙述,正确的一项是( )
A.只要环境中的食物和空间条件充足,种群就按“J”型曲线增长
B.从模型建构来看,可以将“S”型曲线的开始阶段视为“J”型增长
C.“J”型曲线增长的种群随密度增大种内斗争增强
D.种群的“S”型曲线增长受种群自身密度的影响
解答本题的关键是:
(1)明确“J”型曲线是在理想的条件下,食物、空间条件充裕、气候适宜、没有敌害和疾病,也没有种内竞争。
(2)知道“S”型曲线增长受自身密度等多种因素的影响。
【解析】 本题考查种群数量变动的两种模型。
A错误,“J”型增长的理想条件不但包括食物和空间,还有其他条件;B错误,“J”型增长没有环境阻力;从模型来看,“J”型曲线反映的是种群在没有环境阻力时的数量增长曲线,而“S”型曲线反映的是种群在存在环境阻力时的数量增长曲线,虽然“S”型曲线的开始部分受到的环境阻力较小,但是仍然不能等同于没有受环境阻力的“J”型曲线;C错误,“J”型增长的理想条件下没有种内斗争;D正确,种群密度会影响种群的增长,故“S”型增长受自身密度的制约。
【答案】 D
5.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
6.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】 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。
【答案】 C
7.(2018·山东莱芜一中一模)右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
【解题归纳】
有关“S”型种群的三种曲线的分析方法
三图对比分析如下:
(1)图甲t1之前,种群数量小于K/2,由于资源和空间相对充裕,种群数量增长较快,当种群数量为K/2时,出生率远大于死亡率,种群增长速度达到最大值。
(2)图乙t1~t2,由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降。
(3)图丙t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长速率为0。
考点三 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)在理想环境中,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线;在实际环境下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
(3)计算酵母菌种群数量可用的方法:
抽样检测法。
2.实验流程
实验注意事项及分析
(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)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成对照;需要做重复实验,目的是尽量减少误差,需对每个样品计数三次,取其平均值。
(4)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数。
稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每小方格内含有4~5个酵母细胞为宜。
(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
记录结果最好用记录表,如下:
时间(天)
1
2
3
4
5
6
……
数量(个)
……
【误区警示】
培养酵母菌实验操作三点提醒
(1)溶液要进行定量稀释,每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(2)制片时,先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸吸去。
(3)制好装片后,应稍等片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,再用显微镜进行观察、计数。
►探究点1 实验过程分析
某小组按下表中所列条件进行的4组酵母菌培养实验,用1000mL的锥形瓶作为培养容器,用棉塞封口,在25℃下静置培养,其他实验条件相同,得到了如下图所示的结果:
(1)表中A、B两组实验依次对应图中的曲线是②、①,二者出现差异的原因是培养液的量不同,培养液量少的,空气体积大,有氧呼吸旺盛,种群密度增长得快。
(2)以曲线①为例,若长时间封闭培养,曲线的变化将持续下降,原因可能是营养物质减少、生存环境条件恶化。
►探究点2 实验结果分析
(1)统计酵母菌的种群数量,结果偏小,原因是取液时未摇匀,吸取的培养液中酵母菌偏少;在计数时,未计边缘的酵母菌等。
(2)统计酵母菌的种群数量,结果偏大,原因是取液时未摇匀,吸取的培养液中酵母菌偏多;在计数时,统计了四周边缘的酵母菌等。
8.(2015·江苏卷)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
9.(2018·山西联考)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支试管中进行培养(如下表),均获得了“S”型增长曲线。
根据实验结果判断,下列说法错误的是( )
A.4支试管内的种群在初始阶段都经历了类似“J”型的增长
B.试管Ⅲ比试管Ⅰ内的种群先到达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
【解析】 由于初始阶段,培养液中的营养物质充足,酵母菌的数量比较少,4支试管中的种群数量都会经历类似“J”型的增长,A正确;试管Ⅰ、Ⅲ中的培养液体积相同,但是起始酵母菌的数量不同,试管Ⅰ比试管Ⅲ先到达K值,B错误;试管Ⅱ、Ⅲ中的起始酵母菌的数量相同,但是培养液体积不同,故二者的K值不同,C正确;试管Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积相同,但是试管Ⅳ内的起始酵母菌数量多,种群数量先于试管Ⅱ开始下降,D正确。
【答案】 B
10.(2018·菏泽模拟)下列对探究培养液中酵母菌种群数量动态变化实验的叙述,错误的是( )
A.从静置试管中吸出培养液直接用于计数
B.先将盖玻片放在计数室上,再将培养液滴在盖玻片的边缘
C.当一个小方格中酵母菌数量过多时,应将培养液按比例稀释处理
D.压在小方格边上的酵母菌,只计数相邻两边及其顶角的个体数
【解析】 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。
【答案】 A
[构建知识网络]
[必背答题语句]
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。
“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。
4.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。
5.渔业捕捞中,让鱼的种群数量维持在K/2的原因是:
K/2时种群的增长速率最大,种群的数量能迅速恢复,有利于鱼类资源的可持续利用。
练真题[感悟高考 展示规律]
一、选择题
1.(2017·新课标全国卷Ⅰ)假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长,该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。
若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,下列四个种群数量中合适的是( )
A.甲点对应的种群数量B.乙点对应的种群数量
C.丙点对应的种群数量D.丁点对应的种群数量
解析:
本题主要考查对种群数量数学模型的分析及应用。
由图可知,随着种群数量的增加,种群增长率先增加而后减小,当增长率减小至0时,种群数量不再增加,即达到了S型增长的K值;为持续尽可能多地收获该种家畜,应使该种群维持在较高的增长率,故选择丁点对应的种群数量开始捕获,每次捕获后家畜种群仍可以保持较大的增长率,D正确。
答案:
D
2.(2017·新课标全国卷Ⅲ)某陆生植物种群的个体数量较少,若用样方法调查其密度,下列做法合理的是( )
A.将样方内的个体进行标记后再计数
B.进行随机取样,适当扩大样方的面积
C.采用等距取样法,适当减少样方数量
D.采用五点取样法,适当缩小样方面积
解析:
本题考查种群密度的调查方法及注意事项等知识。
用标志重捕法调查种群密度时,需要对个体进行标记,而样方法只统计其数量即可,A错误。
由于陆生植物数量较少,因此进行随机取样时应适当扩大样方面积且应当适当增加样方数量,B正确,C、D错误。
答案:
B
3.(2017·江苏卷)某小组开展酵母菌培养实验,如图是摇瓶培养中酵母种群变化曲线。
下列相关叙述正确的是( )
A.培养初期,酵母因种内竞争强而生长缓慢
B.转速150r/min时,预测种群增长曲线呈“S”型
C.该实验中酵母计数应采用稀释涂布平板法
D.培养后期,酵母的呼吸场所由胞外转为胞内
解析:
本题考查酵母菌培养过程中其数量及代谢等相关知识。
在培养初期,酵母种群密度较小,其种内竞争较弱,生长缓慢是其为适应环境而调整的结果,A错误;由于是在摇瓶中培养,其环境资源条件有限,转速150r/min时,种群增长曲线应呈“S”型,B正确;酵母计数应采用显微计数法,C错误;酵母的呼吸场所只在胞内,D错误。
答案:
B
4.(2016·浙江卷)下列是表示蝉在夏季的年龄结构示意图(甲、乙、丙分别代表生殖前期、生殖期和生殖后期),其中正确的是( )
解析:
蝉的发育经过卵、若虫、成虫三个阶段,一般3~4年繁殖一代,在夏季部分蝉发育成熟羽化后进入生殖期,夏末和秋初产卵后会在一周内死亡。
所以蝉的生殖前期(卵和若虫阶段)特别长,生殖期特别短,生殖后期等于0。
据此判断A项符合蝉在夏季的年龄结构。
答案:
A
5.(2015·北京理综)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。
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
6.(2014·福建理综)研究人员用样方法调查了某地北点地梅(一年生草本植物)的种群数量变化,结果如图所示。
下列叙述正确的是( )
A.1972年北点地梅个体间生存斗争程度较1975年低
B.1971年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟植株阶段
C.统计种群密度时,应去掉采集数据中最大、最小值后取平均值
D.由于环境条件的限制,5年间该种群数量呈“S”型增长
解析:
由图可知,1972年每样方中种群密度大于1975年的,所以1972年北点地梅个体间的生存斗争程度较1975年高,A错误;5年间该种群数量不断减少,种群数量不呈“S”型增长,D错误;统计种群密度时,不应去掉采集数据中最大、最小值,应取全部数据的平均值,C错误;分析图可知,每年的种子萌发至
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