高中高届高级生物复习资料创新设计配套学案及练习必修三 第九单元 第27讲.docx

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高中高届高级生物复习资料创新设计配套学案及练习必修三第九单元第27讲

第27讲　种群的特征和数量变化

考纲、考情——知考向

核心素养——提考能

最新考纲

1.种群的特征（Ⅰ）

2.种群的数量变化（Ⅱ）

实验:

探究培养液中酵母菌数量的动态变化

生命

观念

结构与功能观:

种群属于生命系统,具有性别比例、年龄组成等特征

全国卷考情

2018·全国卷Ⅰ（5）、2018·全国卷Ⅲ（6）、

2017·全国卷Ⅲ、2017·全国卷Ⅱ（31）、

2017·全国卷Ⅰ（5）、2016·全国卷Ⅱ（5）、

2015·全国卷Ⅰ

科学思维

建立模型:

构建种群增长数学模型

科学探究

制订并实施方案:

用样方法调查某种双子叶植物的种群密度；探究培养液中酵母菌数量的动态变化

考点一　种群的特征

1.种群的概念

种群是指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、迁入率和迁出率。

（3）年龄组成和性别比例不直接决定种群密度,年龄组成通过影响种群的出生率和死亡率,从而预测种群数量变化趋势,性别比例能够影响种群的出生率间接影响种群密度。

3.种群的空间特征

（1）含义:

种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局。

（2）类型

[思考]

以下哪种表述不属于种群范畴？

你的推断依据是？

①某地区男女比例严重失衡

②某森林中杨树的数量最多

③2040年,我国将进入超老龄社会

④我国每年出生人口达到2000多万

提示　②不属于　某地区男女比例严重失衡,属于种群的性别比例特征；某森林中杨树的数量最多,杨树可能有很多种,不是一个种群,2040年,我国将进入超老龄社会,说明了种群的年龄结构；我国每年出生人口达到2000多万,说明了种群的出生率。

4.种群密度的估算方法

（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

　种群的基本特征及其内在联系

1.（2018·全国卷Ⅰ,5）种群密度是种群的数量特征之一。

下列叙述错误的是（　　）

A.种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果

B.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约

C.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同

D.培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱

解析　自然界的资源总是有限的,当种群密度增大时,种内斗争就会加剧,以该种群为食的动物的数量也会增加,致使种群的出生率降低,死亡率增高,出现S型增长,A正确；老鼠较强的繁殖力极有可能导致其种群密度快速增加,进而致使种内斗争加剧,种群数量的增长随之受到限制,B正确；鱼塘中某种鱼的养殖密度较低时,单条鱼的重量较大,当养殖密度较高时,单条鱼的重量较小,故单位水体该鱼的产量有可能相同,C正确；培养瓶中细菌种群数量达到K值前,随着种群密度的加大,密度对种群数量增长的制约逐渐增强,D错误。

答案　D

2.（2019·陕西西安模拟）如图表示种群特征之间的关系,据图分析错误的是（　　）

A.①②③④依次为年龄组成、出生率和死亡率、种群数量、性别比例

B.种群密度完全能反映③的变化趋势

C.研究城市人口的变迁,迁入率和迁出率是不可忽视的

D.种群数量还受自然气候等因素的影响

解析　据图分析可知,①②③④依次为年龄组成、出生率和死亡率、种群数量、性别比例,A正确；种群密度能反映种群在一定时期的数量,但不能反映种群数量的变化趋势,B错误；迁入率和迁出率会影响种群密度的大小,故研究城市人口的变迁,迁入率和迁出率是不可忽视的,C正确；在自然界,种群数量还受气候、食物、天敌、传染病等因素的影响,D正确。

答案　B

　种群密度的取样调查

3.（2018·海南卷,29）某小组为了研究某混交林的群落结构,选择了若干样地进行调查。

其中A、B、C三种乔木的调查结果如表。

乔木树种

老年树

成年树

幼年树

密度/

（株·hm－2）

/%

密度/（株·hm－2）

/%

密度/（株·hm－2）

/%

A

1267

100.00

0

0

0

0

B

50

31.06

55

34.16

56

34.78

C

50

4.95

80

7.92

880

87.13

（1）据表可知:

________种群属于增长型种群,________种群属于衰退型种群,________种群属于稳定型种群。

（2）该小组采用的种群密度调查方法是样方法,取样时要做到随机取样,其目的是____________________________________________________________________。

若要调查群落中松鼠种群的密度,则应采用________法,理由是_________________________________________________________________。

（3）随着时间的推移,如果该群落被另一个群落代替,则发生代替的可能原因是____________________________________________________________________

_____________________________________________________（答出两点即可）。

解析　

（1）由表中数据可知,A乔木树种只存在老年树,种群属于衰退型种群；B乔木树种老年树、成年树和幼年树的数量基本相同,种群属于稳定型种群；C乔木树种幼年树多,老年树少,种群属于增长型种群。

（2）为了减少人为或机器造成的样本差异误差,保证调查结论可靠,所以取样时要做到随机取样。

松鼠活动能力强,活动范围大,调查其种群密度时采用标志重捕法。

（3）如果该混交林群落被另一个群落代替,说明后一个群落中的物种在竞争中处于优势,比如植株越来越高,占据了更大的空间,能进行更强的光合作用；也可能是前一个群落创造了不良的生活环境,使原来的群落解体,为后一个群落中的物种的生存提供了有利条件,从而引起演替；另外,由于群落中植物种群特别是优势种的发育而导致群落内光照、温度、水分状况的改变,也可为演替创造条件。

答案　

（1）C　A　B　

（2）保证调查结论可靠　标志重捕　松鼠活动能力强,活动范围大　（3）后一个群落中的物种竞争能力强；前一个群落为后一个群落的产生提供了良好的环境

　“样方法”与“标志重捕法”易错辨析

（1）针对“样方法”

①须做到“随机”取样。

②须把握取样方法——长方形地块“等距取样”,正方形地块“五点取样”。

③需分别计数并最终求平均值。

④须把握如下计数原则:

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”的原则,即只计数相邻两边及顶角上的个体。

（2）针对标志重捕法

①须牢记估算公式:

N总＝

；

②善于快速确认估算值与“实际值”间的误差:

由于再捕中标志者位于分母上——若初捕放归后某些原因致分母增大（如标志物影响其活动）,则估算值偏小；反之,若某些原因致分母减小（如a因初捕受惊吓,不易被再捕,b因标志物致其更易被天敌捕食,c标志物易脱落,从而导致分母值变小。

调查期间被标志的动物放回后部分死亡,致分母变小等）,此时估算值将偏大。

考点二　种群数量的变化及应用

1.研究方法　构建数学模型。

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.种群数量的两种增长模型分析

点悟:

最大捕捞量≠最大日捕捞量

①种群数量超过K/2时及时捕捞可以获得可持续利用的最大捕捞量但不能获得最大日捕捞量。

②种群数量略多于K值时捕捞可获得最大日捕捞量。

3.种群数量波动和下降

大多数种群数量总是在波动中；在不利的条件下,种群数量还会急剧下降,甚至消亡。

4.影响种群数量变化的因素

（人教版必修3P66－67,图4—5和图4—6曲线整合与拓展）下图表示的是种群数量增长的两个经典曲线,请据图回答问题:

（1）图甲中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力？

曲线a、b哪条更符合自然界的种群数量变化实况？

提示　始终存在环境阻力　b

（2）调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化,如图乙所示,图中λ表示增长倍数,则前4年种群数量怎样变化？

第4年与第10年种群数量是否相同？

提示　基本不变　不相同,第4年种群数量多于第10年。

　结合种群数量变化及成因考查科学思维的能力

1.（2017·全国卷Ⅱ,31）林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。

通常,对于鼠害较为严重的林场,仅在林场的局部区域（苗圃）进行药物灭鼠,对鼠害的控制很难持久有效。

回答下列问题:

（1）在资源不受限制的理想条件下,山鼠种群的增长曲线呈________型。

（2）在苗圃进行了药物灭鼠后,如果出现种群数量下降,除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外,还应考虑的因素是____________________________________。

（3）理论上,除药物灭鼠外还可以采用生物防治的方法控制鼠害,如引入天敌。

天敌和山鼠之间的种间关系是______________________________________________

_____________________________________________________________________。

（4）通常,种群具有个体所没有的特征,如种群密度、年龄结构等。

那么种群的年龄结构是指___________________________________________________________。

解析　

（1）在资源不受限制的理想条件下,种群呈“J”型增长。

（2）由于鼠害较为严重,因此种群数量下降的原因除了药物所致,还有激烈的种内斗争。

（3）天敌和山鼠之间是捕食关系。

（4）种群的年龄结构是指种群中各年龄期个体数在种群中所占的比例,分为增长型、稳定型和衰退型。

答案　

（1）J　

（2）种内斗争　（3）捕食　（4）种群中各年龄期个体数在种群中所占的比例

　结合新情境信息或模型考查种群数量变化及应用

2.（2017·全国卷Ⅰ,5）假设某草原上散养的某种家禽种群呈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禽,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

[慧眼识图　获取信息]

答案　D

3.某课题小组对当地喜鹊数量变化进行了连续10年的跟踪调查,其结果如图甲所示；图乙表示喜鹊在某时间范围内的出生率（Ⅰ）和死亡率（Ⅱ）曲线,下列分析正确的是（　　）

A.图甲中,0～6年间种群数量在下降,6～10年间种群数量先升高后保持不变

B.图乙中,能够用曲线Ⅰ和曲线Ⅱ来预测将来喜鹊种群数量的变化

C.图甲的3～9年间种群数量的变化,对应图乙的C～D段的数量变化

D.图甲的第1年和图乙的B点,种群的年龄组成都为增长型

解析　图甲中,0～3年λ>1,种群数量在增加,第3年λ＝1,种群数量不变,3～9年λ<1,种群数量下降,第9年以后λ＝1,种群数量不变,A错误；年龄组成能预测种群数量的变化,而出生率和死亡率反映的是之前的种群数量变化情况,B错误；图甲的3～9年种群数量一直在减少,但第6年后,种群数量的减少量越来越少,而图乙中,C～D段种群出生率小于死亡率,种群数量减少,且减少得越来越多,C错误；图甲的0～3年和图乙的A～C,种群的数量都在逐年增加,故图甲的第1年和图乙的B点种群的年龄组成都为增长型,D正确。

答案　D

1.“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

2.不同曲线模型中“K值”与“K/2值”

考点三　（实验）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,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境条件下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线,而在恒定培养液中当酵母菌种群数量达K值后,还会转而下降直至全部死亡（营养物质消耗、代谢产物积累及pH变化所致）。

（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.该探究需要设置对照及重复实验吗？

提示　酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照,所以无需设置对照实验。

但要获得准确的实验数据,必须进行重复实验,如将各实验小组统计值汇总并求得平均值。

2.若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,采取的措施是什么？

对压在小格线上的酵母菌如何计数？

提示　可增大稀释倍数后再计数；对小格线上的酵母菌应遵循计上不计下,计左不计右,并统计相邻两边及小格内部的酵母菌。

3.现有1mL酵母菌稀释10倍后,用上述方法检测。

已知每个计数室由25×16＝400个小格组成,容纳液体的总体积为0.1mm3。

现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e5个中格80个小格内共有酵母菌n个,则上述水样中约有酵母菌多少个？

提示　由80个小格中含n个酵母菌,计算得到0.1mm3即400个小格中含酵母菌量为

＝5n,进一步计算10mL（10×1000mm3）水样中酵母菌数为

＝5×105n。

点悟:

计数时几种单位间换算关系

依据1mL＝1cm3＝1000mm3关系,经统计0.1mm3中酵母菌数（由小格或中格数推算）,可求得1mL溶液中酵母菌数,再乘稀释倍数即可。

1.（2017·经典高考改编）某小组开展酵母菌培养实验,下图是摇瓶培养中酵母菌种群变化曲线。

下列相关叙述正确的是（　　）

A.培养初期,酵母菌因种内斗争强而生长缓慢

B.转速150r/min时,预测种群增长曲线呈“S”型

C.该实验中酵母菌计数应采用取样器取样法

D.培养期间菌体数量变化趋势可用数学模型Nt＝N0λt表示

解析　培养初期,摇瓶中酵母菌较少,种内斗争较弱,A错误；该实验中酵母菌计数应该采用抽样检测法,不能用取样器取样法,C错误；数学模型Nt＝N0λt只适用于“J”型曲线（即无环境阻力状况）,由于该培养过程中存在环境阻力（如营养物质不断消耗,代谢废物积累等）,故不适用该公式,D错误。

答案　B

2.下列关于“探究酵母菌种群数量的变化”实验的操作,正确的是（　　）

A.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需灭菌

B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧

C.从瓶中吸出培养液进行计数之前,不必摇匀培养瓶中的培养液

D.为了方便计数,培养后期的培养液应先稀释再计数

解析　培养用具与培养液都需灭菌,A错误；酵母菌是兼性厌氧菌,培养酵母菌不必去除培养液中的溶解氧,B错误；从瓶中吸出培养液进行计数之前,应摇匀培养瓶中的培养液,使酵母菌分布均匀,C错误；培养后期的培养液中酵母菌数量较多,应稀释后再计数,D正确。

答案　D

澄清易混易错·强化科学思维

[易错易混]

易错点1　年龄组成为增长型的种群,其数量是否一定增加？

点拨　年龄组成并不能决定种群的数量,只是预测种群密度的变化趋势。

由于受气候、食物、天敌等因素的影响,原先年龄组成为增长型的种群,其数量可能会下降。

另外,种群数量还受到迁入率、迁出率的直接影响。

易错点2　不能精准解读“λ”内涵:

下图中“b”段种群密度是否下降？

“e”段种群密度是否上升？

点拨　

（1）准确理解“λ”内涵

Nt＝N0λt,λ代表种群数量“增长倍数”,而不是增长速率。

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。

（2）图示解读:

①a段:

“λ”＞1且恒定——种群数量呈“J”型增长；

②b段——“λ”尽管下降,但仍大于1,此段种群出生率大于死亡率则种群数量一直增长；

③c段——“λ”＝1,种群数量维持相对稳定；

④d段——“λ”＜1,种群数量逐年下降；

⑤e段——尽管“λ”呈上升趋势,但仍未达到1,故种群数量逐年下降。

易错点3　种群数量是否会超越K值？

点拨　K值即环境容纳量,它是指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。

种群在某些时段,可能会由于环境条件变化或内部因素影响,其数量偶尔超越K值或偶尔在K值以下,即在K值上下波动,故K值并非任一时刻种群的最大值,如下图甲中B、C、D均非K值,而是K值上下波动值,而图乙的“捕食者－猎物”模型中最可能代表猎物和捕食者K值的数据分别为N2和P2,并非N3和P3。

[深度纠错]

1.下列关于种群数量变化的叙述,正确的是（　　）

A.种群数量的变化就是种群的增长

B.一个物种引入新地区后,一定呈“J”型增长

C.年龄组成若为增长型,则种群数量必将增加

D.影响种群数量变化的因素有气候、食物、天敌、传染病等

解析　种群数量的变化包括种群数量的增长、下降或波动,不单纯指种群的增长,A错误；影响种群数量变化的因素有很多,如气候、食物、天敌、传染病等,一个物种引入新的地区后,可能因不适应环境的变化而被淘汰,B错误,D正确；年龄组成若为增长型,种群数量可能因气候食物等因素影响而不增加,C错误。

答案　D

2.研究人员调查了8年间某养兔场种群数量的变化情况,并据此绘制了如图的λ值变化曲线,以下叙述正确的是（　　）

A.种群密度是种群最基本的数量特征,决定种群密度的因素是年龄组成和性别比例

B.第2～4年兔种群的年龄组成为增长型

C.8年间兔种群数量呈“S”型增长

D.第6～8年种群数量一直增长,但并非呈“J”型增长

解析　决定种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率,A错误；第2～4年λ小于1,说明当年种群数量少于上一年,种群数量在减少,故年龄组成应为衰退型,B错误；据图分析可知,前4年种群数量呈下降趋势,说明8年间种群数量并非呈“S”型增长,C错误；第6～8年λ＞1,种群数量增长,但由于λ值不稳定,故不呈“J”型增长,D正确。

答案　D

3.如图为某种群数量增长曲线,下列表述错误的是（　　）

A.第1阶段种群数量缓慢增长

B.第2阶段种群增长速率先增大后减小

C.该种群的K值为K1

D.第4阶段后,种群数量也可能迅速减少

解析　由曲线斜率和基数可知,第1阶段种群数量缓慢增长,A正确；由曲线斜率可知,第2阶段种群增长速率先增大后减小,B正确；该种群的K值为K2,C错误；第4阶段后,由于种内斗争加剧,天敌增多等因素,种群数量可能迅速减少,D正确。

答案　C

探索高考命题的奥秘（八）

[教材原型]

（1）教材P61“探究讨论2、3”进行样方法调查时,为何要强调“随机”取样？

样方多少会影响调查结果吗？

（2）教材P62“学科交叉”

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。

请运用数学方法估算这个种群的种群密度（单位为只/公顷）

提示　

（1）为了确保所选择的样方具有代表性,不受主观因素的影响,使通过样方统计的结果（估算值）能更接近真实的情况,应做到“随机取样”,调查时若样方的数量太少,其统计结果的误差可能就较大；一般而言,样方越多,其统计结果越接近真实情况。

但是,样方数量太多,整体取样花费的时间、精力就太多。

从统计学上看,一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。

（2）N总＝

≈88（只/公顷）

[转换视角]

转换视角1　考查种群密度调查“取样方法”

1.（2017·全国卷Ⅲ,5）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　样方法调查种群密度的关键就是随机取样,取样方法有等距取样法和五点取样法两种,计数时无需标记即可直接计数；若种群个体数量过少,则应适当增加样方面积。

答案　B

转换视角2　考查样方法和标志重捕法的“数据统计”

2.（2016·全国卷Ⅱ,5）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　估算种群密度最常用的方法之一是样方法:

在被调查种群分布的范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方内的种群密度,以所有样方内种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。

综上所述,A、B、D三项均错误,C项正确。

答案　C

转换视角3　考查种群密度不同调查方法的适用对象

3.（2018·全国卷Ⅲ,6）某同学运用黑光灯诱捕的方法对农田中具有趋光性的昆虫进行调查。

下列叙述错误的是（　　）

A.趋光性昆虫是该农田生态系统的消费者

B.黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息

C.黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度

D.黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目

解析　农田中具有趋光性的昆虫是异养生物,属于生态系统中的消费者,A正确；利用黑光灯诱捕有趋光性的昆虫,黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于物理信息,B错误；通过统计黑光灯诱捕的某种趋光性昆虫的数量,可调查某种趋光性昆虫的种群密度,C正确；黑光灯诱捕的方法可通过统计诱捕到的趋光性昆虫的种类数来探究该农田趋光性昆虫的物种数目,D正确。

答案　B

4.（2015·全国卷Ⅰ,32）现有一未受人类干扰的自然湖泊,某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成,结果如下表。

年龄

0＋

1＋

2＋

3＋

4＋

5＋

6＋

7＋

8＋

9＋

10＋

11＋

≥12

个体数

92

187

121

70

69

62

63

72

64

55

42

39

264

注:

表中“1＋”表示鱼的年龄大于等于1、小于2,其他以此类推。

回答下列问题:

（1）通常,种群的年龄结构大致可以分为三种类型,分别是________________。

研究表明:

该鱼在3＋时达到性成熟（进入成年）,9＋时丧失繁殖能力（进入老年）。

根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为________,由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是________。

（2）如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度,常用的调查方法是标志重捕法。

标志重捕法常用于调查________强、活动范围广的动物的种群密度。

解析　

（1）种群的年龄组成可分为增长型、稳定型和衰退型三种类型。

将三个阶段中各个年龄段的个体数目相加,可知三