2024高考生物一轮复习第9单元生物与环境第1讲种群的特征和种群密度的调查方法教学案新人教版必修3

PAGE1-第1讲种群的特征和种群密度的调查方法1.种群的特征(Ⅰ)2.种群的数量变更(Ⅱ)3.试验：探究培育液中酵母菌数量的动态变更1.种群属于生命系统，具有性别比例、年龄组成等特征。(生命观念)2.构建种群增长数学模型。(科学思维)3.用样方法调查某种双子叶植物的种群密度；探究培育液中酵母菌数量的动态变更。(科学探究)种群的特征及种群密度的调查方法1．种群的数量特征(1)种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。(2)诞生率和死亡率、迁入率和迁出率①诞生率和死亡率的概念：单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。②迁入率和迁出率的概念：单位时间内迁入或迁出的个体数目占该种群个体总数的比率。(3)年龄组成①概念：种群中各年龄期的个体数目的比例。②类型(如图)③依据如图，将各年龄组成类型、特点及种群密度的变更趋势用线连起来。(4)性别比例：种群中雌雄个体数目的比例。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—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—匀称分布：如稻田中水稻的空间分布,—随机分布：如田野中杂草的空间分布,—集群分布：如瓢虫的空间分布))3．种群密度的调查方法(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→计算种群密度并取平均值。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计算种群密度：某植物种群密度＝全部样方内种群密度的平均值。(2)标记重捕法①适用范围：活动实力强、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→密度估算。③密度估算公式：种群数量＝eq\f(初次捕获个体数×再次捕获个体数,再次捕获的被标记的个体数)。1．每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的空间特征。(×)提示：每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的数量特征。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，则诞生率越高。 (√)3．田鼠的种群密度是由诞生率和死亡率、迁入率和迁出率确定的。 (√)4．大量诱杀雄性个体不会影响种群密度。 (×)提示：大量诱杀雄性个体会破坏种群的性别比例，降低种群的诞生率，进而影响该种群的密度。5．可以用标记重捕法调查某老房屋中壁虎的种群密度。(√)6．从理论上讲，其次次被捕获时动物躲避捕获的实力增加，所以调查的种群数量比实际数量要偏小。 (×)提示：标记重捕法的计算公式：种群数量＝第一次捕获的数量×其次次捕获的数量/其次次捕获中被标记的个体数量，其次次捕获中被标记的个体数量偏小，调查的种群数量比实际数量要偏大。1．种群数量特征之间的关系(1)种群密度是种群最基本的数量特征。(2)干脆确定种群密度的是诞生率和死亡率、迁出率和迁入率。(3)年龄组成在肯定程度上能预料种群数量变更趋势。年龄组成是通过影响诞生率和死亡率间接影响种群密度的。(4)性别比例是通过影响诞生率间接影响种群密度的。2.种群密度调查方法中的4个关键点(1)关键点1：样方法中样方的选择要合适①大小适中：乔木100m2、灌木16m2、草本1m2；样方数量不宜太少；一般选易辨别的双子叶植物(叶脉一般呈网状)。②数量合适：样方太少，误差偏大；样方过多，工作量增大，因此要选择合适的数量。(2)关键点2：样方法中的计数要精确，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。(3)关键点3：标记重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物不易脱落，能维持肯定时间。(4)关键点4：标记重捕法中两次捕获间种群数量要稳定：被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、诞生和死亡的现象。1．有人认为年龄组成为衰退型的种群，种群数量在近期肯定削减，你认为呢？请说明理由。提示：不肯定。种群数量不只是受年龄组成的影响，还受迁入率和迁出率、食物、天敌、气候等因素的影响。2．请用箭头及简洁的文字建构种群各数量特征之间关系的模型。提示：3．某同学为了模拟标记重捕法，用若干粒黄玉米种子代表肯定区域内某动物种群个体总数，用50粒白玉米种子代表被标记的个体，尝试用简要文字和箭头写出最接近自然条件下种群个体总数和实际操作的模拟步骤。提示：取出50粒黄玉米种子→剩余黄玉米种子倒入烧杯→加入50粒白玉米种子→混合匀称→随机抓取→统计白粒与黄粒数→计算烧杯中黄粒总数→重复3～5次→计算每次总数的平均值。种群的数量特征及关系分析1．(2024·河南省高三模拟)如图表示某种卵胎生蜥蜴孕期在不同温度条件下产生幼仔的性别比例。下列有关分析错误的是()A．该种蜥蜴的性别受环境温度的影响B．图示3种温度下，25℃时该种蜥蜴幼仔的雌雄比例最接近C．若有10只蜥蜴在32℃的环境中诞生，则可能全为雄性D．在自然状态下，该种蜥蜴的雌雄比例肯定是大致相当D[由于在自然状态下所处的温度未知，该种蜥蜴的雌雄比例无法确定，D错误。]2．下列为种群数量特征的两个概念图，有关分析错误的是()图1图2A．图1中预料种群数量将来变更趋势的主要依据是bB．图1中的c为种群最基本的数量特征C．图2中丁与图1中的a表示的含义相同D．图2中丙为性别比例，主要通过影响诞生率来间接影响种群密度C[图1中预料种群数量将来变更趋势的主要依据是b(年龄组成)，A正确；图1中的c表示种群密度，为种群最基本的数量特征，B正确；图2中丁表示年龄组成与图1中的b表示的含义相同，图2中丙表示性别比例与图1中的a表示的含义相同，C错误；图2中丙为性别比例，主要通过影响诞生率来间接影响种群密度，D正确。]种群密度的调查方法3．假如采纳样方法调查某地区(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．计数全部样方内蒲公英总数，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，求出全部样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度D．求出全部样方蒲公英的总数，除以全部样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度C[利用样方法调查甲地蒲公英的种群密度时，应是计数每个样方内蒲公英总数，再除以每个样方的面积，获得每个样方的种群密度，再以全部样方种群密度的平均值作为甲地蒲公英种群密度的估计值，C项正确，D项错误。计数甲地内蒲公英的总数的实际操作不行行，通常采纳样方法，A项错误。由于全部样方面积之和只是甲地面积的一部分，若用全部样方内蒲公英总数除以甲地面积，则所得结果会低于实际种群密度，B项错误。]4．(2024·福建市高三质检)下列有关种群密度调查方法的说法，正确的是()A．标记重捕法探讨期间，种群最好没有迁入和迁出B．调查森林中乔木和灌木的种群密度，两者的样方大小必需一样C．标记重捕法必需保证所标记种群在整个调查区域内是匀称分布的D．进行湖泊中水禽的数量调查时，样方应设置在近岸浅水、水草丰富的区域A[选取样方面积既能保证物种数较全，又能保证面积最小，取样便利，调查不同的植物类型时样方面积不同，由于乔木体积大，所以样方面积要比调查灌木植物种群密度时的样方面积大，B错误；标记重捕法所标记的种群在整个调查区域内不肯定是匀称分布的，C错误；样方法调查时，取样的关键是要做到随机取样，不能掺入主观因素，D错误。]种群数量的变更及应用1．种群数量变更的探讨(1)方法：构建数学模型。(2)步骤：视察探讨对象，提出问题→提出合理的假设→依据试验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→通过进一步试验或视察等，对模型进行检验或修正。2．“J”型增长(1)形成缘由：食物和空间条件充裕、气候相宜、无敌害等。(2)数学公式：Nt＝N0λt。eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(N0：该种群的起始数量,t：时间,Nt：t年后该种群的数量,λ：该种群数量是一年前种群数量的倍数))(3)曲线特点：种群的数量以肯定的倍数连续增长。3．“S”型增长(1)形成缘由：食物、空间有限。(2)曲线特点eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(种群数量达到K/2时，增长速率最大,种群数量达到环境容纳量即K值后，,将相对稳定))4．环境容纳量(1)概念：在环境条件不受破坏的状况下，肯定空间中所维持的种群最大数量。(2)形成缘由5．影响种群数量的变更因素种群的数量变更包括增长、波动、稳定、下降等。其影响因素主要有：(1)内因①起始种群个体数量。②导致种群数量增加的因素：诞生率和迁入率。③导致种群数量削减的因素：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。1．种群数量变更不仅受外部因素的影响也受自身内部因素的影响。 (√)2．种群数量变更的全部内容就是“J”型和“S”型增长。(×)提示：种群数量的变更包括增长、波动、稳定、下降等。3．不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变。 (×)提示：同种生物的K值不是固定不变的，还要受到环境因素的影响等。4．在“S”型增长曲线中，种群数量超过K/2后，种群增长速率减小，其对应的年龄组成为衰退型。 (×)提示：在“S”型增长曲线中，种群数量超过K/2后，种群增长速率减小，其对应的年龄组成应为增长型。5．合理密植会增加种群数量并提高K值。 (×)提示：若空间资源不增加，仅仅合理密植，并不会提高K值。1．种群“S”型增长曲线的分析及应用(1)曲线分析(2)应用b点的应用歼灭害虫应尽早进行，将种群数量限制于加速期(b点之前)，严防种群增进步入加速期c点(K/2值)的应用①对有害生物：严防种群数量达到该点，如灭鼠达到K/2时，鼠害将难以限制②对有益资源：黄金利用点，当资源利用后维持于该点时将具最强更新实力，符合可持续发展原则e点(K值)的应用①对有害生物：限制生存条件，降低环境容纳量，如封存粮食、硬化地面以限制鼠的种群数量②对有益生物：改善生存条件，尽量提升K值，如建立自然爱护区，爱护大熊猫2.对K值(环境容纳量)的解读(1)K值不是一成不变的。K值会随着环境的变更而发生变更，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的前提下所能维持的种群最大数量，如图所示：(3)在环境不遭遇破坏的状况下，K值会在平均值旁边上下波动。当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈调整机制使种群数量回到肯定范围内。1．如图是某自然区域中甲、乙两个种群的数量比随时间变更的曲线图。据图分析以下问题：(1)0～t2，甲、乙两种群的数量均呈“S”型曲线增长吗？说明理由。(2)t1时刻，甲、乙两种群的死亡率相同吗？说明理由。提示：(1)在有限的环境条件下，乙种群最终呈现“S”型增长。随时间的推移，甲、乙数量的比先增加后削减，最终在t2时刻降为零，说明甲种生物的数量先增后减，最终被淘汰。(2)不相同。t1时刻，甲、乙两种群的数量比为1，但是0～t1时间段内，甲种群的数量在不断增加，而乙种群在此时间段内在竞争中受到抑制，因此甲种群的死亡率较低，而乙种群的死亡率较高，故二者死亡率不同。2．某学习小组进行“培育液中酵母菌种群数量与时间的变更关系”的探究试验，本试验中，某学生的部分试验操作过程是这样的：①把酵母菌培育液放置在相宜的环境中培育，第7天起先取样计数；②用无菌吸管从静置试管中吸取酵母菌培育液少许；③加入血细胞计数板计数室，再盖上盖玻片，并用滤纸吸去多余菌液。请订正该同学试验操作中的三个错误。提示：①第一天起先取样计数，连续7天；②取样前振荡试管；③先盖上盖玻片，再加入血细胞计数板计数室。种群数量增长曲线的分析1．(2024·广东省高考模拟)某生物的种群数量随时间的变更状况如图所示。下列叙述正确的是()A．曲线乙表示该生物的种群数量呈指数形式增长B．a～b段，种群诞生率与死亡率不再发生变更C．若该生物种群为农业害虫种群，则在a点时对其进行捕杀效果较好D．若b点时环境发生变更，则形成丙曲线的环境更适合该生物种群生存D[由图可知曲线乙数量是先增加，然后增加到肯定程度后不再增加而下降，符合“S”型曲线的特点，即种群数量不是指数式增长，A错误；处于波动状态的生物的种群密度也会发生变更，只不过变更幅度在肯定范围内波动，诞生率和死亡率、迁入率和迁出率都在发生变更，B错误；a点时甲、乙、丙三个种群的种群数量都较大，防止害虫应选择种群数量较少时，C错误。]2．图中A、B为某群落中的两个动物种群，曲线表示δ(δ＝诞生率/死亡率)随时间的变更，不考虑迁入、迁出。下列叙述正确的是()A．t5时刻A、B的种群密度相同B．O→t5，B种群呈“S”型曲线增长C．t3→t5，B种群密度先上升后下降D．t3→t5，A种群密度先上升后下降D[t5时刻A、B的种群δ(δ＝诞生率/死亡率)相同，不能代表种群密度相同，A错误；O→t2，B种群呈下降趋势，故O→t5，B种群不呈“S”型曲线增长，B错误；t3→t5，B种群δ大于1，种群数量增加，C错误；t3→t5，A种群前期δ大于1，数量增加，后期δ小于1，数量下降，D正确。]种群数量变更规律及应用分析3．某池塘内草鱼种群增长速率的变更规律如图所示。下列有关叙述错误的是()A．调查草鱼的种群密度时，网眼太大常使调查值偏大B．T3时草鱼的种群密度约为T5时对应种群密度的一半C．T5时增加饵料的投放，池塘草鱼的环境容纳量会有所增大D．无论T2之前数据如何，T2～T3和T3～T5时间段内种群数量都是渐渐上升的A[若调查的时候捕获所用的渔网网眼过大，则会导致捕获的草鱼为池塘中个体较大的鱼，而个体较小的鱼未能捕获到，最终导致调查值偏小，A错误。]4．(2024·湖南长郡中学高三月考)如图表示鳄鱼种群数量变更的四种状况，其中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处于三种不同的自然条件下，而曲线Ⅳ处于志向状态下。不考虑天灾，下列相关叙述中错误的是()A．志向状态下，鳄鱼种群的增长率大小与种群密度的大小没有关联B．若鳄鱼的栖息地在a点被严峻破坏，则将出现曲线Ⅰ的下降趋势C．出现曲线Ⅲ的变更趋势，源于在b点人为捕杀了肯定数量的鳄鱼D．若在b点没有任何人为干扰，则鳄鱼的种群数量将在K1上下波动C[曲线Ⅲ的种群数量大量削减，且K值维持在较低水平，说明鳄鱼的环境容纳量发生了变更，即鳄鱼的生存环境有肯定程度的破坏，而人为捕杀了肯定数量的鳄鱼不会变更鳄鱼种群的环境容纳量，C错误。]探究培育液中酵母菌种群数量的变更(试验)1．试验原理(1)用液体培育基培育酵母菌，种群的增长受培育液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在志向的无限环境中，酵母菌种群呈“J”型增长；自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。2．试验流程3．试验结果及结论在肯定容积的液体培育基中酵母菌种群数量，前期表现为“S”型增长，后期表现为渐渐下降。1．试验中的留意事项(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)从试管中吸出培育液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培育液中的酵母菌匀称分布，削减误差。(3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培育液，滴于盖玻片边缘，让培育液自行渗入，多余培育液用滤纸吸去。(4)制好装片后，应稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行视察、计数。2．结果分析(1)计数异样分析①统计结果偏小的缘由：取液时未摇匀，吸取的培育液中酵母菌偏少；在计数时，未计边缘的酵母菌等。②统计结果偏大的缘由：取液时未摇匀，吸取了表层的培育液；在计数时统计了四周边缘的酵母菌等。(2)该探究不需设置比照试验，但要获得精确的试验数据，必需进行重复试验，求得平均值。1．(2024·海南高考)将接种在马铃薯培育液中的酵母菌培育一段时间后，充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培育。下列说法错误的是()A．酵母菌种群增长所需的能量全部来自马铃薯培育液B．若要估算培育液中酵母菌的数量，可借助显微镜进行C．培育液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的D．给养分足够的培育液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加C[酵母菌种群增长所需的能量来自有机物的氧化分解，所需的有机物全部来自马铃薯培育液，A正确；若要估算培育液中酵母菌的数量，可用血球计数板计数法，须要借助显微镜，B正确；培育液与酵母菌混匀后被分成不等的两份，其中的酵母菌数量不同，但由于是充分混匀的，故酵母菌的种群密度相同，C错误；给养分足够的培育液通入O2有利于酵母菌进行有氧呼吸，种群数量会增加，D正确。]2．(2024·河北省名校联盟高三诊断)如图表示在一个10mL封闭培育体系中酵母菌细胞数量的动态变更。下列相关叙述正确的是()A．40～60h时，λ＜1(λ＝t时种群数量/(t－1)时种群数量)B．种内斗争导致0～10h酵母细胞数量增长缓慢C．调查酵母细胞种群密度时，应用抽样检测法D．70h后，该体系中酵母细胞活菌数将始终维持稳定C[40～50h种群数量仍在增大，λ>1,50～60h种群数量稳定，λ＝1，A错误；0～10h的初始阶段增长缓慢是由于种群数量太少，B错误；由于养分物质的消耗和有害代谢产物的积累，70h后，该体系中酵母菌细胞活菌数可能将下降，D错误。]3．如图为液体培育液中酵母菌种群数量变更示意图，下列叙述正确的是()A．a点时酵母菌数量增长最快，此时无种内斗争B．定期补充养分物质和清除代谢废物，b点会上升C．c～d段，酵母菌的种群数量和增长速率呈负相关D．该种群的K值只与培育基中养分、空间、温度有关B[a点时酵母菌数量增长最快，但此时种群中仍存在种内斗争，只是种内斗争比较弱，A错误；定期补充养分物质和清除代谢废物，改善了酵母菌的生存环境，酵母菌的K值会增加，B正确；c～d段，酵母菌的种群数量和增长速率呈正相关，均下降，C错误；该种群的K值与培育基中养分、空间、温度、pH和有毒代谢物等因素有关，D错误。]1.种群数量≠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，种群密度不肯定增加。2．年龄组成为稳定型的种群，其种群数量不肯定保持稳定，因为诞生率和死亡率还与气候、食物等有关。此外，迁入率和迁出率也与种群数量有关。3．样方法并非只适用于植物种群密度的调查，对于活动实力弱、活动范围小的动物或某种昆虫卵的种群密度也可用样方法调查。4．“S”型曲线的起先部分≠“J”型曲线：“J”型曲线自始至终都保持指数式增长，而“S”型曲线自始至终都具有环境阻力，因此不能认为“S”型曲线的起先部分是“J”型曲线，只能说比较接近。5．环境容纳量≠种群所能达到的最大数量：环境容纳量是指环境所能维持的种群的最大数量；种群能达到的最大值是种群在某一时间点出现的最大值，这个值存在的时间很短，大于环境容纳量。1.种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、诞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．干脆确定种群密度的是诞生率与死亡率、迁入率与迁出率，年龄组成是预料种群数量变更趋势的依据。3．“J”型增长曲线的形成条件：食物和空间条件充裕、气候相宜、没有敌害。“S”型增长曲线的成因：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，从而使诞生率降低、死亡率上升，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，捕捞后让鱼的种群数量维持在K/2的缘由：K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能快速复原，有利于鱼类资源的可持续利用。真题体验|感悟高考淬炼考能1．(2024·全国卷Ⅰ)某试验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个试验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培育，培育过程中定时更新培育基，三组的更新时间间隔分别为3h、10h、23h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是()A．细菌甲能够将培育基中的有机物分解成无机物B．培育基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同C．在培育到23h之前，a组培育基中的养分和空间条件都是充裕的D．培育基更新时间间隔为23h时，种群增长不会出现J型增长阶段D[异养生物可以把有机物转化成无机物，A正确；随着微生物的生长繁殖，培育基中的养分物质不断削减，代谢废物不断增加，故更换培育基的频率不同可以表示环境资源量的不同，B正确；由曲线可知，a组中细菌甲在23h前，数量增长始终很快，说明该组培育基中的养分和空间条件始终是充裕的，C正确；培育基更新时间间隔为23h时，在培育的早期，培育基中的养分和空间资源是足够的，细菌甲种群的增长会出现J型增长阶段，且图中a、c曲线在早期重合，也可说明早期可出现J型增长阶段，D错误。]2．(2024·全国卷Ⅰ)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．培育瓶中细菌种群数量达到K值前，密度对其增长的制约渐渐减弱D[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，致使种群的诞生率降低，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；培育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渐渐增加，D错误。]3．(2024·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．采纳等距取样法，适当削减样方数量D．采纳五点取样法，适