种群及其动态（解析版）-高二生物寒假复习（人教版选择性必修3）

第01讲种群及其动态

「开【学习目标】

1.举例说出种群密度，概述种群的几个数量特征，归纳种群数量特征之间的内在关系。

2.通过模拟样方法调查种群密度，掌握样方法的相关知识。

3.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，学会使用血球计数板进行计数尝试建构种群增长的数学模型。

4.通过“J”形和“S”形曲线分析，理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系，培养科学思维能力。

5.了解种群数量波动和下降的影响因素，认同种群研究的重要意义，提升社会责任感。

官g【基础知识】

一、种群的概念：在一定生活区域范围内，同种生物所有个体形成的集合。

归纳总结：

1.种群既是生物繁殖的基本单位，又是生物进化的基本单位。

2.一定的区域，是指连续的区域，中间不能有间隔（地理隔离），如两个湖泊，这是两个区域。

二、种群的数量特征

名称含义地位

种群密度种群在单位面积或单位体积中的个体数。种群最基本的数量特征

出生率单位时间内新生的个体数占该种群个体总数的比值。直接决定种群密度的因素

死亡率单位时间内死亡的个体数占该种群个体总数的比值。

迁入率单位时间内迁入的个体数占该种群个体总数的比值。

迁出率单位时间内迁出的个体数占该种群个体总数的比值。

年龄结构一个种群中各年龄期的个体数目的比例。通过影响出生率、死亡率，进而影响

种群密度。

性别比例一个种群中雌雄个体数目的比例。通过影响出生率，进而影响种群密

度。

归纳总结

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因素是出生率和死亡率、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。

4.种群数量特征间的联系

增长型稳定型衰退型

老年个体数A

成年个体数/~\

幼年个体数

-------------年龄,成-------------

预测！

♦

.出生率—~，种群数量|一^—死亡率

迁入率决定.(种群密度)-决定迁出率

+*

影响！

------------------性别'比例

注：表示增加、减少；

“―”“一》”表示直接作用、间接作用。

三、种群密度的调查方法

种群密度的调查方法有逐个计数法和估算法。逐个计数法适用于分布范围小、个体较大的种群；估算法适

用于逐个计数非常困难的种群。估算种群密度的常用方法有样方法和标记重捕法。

归纳总结

i.样方法调查种群密度应注意的问题

(1)一般不选丛生或蔓生的单子叶草本植物，而选择个体数目容易辨别的双子叶草本植物。

(2)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物如昆虫卵、蜥虫、跳蛹等也可用样方法

调查。

(3)植物的大小不同，样方面积也应不同。如乔木的样方面积为100n?,灌木为16m2,草本植物为1n?。

(4)选取样方时，要注意随机取样。例如对于方形地块常用五点取样法，狭长地块常用等距取样法。

(5)样方法中的计数要准确：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。

2.标志重捕法调查种群密度应注意的问题

(1)标志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，

能维持一定时间。

(2)标志重捕法中两次捕捉期间种群数量要稳定：被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡

的现象。

个体总致N_再次捕获个体效n

⑶计算公式：初次捕获开标记个阚ftM=重*的标记个体数m

四、种群数量增长曲线

1.种群的"J"形增长

(1)条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等理想条件下。

(2)数学模型

①数学公式:Nt=N0.¥(No表示该种群的起始数量，t表示时间，以表示t年后该种群的数量，表示该种群

数量是前一年种群数量的倍数）。

要点（1）种群的增长率=匕1,“J”型曲线增长率是不变的。

（2）①X>1时，种群密度增大;②九=1时.种群密度稳定不变;③入<1时，种群密度减小。

②曲线图：

（3）特点:增长率大于1并且不变，增长速率增加。种群数量以一定倍数连续增长。

名师指导：种群的“J”形增长在理论上是存在的，一般在实验室条件下或当一个种群刚迁入新环境时可能

出现，但在自然生态系统中几乎是不可能存在的，因为资源和空间不可能是无限的。

2.种群的"S"形增长

（1）产生原因:自然界的空间和资源总是有限的。

（2）环境容纳量:一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。

（3）数学模型：

（4）特点：种群数量达到K/2时，增长速率最大；种群数量达到K值后，将保持相对稳定。

种群的数量呈“S”形增长，这是由于随着种群数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，（天敌数量增多），

导致出生率降低，死亡率升高。

要点（1）K值不是一成不变的:K值会随环境改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值可能会下降；当环

境条件状况改善时，K值可能会上升。

（2）在环境条件稳定，K值一定的情况下，种群数量也不是一成不变的，会在K值附近上下波动。

（3）K值不是种群数量的最大值:种群数量所达到的最大值可能会超过K值，但这个值存在的时间很短，

因为环境条件已遭到破坏。

（4）出生数与死亡数的差值最大的时候，种群增长最快，此时对应的种群数量为K/2；出生数等于死亡数

时，种群不再增长，种群达到K值。

特别提醒：

数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，包括数学公式和曲线图两种表现形式。

精确。同数学公式相比，曲线图表示的数学模型能更直观地反映出种群数量的增长趋势，但曲线图表

—~示的数学模型不够归纳总结

1.K值、K/2的应用

(增大环境阻力，降低k值。-防止有害生物

k值应用减小环境阻力，增大k值。-保护野生动植物资源

J合理开发自然资源，开发维持在合理范围，不超过k值。一如合理放牧、合理捕捞

/渔业捕捞后种群数量要维持在k/2处及以上

K/2值的应■用

〕K/2值之前进行有害生物的防止，严防有害生物数量达到k/2值

t种群数量

2.“J”形增长曲线和“S”形增长曲线综合，，j”型曲线

(1)图中b曲线的形成过程中始终存在环境阻力。一\己…/一K值

(2)图中阴影部分表示的含义是在生存斗争中被淘汰的个体数量。1/XM

(3)“S”形增长曲线的开始部分，“J”形增长曲线。“J”形增长曲线自始至终都保持

指数增长，而“S”形增长曲线自始至终都有环境阻力。0时间

(4)自然状态下，种群呈“S”形增长，理想条件下种群呈“J”形增长，两增长曲线的差异是由环境阻力造成

的。

3.影响种群数量的波动的因素

(1)非生物因素:如水分、温度、阳光等因素在特殊情况下能影响种群的出生率和死亡率，进而影响种群数

量的变化。

(2)生物因素:主要是种群特征和种间关系的影响。

(3)种群数量的变化形式:增长、下降、波动和稳定。

归纳总结：

1.非生物因素：在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响，且其影响往往是综合

性的。

2.生物因素

(1)种群内部生物因素：随着种群的增长，种内竞争会加剧，从而使种群的增长受到限制。

(2)种群外部生物因素：包括食物、捕食、种间竞争、寄生或传染病

(3)密度制约因素:某因素对种群数量的作用强度与该种群的密度相关，如食物、天敌等生物因素。

(4)非密度制约因素:某因素对种群数量的作用强度与该种群的密度无关，如气温和干旱等气候因素以及地

震、火灾等自然灾害。

五、培养液中酵母菌种群数量的变化

1.计数方法：对一支试管中的培养液中的酵母菌计数，可以采用抽样检测的方法：先将盖玻片放在血细胞计

数板的计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余的培养液用滤纸吸去。

稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数

量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。

2•计数方法:血细胞计数板有两种规格，如图所示，对于16x25的规格而言，计四角的4个中方格共计100

个小方格中的个体数量；而对于25x16的规格而言，计四角和正中间的（共5个）中方格共计80个小方格

中的个体数量。

3,计算方法:每个大方格的体积为0.1mm（10-4mD,故1mL.培养液中细胞个数=（一个中方格中的细胞

总数/中方格中小方格个数）x400x1。4义稀释倍数。

3.实验结果

增长曲线的总趋势是先增加（s型），后降低。原因是在开始时培养液中的营养充足、空间充裕、条件适宜，

酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌种群数量的不断增多、营养消耗、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。

特别提醒：

（1）显微镜计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应只计数相邻两个边及其顶角的酵母菌。

（2）从试管中吸取培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减

少误差。

（3）若酵母菌过多，应将吸取的培养液进行定量稀释后再计数。

（4）本实验不需要设置对照实验，因为酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照；但需要设置重

复实验以确保结果的可靠性。

【考点剖析】

考点一：种群的数量特征

1.如图表示种群的各个特征之间的关系（“+”表示增加，表示减少），下列相关叙述，正确

的是（）

A.甲为出生率和死亡率，乙为迁入率和迁出率

B.丁为年龄组成，每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期

C.种群密度是种群最基本的数量特征，调查方法只有标志重捕法

D.丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度

【答案】D

【解答】分析题图中种群特征的关系，甲为出生率和迁入率，乙为死亡率和迁出率，A错误；丁为年龄

组成，年龄组成的三种类型是增长型、稳定型和衰退型，每种类型中包括幼年、成年和老年三个年龄期,

B错误；种群的特征包括数量特征和空间特征，种群密度是种群最基本的数量特征，调查方法除了标志

重捕法，还有样方法等，C错误；丙为性别比例，性别比例主要是影响种群的出生率，来间接影响种群

密度，D正确。

考点二：种群密度的调查方法

例2.某同学在2hn?的农田中调查某野兔的种群密度，第一次捕获到了20只野兔，将它们全部标

记并放回农田；第二次捕获到了15只野兔，其中含标记的有3只。已知野兔被捕捉过后会更难被捕捉，

则农田中该种野兔的实际种群密度最可能为（）

A.大于50只/hn?B.小于50只/hn?

C.大于100只/hn?D.小于100只/hn?

【答案】B

种群中个体数（N）重捕总数

【解析】根据标志重捕法计算公式:即：：

标记总数二重捕中被标记的个体数’N20=15

3,N=100只。由于调查样方总面积2hm2,所以该农田中调查田姬鼠的种群密度为100+2=50只/hn?.又

已知田姬鼠被捕捉过后会更难被捕捉，则重捕田鼠中被标记的个体数偏少，进而造成调查结果偏大，则

该农田中田姬鼠的实际种群密度小于50只/hn?。

考点三、种群数量的增长曲线

3.为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置

适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变

化如图所示。下列叙述错误的是（）

田鼠种群密度（只/公班）

时间点：a-大红前发；b-株冠形成；c-开花结实；d-植株姜阖

A.大豆田中田鼠种群密度的直接决定因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率

B.b点以后田鼠种群密度大幅度上升，其可能的原因是株冠形成有利于田鼠躲避天敌

c.与曲线n相比，曲线I所示环境中肉食性猛禽的种群密度更小

D.大豆田中田鼠的种群数量增长方式的数学模型总体上不符合Nt=NoOt

【答案】C

【解析】田鼠的种群密度是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定，当出生率大于死亡率种群密度增

加，当死亡率大于出生率种群密度减少，当出生率和死亡率基本相等时种群密度基本不变，A正确；b

点之后，株冠开始形成，这样有利于田鼠躲避天敌，同时，周围的生物也逐渐丰富，为田鼠提供更多的

食物来源，B正确；曲线I和曲线II相比，桩之间的距离更小，这样可以为猛禽提供更多栖息场所，猛

禽的密度会更大，C错误；J型曲线的数学模型是Nt=No4:而大豆田中田鼠的种群数量先增加后减少，

不符合J型曲线，D正确。

考点四、培养液中酵母菌种群的数量变动

亡］例4.下列关于探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验的相关操作，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.为了方便对酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释再计数

C.吸出培养液进行计数之前，不必摇匀试管中的培养液

D.培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧

【答案】B

【解析】在实验过程中，必须要对培养用具和培养液进行严格的灭菌处理，以避免杂菌污染，影响实验

结果，A错误；为了方便对酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释后再计数，最后结果乘以稀释的倍

数，B正确；吸出培养液进行计数之前，需要摇匀试管中的培养液，使酵母菌均匀分布，C错误；酵母

菌为兼性厌氧菌，在有氧时可进行有氧呼吸，有利于大量繁殖，因此培养酵母菌时，不必去除培养液中

的溶解氧，D错误。

【真题演练】

1.（2022・辽宁高考，11）人工草坪物种比较单一，易受外界因素的影响而杂草化。双子叶植物欧亚德菜是常见

的草坪杂草。下列叙述错误的是（）

A.采用样方法调查草坪中欧亚璋菜的种群密度时，随机取样是关键

B.喷施高浓度的2,4-D可以杀死草坪中的欧亚璋菜

C.欧亚德菜入侵人工草坪初期，种群增长曲线呈“S”形

D.与自然草地相比，人工草坪自我维持结构和功能相对稳定的能力较低

【答案】C

【解析】采用样方法调查种群密度的关键是随机取样，排除主观因素对调查结果的影响，A正确。欧亚建

菜是一种双子叶杂草，可喷施高浓度的2,4-D可以杀死草坪中的欧亚德菜，B正确；由于环境适宜，欧亚

德菜入侵人工草坪初期，种群增长曲线呈“J”形，C错误；人工草坪物种比较单一，营养结构简单，故与自

然草地相比，人工草坪自我维持结构和功能相对稳定的能力较低，D正确。

2.（2022.海南高考，8）某学者提出，岛屿上的物种数取决于物种迁入和灭亡的动态平衡。图中曲线表示面积

大小不同和距离大陆远近不同的岛屿上物种的迁入率和灭亡率，S\S\S3和S4表示迁入率和灭亡率曲线

交叉点对应的平衡物种数，即为该岛上预测的物种数。下列有关叙述箱送的是（）

A.面积相同时，岛屿距离大陆越远，预测的物种数越多

B.与大陆距离相同时，岛屿面积越大，预测的物种数越多

C.物种数相同情况下，近而大的岛，迁入率高；远而小的岛，迁入率低

D.物种数相同情况下，小岛上的物种灭亡率高于大岛

【答案】A

【解析】据图可知，均为大岛时，近、大岛的预测的物种数S，〉远、大岛的预测的物种数S3均为小岛时,

近、小岛的预测的物种数S2＞远、小岛的预测的物种数S4,因此面积相同时，岛屿距离大陆越远，预测的

物种数越少，A错误；与大陆距离相同时，如近、大岛的预测的物种数S4＞近、小岛的预测的物种数S4,

远、大岛的预测的物种数S4＞远、小岛的预测的物种数S4,因此与大陆距离相同时，岛屿面积越大，预测

的物种数越多，B正确；据图中四条实线可知，物种数相同情况下，近而大的岛，迁入率高；远而小的岛，

迁入率低，C正确；据图中两条虚线可知，物种数相同情况下，小岛上的物种灭亡率高于大岛，D正确。

3.（2022.河北高考，13）20世纪70年代褐家鼠由外地进入新疆，对当地生态系统造成危害。研究发现，新疆

某地褐家鼠种群的周限增长率为L247（t+1年与t年种群数量的比值），种群年龄组成如下图。下列叙述

正确的是（）

(

器

)

2

5

?

A.该种群老年个体占比较低，属于衰退型种群

B.依据其年龄组成和周限增长率推测，该种群很难被去除

C.该种群扩大过程中，当地生态系统物种丰富度提高，食物网更复杂

D.作为近缘物种，褐家鼠与当地的鼠类具有相同的种群增长能力

【答案】B

【解析】根据分析，该种群老年个体占比较低，属于增长型种群，A错误；该种群年龄组成为增长型，周

限增长率为L247（t+1年与t年种群数量的比值），种群数量增长曲线为J形，种群数量增长较快，很难

被去除，B正确；该种群扩大过程中，对当地生态系统造成危害，当地生态系统物种丰富度降低，食物链变

少，C错误；作为近缘物种，褐家鼠引进新疆后，从周增长率来看，其种群增长能力强，在与当地的鼠类竞

争中占优势，种群增长率高于当地鼠类，D错误。

4.（2022•山东高考，12）根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1000

条鱼售卖，第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布，则该鱼塘中鱼的初始数量约为

（）

A.2x104条B.4x104条

C.6x104条D.8x104条

【答案】A

【解析】由题“根据所捕获动物占该种群总数比例可估算种群数量”，假设该种群总数为x,则有1000/x=950/

（x-1000）,计算得出x=2xl03即该鱼塘中鱼的初始数量为2x104条，A正确，BCD错误。

5.（2022J月浙江选考，14）沙蝗的活动、迁徒有逐水而居”的倾向。某年，沙蝗从非洲经印度和巴基斯坦

等国家向中亚迁徙，直到阿富汗以及我国西北边境，扩散和迁徙“夏然而止”。下列叙述正确的是（）

A.沙蝗停止扩散的主要原因是种内竞争加剧

B.沙蝗种群的数量波动表现为非周期性变化

C.天敌对沙蝗的制约作用改变了沙蝗的生殖方式

D.若沙蝗进入我国西北干旱地区将呈现“J”型增长

【答案】B

【解析】沙蝗停止扩散的主要原因是阿富汗以及我国西北边境干旱缺水，不有利于沙蝗的繁殖，A错误；

由于沙蝗不断的迁徙活动，使得其生存环境条件具有不确定性，因而蝗虫种群的数量波动表现为非周期性,

B正确；天敌对沙蝗的制约作用会影响沙蝗的出生率，但不会改变沙蝗的生殖方式，C错误；在资源无限、

空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，种群就会呈“J”型增长，显然若沙蝗进入我国西北十旱地区，

其种群数量变化不会呈现“J”型增长，D错误。

6.（2021・江苏，8）8.下列关于生物种群叙述正确的是（）

A.不同种群的生物之间均存在生殖隔离

B.种群中个体的迁入与迁出会影响种群的基因频率

C.大量使用农药导致害虫种群产生抗药性，是一种共同进化的现象

D.水葫芦大量生长提高了所在水体生态系统的物种多样性

【答案】B

【解析】不同物种的生物之间均存在生殖隔离，A错误；种群中个体的出生和死亡，迁入和迁出会导致种

群基因频率的改变，B正确；害虫抗药性在喷洒农药之前已经存在，喷洒农药只起选择作用，C错误；水葫

芦大量生长降低了所在水体生态系统的物种多样性，D错误。

7.（2022」月浙江选考，22）经调查统计，某物种群体的年龄结构如图所示

周龄

A.因年龄结构异常不能构成种群B.可能是处于增长状态的某昆虫种群

C.可能是处于增长状态的某果树种群D,可能是受到性引诱剂诱杀后的种群

【答案】B

【解析】题图是年龄结构示意图，年龄结构是种群的数量特征之一，A错误；据图可知，该种群的年龄结

构属于增长型种群，故可能是处于增长状态的某昆虫种群，B正确；果树是两性花植物，无雌性和雄性之分,

C错误；性引诱剂会诱杀生殖期的雄性个体，而题图中处于生殖期的雄性个体较多，不可能是受到性引诱剂

诱杀后的种群，D错误。

8.（2022•全国甲卷，5）在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重

量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重

量的曲线分别是（）

A.甲、丙、乙B.乙、甲、丙C.丙、甲、乙D.丙、乙、甲

【答案】D

【解析】分析题图可知，随着时间变化，甲曲线先增加后减少，乙曲线呈S形，丙曲线下降，在池塘中投

放一批鱼苗后，由于一段时间内鱼没有进行繁殖，而且一部分鱼苗由于不适应环境而死亡，故种群数量下

降，如曲线丙；存活的个体重量增加，如曲线乙，种群总重量先增加后由于捕捞而减少，如曲线甲。综上

可知，D正确。

9.（2022•浙江6月选考，6）许多因素能调节种群数量。下列属于内源性调节因素的是（）

A.寄生B.领域行为C.食物D.天敌

【答案】B

【解析】外源性调节包括气候、食物、疾病、寄生和捕食（天地）等，ACD错误；内源性调节因素有行为

调节和内分泌调节，领域行为属于内源性调节因素，B正确。

10.（2022•山东高考，19）（不定项）一个繁殖周期后的种群数量可表示为该种群的补充量。某实验水域中定

期投入适量的饲料，其他因素稳定。图中曲线I表示该实验水域中某种水生动物的亲体数量与补充量的关

系，曲线H表示亲体数量与补充量相等。下列说法正确的是（）

补

充

量

个

（个）

数量

亲体

量

续捕捞

最大持

可获得

时，

00个

为10

量约

体数

A.亲

最多

的数量

内增加

位时间

，单

个时

为500

量约

体数

B.亲

态

稳定状

群达到

，种

相等

数量

亲体

量与

补充

时，

00个

于10

量大

体数

C.亲

素

制约因

非密度

变化的

群数量

响该种

料是影

D.饲

】B

【答案

种

根据

值，

是K

亡率，

等于死

出生率

，即

数量

亲本

等于

充量

的补

该种群

时，

00个

为10

量约

体数

】亲

【解析

单

K/2时

处于

数量

种群

误；

，A错

捕捞量

大持续

得最

时获

于K/2