1、第九单元生 物 与 环 境第 31 课时 种群的特征 和数量的变化 回扣基础构建网络 基础导学 一、种群的概念及其数量特征 判一判 1种群既是繁殖的基本单位又是进化的基本单位()2同一个池塘中全部鲤鱼和一个房间内全部蟑螂都是一个种群 ()3出生率和死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群密度的改变 ()4年龄组成和性别比例能预测种群数量未来的变化趋势 ()5种群在空间分布上只有均匀分布和随机分布()提示 蟑螂和蛇一样都是集体名词，不是一个物种 提示 性别比例不是预测依据。6同一物种可形成多个种群，一个种群内的个体一定属于同一物种 ()71 000个人的村庄一年出生10个小孩，则出生率为10/(10
2、0010)100%0.99%()8橡树种子常在母树附近形成集群是空间特征，由于微甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于数量特征()9动物种群密度都不能用样方法，因为动物能活动，只有植物能用此方法 ()提示 还包括集群分布。提示 10/1000100%1%。提示 活动能力弱、活动范围小的动物也可用样方法。名师点拨 适合用样方法进行种群密度调查的并不是只有植物，动物的虫卵、活动能力弱的蚯蚓、蝗虫的幼虫、跳蝻及蚜虫等都可采用该方法。二、种群数量的变化 1.种群增长的“J”型曲线 模型假设：在条件充裕、气候适宜、没有等条件下，种群的数量每年以增长，第二年的数量是第一年的 倍,建立模型：t年后种群数量为,曲
3、线：呈“”型，无值,增长率保持不变)2.种群增长的“S”型曲线 成因：自然界的资源和空间总是，当种群密度增大时，种内斗争，以该种群为食的动物的数量也会。使该种群的出生率，死亡率。当死亡率增加到与出生率时，种群的增长就会停止。含义：种群经过一定时间的增长后，数量的增长曲线。食物和空间 一定的倍数 NtN0t 有限的 加剧 增加 降低 上升 趋于稳定 相等 K J 敌害 K值：又称，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的。增长速率：先增大后减小，在时达到最大。实践应用：砍伐森林、养殖捕捞的适宜时间为时。环境容纳量 种群最大数量 K/2 K/2 练一练 如图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群
4、数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是()A在t0t2时间内，种群数量呈“J”型增长 B若在t2时种群的数量为K，则 在t1时种群的数量为K/2 C捕获该鱼的最佳时期为t2时 D在t1t2时间内，该鱼的种群数量呈下降趋势 解析 将增长速率曲线转换成种群数量与时间的关系，应为“S”型增长，从t0 t2种群数量一直增长，且捕捞最佳时期为t1即K/2时。答案 B 三、影响种群数量变化的因素和研究数量变化规律的意义 1影响因素 种内关系影响 起始个体数(N0)直接决定因素：、间接影响因素：和年龄组成 种间关系影响 传染病 捕食 竞争和互利共生 人为因素影响：种植业、养殖业的发展，砍伐森林，猎捕
5、动物，环境污染等。自然因素影响：气候条件等。出生率和死亡率、迁入率和迁出率性别比例寄生食物和天敌 2对有害动物的、野生生物资源的，以及对濒危动物种群的，都有重要意义。防治保护和利用拯救和恢复 想一想 合理使用网眼尺寸较大的网具进行捕捞的原因？提示 更多幼小的个体逃脱，得到生长和繁殖的机会，以便维持良好的年龄组成，有利于种群数量的恢复。突破考点提炼方法 1(2011江苏卷，25改编)在野外试验站，研究棉蚜发生期开放和封闭条件下、不同初始密度(1和20头/叶)的棉蚜种群密度变化，各实验组均放置规格、数量相同的棉叶，结果如下图。有关叙述正确的是()识图析图能力提升种群数量特征之间的关系分析 典例引领
6、考点1 初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退，可能与迁出有关 初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值，可能与迁入有关 开放和封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退 开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱 A B C D 解析 封闭条件与开放条件相比最大的不同在于能否阻断种群的迁入和迁出，在初始密度相同的条件下，随着种群密度的增大，种内斗争逐渐加强，开放条件下容易在种群密度比较大时出现迁出现象从而导致种群数量减少，故正确；在初始密度相同的情况下，开始种内斗争较弱时，开放条件下容易出现外来种群迁入现象，从而使种群增长速率过快而率先达到密度峰值，故正确；分析图中的
7、四条曲线可知，种群的密度在达到最高点时，都没有出现一段时间内种群数量保持稳定的现 象，即达到K值的现象，所以四条曲线最高点所对应的种群数值并不一定是种群的K值，因此，无论是开放条件还是封闭条件，种群数量并不一定在达到K值时开始下降，故错误；因实验中放置规格、数量相同的棉叶，随种群数量的增加，棉叶减少，导致棉蚜因缺少食物而使种内斗争加剧，但种群数量减少后棉叶数量更少，种内斗争不会减弱，故错误。答案 A 排雷 城市人口的剧增迁入率迁出率造成的。中国人口的增长出生率死亡率造成的，不能单纯说是出生率高造成的。计划生育政策控制出生率，使增长率下降。利用性外激素诱捕雄蛾改变性别比例来降低出生率。将性外激素
8、释放到田地里，干扰雌雄蛾正常交尾降低出生率。性别比例中，多于的如蚂蚁等；多于的如人工控制的种群牛、鸡等。考点剖析 1各数量特征之间的关系 图解 析图 种群密度是种群最基本的数量特征。出生率和死亡率以及迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，但是能够用来预测和影响种群密度的变化趋势。除图中影响因素外，气候、天敌、传染病等都影响种群密度的改变。2种群年龄组成图形解读 模式图 图示 析图 种群 年龄组成情况 出生率和死亡率情况 种群数量变化趋势 所属类型 A 幼年多，老年少 增加 增长型 B 各年龄段比例 适中 波动 稳定型 C 幼年少，老年多 降低
9、衰退型 提醒 年龄组成为稳定型的种群，种群数量不一定保持稳定，因为出生率和死亡率不完全取决于年龄组成，还与气候、食物、天敌等有关，譬如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。此外，种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。曲线图 图示 析图 图甲幼年个体多，老年个体少，出生率死亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相反，应为衰退型。统计图 图示 下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴示年龄，横轴示各年龄段人口占总人口的百分比。析图 a男女比例在各个年龄段接近11。bA国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。cB国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。dB国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生
10、育，而且几十年后可能面临老龄化问题。柱形图 图示 析图 图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。对位训练 1(2010海南卷，17)甲、乙、丙是同一物种的三个种群，其年龄组成见表。三个种群年龄组成的类型为()A甲是增长型，乙是稳定型，丙是衰退型 B甲是稳定型，乙是增长型，丙是衰退型 C甲是衰退型，乙是增长型，丙是稳定型 D甲、乙、丙三个种群都是稳定型 年龄期 个体数 甲 乙 丙 幼年期 600 400 200 成年期 400 400 400 老年期 200 400 600 提示 据幼年、老年个体数量去判断。答案 A 解
11、析 由表可见，甲种群幼年数量较多，老年个体数量较少，为增长型；乙种群各年龄段个体数量基本相当，为稳定型；丙种群老年个体数较多，而幼年个体数较少，为衰退型。2(2011上海卷，19)某类捕食者消耗的猎物数与猎物种群密度的关系如下图曲线所示，能反映这类捕食者消耗的猎物比例与猎物种群密度关系的曲线是()A B C D 答案 D 3(2010山东卷，8)右图表示出 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 坐标曲线解读能力提升 “
12、J”型和“S”型增长曲线的分析典例引领考点2 提示 控制有害动物越早越好；K/2是最佳捕捞时期；K值时数量最多，最易得到最大日捕获量。人和其他生物不同，可制定政策控制人口数量。解析 有害动物在繁殖初期或幼龄时控制最有效，也就是说在种群密度较小时控制最有效；图示揭示了种群密度与出生率和死亡率的关系，但人类具有主观能动性，可自行有效地进行调控人口密度，因此不可作为控制人口增长的依据；种群密度虽受多种因素影响，但出生率和死亡率是其主要影响因素，因此可用于实践中估算种群最大净补充量；在K/2时捕捞鱼类有利于可持续生产，但要获得最大日捕获量，则在K时更为合适。答案 C 排雷“S”型曲线的开始部分并非“J
13、”型曲线。“J”型曲线自始至终都保持指数式增长，其增长率不变而增长速率持续增 加，而“S”型曲线自始至终具有环境阻力，其增长率持续减小，而增长速率先增大后减小。所以绝不能认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线。对家鼠等有害动物的控制，应通过清扫卫生、做好粮食贮存、饲养天敌等来降低其环境容纳量(K值)。大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物减少和活动范围缩小，其K值变小，因此，建立自然保护区，改善栖息环境，提高K值，是保护大熊猫的根本措施。生产上捕获生物资源，要保证捕捞或利用后，生物种群数量不低于K/2。但杀虫效果最好的时期在潜伏期。考点剖析 1种群增长的“J”型曲线 前提条件(判断依据)若出现以下
14、五种情况即可判断为“J”型曲线 理想条件下；实验室条件下；食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等几个条件同时满足；外来物种入侵早期阶段；无环境阻力状况。公式：NtN0 t(N0为该种群的起始数量，t为时间，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。若 1，种群密度增大，为增长型种群；若 1，种群密度减小，为衰退型种群；若 1，数量不变，为稳定型种群)。曲线及解读 曲线1 曲线2 2种群增长的“S”型曲线 达到K值不再增加的原因：资源和空间有限，当种群密度 解读：a.横坐标：时间，纵坐标：个体数；b.前提条件：环境资源无限(理想条件)；c.特点：无K值，持续增加；d.影响因素：N0(即起始数量)，
15、值。解读：a.横坐标：时间，纵坐标：种群,增长率；b.特点：保持相对稳定。增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，导致出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡。曲线及解读 曲线1 曲线2 解读：a.横坐标：时间，纵坐标：个体数；b.前提条件：环境资源有限；c.特点：有最大值K值，K/2时斜率 最大，增长速率最大。解读：a.横坐标：时间，纵坐标：种群,增长 速率；b.特点：先增大后减小，最后变为0,(即 K值时)，t1对应K/2值，t2对,应K值。曲线3 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。种群数量达到最大值(K值)以后保持稳定。3K值与K/2在实践
16、中的应用 解读：a.横坐标：种群数量，纵坐标：出生率或死亡率；b.特点：出生率死亡率增长率，在B点时差值最大，为K/2值；D点时0，为K值。灭鼠 捕鱼 K/2(最大增长速率)灭鼠后，鼠的种群数量在K/2附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果 使鱼的种群数量维持在K/2，捕捞后，鱼的种群数量会迅速回升 K值(最大环境容纳量)改变环境，降低K值，使之不适合鼠生存 保证鱼生存的环境条 件，尽量提升K值 4.K值变动的示意图 同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动；当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围
17、内。环境遭受破坏，K值会下降；当生物生存的环境改善，K值会上升。5种群增长的两种曲线比较 阴影部分代表环境阻力，也 可表示达尔文自然选择学说中被 淘汰的部分。3如图是某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，图中曲线的标号与下列各点对应正确的一项是()对位训练 种群数量最大的点 种群增长速率最大的点 该种群迁入后环境阻力明显增大是从哪一点开始 既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，捕获后种群数量应该在图中的哪一点 答案 C 解析 K值为种群数量最大的点；当曲线斜率最大时，即K/2 时，种群增长速率最大；环境阻力明显增大时，即为明显偏离“J”型增长曲线时；捕获量应该以剩余量
18、等于K/2时为标准，因为此时种群增长速率最大。A b a c d B d c b a C d b c b D c a d c 1样方法：样方的获取随机取样(等距取样法或五点取样法)；样方的大小具体情况具体分析；样方的数量不能太少，计算时应去掉特别悬殊的数据，并求样方种群密度的平均值。2标志重捕法：保持相对稳定不能有大的迁入、迁出、出生和死亡；标志物不能过于醒目，不能影响标志对象的正常生理活动，不能易脱落。3显微计数法：计算时不要忘记稀释倍数的计算。方法体验 不同生物种群密度调查方法 典例 种群密度的取样调查对于不同种类的生物采用的方法存在着差异。植物样方法。某同学采用样方法对一 种植物进行计数
19、，右图是其中一个样方中该植物 的分布情况(注：图中黑点表示该种植物)，对该样方中该种植物进行计数时，应记录的数目是。动物标志重捕法。在对某池塘内鲫鱼种群数量调查时，第一次捕获200尾，全部进行标志后放回；第二次捕获160尾，其中被标志的鲫鱼有10尾，则该池塘内鲫鱼的总数为。细菌显微记数法。每单位面积上平均有50个细菌，放在显微镜下观察，在液体中培养4 h后稀释10倍，与以前相同的条件下再在显微镜下观察，这次观察到每单位面积上平均有 8株 3200尾 80个细菌。则细菌细胞分裂的平均时间为小时。昆虫去除取样法。对于某些隔离带的稳定种群，可以通过连续捕捉一定次数，根据捕获量的减小来估计种群大小。由
20、于每次捕获后不放回，理论上种群数量应当越来越小，因此，我们把每次捕获数加到前面所捕获的总数上，得到捕获积累数，以推算种群数量。以捕获积累数为X轴，每次捕获数为Y轴，根据数据描点作直线向右延伸与X轴的交点即为种群估计数。假如在某块田地里(120平方米)连续捕虫8次，得到下表数据：1捕获次数 1 2 3 4 5 6 7 8 每次捕获数(Y)72 63 44 32 23 17 16 15 捕获积累数(X)72 135 179 211 234 251 267 282 依数据可得出该昆虫种群平均密度大约是只/平方米。如果你捕获到的昆虫数并不是递减的，请分析发生这种情况的可能原因。3可能有外来昆虫的迁入
21、解析 计数时，若有植物正好长在边界上，只计样方相邻两条边上的个体。标志重捕法计算公式：种群中个体数/重捕个体数标志个体数/重捕中所含标志个体数，故种群个体数N16020010，N3 200。50个细菌经4 h后产生了8010个细菌，即1个16个，细菌分裂次数为4次(2416)，故该细菌分裂周期为1 h。利用所得数据在坐标系中作直线，直线向右延伸跟X轴相交得到种群估计数为360，该昆虫种群平均密度为3只/m2。典例(2010浙江卷，3)某生态系统中生活着多种植食性动物，其中某一植食性动物种群个 体数量的变化如图所示。若不考虑 该系统内生物个体的迁入与迁出，下列关于该种群个体数量变化的叙 述，错误
22、的是()易错警示 对两种种群增长曲线分析不到位 A若a点时环境因素发生变化，但食物量不变，则a点以后个体数量变化不符合“S”型增长 B若该种群出生率提高，个体数量的增加也不会大幅超过b点 C天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势 与bc段相似 D年龄组成变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与cd段相似 错因分析 在分析“J”型、“S”型曲线时要考虑环境因素，分析数学模型时要理解每个字母代表的含义。解析 a点时，若环境因素发生变化，可影响种群的个体数量，但种群个体数量的变化仍符合“S”型增长。若该种群出生率提高，则因存在生存斗争，死亡率也将会随之升高，故种群个体数量不会大幅超过b
23、点。天敌的大量捕食会使种群个体数量减少，下降趋势与bc段相似。年龄组成变动会使种群个体数量发生变动，但无论增加还是减少，其种群个体数量始终会在K值上下波动，变化过程与cd段相似。答案 A 纠错笔记 种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。其实，在种群增长
24、曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线 答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“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。