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第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
课标解读 课标 要求 学习目标 学法指导
尝试建立数学模型解释种群的数量变动 1.通过对细菌种群的增长曲线的分析,学会构建种群数量增长的数学模型(科学思维) 2通过分析自然界种群增长的实例.概述“J”形曲线和“S”形曲线的成因和变化过程(生命观念、科学思维) 3.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,掌握种群数量变化的特点,分析实验结果得出实验结论(科学探究) 1.运用生物与环境相统—的观念,分析影响种群数最变化的因素,建立“J”形增长和“S”形增长的数学模型,培养门纳、比较及运用模型分析问题的能力
2.通过“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验,掌掘实验方案的设计与实施及对实验结果的分析与评价能力
一、建构种群增长模型的方法
1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的①_____________________。
2.研究方法及实例
数学形式
合理的假设
数学形式
3.类型:数学公式和坐标曲线
(1)数学公式能准确反映种群数量,但不够④_________________。
(2)坐标曲线图能直观地反映种群数量的变化趋势,但不够⑤________________。
直观
准确
二、种群的“J”形增长
1.模型假设
食物和空间
天敌和和其他竞争物种等
(1)数学公式⑧_________________________
(2)各参数含义
2.建立模型
起始数量
数量
倍数
(3)曲线图
三、种群的“S”形增长
1.形成条件:自然界中的 _______________________总是有限的。
2.形成原因:当种群密度增大时, _____________________就会加剧,这就会使种群的 ___________________降低,死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止,有时会稳定在一定的水平。可见, _____________________对种群数量起调节作用。
3.曲线图
资源和空间
种内竞争
出生率
种内竞争
4.环境容纳量:又称 ______________值,指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
5.环境容纳量的应用
建立 _______________________,改善它们的栖息环境,从而 ____________________,如提高大熊猫的种群数量。
K
自然保护区
提高环
境容纳量
(1)同一种群的K值不是固定不变的,环境条件改变时,K值可能会发生相应变化。
(2)K值≠种群能达到的最大数量,种群能达到的最大数量是在某个特定时间出现的,一般来说,该值出现时间短且大于K值。
提醒 关于K值的几个易错点
四、种群数量的波动
大多数种群数量总是在 _________________中。某些特定条件下可能出现种群爆发。当种群长久处于不利条件下,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
波动
五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.实验原理
酵母菌可用 _________________培养基培养,种群的数量增长受 _______________、培养的空间、pH、温度等因素的影响。
2.实验步骤
液体
无菌
计数板
培养液
的成分
3.计数方法: _____________________法
先将 ___________________放在血细胞计数板的计数室上,用滴管吸取培养液,滴于 ___________________边缘,让培养液自行渗入。多余的培养液用 _________________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。
抽样检测
盖玻片
盖玻片
滤纸
酵母菌种群数量的变化
在有限的环境条件下,酵母菌种群数量大致呈现 ________________。后期由于营养物质的消耗、pH的变化等,生存条件逐渐恶化,酵母菌种群数量下降。
“S”形增长
4.实验结果
主题学习一 种群的“J”形增长、“S”形增长及种群数量的波动
1. 如图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线。请据图思考下列问题。
(1) 图中的“J”形曲线的增长特点和形成原因分别是什么?“S”形曲线是在什么样的条件下形成的?图中的阴影部分代表什么含义
[提示] “J”形曲线的增长特点为种群数量以指数形式增长,形成原因是资源、空间无限,无天敌等限制或者说是无环境阻力。“S”形增长曲线是在有环境阻力的情况下形成的。阴影部分代表环境阻力或被环境所淘汰的个体数目。
(2) “S”形曲线中种群数量最多和增长速率最高分别出现在图中哪个点?
[提示] 种群数量最多为B点,增长速率最高在图中的A点。
2. 下图表示一个种群的K值不是恒定不变的,下列哪些因素可以使原来的环境容纳量变成新的环境容纳量?
①过度放牧对某种牧草种群的影响;②硬化地面、管理好粮食对鼠种群的影响;③增加水中的溶氧量对鱼种群的影响;④大量引进外来物种对本地物种的影响;⑤引进某种害虫的天敌对害虫种群的影响
提示:①②④⑤。
1.种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
前提条件 理想状态:①食物和空间条件充裕;②气候适宜;③没有天敌和其他竞争物种;④无迁入、迁出等 现实状态:①食物、空间有限;②不断变化的自然条件;③有种内竞争和种间竞争等
增长模型
K值有无 无K值 有K值
联系 两种增长曲线的差异主要是环境阻力的有无
2.种群增长率和增长速率
(1)含义
①增长率:单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数,即增长率。
②增长速率:单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率),即增长速率=一定时间内增长的数量/时间。
假设某一种群的数量在某一单位时间t(如一年)内,由初始数量增长到数量,则该种群的增长率和增长速率的计算公式分别为:
增长率=(末数-初数)/初数(无单位)。
增长速率=(末数-初数)/时间(有单位,如个/年)。
(2)两种曲线的增长率和增长速率
项目 “J”形 “S”形
增长率
增长速率
3.“S”形曲线分析及应用
(1)曲线分析:
a点(值)的应用 对有害生物:严防种群数量达到该点,如鼠种群数量达到时,鼠害将难以控制
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能力,符合可持续发展原则
b点(K值)的应用 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
对有益生物:改善生存条件,尽量提升K值,如建立自然保护区,保护大熊猫
(2)实践应用:
例1 [2020山东滨州期末] 下面两种曲线是同一生物在同样条件下的培养结果。以下分析错误的是( )
图1、图2都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律
B. 图1中A点与图2中的C点对应
C. 图1中B点与图2中的D点对应
D. 图1、2中的B、C点都可以表示种群达到了环境容纳量
D
[解析] 通过分析曲线可知,两条曲线都属于“S”形增长,都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律,A项正确;图1中曲线斜率最大的点,增长速率最大,即A点对应图2中的C点,B项正确;图1中的B点增长速率为0,对应图2中的D点,C项正确;图1、2中表示种群达到了环境容纳量的点分别是B、D点,D项错误。
该题围绕种群的数量变化,通过分析种群数量增长的“S”形曲线及种群的增长速率,重点考查了学生的科学思维能力。
1. [2020辽宁沈阳高二期末] 关于下图中种群数量变化的说法,错误的是
( )
B
A. 种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现
B. 种群呈“S”形增长过程中,在达到之前就是“J”形增长
C. 自然状态下种群数量达到600时,种群的增长率为0
D. 环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化
[解析] 种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现;种群呈“S”形增长过程中,在达到之前因为有环境阻力的存在,所以不是“J”形增长;种群数量达到600即K值时,出生率等于死亡率,种群数量基本不变,此时种群增长率为0;环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化。
主题学习二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1. 本实验需要设置对照实验吗?需要设置重复实验吗?请说明理由。
提示:不需要,取样计数的时间有先后,形成前后自身对照。需要,减少偶然性,以确保实验数据的准确性。
2. 从试管中吸出培养液进行计数之前,建议将试管振荡几次,目的是什么?
提示:使培养液中酵母菌分布均匀,以保证估算准确,减少误差
3. 如果一个小方格内酵母菌过多,难以计数,应采取怎样的措施?
提示:将其培养液稀释一定倍数,再计数。
4. 如图是某同学绘制的酵母菌种群数量的变化曲线,请试分析曲线中AB段、BC段的变化原因。
提示:开始时培养液的营养充足,空间充裕,条件适宜,因此酵母菌大量繁殖,AB段种群数量不断增加;随着酵母菌数量不断增加,营养消耗、pH变化等,生存条件恶化,酵母菌死亡率升高,BC段种群数量下降。
1.酵母菌的计数方法——血细胞计数板计数法
(1)血细胞计数板:
血细胞计数板:由一块厚的玻璃片特制而成。一块血细胞计数板有两个计数室,每个计数室通常有两种规格,一种是一个大方格分成16个中方格,每个中方格又分成25个小方格;另一种是一个大方格分成25个中方格,每个中方格又分成16个小方格。但无论哪种规格的计数板,每个大方格都有16×25=400(个)小方格。一个大方格长和宽各为,加盖玻片后,计数室底部与盖玻片的距离为,体积为。
(2)计数方法:对于16×25的计数板而言,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25×16的计数板而言,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。(如下图所示)
(3)计算方法:
①16×25型的计数板:酵母菌细胞个数个小方格细胞总数稀释倍数。
②25×16型的计数板:酵母菌细胞个数个小方格细胞总数稀释倍数。
(1)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成相互对照,需要做重复实验,目的是减少误差,即对每个样品计数三次,取其平均值。
(2)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。(3)从锥形瓶中吸出培养液进行计数前,需将锥形瓶轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。
(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)制片时,要先在计数室上盖上盖玻片,然后用滴管吸取培养液,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。
2.实验操作的注意事项
(6)若视野中细胞数目多,培养液要进行定量稀释重新计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。
(7)由于计数室中的菌悬液有一定的高度,故需要让细胞沉降到计数室底部,避免细胞分布在不同液层深度,导致计数时被遗漏。
例2 [2020江苏淮安高二月考] 为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学进行了如下操作,其中正确的是( )
A. 将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中,在适宜条件下培养
B. 将培养液静置一段时间后,用滴管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
C. 在血细胞计数板中央滴一滴培养液,盖上盖玻片,并用滤纸吸去边缘多余培养液
D. 将计数板放在载物台中央,立即在显微镜下观察、计数
A
[解析] 应将培养液振荡均匀后,再吸取培养液,B项错误;在探究酵母菌种群数量变化的实验中,将盖玻片放在计数板上,用滴管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入计数板小方格内,C项错误;将计数板放在载物台中央,应先静置一段时间,待酵母菌沉降到计数室底部,再进行观察、计数,否则酵母菌不在一个平面上,在显微镜下就不能观察到所有细胞,使计数结果偏小,D项错误。
该题围绕探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化的实验,通过实验操作进行科学思维和科学评价分析,考查了学生的科学思维能力和科学探究能力。
2. [2020天津三中高二期末] 下列关于探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验的操作,正确的是( )
A. 改变培养液的pH不影响K值的大小
B. 培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧
C. 为保证数据准确,对培养后期的培养液计数前不能做稀释处理
D. 酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同
D
[解析] 改变培养液pH会影响K值的大小,A项错误;酵母菌在有氧条件下可以进行有氧呼吸,大量繁殖,不需要去除溶解氧,B项错误;为了方便酵母菌计数,对培养后期的培养液应先稀释再计数,C项错误;酵母菌种群数量在不同时间的增长速率可能相同,D项正确。
1. 下列叙述,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1) 在相对稳定的生态系统中,种群数量在K值上下波动。( )
√
(2) 在时控制有害动物最有效。( )
×
(3) 建立自然保护区,改善栖息环境,以提高环境容纳量,是提高大熊猫种群数量的根本措施。( )
√
(4) 对于“S”形曲线,同一种群的K值是固定不变的,与环境因素无关。( )
×
(5) 研究种群数量的变化有利于对有害动物进行防治,以及对野生生物资源加以保护和利用。( )
√
(6) 探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中,要设置重复实验保证实验的准确性。( )
√
2. 建立种群数量变化的数学模型一般不需要( )
A. 观察研究对象,提出问题,作出合理的假设
B. 根据实验数据,用适当的数学形式对种群数量变化进行表达
C. 通过进一步实验或观察,对数学模型(公式或曲线)进行检验或修正
D. 设置对照实验
D
[解析] 建立种群数量变化的数学模型的步骤: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种群数量变化进行表达→通过进一步实验或观察对数学模型(公式或曲线)进行检验或修正。
3. 下列有关种群“J”形增长的叙述,正确的是( )
A. “J”形增长的种群都有K值
B. “J”形增长的种群生存条件是有限的
C. 自然界中绝大多数种群呈“J”形增长
D. “J”形增长的种群个体数一定不断增加
D
[解析] “J”形曲线没有K值,A项错误;“J”形增长是在理想条件下进行的,种群的生存条件是无限的,B项错误;由于自然界中的资源和空间有限,故大多数种群呈现“S”形增长,C项错误;由于空间和资源无限,而且无天敌等,“J”形增长的种群个体数一直增加,D项正确。
4. 下列有关“S”形曲线的说法,正确的是( )
A. “S”形曲线表明种群数量变化是先多后少
B. “S”形增长不受种群密度制约
C. “S”形曲线表示了种群数量和天敌的关系
D. “S”形曲线的形成是多种生态因素作用的结果
D
[解析] “S”形曲线表明种群数量持续增加后基本不变,A错误;“S”形增长中种群的增长受种群密度、环境因素等制约,B错误;“S”形曲线表示了种群数量和时间的关系,C错误;“S”形曲线的形成与种间关系和种内关系有关,是多种生态因素作用的结果,D正确。
5. 下列关于环境容纳量的叙述,正确的是( )
A. 环境容纳量是种群的最大数量,种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量
B. 人为地一次性捕杀家鼠后,其环境容纳量迅速降低
C. 用较大网眼的网捕鱼,目的是增大鱼池的环境容纳量
D. 建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量
D
[解析] 环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量,正常情况下,种群数量会在K值上下波动,所以可能会超过环境容纳量,A错误;环境容纳量是环境的固有属性,在环境条件不被破坏的情况下,不随种群数量的变化而变化,是基本恒定的,B、C错误;建立自然保护区的目的是改善大熊猫的生存环境,提高其存活率,进而提高保护区内大熊猫种群的环境容纳量,D正确。
6. 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. 先向计数室内滴加培养液,然后将盖玻片放在计数室上
B. 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
C. 培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需灭菌
D. 为了方便酵母菌计数,培养后期的培养液应先稀释后再计数
D
[解析] 在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,应该先将盖玻片放在计数室上,再用滴管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让其自行渗入;从瓶中吸出培养液进行计数之前,必须摇匀培养瓶中的培养液,使酵母菌均匀分布;培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液也需要用高压蒸汽灭菌法灭菌;酵母菌的繁殖能力很强,培养后期酵母菌数量较多,为了方便酵母菌计数,培养液应先稀释再计数。
7. 如图是某物种迁移到一个新环境后,某种群数量的变化情况。
(1) 从曲线的走势来看,该种群刚迁入时,经历了一个快速的增长时期,曲线呈现出近似______________________增长;当种群数量越来越多时,由于_______________有限,曲线呈现出____________增长;最后曲线呈现出有规律的_________。
“J”形(或指数)
资源和空间
“S”形
波动
[解析] 一个物种迁入一个新环境中,由于食物、空间等都很充足,短时间内曲线呈近似“J”形增长,随着种群个体数量的增加,环境阻力增大,又呈“S”形增长,最后会处于一个有规律的波动状态。
(2) 图中曲线表示种内竞争最激烈的是_______段,后种群数量不能无限增长的原因是_______________________________,同一种群的K值是固定不变的吗?请判断并说明:______________________________________________________。
cd
受到食物、空间等因素的限制
不是,K值受到环境(食物、天敌、气候等)因素的影响
[解析] 种内竞争最为激烈的时候应是该物种种群数量达到最大值时的cd段;环境条件是有限的,所以该物种种群数量不会无限增长;种群的K值表示的是环境容纳量,其受环境因素的影响,所以K值是否变化是由环境决定的。
(3) 若此图表示池塘中某些鱼类种群的增长曲线,希望长期获得较高的产量,每次捕捞后该种鱼的数量需保持在______点左右,原因是___________________________________________________________________。
b
此时既能捕获一定数量的个体,又能使鱼类种群数量尽快地增长和恢复
[解析] 在捕捞后为了尽快恢复鱼的种群的数量,种群的增长速率应保持最大,所以捕捞后鱼的种群数量应保持在。
(4) 若此图表示某地老鼠种群数量变化,如果灭鼠时只采用杀死的办法,采取措施后老鼠的数量会很快恢复到原有的数量。请你依图提出更有效地控制鼠害的方案:_________________________________________________________________________________________。
增加老鼠生存环境阻力(可从食物来源、生活场所、天敌等方面考虑),使其环境的容纳量降低
[解析] 控制鼠害的最根本措施就是降低其环境容纳量。
一、选择题
1. [2020山东德州陵城一中月考] 下列与种群数量模型有关的叙述,错误的是( )
A. 数量增长曲线比数学公式更能直观反映种群数量的增长趋势
B. 建立种群增长的数学模型一般不需要设置对照实验
C. “J”形增长的数学模型中,可以看成自变量
D. 构建相应的模型后需通过实验或观察等进行检验或修正
C
[解析] 数学模型中的曲线图能更加直观地反映出种群的增长趋势,而数学公式更加准确,A正确;建立种群增长的数学模型时,研究的是种群数量随时间推移的变化,不需要设置对照实验,B正确;“J”形增长的数学模型中的表示种群数量是前一年种群数量的倍数,不能作为自变量,C错误;建立数学模型后需要通过实验或观察等进行检验或修正,D正确。
2. [2020湖北四校高二联考] 某同学在“研究大肠杆菌数量变化”时,提出的数学模型是(N代表细菌数量,n代表细菌繁殖代数),他建立的这个数学模型的合理假设是( )
A. 细菌可以通过有丝分裂不断增加数目
B. 在资源和空间无限多的理想条件下,细菌种群数量增长不受种群密度的制约
C. 细菌没有细胞核,结构简单,分裂速度快
D. 细菌微小,需要的营养物质少,繁殖速度快
B
[解析] “J”形增长的模型假设是在食物与空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等的理想条件下,此时种群数量增长不受种群密度的制约,B符合题意。
3. [2020北京101中学高二期末] 在资源和空间有限的条件下,种群数量呈“S”形增长。如图是某藻类在不同环境温度下的种群增长曲线,下列有关叙述不正确的是( )
D
A. 环境容纳量随温度不同而改变
B. 条件下环境容纳量最小
C. 条件下第5天左右的种群增长速率最大
D. 条件下种群数量将维持在K值恒定不变
[解析] 据图可知,不同环境温度条件下,该藻类的环境容纳量不同,A正确;图示3个温度中,条件下该种群环境容纳量最小,B正确;条件下,第5天左右种群数量达到,此时种群增长速率最大,C正确;种群数量在达到K值后,不会恒定不变,而是围绕K值上下波动,D错误。
4. [2020北京师大附中高二期末改编] 关于如图种群数量增长曲线的叙述正确的是( )
C
A. ac段种群增长率不断升高、ce段种群增长率不断降低
B. 种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后
C. 建立自然保护区等措施可使e点上移,以此达到保护濒危野生动物的目的
D. 图中c点增长速率最大,不同时期种群的增长速率一定不同
[解析] 种群数量呈“S”形增长时,种群增长率逐渐下降,A错误;种群数量呈“S”形增长时,环境阻力一直存在,即a点就已存在环境阻力,B错误;建立自然保护区可增大被保护种群的环境容纳量,使K值增大(e点上移),此措施可以保护濒危野生动物,C正确;种群数量为点)时,增长速率最大,不同时期种群的增长速率可能相同,D错误。
5. [2020辽宁盘锦辽河油田二中高二期末改编] 如图为“J”形和“S”形增长曲线,下列相关叙述,错误的是( )
A.呈“S”形增长的种群,随着时间的推移,种群增长所受的环境阻力先增加后减少
B. 种群呈“S”形增长的原因是自然界中资源和空间有 限等
C. “J”形曲线代表的种群,种群数量不断增大且无K值
D. 在自然界中,种群的增长曲线一般是“S”形曲线
A
[解析] 种群数量呈“S”形增长时,随时间的推移,种群数量不断增加,种内竞争越来越激烈,环境阻力不断增大,当出生率和死亡率基本相等时,种群数量会稳定在一定水平,A错误;自然界中,资源和空间的有限等使种群呈“S”形增长,B正确;种群数量呈“J”形增长时,种群数量不断增大,无环境阻力,无K值,C正确;在自然界中,食物和空间总是有限的,种群一般呈“S”形增长,D正确。
6. [2020湖南师大附中高二月考] 假定当年种群数量是前一年种群数量的倍,如图表示值随时间变化的曲线示意图。下列相关叙述错误的是
( )
C
A. 年,种群数量基本不变,其年龄结构为稳定型
B. 年,种群数量下降,其年龄结构为衰退型
C. 年,种群数量增加,种群呈“S”形曲线增长
D. 年,种群数量增加,种群呈“J”形曲线增长
[解析] 年,,种群数量基本不变,种群年龄结构为稳定型,A正确;年,,种群数量下降,种群年龄结构为衰退型,B正确;年,先小于1后逐渐大于1,种群数量先下降后增加,C错误;种群数量呈“J”形增长时,种群数量增加,且恒定不变,年符合,D正确。
归纳总结
与种群数量变化的关系
①,种群数量减小。
②,种群数量基本保持不变。
③,种群数量增加,若此时保持恒定,则种群数量呈“J”形增长;若不断减小且大于1,种群数量呈“S”形增长。
7. [2020山东济宁高二期末] 某中学迁入新建校园14年,校园中白头鹎(鸟纲鹎科动物)在14年间的种群增长速率如表所示。据表分析可知( )
年份 第2年 第4年 第6年 第8年 第10年 第12年 第14年
增长速率 0.66 1.52 2.83 3.69 2.91 1.20 0.03
A. 这14年中,白头鹎的种群数量呈“J”形增长
B. 第12年时,白头鹎种群的年龄结构为衰退型
C. 该学校中,白头鹎的K值约为第8年时其种群数量的两倍
D. 用样方法调查白头鹎的种群密度并计算出增长速率
C
[解析] 白头鹎迁入的14年间,种群增长速率先增大后减少,种群数量呈“S”形增长,A错误;第12年时,种群增长速率为1.20,种群数量仍在增加,年龄结构为增长型,B错误;由表中数据可知,在第8年左右,白头鹎的种群增长速率达到最大,种群数量接近,故白头鹎的K值约为第8年时其种群数量的两倍,C正确;应用标记重捕法调查白头鹎的种群密度,D错误。
归纳总结
利用增长速率判断种群数量增长类型
①“J”形增长:增长速率不断增大。
②“S”形增长:增长速率先增大后减小,且在种群数量为时增长速率达到最大。
8. [2020山东临沂郯城一中月考] 如图表示草原上某野兔种群数量的变化,表示没有人类活动等影响时,野兔种群的环境容纳量,人类相关活动从c时间点开始。下列叙述中正确的是( )
B
A. 若人类活动等对该野兔种群无影响,该野兔种群数量最终将在水平保持恒定
B. 若过度放牧使草场退化,该地野兔种群会出现数量急剧下降甚至消亡的情况
C. 人类活动一开始,该野兔种群的出生率迅速降低并低于死亡率
D. 若在c时间点人类开始捕杀野兔,则人类活动将使该野兔种群的环境容纳量在之间
[解析] 若人类活动等对该野兔种群无影响,该野兔种群数量最终将达到,并在上下波动,A错误;过度放牧使草场退化,该野兔种群会因栖息地被破坏出现数量急剧下降甚至消亡的情况,B正确;由题图无法推测人类活动对野兔种群出生率的影响,且人类活动开始后,野兔种群数量仍有一段时间的增加,此段时间出生率仍大于死亡率,C错误;图示表明c时间点人类开始捕杀野兔,一段时间后野兔种群数量基本稳定,在之间波动,则其K值在之间,D错误。
9. [2020天津耀华中学高二期末] 为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学进行了如下操作:
①把酵母菌培养液放置在适宜的环境中培养,每天在相同时间取样计数,连续7天;
②静置一段时间后,用滴管从锥形瓶中吸取适量培养液;
③用滴管在计数室中央滴加培养液,再将盖玻片放在计数室上;
④用滤纸吸去血细胞计数板边缘多余的培养液;
⑤将计数板放在载物台中央,待酵母菌沉降到计数室底部,在显微镜下观察、计数。
其中正确的操作是( )
A. ①②③ B. ①③④ C. ②③④ D. ①④⑤
D
[解析] 探究培养液中酵母菌种群数量的变化时,应在适宜环境中对酵母菌进行培养,连续7天同一时间进行取样计数,①正确;用滴管吸取培养液之前,应先将培养液摇匀,②错误;使用血细胞计数板时,应先盖盖玻片,然后沿盖玻片边缘滴加培养液,让培养液自行渗入,③错误;培养液过多时,应用滤纸吸去,④正确;用显微镜观察计数前,应待酵母菌全部沉降到计数室底部,以减少误差,⑤正确,故选D。
易错提醒 探究培养液中酵母菌种群数量变化的操作易错点
①取样前摇匀;
②先盖盖玻片后滴培养液;
③观察前静置;④酵母菌有重叠,要稀释;⑤计数要记上不计下,计左不计右。
二、非选择题
10. [2020山东滨州惠民一中月考] 图甲和图乙是种群数量增长的两种常见模型,请回答下列问题。
(1) 甲曲线形象直观,也可以用公式法精确地表示,其公式为__________________,其中表示该种群数量是前一年的倍数。该主要取决于___________________(填种群特征)。
出生率和死亡率
[解析] 甲曲线是“J”形曲线,可以用公式来精确地表示,其中表示种群数量是前一年的倍数,其大小主要取决于种群的出生率和死亡率。
(2) 乙曲线的形成原因是_______________________________________,K值的含义是_______________。
存在着环境阻力(其他合理答案也可)
环境容纳量
[解析] 乙曲线是“S”形曲线,环境阻力导致此种曲线的形成,曲线的K值表示环境容纳量。
(3) 在图丙中画出乙曲线的种群增长速率。
[答案]
[解析] 乙曲线的种群增长速率在之前是逐渐增大的,在之后是逐渐降低的。
(4) “探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,酵母菌种群数量的动态变化与培养条件密切相关。在营养条件不受限制时,种群数量增长曲线为“J”形;在营养条件受限的情况下,随着培养液中____________的减少、_____________的增加,种群数量增长受到环境的限制,种群数量增长曲线为“S”形。
营养物质
代谢产物
[解析] “探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,在营养条件不受限制时,种群数量增长曲线能保持“J”形;在营养条件受限的情况下,随着培养液中营养物质的减少、代谢产物的增加,种群数量增长受到环境的限制,种群数量增长曲线为“S”形。
一、选择题
1. [2020湖北部分重点中学联考改编] 如图表示一个区域内甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线,有关叙述正确的是( )
B
A. 据图可知,乙种群的K值大于甲种群的K值
B. 时间内甲、乙两种群的年龄结构不同
C. 时间内甲种群出生率小于死亡率
D. 时乙的种群密度最大
[解析] 根据图示,乙种群达到K值的时间晚于甲种群,但仅根据两种群的增长速率,不能得出其K值的大小关系,A错误;时间内,甲种群增长速率等于0,种群数量维持稳定,年龄结构为稳定型,乙种群增长速率大于0,种群数量增加,年龄结构为增长型,B正确;时间内甲种群增长速率大于0,种群数量增加,出生率大于死亡率,C错误;时,乙种群数量达到,种群密度不是最大的,D错误。
归纳总结
种群增长速率与种群数量特征的联系
①种群增长速率>0,且先增加后减少,则种群呈“S”形增长,出生率>死亡率,年龄结构为增长型。
②种群增长速率=0,则种群数量基本稳定,出生率死亡率,年龄结构为稳定型。
③种群增长速率<0,则种群数量减小,出生率<死亡率,年龄结构为衰退型。
2. [2020浙江杭州七县高二联考改编] 图中的虚线表示某岛屿上某鹿种群的K值,实线表示该鹿种群数量随时间的变化曲线,下列有关分析错误的是
( )
A
A. 无法比较a、b两点对应时刻种群增长速率的大小
B. 段,鹿种群出生率与死亡率的差值不断减小,但出生率始终大于死亡率
C. 段鹿种群数量下降,有利于缓解种内竞争
D. 在该岛屿上种植该鹿种群喜食的植物,可以使其K值增加,达到保护鹿种群的目的
[解析] a点对应时刻种群的增长速率<0,b点对应时刻种群的增长速率>0,即b点对应时刻的增长速率大于a点,A错误;段,鹿种群数量增加,出生率>死亡率,此时鹿种群数量增加趋势变缓,出生率与死亡率的差值不断减小,B正确;由于食物、空间等资源条件有限,种群数量越多、种群密度增加,种内竞争越激烈,故鹿种群数量下降,有利于缓解种内竞争,C正确;增加鹿种群的食物可增大其K值,D正确。
3. [2020湖南衡阳八中高二月考改编] 根据某农田中引入鸭子后,鸭子与蝗虫种群数量的变化关系,某生物兴趣小组构建如图所示模型。下列有关叙述正确的是( )
C
A. 段,蝗虫种群的年龄结构为增长型,鸭子种群的年龄结构为衰退型
B. 由图可知,引入鸭子后,该农田中蝗虫种群的K值为
C. 鸭子种群数量在的变化过程中,其增长率大于0
D. 蝗虫种群数量在的变化是由其死亡率升高导致的
[解析] 依据图示,段,蝗虫种群数量增加(横坐标增加),鸭子种群数量也增加(纵坐标增加),故段两种群年龄结构均为增长型,A错误;种群数量稳定后将在K值附近波动,据图分析,引入鸭子后,该农田蝗虫种群数量在附近波动,故蝗虫种群的K值应为,B错误;过程中,鸭子种群数量不断增加,增长率大于0,C正确;的过程中,蝗虫种群数量不断减小,是由其出生率小于死亡率导致的,D错误。
易错提醒
(1)种群数量稳定后,会在K值附近波动,K值并不是该种群所能达到的最大数量。
(2)种群数量变化不能单独由出生率或死亡率决定,而主要是由两者差值决定的。
4(A) [2021福建福州期末] 如图表示种群在不同环境中的增长曲线,下列有关叙述正确的是( )
C
A. 种群在甲环境中增长时,种群出生率与死亡率的差值不断增大
B. 甲环境不存在该种群的天敌,制约其增长的因素是种内竞争
C. 该种群在乙环境中增长时,增长速率在种群数量达到时最大
D. 若该种群表示鱼类资源,则在d点捕捞可以获得日最大捕捞量
[解析] 种群在甲环境中增长时,种群的增长率不变,即出生率与死亡率的差值保持不变,A错误;甲环境不存在该种群的天敌,由于食物和空间是充足的,所以也不存在种内竞争,B错误;该种群在乙环境中增长时,增长率一直在下降,增长速率先增大后减小,在种群数量达到时增长速率最大,C正确;若该种群表示鱼类资源,则在e点捕捞可以获得最大日捕捞量,D错误。
4(B) [2021福建福州期末] (不定项)如图表示种群在不同环境中的增长曲线,下列有关叙述正确的是( )
CD
A. 种群在甲环境中增长时,种群出生率与死亡率的差值不断增大
B. 甲环境不存在该种群的天敌,制约其增长的因素是种内竞争
C. 该种群在乙环境中增长时,增长速率在种群数量达到时最大
D. 若该种群表示鱼类资源,则在e点捕捞可以获得日最大捕捞量
[解析] 种群在甲环境中增长时,种群的增长率不变,即出生率与死亡率的差值保持不变,A错误;甲环境不存在该种群的天敌,由于食物和空间是充足的,所以也不存在种内竞争,B错误;该种群在乙环境中增长时,增长率一直在下降,增长速率先增大后减小,在种群数量达到时增长速率最大,C正确;若该种群表示鱼类资源,则在e点捕捞可以获得最大日捕捞量,D正确。
5(A) [2020天津静海一中高二月考改编] 科学家研究某区域中田鼠的种群数量变化,得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线,如图所示(其中R=出生率/死亡率)。在不考虑迁入和迁出的情况下,下列说法正确的是( )
C
A. 该种群的种群密度在c点时最小,在中间某时刻种群密度达到最大
B. 该田鼠种群增长方式为“S”形增长,d点时出生率等于死亡率,达到K值
C. 田鼠种群数量在之间经历了先上升后下降,其中期间一直在下降
D. 若不考虑其他因素,仅由图可知,a、b两点时对应的种群的年龄结构分别为增长型和衰退型
[解析] 结合图示,期间,R>1,出生率>死亡率,种群数量持续增加,b点之后的一段时间,R仍大于1,种群数量仍在增加,故在中间某时刻种群密度并不能达到最大,期间,R<1,出生率<死亡率,种群数量持续减小,种群密度在d点时最小,A错误;R先大于1,后小于1,该种群数量先增加后减小,非“S”形增长,B错误;期间,前期R>1,种群数量增加,后期R<1,种群数量减少,故期间,种群数量先上升后下降,其中期间R<1,种群数量一直下降,C正确;a、b两点时R>1,种群数量均增加,年龄结构均为增长型,D错误。
5(B) [2020天津静海一中高二月考改编] (不定项)科学家研究某区域中田鼠的种群数量变化,得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线,如图所示(其中R=出生率/死亡率)。在不考虑迁入和迁出的情况下,下列说法错误的是( )
ABD
A. 该种群的种群密度在c点时最小,在a~b中间某时刻种群密度达到最大
B. 该田鼠种群增长方式为“S”形增长,d点时出生率等于死亡率,达到K值
C. 田鼠种群数量在a~d之间经历了先上升后下降,其中c~d期间一直在下降
D. 若不考虑其他因素,仅由图可知,a、b两点时对应的种群的年龄结构分别为增长型和衰退型
[解析] 结合图示,期间,R>1,出生率>死亡率,种群数量持续增加,b点之后的一段时间,R仍大于1,种群数量仍在增加,故在中间某时刻种群密度并不能达到最大,期间,R<1,出生率<死亡率,种群数量持续减小,种群密度在d点时最小,A错误;R先大于1,后小于1,该种群数量先增加后减小,非“S”形增长,B错误;期间,前期R>1,种群数量增加,后期R<1,种群数量减少,故期间,种群数量先上升后下降,其中期间R<1,种群数量一直下降,C正确;a、b两点时R>1,种群数量均增加,年龄结构均为增长型,D错误。
6(A) [2021湖南永州期末] 某生物兴趣小组在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,利用血细胞计数板通过显微镜观察到的酵母菌数量如图。下列相关叙述正确的是( )
A. 可采用逐个计数法探究酵母菌种群数量的变化
B. 若一个小方格内酵母菌过多,难以计数,应当进行适当稀释
C. 在血细胞计数板滴上酵母菌培养液后,应将盖玻片先斜靠再盖好,防止气泡产生
D. 用血细胞计数板统计酵母菌数量时只统计方格内的菌体
B
[解析] 培养液中酵母菌数量很多,逐个计数困难,可采用抽样检测的方法对培养液中的酵母菌进行计数,A错误;如果实验时发现血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,可用无菌水进行适当的稀释,B正确;计数板的使用应先盖盖玻片,再用滴管吸取培养液,滴在盖玻片的边缘,让培养液自行渗入,C错误;正常统计时,血细胞计数板的框格边上的菌体要计算两条相邻的边,如果只统计计数室方格内的菌体,实验所得到数值比实际数值小,D错误。
6(B) [2021湖南永州期末] (不定项)某生物兴趣小组在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,利用血细胞计数板通过显微镜观察到的酵母菌数量如图。下列相关叙述错误的是( )
A. 可采用抽样检测的方法探究酵母菌种群数量的变化
B. 若一个小方格内酵母菌过多,难以计数,应当进行适当稀释
C. 在血细胞计数板滴上酵母菌培养液后,应将盖玻片先斜靠再盖好,防止气泡产生
D. 用血细胞计数板统计酵母菌数量时只统计方格内的菌体
CD
[解析] 培养液中酵母菌数量很多,逐个计数困难,可采用抽样检测的方法对培养液中的酵母菌进行计数,A正确;如果实验时发现血细胞计数板的一个小方格内酵母菌过多,难以数清,可用无菌水进行适当的稀释,B正确;计数板的使用应先盖盖玻片,再用滴管吸取培养液,滴在盖玻片的边缘,让培养液自行渗入,C错误;正常统计时,血细胞计数板的框格边上的菌体要计算两条相邻的边,如果只统计计数室方格内的菌体,实验所得到数值比实际数值小,D错误。
二、非选择题
7. [2020山东济南历城二中高二期中改编] 如图甲是草原上某两类生物种群数量变化的动态曲线,其中r对策生物通常个体小、寿命短,生殖力强但存活率低,亲代对后代缺乏保护;K对策生物通常个体大,寿命长,生殖力弱但存活率高,亲代对后代有很好的保护。图乙是种群数量变化曲线。请回答下列问题:
(1) 田鼠的寿命只有两年,几乎全年均可繁殖,且种群数量每天可增加1.47%,属于__________(填“r对策”或“K对策”)生物,这类生物很难消灭,在种群密度极低时也能迅速回升。若在食物和空间条件充裕等理想环境下,田鼠的数量会出现图乙中的曲线Ⅰ的增长趋势,此时需控制该曲线数学公式模型中的__________参数来有效控制鼠害。若田鼠的初始数量是,增长率是1.47%,t年后田鼠的数量是_______________________(列出数学公式即可)。但在自然条件下,种群难以在按此模型增长,是因为___________________________________________________________________________________________________________________________。
r对策
自然界的食物和空间资源有限,当种群密度增大时,种内竞争加剧等原因,使种群的出生率降低,死亡率升高,从而导致种群增长变缓
[解析] 田鼠通常个体小、寿命短、生殖力强,属于r对策生物。“J”形增长曲线中t年后种群数量的数学公式模型可表示为(表示该种群数量是前一年种群数量的倍数),此时需控制“J”形增长数学公式中的来有效控制鼠害。若田鼠初始数量是,增长率是1.47%,则,t年后田鼠的数量是。自然界的食物和空间资源总是有限的,故种群难以呈“J”形增长,随着种群密度增大,种内竞争加剧等原因,种群的出生率降低,死亡率升高,从而导致种群增长变缓,不能呈“J”形增长。
(2) K对策生物的种群数量高于或低于______(填“S”或“X”)点时,都会趋向该平衡点,因此种群通常能稳定在一定数量水平上,该数量水平被称为________________________。根据图甲可知,野马等珍稀濒危动物,其数量一旦低于X点,就会逐渐走向灭绝,对此可采取的保护措施是保护其栖息环境,包括提供充足的_______________条件,控制其天敌的数量等。
S
环境容纳量(或K值)
食物和空间
[解析] 由图甲可知,K对策生物种群数量小于X点时,会走向消亡,大于X点时(无论是高于S点还是低于S点)都会趋向该平衡点,该平衡点即环境容纳量。保护濒危动物最根本的措施是建立自然保护区,保证其食物和空间条件充裕,从而提高环境容纳量。
(3) 图乙曲线Ⅱ是草原中田鼠最终呈现的增长曲线,则c点田鼠种群的增长速率_________a点的增长速率,de段田鼠种群的年龄结构为__________。在该草原投放一定数量的蛇可缓解草原的鼠患,曲线Ⅱ表明蛇发挥明显生态效应的是ef段。若投放的蛇因不适应当地草原的环境而部分死亡,则图中的角度将会_________。
小于
稳定型
增大
[解析] 图乙曲线Ⅱ中c点的斜率小于a点,表明c点对应的种群增长速率小于a点。de段种群数量基本不变,年龄结构为稳定型。一定数量的蛇可缓解草原的鼠患,使田鼠种群数量减少,若投放的蛇部分死亡,则田鼠种群数量减少变缓,的角度增大。
特别提示 灵活识别
的定义:该种群数量是前一年种群数量的倍数,题中即。
与增长率的关系:增长率=(当年种群数量-前一年种群数量)/前一年种群数量×100%=(当年种群数量/前一年种群数量-1)。