人教(2019)生物选择性必修2（知识点+跟踪检测）第1讲 种群的特征和数量变化(含答案）

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人教(2019)生物选择性必修2（知识点+跟踪检测）
第1讲 种群的特征和数量变化
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2.1.1　列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征
2．1.2　尝试建立数学模型解释种群的数量变动
2．1.3　举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征
一、种群的特征
1．种群的数量特征
2．种群的空间特征
3．种群年龄组成类型的表示方法
(1)曲线图和柱形图
增长型 稳定型 衰退型
曲线图
柱形图
(2)统计图
二、种群的数量变化
[基础微点练清]
1．判断正误
(1)某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约 (√)
(2)种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果(√)
(3)一块草地上所有蒲公英的数量就是这个蒲公英种群的种群密度(×)
[新人教版选择性必修2 P6“概念检测”T1(1)]
(4)将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形(型)增长(×)
[新人教版选择性必修2 P12“概念检测”T1(1)]
(5)在互花米草相对集中的区域选取样方以估算其在入侵地的种群密度 (×)
(6)种群是生物进化的基本单位，种群内出现个体变异是普遍现象 (√)
(7)用样方法调查某种双子叶植物种群密度时，为避免调查者主观因素的影响，要做到随机取样(√)
(8)大量诱杀雄性个体不会影响种群的密度(×)
2．(新人教版选择性必修2 P12“概念检测”T2)对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是(　　)
A．对甲、乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B．对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C．当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D．对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
解析：选B　环境容纳量是由环境决定的，不同的种群所处的环境不同，导致环境容纳量不同，同一区域内的不同种群因为物种不同，环境容纳量也不同；当种群数量接近环境容纳量时，种群的出生率降低，死亡率升高。
3．下列关于种群的说法，错误的是(　　)
A．种群是生物进化的基本单位
B．种群密度是种群最基本的数量特征
C．杂草的水平分布属于种群的空间特征
D．可通过建构数学模型研究种群数量变化
解析：选C　种群是一定自然区域内同种生物的所有个体，杂草包括多个生物种群，C错误。
4．图甲、图乙为某种生物种群的年龄组成曲线，如不考虑其他因素，种群甲和种群乙未来个体数量的发展趋势是(　　)
A．衰退型和增长型　　　　　 B．增长型和衰退型
C．稳定型和衰退型 D．稳定型和增长型
解析：选B　图甲中幼年个体多，老年个体少，属于增长型；图乙中幼年个体少，老年个体多，属于衰退型。
5．(新人教版选择性必修2 P16内容拓展)对于种群的研究有哪些应用？
提示：在濒危动物的保护方面，只有通过调查获知种群密度、出生率和死亡率、性别比例、年龄结构等特征，以及影响该种群数量变化的因素，才能准确了解该种群的生存状态，预测该种群的数量变化趋势，进而采取合理的保护对策。在渔业上，怎样确定合适的捕捞量呢？这就需要研究捕捞量与种群数量变化之间的关系。从理论上说，“S”形(型)增长的种群在种群数量达到K值时，出生率与死亡率相等，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加。研究表明，中等强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量。在有害生物的防治方面，种群研究同样具有重要意义。例如，在鼠害发生时，既适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，又通过减少其获得食物的机会等方法降低其环境容纳量，才能使鼠害得到有效防治。
一、种群的数量特征及种群密度的调查方法
[试考题·查欠缺]
1．(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：选B　根据题干信息“某陆生植物种群的个体数量较少”，在用样方法调查时，选取的样方过小，可能导致收集到的数据较少，偶然性较大，因此需要适当扩大样方的面积或者增加样方的数量，C、D项不合理，B项合理。用样方法调查植物种群密度时不需要对样方内的个体进行标记，A项不合理。
2．(浙江选考)某小岛上生活着自然寿命为一年半左右的某种鼠，数量较多且无迁入和迁出。研究人员通过等距布放鼠笼开展每月一次、为期一年的标志重捕，进行其种群特征的研究。下列叙述正确的是(　　)
A．利用标志重捕法所得的全部数据，可绘制该种群的存活曲线
B．标志重捕法可以估算该鼠的种群密度，但不能估算总个体数
C．若不同雄鼠很少在相同鼠笼布放点上被重捕，说明雄鼠具有领域
D．若资源均匀分布且有较强的种内竞争，其种群的分布型为随机分布
解析：选C　存活曲线是表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线，所以利用标志重捕法所得的全部数据，不可绘制该种群的存活曲线，A错误；标志重捕法可以估算该鼠总个体数，进而计算种群密度，B错误；若不同雄鼠很少在相同鼠笼布放点上被重捕，说明雄鼠具有领域，C正确；若资源均匀分布且有较强的种内竞争，其种群的分布型为均匀分布，D错误。
3．(浙江选考)下列关于种群特征的叙述，正确的是(　　)
A．种群密度越大种群数量增加越快
B．性比率(性别比例)对种群密度的影响在生殖前期最大
C．自然增长率小于1时种群的数量开始减少
D．年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
解析：选D　种群密度反映了种群在一定时期的数量，种群数量的增加受种群密度的制约。种群密度较小时，随种群密度的增大，种群数量增加较快，但种群密度较大时，随种群密度的增大，种群数量增加变慢；性比率对种群密度的影响在生殖期最大；只要自然增长率大于0，种群数量就在增加；年龄金字塔是根据各年龄阶段个体数量在种群中的比例绘制的。
[强知能·补欠缺]
1．运用概念图熟记种群数量特征之间的关系
2．明辨种群数量特征的四个易误点
(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”，即种群数量多，种群密度不一定大。
(2)决定种群密度变化的直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率。在具体环境中的种群要根据实际情况分析。
(3)决定种群密度的间接因素：年龄组成和性别比例。其中年龄组成既能影响出生率，又能影响死亡率，而性别比例只能影响出生率。
(4)预测种群数量的变化趋势：年龄组成。但这种趋势不一定能实现，还要看影响种群密度变化的其他因素，如气候、食物、天敌等环境因素的变化。
3．样方法与标志重捕法的比较
项目 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调查期间没有迁入和迁出、出生和死亡 ②标志物对所调查动物生命活动无影响
4．样方法的计数原则
同种生物个体无论大小都要计数，若有正好处在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，如图：
注：图甲为方形样方，图乙为圆形样方，实心圈表示要统计或测量的个体，虚线表示圆形样方的直径。
5．样方法调查种群密度应注意的问题
(1)调查对象要选熟悉的又容易计数的植物。如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、蚜虫、跳蝻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100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。
(4)选取样方时，要注意随机取样。对于方形地块常用五点取样法，狭长地块常用等距取样法。
[练题点·全过关]
1．在退化荒丘上建成的塞罕坝林场是我国荒漠化治理的典范。为更好地管理、利用林木资源，科研人员研究了不同砍伐强度对塞罕坝林场落叶松人工林的林木生物量影响，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是(　　)
生物量/thm－2 砍伐强度
24.0 % 25.9 % 38.6 %
龄组 10年 13.24 14.73 15.64
20年 72.54 75.09 81.08
30年 161.87 166.10 171.12
A．应采用样方法调查不同龄组各砍伐强度下的生物量
B．各龄组的林木生物量随砍伐强度的变化趋势基本一致
C．适当砍伐改变了落叶松种群的水平结构，减少了竞争
D．适度砍伐可以实现经济效益和生态效益的统一
解析：选C　调查不同龄组各砍伐强度下的生物量可采用样方法，A正确； 分析图表可知，各龄组的林木生物量随砍伐强度的增加而增加，变化趋势基本一致，B正确；适当砍伐改变的是群落的水平结构，种群无水平结构，C错误；适度砍伐有利于提高生物量，可以实现经济效益和生态效益的统一，D正确。
2．关于种群数量调查及实验的叙述，错误的是(　　)
A．可用样方法调查某一园林中蚜虫的密度
B．可用标志重捕法调查某草原上斑马的种群数量
C．对酵母菌抽样检测时，先将培养液加入计数室，再盖盖玻片
D．调查土壤中小动物类群的丰富度可采用取样器取样的方法
解析：选C　蚜虫为活动能力较弱的个体，可用样方法调查其种群密度，A正确。斑马为活动能力较强的个体，可用标志重捕法调查其种群密度，B正确。对酵母菌抽样检测时，先盖盖玻片，再将培养液加入计数室，C错误。调查土壤中小动物类群的丰富度，因土壤小动物活动能力强，身体微小，可采用取样器取样法，D正确。
[方法技巧]
“两看法”选择合适的种群密度调查方法
3．如图为甲、乙、丙三个国家的人口年龄结构示意图。按进入老龄化社会的速度由快到慢排序，正确的是(　　)
A．甲>乙>丙　　　　　　　 B．甲>丙>乙
C．乙>丙>甲 D．丙>甲>乙
解析：选C　甲国家中幼年个体很多，老年个体很少，正处于发展时期，种群密度会越来越大，属于增长型；乙国家中幼年个体较少，而老年个体较多，正处于衰退时期，种群密度会越来越小，属于衰退型；丙国家中各年龄期的个体比例适中，数目接近，正处于稳定时期，种群密度在一段时间内会保持稳定，属于稳定型。按进入老龄化社会的速度由快到慢排序：乙>丙>甲。
[方法技巧]
种群年龄组成类型的判断技巧
无论何种图形，均应注意各年龄段个体的比例——增长型中的幼年个体多、老年个体少；稳定型中的各年龄段个体比例适中；衰退型中的幼年个体少、老年个体多。
二、种群数量的变化及应用
[试考题·查欠缺]
1.(2018·浙江选考)在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后，又开展了连续4年的跟踪调查，计算其L值(L＝当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量)，结果如图所示。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述，错误的是(　　)
A．第1年末甲乙两种群的增长速度不一定相等
B．第2年末乙种群数量不一定大于甲
C．第3年末乙种群数量达到了最大值
D．这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
解析：选D　由于两个种群初始数量未知，第一年末甲种群L＝1.5，乙的L值稍大于1.0，两个种群具体增加的个体数量无法得知，故两个种群的增长速度不一定相等；由于甲、乙两个种群初始数量未知，第二年末乙种群数量不一定大于甲；第3年末乙种群L＝1.0，且在接下来的时间内L小于1.0，即种群数量在减少，故第3年末是乙种群数量的最大值；这4年中，甲种群L均为1.5，每年增加的数量都较前一年多。
2．(2018·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：选D　当空间、资源有限时，种群呈S型增长；林场空间、资源有限，老鼠种群数量的增长会由于密度增加而逐渐减慢；鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，由于鱼的大小不同等，单位水体中产量有可能相同；培养瓶中细菌种群数量达到K值前，由于环境阻力逐渐增大，密度对其增长的制约逐渐增强。
[强知能·补欠缺]
1．研究种群数量的方法——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．种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线
项目 “J”型曲线 “S”型曲线
增长模型
前提条件 理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约 现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约
K值有无 无K值 有K值
种群增长率变化
种群增长速率变化
适用范围 实验条件下或理想条件下 自然种群
联系 两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，因而对种群增长的影响不同
3．在不同图形中识别K值与K/2值
[练题点·全过关]
1．数学模型可用来描述一个生态系统或它的性质，种群增长的数学模型有曲线图和数学方程式，下列关于种群的“J”型增长叙述错误的是(　　)
A．数学方程式模型可表示为：t年后种群数量为Nt＝N0λt(第二年的数量为第一年的λ倍)
B．条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等
C．出生率远大于死亡率
D．增长速率是固定的
解析：选D　“J”型增长的数学模型：t年后种群数量为Nt＝N0λt，其中N0为种群起始数量，Nt为t年后种群数量，λ表示该种群数量为前一年的倍数，A正确；“J”型增长的条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，B正确；“J”型增长时，出生率远大于死亡率，C正确；种群“J”型增长的增长速率逐渐增大，增长率保持不变，D错误。
2.(2021·晋中调研)20世纪30年代，环颈雉被引入美国的一个岛屿后，其种群数量的增长如图实线所示。相关叙述错误的是(　　)
A．可用标志重捕法调查环颈雉的种群密度
B．实线呈“Z”型的原因可能是环颈雉越冬时死亡率上升
C．环颈雉种群数量的增长近似于“J”型曲线(Nt＝N0λt)，其中λ>1
D．环颈雉为重要的经济禽类，每年应捕获其种群数量的1/2
解析：选D　环颈雉活动能力强，活动范围广，可用标志重捕法调查环颈雉的种群密度，A正确；实线呈“Z”型的原因可能是环颈雉越冬时出生率下降，死亡率上升，B正确；由图可知，环颈雉种群数量的增长近似于“J”型曲线(Nt＝N0λt)，其中λ>1，C正确；环颈雉为重要的经济禽类，每年超过K/2时捕获，且捕获后使其剩余量保持在K/2水平，D错误。
3．(2019·张家口月考)如图表示某种群在理想环境中(图1)和有环境阻力条件下(图2)的数量增长曲线，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图1中a点和b点时的增长率相等
B．图2中d点时的增长速率最快
C．防治蝗灾最好在图2中e点对应的时刻进行
D．水葫芦入侵云南滇池的开始阶段，种群数量的增长情况可用图1表示
解析：选C　图1为“J”型增长曲线，增长率始终不变，其中a点和b点时的增长率相等，A正确；图2为“S”型增长曲线，d点时种群的数量达到K/2，此时的增长速率最快，B正确；防治蝗灾最好在图2中c点对应的时刻进行，可以有效地将蝗虫数量控制在较低水平，C错误；当种群迁入一个新环境的初期，若环境适宜，资源丰富、空间充裕，会经历“J”型增长，因此水葫芦入侵云南滇池的开始阶段，种群数量的增长情况可用图1表示，D正确。
三、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化(实验)
[试考题·查欠缺]
1．(2019·海南高考)将接种在马铃薯培养液中的酵母菌培养一段时间后，充分混匀并随机分成不等的两组后分别进行培养。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养液
B．若要估算培养液中酵母菌的数量，可借助显微镜进行
C．培养液被分成上述两组时其中的酵母菌种群密度是不同的
D．给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌种群数量的增加
解析：选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养液，A正确；若要估算培养液中酵母菌的数量，可用血细胞计数板计数法，需要借助显微镜，B正确；培养液与酵母菌充分混匀后被分成不等的两份，其中的酵母菌数量不同，由于是充分混匀的，故酵母菌的种群密度相同，C错误；给营养充足的培养液通入O2有利于酵母菌进行有氧呼吸，种群数量会增加，D正确。
2．(2020·江苏高考)下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是(　　)
A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数
B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数
C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线
D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一
解析：选B　该实验在时间上形成前后对照，因此将酵母菌接种到培养液中时要进行第一次计数，A正确；抽样检测时，需将培养液振荡、摇匀后取样，B错误；每隔一定时间测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线，C正确；营养、温度、pH、有害物质的积累等都是影响酵母菌种群数量变化的因素，D正确。
[强知能·补欠缺]
1．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，种群的数量增长受培养液的成分、培养的空间、pH、温度等因素的影响。
②在理想环境中，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。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
(3)实验注意事项
①本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
②从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
③制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
④制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
⑤显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。
⑥如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
⑦每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表，如：
时间(d) 1 2 3 4 5 6 ……
数量(个) ……
2．血细胞计数板及相关计算
(1)血细胞计数板(如图所示)
血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如图A所示)，每个大方格的面积为1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm。因此，每个大方格的容积为0.1mm3。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(如图B所示)；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(如图C所示)。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。
(2)计数方法
对于16×25的方格网，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的方格网，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
大方格长度为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4 mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)×400×104×稀释倍数。
(4)注意事项：摇匀取样，适当稀释。
[练题点·全过关]
1．(2019·江苏高考)如图是一种酵母通气培养的生长曲线，a、b是相同培养条件下两批次培养的结果，下列叙述合理的是(　　)
A．a批次中可能有大量细菌污染
B．b批次的接种量可能高于a批次
C．t1时两批次都会产生较多的乙醇
D．t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同
解析：选B　a批次和b批次的最大细胞密度相同，故a批次中不可能含有大量细菌，否则a批次中的最大细胞密度会变小，A不合理；由于培养条件相同，b批次达到最大细胞密度所需的时间短，可能是接种量较高，酵母菌更快进入对数期，B合理；t1时两批次的酵母菌繁殖速度都较快，酵母菌主要进行有氧呼吸，产生较少的乙醇，C不合理；因t2前两批次的酵母菌数量和代谢强度不同，故t2时两批次发酵液中营养物质剩余量不同，D不合理。
2．(2021·扬州模拟)如图为某同学取1 mL培养液稀释100倍后，用血细胞计数板(1 mm×1 mm×0.1 mm)通过显微镜观察到的培养液中的酵母菌在血细胞计数板中的分布情况。下列相关叙述错误的是(　　)
A．该培养液中酵母菌的数量为6×108个/mL
B．选择图示乙规格的计数室，含25个中方格、400个小方格
C．一个血细胞计数板中央仅含有一个计数室
D．取样时滴管从静置的培养液底部吸取，会导致数据偏大
解析：选C　乙中一个中方格含24个酵母菌，则一个大方格中含600个，因大方格体积为0.1 mm3，且培养液稀释了100倍，所以酵母菌为6×108个/mL，A正确；该血细胞计数板的规格为25个中方格×16个小方格，即一个大方格中含有400个小方格，B正确；一个血细胞计数板含有两个计数室，C错误；静置的培养液中酵母菌细胞沉到底部，直接从底部吸取会导致细胞数目偏多，数据偏大，D正确。
科学思维——种群数量增长的曲线模型分析
[典例]　(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h，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．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物
B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同
C．在培养到23 h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的
D．培养基更新时间间隔为23 h时，种群增长不会出现“J”型增长阶段
[解析]　细菌甲为异养微生物，能够将培养基中的有机物分解成无机物，A正确。培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同：更换频率快，环境资源相对丰富；更换频率慢，环境资源相对匮乏，B正确。通过对比题图中三条曲线可知，a组为培养基更新时间间隔为3 h的实验组，细菌数量呈“J”型增长，由此可知其营养和空间条件都是充裕的，C正确。培养基更新时间间隔为23 h时，在培养的初始阶段，由于营养和空间条件充裕，因此种群增长也会出现“J”型增长阶段，D错误。
[答案]　D
[思维建模]
(一)种群数量增长曲线常见模式图
[模型解读]
1．图1中曲线甲表示种群在资源和空间无限的理想条件下的“J”型增长曲线，曲线乙是资源和空间有限条件下的“S”型增长曲线。两种增长曲线的差异主要是由环境阻力的有无造成的。
2．图2中“J”型增长曲线的增长率和增长速率曲线分别是①③，“S”型增长曲线的增长率和增长速率曲线分别是②④。
3．图3中对应的种群数量为K值的点有A、B、C、D，种群数量为K/2的点有A′、C′、D′。
(二)关于K值和“λ”的模型分析
[模型解读]
1．关于K值模式图分析
K值即“在环境不受破坏”的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量——实际环境中种群数量往往在K值上下波动，如图1所示。
(1)对图甲模型解读
K值是可变的。K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降，达到一个新的K值；当环境条件状况改善后，K值会上升，如图甲所示。
达到K值后种群数量仍是可变的，会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值，如图甲。
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一定空间中所能容纳种群数量的最大值；种群所能达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为已超过环境承载量。
(2)对图乙模型的解读：被捕食者种群数量超过N2，则引起捕食者种群数量增加；捕食者种群数量超过P2，则引起被捕食者数量减少。两者相互作用，使被捕食者和捕食者的数量分别在N2和P2水平上保持动态平衡，从而判断被捕食者和捕食者的K值分别为N2和P2。
2．关于“λ”的模式图分析(如图2所示)
(1)“λ”≠增长率
种群“J”型增长的数学模型：Nt＝N0λt中，λ代表某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，不是增长率。
增长率＝(末数－初数)/初数×100%＝(N0λt＋1－N0λt)/N0λt×100%＝(λ－1)×100%。
(2)图2曲线分析
a段——λ>1且恒定，种群数量呈“J”型增长；
b段——“λ”尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增加；
c段——λ＝1，种群数量维持相对稳定；
d、e段——λ<1，种群数量逐年下降。
[析题用模]
1．(2021·南平模拟)如图表示种群在理想环境中和有环境阻力条件下的增长曲线，下列有关种群数量增长曲线的叙述，正确的是(　　)
A．图甲为“J”型增长，每年增加的个体数量始终不变
B．图乙为“S”型增长，e点时增长速率达到最大值
C．防治蝗灾应在害虫数量达到d点时进行
D．渔业捕捞后剩余量应该在c点左右
解析：选D　图甲为“J”型增长，数学模型为Nt＝N0·λt，λ代表增长倍数，保持不变，但每年增加的个体数量在不断上升，A错误。图乙中e点时种群的数量不再变化，增长速率为0，B错误。防治蝗灾应该在b点之前进行，超过b点，蝗虫增长速率加快，灭虫效果差，C错误。渔业捕捞应该在超过K/2时进行，且每次捕捞后的剩余量应保持在c点左右，此时种群的增长速率最大，D正确。
2.假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长，该种群的增长速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畜，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
解析：选D　根据题图，种群数量约为环境容纳量的1/2时，种群增长速率最大，种群有最大持续产量。与甲、乙、丙点相比，在丁点时捕获，捕获后使种群处于最大增长速率附近，能达到持续尽可能多地收获该种家畜的目的。
3．如图三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(　　)
A．图1中a点和图3中e点的增长速率与图2中的c点对应
B．图1中b点和图3中f点的增长速率与图2中的d点对应
C．图1、2、3都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律
D．图1、2、3中的b、c、f点都可以表示种群数量达到了环境容纳量
解析：选D　图1中a点、图2中的c点和图3中e点对应种群数量为K/2，此时增长速率最大，A正确；图中b、d、f点都可以表示种群数量达到了环境容纳量，种群增长速率为0，B正确；图1、2、3都是“S”型增长，都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律，C正确；b、d、f点都可以表示种群数量达到了环境容纳量，c时为K/2，D错误。
4．科学家对某种群的数量进行了13年的连续研究，结果如图所示(λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)。下列分析正确的是(　　)
A．前4年间，该种群数量相对稳定，年龄组成为稳定型
B．第4年到第5年间，该种群数量不断下降
C．第5年到第9年间，该种群数量达到K值并保持相对稳定
D．从第11年开始该种群数量不断上升，到第13年达到K值
解析：选C　由图可知，在第1年到第4年之间λ＝1.5，种群数量在不断增加，前4年间种群数量呈“J”型增长，年龄组成为增长型，A错误；第4年到第5年间λ减小，但仍然大于1，则种群数量在不断增加，B错误；第5年到第9年间λ＝1，该种群数量达到K值并保持相对稳定，C正确；从第11年到第12年λ＜1，种群数量一直在不断减少，12年后λ＞1，该种群数量不断上升，第13年该种群的数量要比第5年的少，D错误。
一、选择题
1．(2021年1月新高考8省联考·重庆卷)我国热带雨林物种丰富，有巨大的生态价值，成为科学家们竞相研究的“伊甸园”。下列说法正确的是(　　)
A．热带雨林生态环境优越，某种群在入侵初期单位时间内的增长倍数一定
B．热带雨林的物种丰富，生态价值高，体现了生物多样性的潜在价值
C．某种群数量在短期内保持稳定，则其年龄组成不可能为增长型
D．测定雨林内蜘蛛、蜈蚣等动物的种群密度需用标志重捕法
解析：选A　热带雨林生态环境优越，某种群在入侵初期种群数量成J型曲线增长，故单位时间内的增长倍数一定，A正确；热带雨林的生态价值，体现了生物多样性的间接价值，B错误；种群的年龄组成可以预测种群的发展趋势，但影响种群数量的因素很多，比如气候、食物、天敌和传染病等，故当种群的年龄组成为增长型时，某种群的数量在短期内也可能保持稳定，C错误；蜘蛛、蜈蚣活动能力弱，活动范围小，应该用样方法调查种群密度，D错误。
2．下列关于种群特征的叙述，正确的是(　　)
A．增长型年龄结构预示着种群数量将增多
B．害虫种群密度不能作为生物防治的依据
C．性别比例的改变不会影响种群密度
D．所有生物的种群都会经历增长期、稳定期、衰退期
解析：选A　增长型年龄结构，幼年个体多，老年个体少，在未来的一段时间内，出生率大于死亡率，所以预示着种群数量将增多，A正确；害虫种群密度在一定程度上可以反映出虫害的严重情况，能作为生物防治的依据，B错误；性别比例的改变会通过影响出生率而影响种群密度，C错误；因自然资源和空间有限，加之影响种群数量的因素有很多，所以大多数生物的种群在经历增长期、稳定期达到K值后，种群数量总是在波动中，在不利的条件下会进入衰退期，甚至消亡，D错误。
3．(2020·山东等级考)为研究甲、乙两种藻的竞争关系，在相同条件下对二者进行混合培养和单独培养，结果如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．单独培养条件下，甲藻数量约为1.0×106个时种群增长最快
B．混合培养时，种间竞争是导致甲藻种群数量在10～12天增长缓慢的主要原因
C．单独培养时乙藻种群数量呈“S”型增长
D．混合培养对乙藻的影响较大
解析：选B　由图可知，单独培养条件下，甲藻种群的环境容纳量(K值)为2.0×106个，在K/2(1.0×106个)时种群增长最快，A正确；混合培养时，在10～12天甲藻种群数量接近K值，而乙藻种群数量接近0，此时导致甲藻种群数量增长缓慢的主要因素是种内竞争，B错误；由图中曲线可知，乙藻单独培养时种群数量呈“S”型增长，C正确；混合培养时，甲、乙两种藻起始数量相同，到10～12天时甲藻数量接近环境容纳量，而乙藻接近灭绝，可知混合培养对乙藻的影响较大，D正确。
4．某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是(　　)
试管号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
培养液体积(mL) 10 5 10 5
起始酵母菌数(103个) 10 5 5 10
A．4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长
B．4个试管内的种群同时达到K值
C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同
D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
解析：选B　开始时营养充分、条件适宜，4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长。如就试管Ⅰ和Ⅲ而言，则是试管Ⅰ内的种群先达到K值。试管Ⅲ内种群的K值比试管Ⅱ的要大。试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ达到K值，试管Ⅳ内的种群数量也先于试管Ⅱ开始下降。
5．标志重捕法和样方法是调查种群密度的两种常用方法。下列有关说法错误的是(　　)
A．随机取样方n个，每个样方的生物个体数量为X1、X2、…Xn，则样方内生物个体数量的平均值为(X1＋X2＋…＋Xn)/n
B．调查动物的种群密度时一般采用标志重捕法
C．计数时同种生物个体无论大小都要计数
D．标志重捕法中种群数量的估算公式：(标志个体数×重捕标志个体数)/重捕个体数
解析：选D　标志重捕法中种群数量的估算公式是：(标志个体数×重捕个体数)/重捕标志个体数。
6.下列有关“S”型曲线的说法，与事实相符合的是(　　)
A．该图可表示密闭的恒定容器培养液中酵母菌种群数量增长的变化曲线
B．若该种群为海洋经济鱼类，种群数量最好保持在c的水平
C．ab段种群数量增长速率变慢，其主要原因是受天敌、生活空间和资源等的影响
D．该曲线是在理想条件下测得的，人工培养中不会出现这样的曲线
解析：选C　在探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验中，空间与资源是有限的，由于代谢产物的积累、pH变化、溶解氧不足等原因，酵母菌的种群数量在后期可能减少，A错误；若该种群为海洋经济鱼类，种群数量最好保持在a的水平，因为a时期种群增长速率最快，B错误；ab段种群数量增长速率变慢，其主要原因是受天敌、生活空间和资源等的影响，C正确；理想条件下测得的曲线为“J”型曲线，人工培养可以得到“S”型曲线，D错误。
7.如图表示某海域大黄鱼种群数量与种群数量增长速率的变化曲线。下列有关说法正确的是(　　)
A．图中a点种群年龄组成为增长型，c点种群年龄组成为衰退型
B．a点和c点对应的种群增长速率相同，所以种内斗争程度相同
C．在环境条件不受破坏的情况下，该海域大黄鱼种群的K值约为b点种群数量的2倍
D．用标志重捕法调查该种群密度时，若标记个体易于被捕食则估计值偏小
解析：选C　c点种群增长速率大于0，种群年龄组成为增长型；c点比a点种群数量多，所以种内斗争程度较激烈；种群的增长速率在K/2时最大，即该海域大黄鱼种群的K值为b点种群数量的2倍；标志重捕法中种群数量的估算公式为：第一次捕获并标记的个体数×第二次捕获的个体数÷第二次捕获的个体中有标记的个体数，若标记个体易于被捕食，则估计值将偏大。
8.科研小组对某地两个种群的数量进行了多年的跟踪调查，并研究随时间的变化趋势，结果如图所示(图中Nt表示第t年的种群数量，Nt＋1表示第t＋1年的种群数量)。下列分析正确的是(　　)
A．甲种群在O～t3段的年龄结构为增长型
B．乙种群在O～t1段的种群数量呈“J”型增长
C．乙种群在t2时数量最少
D．甲种群在t3后数量相对稳定，可能是生存条件得到了改善
解析：选B　从图中可以看出，甲种群在O～t3段，先增大后不变，但开始的一段时间该比值小于1，所以整个种群数量先减少后增多，而年龄结构为增长型的种群的数量一直上升，A错误；乙种群在O～t1段，>1且该比值没有变化，表明种群数量呈一定倍数增加，B正确；当<1时种群数量都在减少，所以乙种群数量最少的时间在t2之后，C错误；甲种群在t3后>1，种群数量一直在增长，D错误。
9.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)。在不考虑迁入迁出的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．该区域中田鼠存在垂直结构和水平结构分布
B．该田鼠种群增长方式为“S”型增长，c点时种群密度最小
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组成分别为增长型和衰退型
解析：选C　垂直结构和水平结构是群落的特征而不是种群的特征，A错误；从图示可知，出生率/死亡率＞1时，种群数量增加，小于1时种群数量减少，c～d时间内种群数量仍减少，d点种群数量最少，B错误；田鼠种群数量在a～d之间经历了先上升后下降，其中c～d期间出生率与死亡率的比值小于1，种群数量一直在下降，C正确；若不考虑其他因素，仅由图可知，a、b两点时出生率大于死亡率，对应的种群的年龄组成均为增长型，D错误。
10．20世纪初，人们将驼鹿引入加拿大密执根湖的一个孤岛。该种群从1915年～1960年的数量(×103只)变化情况如下表所示。下列分析错误的是(　　)
年份 1915 1917 1921 1925 1928 1930 1934 1947 1950 1960
数量 0.2 0.3 1 2 2.5 3 0.4 0.6 0.5 0.6
A．岛上驼鹿的种群数量主要由出生率和死亡率决定
B．驼鹿种群在1917～1921年间增长率最大
C．1930～1934年驼鹿的种群数量急剧下降，最可能的原因是天敌数量增加
D．岛上驼鹿种群的K值是可以变化的
解析：选C　决定种群密度的主要因素是出生率和死亡率，A正确；根据表格数据分析，种群在1915～1930年间数量一直在增长，其中在1917～1921年间增长率最大，B正确；1930～1934年间，环境容纳量的改变使得数量急剧下降，C错误；K值指的是环境不被破坏的情况下，一定空间中所能容纳的最大种群数量，所以环境条件改变，K值也会发生变化，D正确。
二、非选择题
11．(2019·全国卷Ⅲ)回答下列与种群数量有关的问题。
(1)将某种单细胞菌接种到装有10 mL液体培养基(培养基M)的试管中，培养并定时取样进行计数。计数后发现，试管中该种菌的总数达到a时，种群数量不再增加。由此可知，该种群增长曲线为______型，且种群数量为______时，种群增长最快。
(2)若将该种菌接种在5 mL培养基M中，培养条件同上，则与上述实验结果相比，该种菌的环境容纳量(K值)________(填“增大”“不变”或“减小”)。若在5 mL培养基M中接种该菌的量增加一倍，则与增加前相比，K值________(填“增大”“不变”或“减小”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)液体培养基中的营养物质、空间等是有限的，试管中该种菌的种群数量达到a时不再增加，所以该种群增长曲线为S型，K值为a，种群数量在a/2时增长最快。(2)K值为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。当培养基由10 mL减少到5 mL后，环境容纳量减小；若都是5 mL培养基，且培养条件不变，由于环境资源量不变，即使该种菌的起始接种量增加一倍，K值也不会改变。
答案：(1)S　a/2　(2)减小　不变　K值是由环境资源量决定的，与接种量无关
12.据图回答以下有关生态学的问题：
某地区曾做过一项实验：将大量的鸭子引入农田防治水稻蝗虫，对蝗虫进行了有效控制。为研究蝗虫种群数量变化规律，该实验还建立了如图所示的模型。
(1)从模型建构的类型角度分析，图示模型属于________模型，该模型表明，引入鸭子后该地区蝗虫的K值为________。
(2)引入鸭子前，若蝗虫每天增加3%，并呈“J”型增长，最初有N0只，则t天后种群数量为________只。
(3)通过研究蝗虫种群数量变化规律，该地区又进一步提出“改治结合、根除蝗害”的治蝗战略，一方面通过改造蝗虫发生地，降低蝗虫的____________；另一方面利用昆虫信息素诱捕蝗虫进行________防治，该信息素属于生态系统的________信息。
解析：(1)题图所示的曲线图是数学模型的一种表现形式。引入鸭子后该地区蝗虫的数量围绕N2上下波动，因此蝗虫的K值为N2。(2)依题意可知，蝗虫种群的数量最初为N0只，蝗虫种群的数量为前一天的倍数λ＝1＋3%＝1.03，则t天后种群数量为Nt＝N0λt＝1.03tN0只。(3)改造蝗虫的发生地，可以降低蝗虫的K值(环境容纳量)；利用昆虫信息素诱捕蝗虫属于生物防治，昆虫信息素属于化学信息。
答案：(1)数学　N2　(2)1.03tN0　(3)K值(环境容纳量)　生物　化学
13．首次迁入一个新区域的种群通常被称为侵殖种群，在它们刚刚迁入时，种群个体越来越多，个体数量呈现指数增长，会形成急剧上升的“J”型曲线。然而，这种情况在自然界几乎是不会发生的。实际上，当种群数量达到一定时，增长便会慢下来，并稳定在某一个环境能承受的水平上。
(1)兔在刚引入澳大利亚最初一段时间，种群数量呈指数增长，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)稳定的种群会以一种有规律的方式在________值上下波动。有些种群的数量波动很小、比较稳定，而有些则波动会较大。
(3)当在某一区域引入新物种后，可能会对当地其他生物的环境容纳量产生影响，如当凤眼蓝(水葫芦)进入某一河流时，因为它的迅速生长会导致许多环境资源衰竭，使________的环境容纳量降低；而在条件适宜的沙漠地区引种植物，最大的可能就是会使当地________的环境容纳量提高。
解析：(1)兔在刚引入澳大利亚的最初一段时间，种群数量呈指数增长，会形成急剧上升的“J”型曲线，原因是食物和空间条件充足、没有天敌、气候适宜等。(2)稳定的种群会以一种有规律的方式在K值上下波动。(3)引入新物种后，该生物种群的迅速增长可能会导致许多资源衰竭，使其他生物的环境容纳量降低。但是，如果在沙漠某地区成功引种某些植物，环境条件适宜时，会提高当地动物种群的环境容纳量。
答案：(1)食物和空间条件充足、没有天敌、气候适宜等　(2)K　(3)其他生物　动物种群
14．(2020·海南高考)用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。回答下列问题：
(1)培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右，原因是
________________________________________________________________________。
(2)曲线a所示的种群数量增长最快，主要原因是种群增长所需的____________ 最丰富。
(3)曲线d为对照组，对照组的培养方式是________________________________________________________________________。
该组酵母菌数量增长到一定程度后，种群增长逐渐变慢，其限制因素有________________________________________________________________________
_________________________________(答出2点即可)。
(4)随着培养时间的延长，在有限的空间中，每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖，故培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右。(2)曲线a所示的种群数量增长最快，这是因为种群增长所需的营养物质最丰富。(3)曲线d为对照组，应该不换培养液。该组酵母菌数量增长到一定程度后，种群增长逐渐变慢，其限制因素有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。(4)略。
答案：(1)20 ℃左右最适合酵母菌繁殖　(2)营养物质　(3)不换培养液　营养物质的消耗、有害代谢产物的积累　(4)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