1-1 种群的数量特征【教学设计】生物选择性必修2 生物与环境

生物选择性必修2 生物与环境【教学设计】
第1节　种群的数量特征
[学习目标]
1.列举种群的数量特征,通过描述种群数量特征及其相互间的关系,形成有关种群的科学思维。
2.关注人口问题,认同计划生育政策,关注濒危动物种群数量的变化及保护措施,提升社会责任。
3.尝试调查种群密度的方法,通过样方法和标记重捕法估算种群密度,能够在农业、渔业、林业等方面应用种群密度解决实际问题。
【课件自主预习】
一、种群密度及其调查方法
1.种群的概念:在一定的空间范围内,同种生物所有个体形成的集合。
2.种群密度
(1)定义:在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)意义:对濒危动物保护、农田杂草状况调查、农林害虫的监测和预报、渔业上捕捞强度的确定等方面都具有重要意义。
(3)调查方法
①样方法:在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估算值。
②标记重捕法:在被调查种群的活动范围内,捕获一部分个体,做上标记后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕,根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例,来估算种群密度。
二、种群的其他数量特征
1.出生率和死亡率
(1)出生率是指在单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比值。
(2)死亡率是指在单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比值。
2.迁入率和迁出率
对一个种群来说,单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值。
3.年龄结构
(1)概念:一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
(2)类型
增长型:幼年个体数多于
成年、老年个体数
稳定型:各年龄期个体数比例
基本相等
衰退型:幼年个体数少于
成年、老年个体数
4.性别比例
(1)概念:种群中雌雄个体数目的比例。
(2)意义:对种群密度有一定的影响。
(3)应用:利用人工合成的性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体改变种群正常的性别比例降低害虫种群密度。
三、探究:调查草地中某种双子叶植物的种群密度
1.适用对象:单子叶草本植物常常是丛生或蔓生的,从地上部分难以辨别是一株还是多株;双子叶草本植物则易于辨别个体数目。
2.确定样方:讨论确定样方的多少、样方大小和取样方法,样方的大小一般以1 m2的正方形为宜,如果该种群个体数较少,样方面积可适当扩大。
3.取样的关键:要做到随机取样,不能掺入主观因素。
4.取样方法:五点取样法和等距取样法。
5.计数:计数每个样方内所调查植物的数量,做好记录。
【预习检测】
1.判断有关种群密度及其调查方法的说法的正误。
(1)同一物种的生物个体一定属于一个种群。(　×　)
(2)用样方法调查种群密度时,样方越多,其统计结果越接近真实情况。(　√　)
(3)用标记重捕法进行调查时,标记物不能对动物的生命活动有影响。(　√　)
(4)种群密度越大,种群数量就越多。(　×　)
(5)繁殖能力强的种群,其种群数量增长也快。(　×　)
(6)调查动物种群密度只能用标记重捕法。(　×　)
2.判断有关种群数量特征的说法的正误。
(1)出生率、死亡率及迁入率、迁出率都直接影响种群数量的变化。(　√　)
(2)年龄结构为衰退型的种群,其种群密度一般会越来越小。(　√　)
(3)种群性别比例若偏离1∶1,则种群数量会越来越少。(　×　)
(4)年龄结构和性别比例不直接决定种群密度。(　√　)
(5)性别比例是所有种群都具有的特征。(　×　)
【课堂互动探究】
探究点一　种群密度及其调查方法
1.尝试概括种群的概念
[活动1] 试分析下图回答问题。
(1)种群A和种群B是否生活在同一个区域中
提示:不是,存在地理隔离。
(2)种群A中的个体是否是同一个物种
提示:是同一个物种。
(3)一个农田中的所有的成体青蛙属于一个种群吗
提示:不属于,种群应包括各个年龄阶段的青蛙。
(4)物种与种群的区别是什么
提示:同一物种在不同区域内可以有多个种群,但一个种群内的个体都是同一物种。物种没有区域界线,种群有区域界线。
[归纳总结] 对种群概念的理解
(1)在一定的空间范围内。
(2)同种生物的所有个体。
(3)种群是生物体繁殖和生物进化的基础。
2.尝试概括种群密度的概念
[情境1] ①在我国某地的野驴,每100 km2还不足两头,在相同的面积内,灰仓鼠则有数十万只。
②一片农田中的东亚飞蝗,在夏天种群密度较高,在秋末天气较冷时则降低。
③亚洲占世界土地面积的29.4%,却聚居了世界人口的58.4%,而南美洲占世界土地面积的14.1%,只居住了世界人口的5.6%。
[思考] (1)在相同的面积内,我国某地的野驴和灰仓鼠的数量是否相同 这说明什么问题
提示:不相同,灰仓鼠的数量多。说明在相同的面积内,不同物种的数量,在同样条件下差异很大。
(2)同一物种的种群密度在不同时期是否相同
提示:不相同。
(3)同一物种的种群密度在不同环境条件下是否相同
提示:不相同。
3.估算种群密度的方法
[活动2] 实验:调查草地中蒲公英的种群密度
假设下图中每个、、分别代表一株不同种的草本植物,其中代表一株蒲公英。此处比例尺为1.5∶100,即图中长度1.5 cm代表实际长度1 m。
请确定取样方法,并用笔描出以备计数,调查蒲公英的种群密度。
请回答下列问题。
(1)样方法适用对象有哪些
提示:样方法适用于植物的密度、农田中昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。
(2)调查蒲公英种群密度时,适宜的样方面积是多少
提示:1 m2的正方形为宜。
(3)调查中取样的关键是什么 原因是什么
提示:随机取样,避免主观因素的干扰。减少误差,使统计的数据更准确。
(4)取样的方法有哪些 本活动中应采用的方法是哪种
提示:五点取样法和等距取样法;五点取样法。
(5)如何对样方内的个体进行计数
提示:方框内+相邻两边及夹角(计上不计下,计左不计右)。
(6)根据上述原则,下图样方中调查植物的数量为多少株
提示:9株。
(7)调查中,需根据正确样方的平均数值计算种群密度,若除了上述(6)中的样方外,另有4个样方蒲公英数量分别为8、8、9、11株(样方面积为1 m2),则该片草地蒲公英的种群密度为多少
提示:(9+8+8+9+11)/5=9(株/m2)。
[情境2] 用标记重捕法调查一块方圆2 hm2的农田中田鼠的数量时,放置100个捕鼠笼,一夜间捕获了42只,将捕获的田鼠经标记后在原地释放。数日后,在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼,捕获了38只,其中有上次标记的个体12只。
[思考] (1)标记重捕法的适用范围是什么
提示:标记重捕法适用于活动能力强、活动范围大的动物。
(2)采用标记重捕法的调查过程中,需要完成标记、重捕和计算。若在满足被标记个体与未被标记个体混合均匀、重捕概率相同等条件下,请列出种群密度估算公式。
提示:N总数=×M(总标记数)。
(3)标记重捕法应该注意哪些问题
提示:①标记物和标记方法不能影响动物的正常生命活动。
②标记物不能过分醒目,过分醒目易被捕食。
③标记符号持续存留时间不短于研究时间。
④数量变动:在研究期间,没有较多个体的出生和死亡,也没有较多个体的迁入和迁出。
[深度思考] 分析以下情况的估计值是变大还是变小
①标记物脱落:偏大。
②标记物使田鼠死亡:偏大。
③标记物比较醒目容易被天敌发现:偏大。
④第一次捕获使得动物产生条件反射:偏大。
⑤两次捕获期间,有标记部分个体迁出:偏大。
⑥误将部分未标记个体统计为标记个体:偏小。
⑦重捕方法不当造成已经捕获的标记个体死亡:基本不影响。
⑧由于捕捉使标记个体活动能力下降,使第二次易被捕捉:偏小。
[归纳总结] 调查种群密度的方法及适用范围
方法 适用范围
样方法 植物的密度、农田中昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度
标记重捕法 活动能力强、活动范围大的动物
黑光灯进行灯光诱捕的方法 有趋光性的昆虫,例如蛾子
红外触发相机的计数法 生活在隐秘、复杂环境中的猛禽和猛兽
声音特征分析计数法 鲸、长臂猿等哺乳动物及鸮、秧鸡等鸟类
逐个计数法 分布范围小,个体较大的种群,如调查山坡上的珙桐密度
[应用] 调查1公顷范围内某种鼠的种群密度时,第一次捕获并标记39只鼠,第二次捕获34只鼠,其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(结果取整数)(　B　)
A.66只/公顷 B.77只/公顷
C.83只/公顷 D.88 只/公顷
解析:第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,则相当于第一次被标记的鼠为39-5=34(只),由此可以计算出该区域该种鼠的实际种群密度最接近于34×34÷15≈77只/公顷。
探究点二　种群的其他数量特征
1.出生率和死亡率与种群密度的关系
[情境1] 试分析以下图文资料:
2013年11月15日,十八届三中全会通过的《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》对外发布,其中提到“坚持计划生育的基本国策,启动实施一方是独生子女的夫妇可生育两个孩子的政策”,这标志着“单独二孩”政策正式实施。
2015年10月,十八届五中全会宣布将放弃20世纪70年代后期开始的独生子女政策,允许所有夫妇生育两个孩子。
[思考] (1)请从种群特征的角度,分析“计划生育”能降低哪一指标
提示:降低出生率。
(2)自然增长率如何计算
提示:自然增长率=出生率-死亡率。
(3)全面放开二孩政策的原因有哪些
提示:出生率不断下降、人口老龄化、劳动力数量收缩等是二孩政策变动的原因。
(4)出生率和死亡率如何影响种群密度
提示:出生率>死亡率,种群密度增加;出生率=死亡率,种群密度相对稳定;出生率<死亡率,种群密度减小。因此出生率和死亡率直接影响种群密度的大小。
[归纳总结] 出生率和死亡率的概念的理解
出生率和死亡率是对种群而言,有两个要点:(1)单位时间内;(2)新出生或死亡个体数目占种群个体总数的比值。
2.迁入率和迁出率与种群密度的关系
[情境2] 几十年前,我国东北地区广袤无边的森林里,生活着很多东北豹。随着人类在这片森林里采伐树木,建设铁路,东北豹逐渐从这里迁出,几近消失。近年来,国家高度重视对东北虎、东北豹等濒危动物的保护,采取了一系列有效的措施,如全面禁猎、禁止商业性采伐树木,建立自然保护区、国家公园等。随着环境的大大改善,东北豹逐渐回归,迁入我国东北地区。
[思考] (1)东北豹的迁入和迁出是否会影响种群密度
提示:会。
(2)东北豹的迁入和迁出如何影响种群密度
提示:直接影响种群密度的大小。
(3)你所熟悉的生物中,还有其他具有迁入和迁出行为的吗
提示:大雁、燕子、大马哈鱼。
[归纳总结] 迁入率和迁出率的概念的理解
迁入率和迁出率是对种群而言,有两个要点:(1)单位时间内;(2)迁入或迁出的个体占种群个体总数的比值。
3.年龄结构类型及意义
[活动] 请据图回答下列问题。
(1)A、B、C图的特点分别是什么
提示:A图的特点是A成年幼年个体多,老年个体少,出生率大于死亡率,种群密度会增大(增长型);B图的特点是出生率约等于死亡率,在一段时间内种群密度基本稳定(稳定型);C图的特点是成年老年个体多,幼年个体少,出生率小于死亡率,种群密度会下降(衰退型)。
(2)年龄结构为稳定型的种群,种群数量一定总是保持稳定吗
提示:不一定,种群数量还要受到气候、食物、传染病等其他因素的影响。
(3)年龄结构如何影响种群密度
提示:通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度。
(4)研究种群的年龄结构有什么意义
提示:种群的年龄结构是预测种群密度未来发展趋势的重要依据。
4.性别比例及意义
[情境3] 分析以下资料:某国为防止登革热引入了一种转基因蚊子并向环境释放。该种转基因雄蚊子产生的精子有遗传缺陷,后代不能正常发育,绝大部分都夭折在幼虫阶段,无法发育成蚊子咬人,最终实现杀虫防病的效果。
[思考] (1)你能从出生率的角度分析蚊子种群密度明显下降的原因吗
提示:转基因的雄蚊子产生的精子有遗传缺陷,后代不能正常发育,绝大多数都夭折在幼虫阶段,使种群密度下降。
(2)农业生产上常将性引诱剂洒向田间,以达到防治害虫的目的,其道理何在
提示:利用人工合成的性引诱剂,诱杀雄性个体,破坏害虫的正常性别比例,会使很多雌性个体不能完成交配,从而使该害虫的种群密度明显下降,达到杀虫目的。
[归纳总结] (1)种群的数量特征之间的关系
(2)年龄结构的表示方法
类型 增长型 稳定型 衰退型
模型图
曲线图
柱形图
[应用] 种群的年龄结构大致可分为图示a、b、c三种类型,据图分析,下列表述错误的是(　A　)
A.种群的年龄结构为图中b所示类型时,种群数量能一直保持稳定
B.渔业生产要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼,捕捞后该水域鱼各种群的年龄结构可能为图中a所示类型
C.农业生产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施,有可能使该种害虫的年龄结构为图中c所示类型
D.若图c代表某濒危野生动物种群的年龄结构,我们应该特别保护幼年个体
解析:图中b所示的年龄结构类型为稳定型,年龄结构为稳定型的种群,其种群数量在一段时间内能保持相对稳定,但不一定能一直保持稳定。
课堂小结
完善概念图 记忆节节清
1.种群密度是种群最基本的数量特征,可反映种群在一定时期的数量,种群密度与种群数量呈正相关。 2.出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。 3.年龄结构和性别比例不直接决定种群密度,但能够预测和影响种群密度的变化趋势。年龄结构通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度,性别比例通过影响出生率间接影响种群密度。 4.估算种群密度的方法有样方法和标记重捕法。 5.样方法取样的关键是随机取样,取样方法有五点取样法和等距取样法。
随堂反馈
1.判断下列关于种群的数量特征的叙述是否正确。
(1)种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率。(　√　)
(2)进行种群密度的调查有利于合理利用生物资源。(　√　)
(3)种群密度预示着种群数量的未来变化趋势。(　×　)
提示:年龄结构预示着种群数量的未来变化趋势。
(4)处于稳定状态的生态系统各生物的种群密度不会发生变化。(　×　)
提示:处于稳定状态的生态系统各生物的种群密度也会出现波动,如蝗虫的种群密度,不同季节明显不同。
2.如图表示用样方法进行相关调查,下列相关叙述中不正确的是(　D　)
A.用样方法调查植物种群密度时,常用的取样方法有五点取样法和等距取样法
B.若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况,则计数值应为8
C.若图乙表示某森林物种数与样方面积关系,调查该森林物种数时设定样方面积最好为S1
D.与双子叶草本植物相比,样方法更适用于调查单子叶草本植物的种群密度
解析:调查植物种群密度常用的取样方法有五点取样法和等距取样法,都要遵循随机取样的原则;若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况,根据“计上不计下,计左不计右”的原则,图中计数值应该是8;图乙中,随样方面积的增大,该森林物种数逐渐增多最后保持稳定,样方面积达到S1后,该森林物种数不再增加,因此调查该森林物种数时样方面积最好是S1;单子叶草本植物通常是丛生或蔓生的,从地上部分难以辨别是一株还是多株,而双子叶草本植物则容易辨别个体数目,所以样方法更适用于调查双子叶草本植物的种群密度。
3.下列调查活动中,所得数据与实际数值相比,偏小的是(　B　)
A.用标记重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度时,部分鲤鱼身上的标记物脱落
B.用样方法调查蒲公英的种群密度时,在分布较稀疏的地区取样
C.调查人群中某种遗传病的发病率时,以患者家系为调查对象
D.用样方法调查草地中蒲公英的种群密度时,统计正好在样方线上的所有个体
解析:如果标记物脱落,将会导致第二次捕获的鲤鱼中有标记的数量减少,所得数据偏大;取样应随机,如果在稀疏地区取样,则密度偏小;调查发病率时,应在人群中随机取样,若以患者家系为调查对象,则结果偏大;如果统计样方线上的所有个体,则所得数据偏大。
4.(不定项选择)如图为三个不同森林中甲、乙、丙3个灰松鼠种群中各年龄期的个体数目所占比例,下列有关说法正确的是(　AD　)
A.未来一段时间内种群甲的个体数量可能会增加
B.在近期内种群乙的个体数量一定会保持稳定
C.种群丙当前的个体数量在三个种群中最多
D.天敌迁入可能会使灰松鼠种群的年龄结构发生变化
解析:年龄结构为稳定型的种群乙,近期内其种群数量不一定保持稳定,因为种群数量还受迁入率和迁出率等的影响;仅由题图不能说明种群丙当前的个体数量在三个种群中最多;种群中不同年龄段个体被天敌捕食的概率不同,天敌的迁入可能会改变种群的年龄结构。
5.图1、图2为种群数量特征的两个概念图。回答下列问题。
(1)图1中能预测一个种群数量变化趋势的是　　　　(填字母),诱杀害虫的雄虫可以降低害虫的出生率,原因是破坏了害虫的　　　(填字母)。
(2)图2中甲的含义是　　　　　,乙的含义是　　　　　　　。
(3)调查田鼠种群密度的常用方法是　　　　　。在正常操作无误的情况下,调查所得数据一般大于实际数据,原因是　

　。
解析:(1)由图1可知,b为年龄结构,可以预测一个种群数量的变化趋势,a为性别比例。(2)据图2,“+”“-”符号及箭头指向可知,甲为出生率,乙为死亡率。(3)田鼠活动能力强,活动范围大,因此,常用标记重捕法调查田鼠种群密度。在正常操作无误的情况下,调查所获得的数据一般大于实际数据,是因为田鼠被捕捉并标记放回后,再被捕捉的难度大于未被捕捉过的田鼠。
答案:(1)b　a　(2)出生率　死亡率　(3)标记重捕法　田鼠被捕捉并标记放回后,再被捕捉的难度大于未被捕捉过的田鼠