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选择性必修2
生物与环境
第1 节 种群的数量特征
细胞
组织
器官
系统
个体
种群
群落
生态系统
生物圈
九大生命系统结构层次
问题探讨
2015年,我国科学家基于长期的野外观测宣布:在我国东北长白山脉北部地区,共监测到东北豹42只,其中,幼体2只,雄性和雌性的成体分别为21只和17只,未能判断性别的成体2只。
红外触发相机拍摄到的东北豹
讨论:
1.调查东北豹的种群数量对于保护它们有什么意义?
弄清东北豹的数量现状,才能有针对性地采取有效的保护措施。
2.调查东北豹种群中雌雄个体的数目对于预测该种群的发展趋势有什么意义?
东北豹种群中雌雄个体的比例影响种群的出生率,从而影响种群数量的变化。
结合上述资料,回顾种群的概念并思考种群存在的意义是什么?
在一定空间范围内,同种生物所有个体形成的集合就是种群。
种群是生物繁殖的基本单位,又是生物群落的基本组成单位。
从进化的观点来看:种群是生物进化的基本单位。
一片草地上的全部蒲公英 一个池塘中的全部鱼
种群的其他数量特征及其关系
种群密度及其调查方法
学习内容
种群密度及其调查方法
种群在单位面积或 单位体积中的个体数。
陆生生物 水生生物
种群密度
——种群最基本的数量特征
种群密度
种群的个体数量
空间大小(面积或体积)
(2)表达式:
(1)概念:
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,都需要对种群密度进行调查研究。
(3)应用:
种群密度及其调查方法
种群密度的调查方法
逐个计数法 和 估算法
在调查 、 的种群时,可以逐个计数
如调查某山坡上的珙桐(湖北神农架的国家一级保护植物)密度
注意:
数量较少的濒危生物,即使分布范围较大,也可以采用逐个计数法计算种群密度。
分布范围较小
个体较大
1棵珙桐/10m2
种群密度及其调查方法
估算法
黑光灯诱捕法、 样方法、标记重捕法
黑光灯是一种发射人眼看不见的、波长在365 nm左右的紫外线的电光源。 黑光灯具有很强的诱虫作用,是杀虫用灯的理想光源。应用:对于有趋光性的昆虫,可以用黑光灯进行灯光诱捕的方法来估算它们的种群密度。
估算法
黑光灯诱捕法、 样方法、标记重捕法
种群密度及其调查方法
原理: 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。
例:某同学对某地蒲公英数量调查结果如下(样方:1m2),则该地蒲公英的种群密度约为 株/m2。
4
样方编号 1 2 3 4 5
株数 3 4 5 4 4
① 适用范围:
估算法
黑光灯诱捕法、 样方法、标记重捕法
种群密度及其调查方法
①一般是 ;
②活动能力 、活动范围 的动物。
(如蚜虫、跳蝻、蚯蚓、虫卵)。
植物
弱
小
P5页实验:
调查草地中某种双子叶植物的种群密度
种群密度及其调查方法
1. 确定调查对象-双子叶植物
原因: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;而双子叶草本植物的个体数目则易于辨别。
区分特点:
种群密度及其调查方法
2. 提出问题:
3. 制定计划:
4. 实施计划:
准备
确定调查对象
确定样方
计数
计算种群密度
某种双子叶植物的种群密度是多少?
确定调查地点、时间、范围等。
种群密度及其调查方法
1.准备
寻找调查地点、观察地形、分析隐患。
确定调查对象
双子叶草本植物的种类并记录
确定样方
确定样方的多少、样方大小和取样方法
样方多少:根据总面积大小,面积大,样方多;面积小,样方少。
样方大小:视调查对象的大小及分布情况而定。
一般情况下,草本1 m2;灌木16 m2;乔木100 m2。
样方数目:样方的多少与被调查地段的总面积呈正相关,一般来说,选取的样方越多,求得的种群密度越接近实际情况
种群密度及其调查方法
取样方法:五点取样法、等距取样法
确定样方
五点取样法
等距取样法
这种方法适用于调查植物个体分布比较均匀的情况。
计数原则:
(计上不计下,计左不计右)
种群密度及其调查方法
若正好在边界线上,应“计上不计下,计左不计右”
即样方内 + 相邻两边及其夹角(圆形则是边的一半)
计数
统计好每个样方内所调查植物的数量
计算种群密度
种群密度及其调查方法
【典例】调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时,设计如下调查步骤:
①选取40×40cm为最佳样方面积;
②在该物种分布较密集的地方取5个样方;
③计算每个样方该植物个体数,若计算结果由多到少依次为:N1、N2、N3、N4、N5,则将N3种群密度的估计值,作为种群密度的估计值。
请指出以上设计方案的错误,并加以改正。
③对种群密度值的估计方法不对,应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。
①选取的样方面积不对,应选取物种数量达到稳定的最小面积100×100cm;
②取样方法不对,应在B草原中随机取样;
种群密度及其调查方法
估算法
黑光灯诱捕法、 样方法、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。
活动能力 、活动范围 的动物。
强
大
适用范围:
计算:
初次捕获并标记数(M)
个体总数(N)
重捕获的标记个体数(m)
再次捕获的个体数(n)
=
N只
首次捕获
n只
放回混匀
重捕
M只
重捕
初次捕获并标记数(M)
个体总数(N)
重捕获的标记个体数(m)
再次捕获的个体数(n)
=
种群个体总数为:
N总=
M初标×n重总
m重标
/S面积
M
m重标
=
种群密度
( )
种群密度及其调查方法
Ⅰ. 若被标记个体的标记物脱落;
Ⅱ. 若被标记个体易被天敌捕食;
Ⅲ. 若被标记个体变得狡猾,不易再次被调查者捕捉。
a. 误差偏大的原因
Ⅰ. 若个体间相互接触,未被标记个体也沾上了标记颜料;
Ⅱ. 若被标记个体标记物过于醒目,导致比未标记的更容易被重捕;
Ⅲ. 若标志物影响动物的活动,导致更容易被捉到。
b. 误差偏小的原因
标记重捕法
N总=
M标×n重总
m重标
要确保标记物和标记方法对动物的寿命和行为不会产生伤害。
标记物不能过分醒目,不能影响被标记动物的正常生活。
标记符号必须能够维持一定的时间,在调查期间不能消失。
标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相同。
在调查期间没有大量个体的出生、死亡、迁入和迁出。
被标记的个体需在种群中混合均匀后再进行重捕。
种群数量变化期间,两次捕获的间隔时间不能太长,也不能太短。
尽可能多地捕获和标记动物以减少误差
标记重捕法
注意事项:
种群密度及其调查方法
其他方法 P6页
1.红外触发相机调查技术:如东北虎和东北豹等
2.通过粪便具有不同的特征调查:如大熊猫等
3.通过不同的声音调查:如鲸、长臂猿等
(不定项)[2022福建三明一中高二下月考]下列关于种群密度调查的
叙述,正确的是 ( )
AD
A.使用样方法调查种群密度时,不宜选择丛生或蔓生的草本植物
B.所有活动范围大的动物都适合用标记重捕法调查种群密度
C.调查马尾松(乔木)的种群密度时,可将小样方划分为 左右
D.调查趋光性农业害虫的种群密度时,可定位设置灯光诱捕,定时计数
【解析】 标记重捕法需要直接捕捉个体,在调查生活在隐蔽、复杂环境中的动物,特别是猛禽和猛兽时,并不适合用标记重捕法,B错误;一般来说,样方大小与植株大小呈正相关,马尾松是乔木, 左右的小样方面积太小,会造成较大的误差,C错误。
例5 为了调查某种生物的种群密度,常用的方法有样方法和标记重捕法。关
于这两种方法的区别的叙述,不正确的是( )
A
A.前者只适合于植物,后者只适合于动物
B.前者要对每个样方计数,后者要进行两次计数
C.前者往往是直接观察,后者需要捕捉个体
D.前者不易受迁入和迁出影响,后者易受迁入和迁出影响
[解析] 样方法适用于植物、昆虫卵等的种群密度的取样调查,主要用于活动能力较弱,活动范围小的动物及植物的种群密度的调查,A错误;样方法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,标记重捕法要进行两次计数,第一次捕获计数并标记,第二次捕获计数,估算种群密度,B正确;样方法一般可以直接观察,标记重捕法要进行捕捉和统计,C正确;样方法适用的对象移动能力较弱,不太受迁入和迁出影响,而标记重捕法适用的对象活动范围广、活动能力强,易受迁入和迁出影响,D正确。
例6 [2022·广东汕头期中] 某科技小组调查一块面积为 的森林里灰喜
鹊和画眉的种群密度,在该区域内随机设置了若干捕鸟网。一天捕获鸟共306
只,将捕获的鸟做好标记后在原地放飞,10天后,在同一地点再放置同样数量
的捕鸟网,捕获鸟共298只,捕获结果统计如下表,下列叙述错误的是( )
捕获总鸟数 灰喜鹊 画眉
第一次捕捉 306 48(标记后放生) 37(标记后放生)
第二次捕捉 298 43(其中6只标记) 32(其中8只标记)
D
A.为了保证结果可靠,标记物对标记对象的生理习性不能有影响
B.根据统计结果估算该区域灰喜鹊大约有344只
C.由于标记的画眉被再次捕获的概率下降,所以画眉的实际数量可能更少
D.若第二次捕获引起鸟死亡,会直接影响估算的结果
[解析] 标记物不能影响标记动物的正常生命活动,也不能导致其发生疾病和感
染,如果标记物对标记对象的生理习性有影响,会造成实验误差,A正确;调
查的某区域内某种生物的种群数量 第一次捕获的某种生物的数量×第二次捕
获的该种生物的数量 第二次捕获的该种生物的标记个体数量,则该区域灰
喜鹊大约有 (只),B正确;调查的某区域内某种生物的种群
数量 第一次捕获的某种生物的数量×第二次捕获的该种生物的数量 第二
次捕获的该种生物的标记个体数量,由于标记的画眉被再次捕获的概率下降,
分母减小,所以计算的结果应偏大,实际数量可能更少,C正确;虽然第二次
捕获引起鸟死亡,但是可以进行计数,不影响估算的结果,D错误。
【小结】种群密度的调查方法
种群密度的调查方法
逐个计数法
估算法
适用范围
分布范围较小、个体较大的种群
黑光灯诱捕法
样方法
标记重捕法
适用范围
有趋光性的昆虫
适用范围
植物或昆虫卵及一些活动范围较小的动物(如蚜虫、跳蝻)
适用范围
活动能力强、活动范围大的动物
其他方法
航拍法、红外触发相机、分析粪便、标记声音等
种群的其他数量特征及其关系
——种群最基本的数量特征
种群密度
其他数量特征
出生率与死亡率
迁入率和迁出率
年龄结构与性别比例
种群的其他数量特征及其关系
出生率与死亡率
1.概念
在单位时间内,新产生(或死亡)的个体数目占该种群个体总数的比值。
3.与种群密度的关系:
出生率>死亡率,种群密度_ ___;
出生率≈死亡率,种群密度__________;
出生率<死亡率,种群密度__ __;
增大
相对稳定
减小
人口自然增长率=出生率-死亡率
4.意义:
出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。直接影响种群大小和种群密度
2.大小
繁殖能力强的种群出生率高,种群增长快
为什么东北豹、大熊猫等动物在实施人为保护的措施下,种群数量仍不能迅速增长
鼠、蝗虫等动物,尽管人们采取各种防除措施,却仍然数量繁多,屡屡为害?
种群的其他数量特征及其关系
出生率与死亡率
繁殖能力的差别是重要因素,繁殖能力强的种群出生率高,种群数量出现较快增长。
种群的其他数量特征及其关系
迁入率和迁出率
1.概念
在单位时间内,迁入(或迁出)的个体数目占该种群个体总数的比值。
2.与种群密度的关系:
人口自然增长率=出生率-死亡率
3.意义:
决定种群数量和种群密度的直接因素
在研究城市人口的变化中具有重要意义
迁入率>迁出率,种群密度 ;
迁入率≈迁出率,种群密度 ;
迁入率<迁出率,种群密度 。
增大
相对稳定
减小
种群的其他数量特征及其关系
年龄结构
1.概念
指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
2.类型:
一般分为幼年(尚无生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(丧失生殖能力)三个阶段。
增长型 稳定型 衰退型
模型图
特 点
①幼年个体多,
老年个体少;
②出生率>死亡率;
③种群数量增加
①各年龄期的个体数目相差不大;
②出生率=死亡率③种群数量稳定
①幼年个体少,老年个体多;
②出生率<死亡率;
③种群数量减少
种群的其他数量特征及其关系
年龄结构
种群的其他数量特征及其关系
年龄结构
思考·讨论 分析种群的年龄结构
种群年龄结构的三种类型
1、图1-3中A、B、C三种年龄结构的种群,哪种类型的种群数量会越来越大,属于增长型?哪种类型的种群数量会越来越小,属于衰退型?哪种类型的种群数量会在一段时间内保持相对稳定,属于稳定型?为什么?
A属于增长型,C属于衰退型,B属于稳定型。
因为一般来说,幼年和成年个体数越多,老年个体数越少,出生率就越高,死亡率就越低,种群数量增长就越快;反之,种群数量增长就越慢,或者种群数量下降。
种群的其他数量特征及其关系
年龄结构
思考·讨论 分析种群的年龄结构
种群年龄结构的三种类型
2.年龄结构为稳定型的种群,种群数量在近期一定能保持稳定吗?年龄结构为衰退型的种群呢
不一定;这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄结构,还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响,此外种群数量还受迁入率和迁出率的影响。
年龄结构为衰退型的种群,种群数量一般来说会越来越少,但是也不排除由于食物充足、缺乏天敌、迁入率提高等而使种群数量增长的情况。
年龄结构预测种群密度变化趋势,但是这种趋势不一定能实现!
种群的其他数量特征及其关系
年龄结构
思考·讨论 分析种群的年龄结构
3.这说明我国人口的年龄结构发生了什么变化?
年龄 1990 2013 2018
0~14 岁 27.69% 16.41% 16.9%
15~64 岁 66.74% 73.92% 71.2%
65岁及以上 5.57% 9.67% 11.9%
我国人口年龄结构变化
这说明我国少年儿童的人口占比在减少,老龄人口占比在增加。我们应该关注我国的老龄化问题。
3.意义:
年龄结构通过影响出生率和死亡率来影响种群密度。
年龄结构可以预测种群数量的变化趋势。
种群的其他数量特征及其关系
性别比例
1.概念
指种群中雌雄个体数目的比例。
①雌雄个体是指的是具有生殖能力的个体,如工蜂不计算在内;②并非所有种群都有性别比例,如某些雌雄同株的植物。
雌雄相当型
多见于高等动物
雌多雄少型
多见于人工控制种群
雌少雄多型
多见于营社会生活昆虫
2.类型
3.图1-1-4中人群的性别比例关系是♀___♂。对一个自然种群来说,如果某种外
界因素导致性别比例严重失衡,那么直接影响的是该种群的________,进而导
致该种群的种群密度______。
结论:性别比例通过影响________间接影响种群密度。
出生率
减小
出生率
种群的其他数量特征及其关系
性别比例
3.意义
通过影响 出生率 间接 影响种群密度。
4.应用
在农业生产中,利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体→改变害虫种群正常的性别比例→降低害虫的出生率,进而降低该种害虫的种群密度。
1)种群最基本的数量特征:
2)能够直接决定种群大小的特征是:
3)能够预测种群数量的变化趋势的特征是:
4)间接影响种群数量变化的特征是:
5)年龄结构通过影响 来影响种群数量;
性别比例通过影响 来影响种群数量。
种群密度
出生率和死亡率、迁出率和迁入率
年龄结构
年龄结构、性别比例
出生率和死亡率
出生率
小 结
种群密度
死亡率
性别比例
年龄结构
预测变化方向
间接影响
迁入率迁出率
直接决定
直接决定
调查方法
标记重捕法
样方法
影响
出生率
小 结
课 后 练 习 题
1.种群密度是种群最基本的数量特征。判断下列与种群密度有关的表述是否正确。
(1)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。
(2)调査青蛙等活动范围不大的动物的种群密度可以用样方法。 ( )
(3)种群密度与出生率成正比。( )
×
√
×
2.科技人员为了检验某新型除草剂对麦田杂草猪殃殃的防治效果,随机选3块麦田,在每块田中做对照实验,施药60天后调查猪殃殃的密度。取样方法为每个处理随机取5个样方,每个样方为1m2。调査结果为对照组411.75株/m2,实验组35.00株/m2。下列分析正确的是( )
A.样方数量过少,面积适当 B.样方面积过小,数量适当
C.杂草株数应为整数,对照组数据有误 D.实验组数据可信,该除草剂施用效果显著
D
课 后 练 习 题
2.下图A、B分别为两个国家人口的年龄结构图,纵轴示年龄,横轴示各年龄段人口占总人 口的百分比。据此图可判断,未来人口增长率高 的国家是 。
二、拓展应用
1.在某池塘中,第一次捕获鲫鱼106条,做上标记后放回;第二次捕获鲫鱼91条,其中有标记的为25条。由此估算该池塘中有鲫鱼 条。
约386
B
课 后 练 习 题
3.2003年,我国颁布法律,禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”和“非医学需要的性别选择性人工流产”,请简要说明这一规定的意义。
在自然情况下,新生儿的男女性别比例大致为1:1。禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”和“非医学需要的性别选择性人工流产”,有利于维系性别比例均衡,进而有利于维持社会的和谐稳定。
2.[2022湖南邵阳高三月考]种群密度是种群最基本的数量特征,
下列关于种群密度的说法正确的是( )
C
A.种群密度是指在单位面积或单位体积中所有生物的个体数量
B.种群密度能反映种群在一定时期的数量和种群数量的变化趋势
C.调查昆虫卵或一些活动范围小的动物的密度时,适合用样方法
D.利用标记重捕法调查种群密度时,标记的个体必须是成年个体