第47讲 种群及其动态
(时间:30分钟 满分:34分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(新情境·自疏现象分析|2024·保山模拟)在海洋中,某些年龄相同的不能活动的动物种群中,典型的竞争结果是较少量的较大个体存活下来,这种现象被称为“自疏现象”。下列说法错误的是( )
[A] “自疏现象”通过直接影响种群的死亡率来调节种群密度
[B] “自疏现象”改变了种群的年龄结构,不利于种群的发展
[C] 随着该类动物种群的种群密度增大,种内竞争加剧
[D] 食物影响着该类动物种群的数量,属于密度制约因素
2.(影响种群数量变化的因素|2024·西安月考)下列关于种群密度与数量变化的叙述,错误的是( )
[A] 种群密度是种群最基本的数量特征
[B] 常用样方法调查跳蝻、虫卵等种群密度
[C] 林冠层的郁闭度较高,会使所有林下植物的种群数量下降
[D] 种群数量的变化受生存空间及种群密度的制约
3.(种群数量变化|2024·肇庆二模)水稻是我国南方的重要农作物,水稻上常发生多种蚜虫,以麦长管蚜最为常见。麦长管蚜轻则导致水稻生育期延缓,稻株发黄早衰,干粒重降低;重则导致水稻谷粒干瘪不实,甚至提前枯萎。某地区的稻田中投放了麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂。下列有关说法正确的是( )
[A] 稻田中的蚜虫构成一个种群
[B] 调查麦长管蚜种群密度的方法是标记重捕法
[C] 稻田中投放麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂可降低其种群的数量,属于生物防治
[D] 防治麦长管蚜时,可在种群数量达到K/2时进行
4.(标记重捕法的运用|2024·曲靖模拟)某小组用标记重捕法调查某面积为6 hm2湖泊中草鱼的种群密度,第一次用大网眼渔网捕捞了30条草鱼并标记,第二次换用小网眼渔网捕捞到40条鲤鱼和60条草鱼,其中共有80条鱼未标记。下列相关叙述中正确的是( )
[A] 用标记重捕法调查其种群密度时,标记的个体必须是成年个体
[B] 若第二次换用大网眼渔网捕捞,则所计算出的数值比实际值偏大
[C] 若第一次标记的草鱼在重捕前有6条死亡,则草鱼的种群密度约为12条/hm2
[D] 若第二次捕捞时引起鱼死亡,则会直接影响估算结果,需重新捕捞计数
5.(种群数量增长数学模型|2024·重庆一模)在非理想条件下,种群的数量呈“S”形增长,其数学模型为增长速率=rN,公式中字母含义是N为某时期种群的数量,r为瞬时增长率,K为环境容纳量。下列叙述正确的是( )
[A] 建立数学模型的步骤有:①提出合理假设,②观察研究对象,③建立数学模型,④对模型进行检验或修正
[B] 食物、天敌、气候等密度制约因素限制种群的数量不能无限增大
[C] 某湖泊中,某种鱼的最大增长速率为rK/4
[D] 自然环境中,某种动物的种群数量不会超过K值
6.(探究酵母菌种群数量变化|2024·南阳月考)在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中,将酵母菌培养液稀释103倍后,用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)进行计数,观察视野如图所示。下列有关叙述错误的是( )
[A] 实验中存在对照,酵母菌个体数常用抽样检测法获得
[B] 在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率
[C] 利用该方法计得的菌体数可能比实际活菌数多
[D] 若仅以图中一个中方格计数,可以估算出培养液中酵母菌密度为3.5×108个·mL-1
能力提升练
选择题:7~9题,每题4分。
7.(影响种群数量变化的因素|2025·四川高考适应性考试)为提高农作物的产量,农业生产中常使用杀虫剂杀死害虫,使用除草剂清除杂草。下列叙述错误的是( )
[A] 喷洒杀虫剂通过增加死亡率来降低昆虫的数量,但不会影响杂草的繁殖
[B] 喷洒除草剂后,物质循环和能量流动的改变导致依赖杂草生存的昆虫数量减少
[C] 同一区域的田块同时喷洒杀虫剂可减少田块间害虫迁入与迁出,提高防治效果
[D] 使用杀虫剂和除草剂会降低农田的遗传多样性,农业生产中应精准施药
8.(种群数量增长曲线|2024·成都模拟)自然界中种群的数量特征是种群最重要的特征之一,如图表示某动物种群在不同条件下数量变化情况的数学模型。下列说法错误的是( )
[A] d段波动主要是出生率和死亡率变动所致
[B] 若a段种群增长近似于“J”形曲线,则需要满足的条件是空间和资源充裕、气候适宜、没有天敌等
[C] 该种群的环境容纳量是e对应的种群数量,在该数量下,若人为一次性捕杀该动物后,其K值基本不变
[D] 影响种群数量变化的因素有很多,分析图中曲线,与d段相比,影响c段的因素最可能是食物和天敌
9.(新考法·被捕食率与补充率|2024·咸阳模拟)研究人员在研究某种捕食者与其猎物关系时,构建了猎物种群数量与被捕食率、补充率的关系模型如图,其中补充率代表没有被捕食的情况下猎物增长的比率。下列说法错误的是( )
[A] 当猎物种群数量介于a~b时,捕食者可以更有效地捕获猎物
[B] 若该猎物表示害虫,当数量超过b点时,会导致该虫害的爆发
[C] 猎物种群数量介于a~b时,种群数量会逐渐稳定在b点
[D] 猎物种群数量超过b点时,种群可能出现K值,且K值为c点所对应的种群数量
10.(10分)(实验探究信息素及其应用|2024·雅安期中)世界范围内,蝗灾对农业、经济和环境构成重大威胁。某动物研究所发现了一种释放量低但生物活性非常高的集群信息素。
(1)研究表明,在集群信息素的作用下,飞蝗种群由散居型可以转变为群居型,形成超大型种群。从种群的数量特征分析,集群信息素导致不同地区的飞蝗种群的 发生明显的改变。
(2)为确定飞蝗分泌的挥发性物质中,哪一种为集群信息素,科研人员分别向A、B区通入不同的物质,记录飞蝗在不同区域的停留时间,结果如下表。
组别 A区 B区
通入 物质 停留时 间/s 通入挥 发性物质 停留时 间/s
第1组 溶剂 180 苯乙腈 (PAN) 170
第2组 溶剂 190 4乙烯 基苯甲醚 (4VA) 410
第3组 溶剂 285 苯乙醇 (PhA) 315
研究人员据此初步确定4VA是集群信息素,做出判断的依据是
。
(3)研究表明,蝗虫的触角上有感知4VA的嗅觉受体。据此研究,请提出有关蝗灾防治的设想: 。
第47讲 种群及其动态
1.B “自疏现象”只留下了较少量的较大个体,有利于种群的发展,“自疏现象”不一定改变种群的年龄结构。
2.C 种群密度是种群最基本的数量特征;一般调查植物,个体小、活动能力弱的动物(如跳蝻)或虫卵等种群密度,常采用样方法;林冠层的郁闭度较高,但不会使所有林下植物的种群数量都下降,有些阴生植物种群数量会增加;由于空间和资源是有限的,因此种群数量的变化受生存空间及种群密度的制约。
3.C 稻田中的蚜虫有多种,不属于同一个种群;麦长管蚜活动能力弱,活动范围小,因此调查麦长管蚜种群密度时应选用样方法;稻田中投放麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂可降低其种群的数量,属于生物防治;防治麦长管蚜时,需在种群数量达到K/2之前进行,严防种群数量达到K/2。
4.C 用标记重捕法调查种群密度时,调查的关键是要做到随机性,故标记的个体不用必须是成年个体;若第二次换用大网眼渔网捕捞,则会导致第二次捕捞到的草鱼中被标记的个体占比增多,计算出的数值比实际值偏小;第二次换用小网眼渔网捕捞到40条鲤鱼和60条草鱼,其中共有80条鱼未标记,说明其中含有被标记的草鱼20条,若第一次标记的草鱼在重捕前有6条死亡,则实际标记的草鱼有24条,草鱼的种群密度=24×60÷20÷6≈12条/hm2;若第二次捕捞时引起鱼死亡,需将捕获的死亡的草鱼也纳入计算,不会影响估算结果,不需要重新捕捞计数。
5.C 建立数学模型的步骤有:①观察研究对象,提出问题,②提出合理的假设,③建立数学模型,④对模型进行检验或修正;气候为非密度制约因素;“S”形增长曲线中,种群数量为K/2时,种群增长速率最大,为r×K/2×(K-K/2)/K=rK/4;自然环境中,种群数量可能在K值上下波动,因此某种动物的种群数量有时会超过K值。
6.D “探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验在时间上形成前后对照,酵母菌个体数常用抽样检测法获得;酵母菌种群增长速率先增加后降低,所以在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率;未染色情况下,利用血细胞计数板进行计数无法区分活菌和死菌,导致计得的菌体数可能比实际活菌数多;从图中可以看出,一个中方格的16个小方格中的酵母菌数总共有14个,估算培养液中酵母菌密度=14÷16×400÷10-4×103=
3.5×109(个·mL-1)。
7.A 某些昆虫可能对杂草起到传粉和传播种子的作用,因此喷洒杀虫剂也会影响杂草的繁殖;喷洒除草剂后,除草剂的使用会导致土壤中有化学残留,这些残留物难以被土壤完全降解,长期积累下来会破坏土壤结构,进入食物链、食物网后可能形成生物富集,进而影响物质循环和能量流动,物质循环和能量流动的改变导致依赖杂草生存的昆虫数量减少;同一区域的田块同时喷洒杀虫剂可减少田块间害虫迁入与迁出,降低害虫的种群密度,提高防治效果;使用杀虫剂和除草剂除了降低了杂草和害虫的数量,还能对其他生物造成影响,如害虫的天敌以及土壤生物等,会降低农田的遗传多样性,因此农业生产中应精准施药。
8.D d段表示种群数量相对稳定,其波动主要是出生率和死亡率变动所致;在空间和资源充裕、气候适宜、没有天敌等理想条件下,种群数量会呈“J”形增长,若a段种群增长接近“J”形曲线,则需要满足以上等条件;种群数量在e上下波动,则e对应的种群数量为该种群的环境容纳量,其大小取决于环境条件,人为一次性捕杀该动物后,其K值基本不变;d段种群数量相对稳定,c段种群数量迅速下降,与d段相比,影响c段的因素最可能是气候变化或传染病等,食物和天敌对种群数量的影响往往呈周期性,通常不会导致种群数量持续锐减。
9.C 种群数量介于a~b时,被捕食率大于其他区段,说明种群数量介于a~b时,捕食者可以更有效地捕获猎物;猎物种群数量超过b点时,补充率大于被捕食率,种群数量会逐渐增大,若该猎物表示害虫,当数量超过b点时,会导致该虫害的爆发;猎物种群数量介于a~b时,被捕食率大于补充率,种群数量会逐渐稳定在a点;猎物种群数量超过b点时,补充率大于被捕食率,种群数量会增加,在c点保持稳定,故种群可能出现K值,且K值为c点所对应的种群数量。
10.【答案】 (除标注外,每空4分)
(1)种群密度(2分)
(2)第2组的飞蝗在B区停留时间明显长于A区,另外两组飞蝗在A区、B区停留时间差异不大
(3)可根据4VA的结构设计拮抗剂,阻止蝗虫感知4VA的嗅觉受体与4VA结合,进而阻止蝗虫的聚集
【解析】 (1)根据题意可知,在集群信息素的作用下,飞蝗种群由散居型可以转变为群居型,形成超大型种群,使某一区域的飞蝗数量增多,从种群的数量特征分析,集群信息素导致不同地区的飞蝗种群的种群密度发生明显改变。(2)本实验目的是确定飞蝗分泌的挥发性物质中,哪一种为集群信息素,则实验的自变量是是否通入挥发性物质及通入挥发性物质的种类,因变量是停留时间,表格数据显示,第2组的飞蝗在B区停留时间明显长于A区,而另外两组飞蝗在A区、B区停留时间差异不大,故据此初步确定4VA是集群信息素。(3)信息分子需要与相应的受体结合才能发挥作用,蝗虫的触角上有感知4VA的嗅觉受体,据此可根据4VA的结构设计拮抗剂,进而阻止蝗虫感知4VA的嗅觉受体与4VA结合,从而阻止蝗虫的聚集,有效防治蝗灾。第47讲 种群及其动态
[课标要求]
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.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
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。
4.运用数学模型表征种群数量变化的规律,分析和解释影响这一变化规律的因素,并应用于相关实践活动中。
考点一 种群的数量特征及种群密度的调查
1.种群的数量特征
2.种群密度的调查方法
(1)逐个计数法:调查分布范围 、个体 的种群。
(2)估算法。
①样方法。
②标记重捕法。
③黑光灯诱捕法:对于有 的昆虫,还可以用黑光灯进行灯光诱捕来估算它们的种群密度。
④抽样检测:可采用抽样检测法调查培养液中酵母菌的种群密度。
⑤其他方法:用红外触发相机拍摄照片和视频;根据不同动物的粪便具有不同的特征进行计数,通过动物的声音特征进行计数。
1.判断正误
(1)(选择性必修2 P2正文)在调查分布范围较小,个体较大的种群时,可以逐个计数。( )
(2)(选择性必修2 P5探究·实践)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时,应选择植物生长茂盛处取样。( )
(3)(选择性必修2 P5探究·实践)五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。( )
(4)(选择性必修2 P6生物科技进展)调查动物种群密度还可通过红外触发相机、微卫星DNA分子标记等技术进行调查。( )
2.规范表达
(1)(选择性必修2 P4思考·讨论)年龄结构为稳定型的种群,种群数量在近期不一定能保持稳定,原因是 。
(2)(选择性必修2 P4正文延伸)利用性引诱剂可有效降低害虫的种群密度,其原理是
。
(3)(选择性必修2 P5探究·实践)野外利用样方法调查植物种群密度时一般不选择单子叶草本植物,原因是 。
(4)(选择性必修2 P5探究·实践拓展)五点取样法和等距取样法都规定了取样的方式,
(填“符合”或“不符合”)随机取样的原则,原因是
。
种群密度调查方法的误差分析
(1)样方法误差分析。
(2)标记重捕法误差分析。
能力1 通过对种群数量特征及其相互关系的分析,培养模型分析能力
1.(2024·四川绵阳月考)下图为种群相关知识的概念模型,下列叙述错误的是( )
[A] 种群密度是最基本的种群数量特征,①大于③时种群密度不一定增大
[B] 不同种群⑤的类型可能不同,但都通过影响出生率和死亡率对种群密度产生影响
[C] ⑥可通过影响出生率对种群密度产生影响,且所有种群都具有此特征
[D] 年龄结构为衰退型的种群,其种群数量不一定会立即下降
2.(2022·重庆卷,14改编)乔木种群的径级结构(代表年龄结构)可以反映种群与环境之间的相互关系,预测种群未来发展趋势。研究人员调查了甲、乙两地不同坡向某种乔木的径级结构,结果如图。下列叙述错误的是( )
注:Ⅰ和Ⅱ为幼年期,Ⅲ和Ⅳ为成年期,Ⅴ和Ⅵ为老年期。
[A] 甲地Ⅲ径级个体可能在幼年期经历了干旱等不利环境
[B] 乙地阳坡的种群密度比甲地阳坡的种群密度低
[C] 甲、乙两地阳坡的种群年龄结构分别为稳定型和衰退型
[D] 甲、乙两地阴坡的种群数量可能会增长
能力2 通过对新情境下种群密度调查方法的分析,培养科学探究能力
3.(2022·全国乙卷,31)某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量,主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题。
(1)为保证调查的可靠性和准确性,选取样方时应注意的主要事项有
(答出3点即可)。
(2)已知调查区域总面积为S,样方面积为m,样方内平均个体数为n,则该区域的种群数量为 。
(3)与标记重捕法相比,上述调查方法的优势有
(答出2点即可)。
种群密度调查方法的选择
考点二 种群的数量变化及其影响因素
1.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 。
(2)建构过程。
(3)表达形式。
①数学公式:科学、准确,但不够 。
②曲线图:直观,但不够 。
2.种群数量的“J”形增长和“S”形增长
3.种群数量的波动
(1)在自然界,有的种群能够在一段时期内维持数量的 。
(2)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 。
(3)大多数生物的种群数量总是在 中。处于波动状态的种群,在某些特定条件下可能出现 。
(4)当一个种群数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而 。
4.影响种群数量变化的因素
提醒 密度制约因素和非密度制约因素调节种群数量。食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的,称为密度制约因素,而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害,对种群的作用强度与该种群的密度无关,称为非密度制约因素。
5.种群研究的应用
1.判断正误
(1)(选择性必修2 P8正文)自然界中,细菌的种群增长都为“J”形增长。( )
(2)(选择性必修2 P9正文)种群“J”形增长的数学模型(Nt=N0λt)中,N0为该种群的起始数量,λ为种群增长率。( )
(3)(选择性必修2 P9图15)在“S”形增长曲线中,当种群数量超过K/2后,种群增长速率减慢,其对应的年龄结构为衰退型。( )
(4)(选择性必修2 P9正文)一个种群中的最大数量就是该种群的环境容纳量。( )
(5)(选择性必修2 P16正文)种群数量的增长不受种群密度制约。( )
(6)(选择性必修2 P16正文)鱼类养殖过程中,在种群数量接近K/2时进行捕捞,有利于鱼类资源的可持续发展。( )
2.规范表达
(1)(选择性必修2 P9正文拓展)同一种群的K值并不是固定不变的,这是由于
。
(2)(选择性必修2 P16旁栏思考)渔网网目不能过小,否则会影响来年鱼产量。请从种群特征的角度作出解释,这是因为 。
(3)(选择性必修2 P14~15思考·讨论拓展)研究人员在一定体积培养液中放入5个大草履虫,然后定期统计大草履虫的数量,经过反复实验,结果如图所示。
①在实验过程中,当种群数量为 (用分数表示)时种群增长速率最快。
②若种群起始数量改为20,K值 (填“会”或“不会”)变大,因为 。
③改变培养温度会影响大草履虫的数量,这属于 (填“密度制约因素”或“非密度制约因素”),因为 。
1.“J”形曲线与“S”形曲线的“增长率”和“增长速率”辨析
(1)种群增长率是指单位时间内种群中新增加的个体数量与初始数量的比值,计算公式
如下:
种群增长率=×100%(无单位)。
(2)种群增长速率是指单位时间内种群增加的个体数量。计算公式如下:
种群增长速率=(有单位,如个/年)。
2.聚焦K值
(1)K值的不同表示方法。
(2)K值不是一成不变的。
K值会随着环境的变化而变化,当生物生存的环境遭受破坏时,K值会下降;当生物生存的环境得到改善时,K值会上升。
(3)K值与K/2值的应用。
能力3 通过对种群数量变化曲线的分析,培养模型构建和分析能力
4.(2024·广东广州模拟)生态学上环境容纳量称为K值;种群增长时,最低起始数量称为N值,科学家研究了某种群的数量变化规律,如图所示为该种群的瞬时增长量随种群数量的变化曲线。下列有关该图的分析,正确的是( )
[A] 图中K值为450个,N值为20个
[B] 当种群数量大于K值时,种群数量下降;小于K值时种群数量上升
[C] 当种群数量小于N值时,种群数量下降;大于N值时种群数量上升
[D] 若该种群的起始数量分别是75个、300个、500个,则理论上种群的最终数量依次
为0个、400个、400个
能力4 通过对影响种群数量变化的因素及应用的分析,培养理解能力
5.(2024·陕西榆林模拟)微山湖既有特有物种四鼻鲤鱼,更有凶猛的肉食性鳜鱼,还有丰富多样的其他生物。其中绿藻、蓝细菌是四鼻鲤鱼和微山湖沼虾等动物的食物,沼虾又是四鼻鲤鱼的食物。科研工作者经过10年的调查绘制了四鼻鲤鱼的种群数量变化曲线(如图),已知在第7年大量的生活污水流进了微山湖。下列相关叙述错误的是( )
[A] 通过生态治理和水体修复,可提高四鼻鲤鱼种群的K值
[B] 四鼻鲤鱼在1~7年之间,种群的环境容纳量为K1
[C] P点后种群数量急剧下降可能与水华的发生有一定关系
[D] 第9年,肉食性鳜鱼的数量可能呈现图中相同的变化趋势
考点三 活动:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.实验原理
2.实验步骤
3.实验结果分析
【教材微点思考】
1.(选择性必修2 P11探究·实践)从试管中吸出培养液进行计数之前,需将试管轻轻振荡几次,其原因是使培养液中的酵母菌 ,减小误差。
2.(选择性必修2 P11探究·实践)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当
。
3.(选择性必修2 P11探究·实践)对于压在小方格界线上的酵母菌,计数时应遵循
的原则。
1.影响实验结果的误差分析
(1)统计结果偏小的原因。
①计数时酵母菌未全部沉降到计数室底部,造成计数结果偏小。
②取液时未摇匀,从试管上部吸取的培养液中酵母菌偏少。
③未统计边界线及顶角上的酵母菌等。
(2)统计结果偏大的原因。
①先滴培养液后盖盖玻片,导致计数室内部液体增多,造成计数结果偏大。
②取液时未摇匀,从试管底部吸取的培养液中酵母菌偏多。
③将四条边界线及顶角上的酵母菌都统计在内。
④未染色,无法区分死菌、活菌,计数时将死菌统计在内。
⑤将刚出芽的酵母菌按两个计数等。
2.血细胞计数板及相关计算
计算公式:设5个中方格中菌数分别为A1、A2、A3、A4、A5,培养液稀释倍数为B,则试管中(含培养液10 mL)酵母菌总数=(A1+A2+A3+A4+A5)÷5×25÷10-4×B×10(个)。
能力5 通过对培养液中酵母菌种群数量变化的分析,培养科学探究能力
6.(2024·重庆模拟)将少量酵母菌接种到一定体积的培养液中,在适宜条件下培养,得到的酵母菌数目变化曲线如图1所示,图2为观察到的血细胞计数板的一个中方格。下列分析错误的是( )
[A] 从试管中吸取培养液前要充分振荡,否则计数结果一定偏小
[B] 实验开始时接种酵母菌数量的多少,会影响达到K值所需的时间
[C] 计数图2所示的中方格内的酵母菌数目应为24个
[D] 利用图2的计数方法获得图1曲线,需要对酵母菌进行染色排除死亡个体
考向一 从科学探究的角度,考查种群数量特征及变化
1.(2024·浙江6月选考,8)黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性。研究人员对洞庭湖周边某水域捕获的1 178尾野生黄鳝进行年龄及性别的鉴定,结果如下表。
生长期 体长/cm 尾数 雌性 雄性
尾数 比例/% 尾数 比例/%
Ⅰ龄 ≤30.0 656 633 96.5 8 1.2
Ⅱ龄 30.1~50.0 512 327 63.9 116 22.7
Ⅲ龄 50.1~55.0 6 2 33.3 4 66.7
Ⅳ龄 ≥55.1 4 0 0.0 4 100.0
下列叙述正确的是( )
[A] 该黄鳝种群的年龄结构为衰退型
[B] 种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性
[C] 随年龄增长雄黄鳝数量逐渐增加
[D] 该黄鳝种群的雌雄比例约为1∶1
考向二 从科学思维的角度,考查种群数量变化曲线
2.(2024·新课标卷,6)用一定量的液体培养基培养某种细菌,活细菌数随时间的变化趋势如图所示,其中Ⅰ~Ⅳ表示细菌种群增长的4个时期。下列叙述错误的是( )
[A] 培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖
[B] Ⅱ期细菌数量增长快,存在“J”形增长阶段
[C] Ⅲ期细菌没有增殖和死亡,总数保持相对稳定
[D] Ⅳ期细菌数量下降的主要原因有营养物质匮乏
3.(2024·山东卷,18改编)种群增长率等于出生率减死亡率。不同物种的甲、乙种群在一段时间内的增长率与种群密度的关系如图所示。已知随时间推移种群密度逐渐增加,a为种群延续所需的最小种群数量所对应的种群密度;甲、乙中有一个种群个体间存在共同抵御天敌等种内互助。下列说法正确的是( )
[A] 乙种群存在种内互助
[B] 由a至c,乙种群单位时间内增加的个体数逐渐增多
[C] 由a至c,乙种群的数量增长曲线呈“J”形
[D] a至b阶段,甲种群的年龄结构为衰退型
4.(2022·全国甲卷,5)在鱼池中投放了一批某种鱼苗,一段时间内该鱼的种群数量、个体质量和种群总质量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖,则图中表示种群数量、个体质量、种群总质量的曲线分别是( )
[A] 甲、丙、乙 [B] 乙、甲、丙
[C] 丙、甲、乙 [D] 丙、乙、甲
考向三 从科学探究的角度,考查影响种群数量变化的因素
5.(经典高考)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 。
第47讲 种群及其动态
考点一 种群的数量特征及种群密度的调查
必备知识·梳理
1.单位体积 最基本 个体总数 决定 迁入或迁出 决定
各年龄期 稳定型 出生率 死亡率 雌雄个体 出生率
2.(1)较小 较大 (2)①小 弱 单子叶 双子叶 随机 适中 总面积 五点 等距 全部计数 样方相邻两边及其顶角上 ②大 强 ③趋光性
深挖教材
1.(1)√
(2)× 调查种群密度时,应随机取样。
(3)× 灌木类行道树呈长方形排列,调查其中蜘蛛的种群密度应采取等距取样法。
(4)√
2.(1)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
(2)破坏了害虫的性别比例,从而降低了害虫的出生率,进而使害虫的种群密度降低
(3)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
(4)符合 五点取样法和等距取样法保证了样方的平均分布,而不是相对集中分布,是对随机取样的具体操作,符合随机取样原则
关键能力·提升
能力1
1.C 分析题图可知,①代表出生率(或迁入率),③代表死亡率(或迁出率),种群密度是最基本的种群数量特征,其大小直接由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定,①大于③时种群密度不一定增大;⑤代表年龄结构,其类型包括增长型、稳定型和衰退型,不同种群的年龄结构的类型可能不同,但都通过影响出生率和死亡率影响种群密度;⑥为性别比例,可通过影响出生率影响种群密度大小,但并非所有种群都具有性别比例;年龄结构为衰退型的种群,可能因迁入率大于迁出率,导致种群数量上升。
2.B 由甲地个体数的条形图可知,甲地Ⅲ径级个体数量明显少于其他径级,可能在幼年期经历了干旱等不利环境;乙地阳坡的种群密度为(10+15+20+25+30+40)=140(个/500m2),甲地阳坡的种群密度为(20+20+5+20+25+20)=110(个/500 m2),故乙地阳坡的种群密度比甲地阳坡的种群密度高;甲地阳坡各径级的个体数相当,属于稳定型,乙地阳坡的老年期个体数>成年期个体数>幼年期个体数,属于衰退型;甲、乙两地阴坡的种群数量均具有幼年期个体数量大于成年期、老年期个体数量的特点,预测两地阴坡的种群数量可能会增长。
能力2
3.【答案】 (1)确定样方的多少、确定样方面积的大小、做到随机取样 (2)nS/m (3)不需要捕捉并标记调查动物,避免捕捉、标记等对动物造成的影响;调查周期短
【解析】 (1)调查动物的个体数量和活动范围等不同,样方的多少、样方大小也应不同。选取样方时,要做到随机取样,不能掺入主观因素。(2)样方内的种群密度应该与调查区域中的种群密度大致相等;该区域的种群数量=样方内的种群密度×区域总面积=n/m×S,即nS/m。(3)与标记重捕法相比,题述调查方法不需要捕捉并标记调查动物,避免捕捉、标记等对动物造成的影响;调查周期短。
考点二 种群的数量变化及其影响因素
必备知识·梳理
1.(1)数学形式 (2)问题 假设 数学形式 (3)①直观 ②精确
2.充裕 倍数 有限 K/2 K值
3.(1)相对稳定 (2)下降 (3)波动 种群爆发 (4)衰退、消亡
4.光合作用 综合性 捕食
5.种群密度 生存状态 保护对策 K/2 环境容纳量
深挖教材
1.(1)× 只有在理想状态下(食物和空间条件充裕、气候适宜等),细菌的种群增长呈“J”形增长,自然界中,受资源和空间的限制,细菌种群一般不会呈“J”形增长。
(2)× λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
(3)× 当种群数量超过K/2后,种群增长速率减小,但种群数量依然在增加,因此其对应的年龄结构仍为增长型。
(4)× 一定环境条件下所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。
(5)× 由于资源和空间是有限的,当种群密度增大时,种内竞争会加大,导致种群数量增长减慢,故种群数量的增长受种群密度的制约。
(6)× 在鱼类养殖过程中,应将捕捞后的剩余量控制在K/2左右,有利于鱼类资源的可持续发展。
2.(1)同一种群的K值会受到环境等因素的影响而改变
(2)渔网网目过小会捕捞大量幼年个体,影响鱼种群的年龄结构进而使种群的出生率降低,影响来年鱼产量
(3)①375/2 ②不会 K值受环境条件影响 ③非密度制约因素 温度对种群的作用强度与该种群的密度无关
关键能力·提升
能力3
4.D 题图曲线表示种群瞬时增长量随种群数量的变化,当种群数量大于400个时,种群瞬时增长量小于0,所以400个为该种群的K值,当种群数量小于100个时,种群瞬时增长量小于0,所以100个是种群增长时最低起始数量,即N值;当种群数量大于N值小于K值时,种群数量上升;当种群数量大于K值或小于N值时,种群数量下降;当种群数量为75个时,数量小于100个,种群数量下降,理论上种群最终数量为0个,当种群数量为300个时,种群数量增加,理论上最终数量为400个,当种群数量为500个时,理论上种群数量下降到
400个,维持相对稳定。
能力4
5.B 通过生态治理和水体修复,可改善四鼻鲤鱼种群的栖息环境,从而提高其K值;据图可知,在前7年,四鼻鲤鱼的种群数量围绕K2波动,说明K2是其环境容纳量;分析题意可知,在第7年大量的生活污水流进了微山湖,可能含有N、P等元素,导致藻类大量繁殖,造成了湖水污染,出现水华现象,导致P点后种群数量急剧下降;在第9年,四鼻鲤鱼的种群数量有所上升,使肉食性鳜鱼的食物更充足,肉食性鳜鱼的数量有可能呈现相同的变化趋势。
考点三 活动:探究培养液中
酵母菌种群数量的变化
实验基础·整合
1.“J” “S” 抽样检测
2.(1)液体 无菌 (2)均匀 (3)盖玻片边缘 计数室底部 (4)7 (5)曲线
3.“S” 逐渐下降 营养物质逐渐减少,有害产物逐渐积累,培养液的pH等理化性质发生改变
【教材微点思考】
1.均匀分布
2.稀释培养液重新计数
3.计上不计下,计左不计右
关键能力·提升
能力5
6.A 从试管中吸取培养液前要充分振荡,从而使酵母菌分布均匀,否则会导致结果有误差,计数结果可能偏大也可能偏小;实验开始时,酵母菌接种数量的多少会影响达到K值所需的时间;在酵母菌计数时,计数原则为“计上不计下,计左不计右”,因此计数中方格内酵母菌有24个;用血细胞计数板对酵母菌进行计数时,由于观察到的细胞中含有死细胞,故需要对酵母菌进行染色排除死亡个体,这样才能得到图1增长曲线。
研练真题·感悟高考
考向一
1.B 该黄鳝种群幼年(Ⅰ龄期)的个体多,老年(Ⅳ龄期)的个体少,说明该黄鳝种群的年龄结构为增长型;由题意“黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性”可推知种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性;Ⅱ龄期雄黄鳝数量最多,Ⅰ龄期、Ⅲ龄期和Ⅳ龄期雄黄鳝数量非常少;各年龄期雌性个体的总数明显大于雄性个体的总数,说明该黄鳝种群的雌雄比例不是1∶1。
考向二
2.C 有丝分裂是真核细胞的增殖方式,细菌是原核细胞,所以培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖;Ⅱ期由于资源充足,细菌经过一段的调整适应,种群增长可能会短暂出现“J”形增长;Ⅲ期细菌的增殖速率和死亡速率基本相等,总数保持相对稳定;Ⅳ期培养基中营养物质含量减少和代谢产物积累,细菌种群数量会下降。
3.A a为种群延续所需的最小种群数量所对应的种群密度,而由a至c,乙种群的种群增长率先增大后减小,说明其存在种内互助,避免种群灭绝;由a至c,乙种群的种群增长率先增大后逐渐下降为0,增长率变为0时,种群数量达到最大,故乙种群数量增长曲线呈“S”形,由a至c,乙种群单位时间内增加的个体数(增长速率)先增大后减小;a至b阶段,甲种群增长率大于0,即出生率大于死亡率,其年龄结构为增长型。
4.D 根据题意可知,在鱼池中投放的是鱼苗,随着时间的推移,鱼苗会长大,个体质量会增加;再结合题中信息“若在此期间鱼没有进行繁殖”可推出鱼的种群数量不会增加,考虑到种间竞争和种内斗争,鱼的种群数量会减少。
考向三
5.【答案】 (1)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)一定的环境条件所能维持的种群最大数量
【解析】 (1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖,所以培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右。(2)据图分析可知,曲线a对应的酵母菌培养液更换的时间间隔最短,营养物质最丰富,所以其所示的种群数量增长最快。(3)曲线d为对照组,其培养方式为不换培养液;培养一段时间后种群数量不再增加,其限制因素有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。(4)环境容纳量即K值,是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。(共97张PPT)
第47讲
种群及其动态
[课标要求]
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.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
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。
4.运用数学模型表征种群数量变化的规律,分析和解释影响这一变化规律的因素,并应用于相关实践活动中。
种群的数量特征及
种群密度的调查
考点一
1.种群的数量特征
单位体积
最基本
个体总数
决定
迁入
或迁出
决定
各年龄期
稳定型
出生率
死亡率
雌雄个体
出生
率
2.种群密度的调查方法
(1)逐个计数法:调查分布范围 、个体 的种群。
(2)估算法。
①样方法。
较小
较大
小
弱
单子叶
双子叶
随机
适中
总面
积
五点
等距
全部计数
样方相邻两边及其顶角
上
②标记重捕法。
大
强
③黑光灯诱捕法:对于有 的昆虫,还可以用黑光灯进行灯光诱捕来估算它们的种群密度。
④抽样检测:可采用抽样检测法调查培养液中酵母菌的种群密度。
⑤其他方法:用红外触发相机拍摄照片和视频;根据不同动物的粪便具有不同的特征进行计数,通过动物的声音特征进行计数。
趋光性
1.判断正误
(1)(选择性必修2 P2正文)在调查分布范围较小,个体较大的种群时,可以逐个计数。( )
(2)(选择性必修2 P5探究·实践)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时,应选择植物生长茂盛处取样。( )
深挖教材
×
√
【提示】 调查种群密度时,应随机取样。
(3)(选择性必修2 P5探究·实践)五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。( )
×
【提示】 灌木类行道树呈长方形排列,调查其中蜘蛛的种群密度应采取等距取样法。
(4)(选择性必修2 P6生物科技进展)调查动物种群密度还可通过红外触发相机、微卫星DNA分子标记等技术进行调查。( )
√
2.规范表达
(1)(选择性必修2 P4思考·讨论)年龄结构为稳定型的种群,种群数量在近期不一定能保持稳定,原因是
。
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
(2)(选择性必修2 P4正文延伸)利用性引诱剂可有效降低害虫的种群密度,其原理是
。
(3)(选择性必修2 P5探究·实践)野外利用样方法调查植物种群密度时一般不选择单子叶草本植物,原因是
。
破坏了害虫的性别比例,从而降低了害虫的出生率,进而使害虫的
种群密度降低
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
(4)(选择性必修2 P5探究·实践拓展)五点取样法和等距取样法都规定了取样的方式, (填“符合”或“不符合”)随机取样的原则,原因是
。
符合
五点取样法和
等距取样法保证了样方的平均分布,而不是相对集中分布,是对随机取样的
具体操作,符合随机取样原则
种群密度调查方法的误差分析
(1)样方法误差分析。
(2)标记重捕法误差分析。
能力1 通过对种群数量特征及其相互关系的分析,培养模型分析能力
1.(2024·四川绵阳月考)下图为种群相关知识的概念模型,下列叙述错误的是( )
[A] 种群密度是最基本的种群数量特征,①大于③时种群密度不一定增大
[B] 不同种群⑤的类型可能不同,但都通过影响出生率和死亡率对种群密度产生影响
[C] ⑥可通过影响出生率对种群密度产生影响,且所有种群都具有此特征
[D] 年龄结构为衰退型的种群,其种群数量不一定会立即下降
C
【解析】 分析题图可知,①代表出生率(或迁入率),③代表死亡率(或迁出率),种群密度是最基本的种群数量特征,其大小直接由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定,①大于③时种群密度不一定增大;⑤代表年龄结构,其类型包括增长型、稳定型和衰退型,不同种群的年龄结构的类型可能不同,但都通过影响出生率和死亡率影响种群密度;⑥为性别比例,可通过影响出生率影响种群密度大小,但并非所有种群都具有性别比例;年龄结构为衰退型的种群,可能因迁入率大于迁出率,导致种群数量上升。
2.(2022·重庆卷,14改编)乔木种群的径级结构(代表年龄结构)可以反映种群与环境之间的相互关系,预测种群未来发展趋势。研究人员调查了甲、乙两地不同坡向某种乔木的径级结构,结果如图。下列叙述错误的是( )
注:Ⅰ和Ⅱ为幼年期,Ⅲ和Ⅳ为成年期,Ⅴ和Ⅵ为老年期。
[A] 甲地Ⅲ径级个体可能在幼年期经历了干旱等不利环境
[B] 乙地阳坡的种群密度比甲地阳坡的种群密度低
[C] 甲、乙两地阳坡的种群年龄结构分别为稳定型和衰退型
[D] 甲、乙两地阴坡的种群数量可能会增长
B
【解析】 由甲地个体数的条形图可知,甲地Ⅲ径级个体数量明显少于其他径级,可能在幼年期经历了干旱等不利环境;乙地阳坡的种群密度为(10+15+20+25+30+40)=
140(个/500m2),甲地阳坡的种群密度为(20+20+5+20+25+20)=110(个/500 m2),故乙地阳坡的种群密度比甲地阳坡的种群密度高;甲地阳坡各径级的个体数相当,属于稳定型,乙地阳坡的老年期个体数>成年期个体数>幼年期个体数,属于衰退型;甲、乙两地阴坡的种群数量均具有幼年期个体数量大于成年期、老年期个体数量的特点,预测两地阴坡的种群数量可能会增长。
能力2 通过对新情境下种群密度调查方法的分析,培养科学探究能力
3.(2022·全国乙卷,31)某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量,主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题。
(1)为保证调查的可靠性和准确性,选取样方时应注意的主要事项有
(答出3点即可)。
确定
样方的多少、确定样方面积的大小、做到随机取样
【解析】 (1)调查动物的个体数量和活动范围等不同,样方的多少、样方大小也应不同。选取样方时,要做到随机取样,不能掺入主观因素。
(2)已知调查区域总面积为S,样方面积为m,样方内平均个体数为n,则该区域的种群数量为 。
nS/m
【解析】 (2)样方内的种群密度应该与调查区域中的种群密度大致相等;该区域的种群数量=样方内的种群密度×区域总面积=n/m×S,即nS/m。
(3)与标记重捕法相比,上述调查方法的优势有
(答出2点即可)。
【解析】 (3)与标记重捕法相比,题述调查方法不需要捕捉并标记调查动物,避免捕捉、标记等对动物造成的影响;调查周期短。
不需要捕捉并标记调查动物,
避免捕捉、标记等对动物造成的影响;调查周期短
方法技巧
种群密度调查方法的选择
考点二
种群的数量变化及其影响因素
1.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 。
(2)建构过程。
数学形式
(3)表达形式。
①数学公式:科学、准确,但不够 。
②曲线图:直观,但不够 。
问题
假设
数学形式
直观
精确
2.种群数量的“J”形增长和“S”形增长
充裕
倍数
有限
K/2
K值
3.种群数量的波动
(1)在自然界,有的种群能够在一段时期内维持数量的 。
(2)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 。
(3)大多数生物的种群数量总是在 中。处于波动状态的种群,在某些特定条件下可能出现 。
(4)当一个种群数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而 。
相对稳定
下降
波动
种群爆发
衰退、消亡
4.影响种群数量变化的因素
光合作用
综合性
捕食
提醒 密度制约因素和非密度制约因素调节种群数量。食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的,称为密度制约因素,而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害,对种群的作用强度与该种群的密度无关,称为非密度制约因素。
5.种群研究的应用
种群密度
生存状态
保护对策
K/2
环境容纳量
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修2 P8正文)自然界中,细菌的种群增长都为“J”形增长。( )
×
【提示】 只有在理想状态下(食物和空间条件充裕、气候适宜等),细菌的种群增长呈“J”形增长,自然界中,受资源和空间的限制,细菌种群一般不会呈“J”形增长。
(2)(选择性必修2 P9正文)种群“J”形增长的数学模型(Nt=N0λt)中,N0为该种群的起始数量,λ为种群增长率。( )
×
【提示】 λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。
(3)(选择性必修2 P9图1-5)在“S”形增长曲线中,当种群数量超过K/2后,种群增长速率减慢,其对应的年龄结构为衰退型。( )
×
【提示】 当种群数量超过K/2后,种群增长速率减小,但种群数量依然在增加,因此其对应的年龄结构仍为增长型。
(4)(选择性必修2 P9正文)一个种群中的最大数量就是该种群的环境容纳量。
( )
×
【提示】 一定环境条件下所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。
(5)(选择性必修2 P16正文)种群数量的增长不受种群密度制约。( )
×
【提示】 由于资源和空间是有限的,当种群密度增大时,种内竞争会加大,导致种群数量增长减慢,故种群数量的增长受种群密度的制约。
(6)(选择性必修2 P16正文)鱼类养殖过程中,在种群数量接近K/2时进行捕捞,有利于鱼类资源的可持续发展。( )
×
【提示】 在鱼类养殖过程中,应将捕捞后的剩余量控制在K/2左右,有利于鱼类资源的可持续发展。
2.规范表达
(1)(选择性必修2 P9正文拓展)同一种群的K值并不是固定不变的,这是由于
。
(2)(选择性必修2 P16旁栏思考)渔网网目不能过小,否则会影响来年鱼产量。请从种群特征的角度作出解释,这是因为
。
同一种群的K值会受到环境等因素的影响而改变
渔网网目过小会捕捞大量幼年个体,
影响鱼种群的年龄结构进而使种群的出生率降低,影响来年鱼产量
(3)(选择性必修2 P14～15思考·讨论拓展)研究人员在一定体积培养液中放入5个大草履虫,然后定期统计大草履虫的数量,经过反复实验,结果如图所示。
①在实验过程中,当种群数量为 (用分数表示)时种群增长速率最快。
②若种群起始数量改为20,K值 (填“会”或“不会”)变大,因为
。
③改变培养温度会影响大草履虫的数量,这属于 (填“密度制约因素”或“非密度制约因素”),因为
。
375/2
不会
K值受环境
条件影响
非密度制约因素
温度对种群的作用强度与该种群的
密度无关
1.“J”形曲线与“S”形曲线的“增长率”和“增长速率”辨析
(1)种群增长率是指单位时间内种群中新增加的个体数量与初始数量的比值,计算公式如下:
2.聚焦K值
(1)K值的不同表示方法。
(2)K值不是一成不变的。
K值会随着环境的变化而变化,当生物生存的环境遭受破坏时,K值会下降;当生物生存的环境得到改善时,K值会上升。
(3)K值与K/2值的应用。
能力3 通过对种群数量变化曲线的分析,培养模型构建和分析能力
4.(2024·广东广州模拟)生态学上环境容纳量称为K值;种群增长时,最低起始数量称为N值,科学家研究了某种群的数量变化规律,如图所示为该种群的瞬时增长量随种群数量的变化曲线。下列有关该图的分析,正确的是( )
[A] 图中K值为450个,N值为20个
[B] 当种群数量大于K值时,种群数量下降;小于K值时种群数量上升
[C] 当种群数量小于N值时,种群数量下降;大于N值时种群数量上升
[D] 若该种群的起始数量分别是75个、300个、500个,则理论上种群的最终数量依次为0个、400个、400个
D
【解析】 题图曲线表示种群瞬时增长量随种群数量的变化,当种群数量大于400个时,种群瞬时增长量小于0,所以400个为该种群的K值,当种群数量小于100个时,种群瞬时增长量小于0,所以100个是种群增长时最低起始数量,即N值;当种群数量大于N值小于K值时,种群数量上升;当种群数量大于K值或小于N值时,种群数量下降;当种群数量为75个时,数量小于100个,种群数量下降,理论上种群最终数量为0个,当种群数量为300个时,种群数量增加,理论上最终数量为400个,当种群数量为500个时,理论上种群数量下降到400个,维持相对稳定。
能力4 通过对影响种群数量变化的因素及应用的分析,培养理解能力
5.(2024·陕西榆林模拟)微山湖既有特有物种四鼻鲤鱼,更有凶猛的肉食性鳜鱼,还有丰富多样的其他生物。其中绿藻、蓝细菌是四鼻鲤鱼和微山湖沼虾等动物的食物,沼虾又是四鼻鲤鱼的食物。科研工作者经过10年的调查绘制了四鼻鲤鱼的种群数量变化曲线(如图),已知在第7年大量的生活污水流进了微山湖。下列相关叙述错误的是( )
[A] 通过生态治理和水体修复,可提高四鼻鲤鱼种群的K值
[B] 四鼻鲤鱼在1～7年之间,种群的环境容纳量为K1
[C] P点后种群数量急剧下降可能与水华的发生有一定关系
[D] 第9年,肉食性鳜鱼的数量可能呈现图中相同的变化趋势
B
【解析】 通过生态治理和水体修复,可改善四鼻鲤鱼种群的栖息环境,从而提高其K值;据图可知,在前7年,四鼻鲤鱼的种群数量围绕K2波动,说明K2是其环境容纳量;分析题意可知,在第7年大量的生活污水流进了微山湖,可能含有N、P等元素,导致藻类大量繁殖,造成了湖水污染,出现水华现象,导致P点后种群数量急剧下降;在第9年,四鼻鲤鱼的种群数量有所上升,使肉食性鳜鱼的食物更充足,肉食性鳜鱼的数量有可能呈现相同的变化趋势。
活动:探究培养液中酵母菌种群数量的变化
考点三
1.实验原理
“J”
“S”
抽样检测
2.实验步骤
液体
无菌
均匀
盖玻片边缘
计数室底
部
7
曲线
3.实验结果分析
“S”
逐渐下降
营养物质逐渐减少,有害产物逐
渐积累,培养液的pH等理化性质发生改变
【教材微点思考】
1.(选择性必修2 P11探究·实践)从试管中吸出培养液进行计数之前,需将试管轻轻振荡几次,其原因是使培养液中的酵母菌 ,减小误差。
2.(选择性必修2 P11探究·实践)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当
。
3.(选择性必修2 P11探究·实践)对于压在小方格界线上的酵母菌,计数时应遵循 的原则。
均匀分布
稀释培养液重新计数
计上不计下,计左不计右
1.影响实验结果的误差分析
(1)统计结果偏小的原因。
①计数时酵母菌未全部沉降到计数室底部,造成计数结果偏小。
②取液时未摇匀,从试管上部吸取的培养液中酵母菌偏少。
③未统计边界线及顶角上的酵母菌等。
(2)统计结果偏大的原因。
①先滴培养液后盖盖玻片,导致计数室内部液体增多,造成计数结果偏大。
②取液时未摇匀,从试管底部吸取的培养液中酵母菌偏多。
③将四条边界线及顶角上的酵母菌都统计在内。
④未染色,无法区分死菌、活菌,计数时将死菌统计在内。
⑤将刚出芽的酵母菌按两个计数等。
2.血细胞计数板及相关计算
计算公式:设5个中方格中菌数分别为A1、A2、A3、A4、A5,培养液稀释倍数为B,则试管中(含培养液10 mL)酵母菌总数=(A1+A2+A3+A4+A5)÷5×25÷
10-4×B×10(个)。
能力5 通过对培养液中酵母菌种群数量变化的分析,培养科学探究能力
6.(2024·重庆模拟)将少量酵母菌接种到一定体积的培养液中,在适宜条件下培养,得到的酵母菌数目变化曲线如图1所示,图2为观察到的血细胞计数板的一个中方格。下列分析错误的是( )
[A] 从试管中吸取培养液前要充分振荡,否则计数结果一定偏小
[B] 实验开始时接种酵母菌数量的多少,会影响达到K值所需的时间
[C] 计数图2所示的中方格内的酵母菌数目应为24个
[D] 利用图2的计数方法获得图1曲线,需要对酵母菌进行染色排除死亡个体
A
【解析】 从试管中吸取培养液前要充分振荡,从而使酵母菌分布均匀,否则会导致结果有误差,计数结果可能偏大也可能偏小;实验开始时,酵母菌接种数量的多少会影响达到K值所需的时间;在酵母菌计数时,计数原则为“计上不计下,计左不计右”,因此计数中方格内酵母菌有24个;用血细胞计数板对酵母菌进行计数时,由于观察到的细胞中含有死细胞,故需要对酵母菌进行染色排除死亡个体,这样才能得到图1增长曲线。
考向一 从科学探究的角度,考查种群数量特征及变化
1.(2024·浙江6月选考,8)黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性。研究人员对洞庭湖周边某水域捕获的1 178尾野生黄鳝进行年龄及性别的鉴定,结果如下表。
研练真题·感悟高考
生长期 体长/cm 尾数 雌性 雄性
尾数 比例/% 尾数 比例/%
Ⅰ龄 ≤30.0 656 633 96.5 8 1.2
Ⅱ龄 30.1～50.0 512 327 63.9 116 22.7
Ⅲ龄 50.1～55.0 6 2 33.3 4 66.7
Ⅳ龄 ≥55.1 4 0 0.0 4 100.0
下列叙述正确的是( )
[A] 该黄鳝种群的年龄结构为衰退型
[B] 种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性
[C] 随年龄增长雄黄鳝数量逐渐增加
[D] 该黄鳝种群的雌雄比例约为1∶1
B
【解析】 该黄鳝种群幼年(Ⅰ龄期)的个体多,老年(Ⅳ龄期)的个体少,说明该黄鳝种群的年龄结构为增长型;由题意“黄鳝从胚胎期到产卵期都是雌性,产卵过后变为雄性”可推知种群中雄黄鳝的平均年龄大于雌性;Ⅱ龄期雄黄鳝数量最多,Ⅰ龄期、Ⅲ龄期和Ⅳ龄期雄黄鳝数量非常少;各年龄期雌性个体的总数明显大于雄性个体的总数,说明该黄鳝种群的雌雄比例不是1∶1。
考向二 从科学思维的角度,考查种群数量变化曲线
2.(2024·新课标卷,6)用一定量的液体培养基培养某种细菌,活细菌数随时间的变化趋势如图所示,其中Ⅰ～Ⅳ表示细菌种群增长的4个时期。下列叙述错误的是( )
[A] 培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖
[B] Ⅱ期细菌数量增长快,存在“J”形增长阶段
[C] Ⅲ期细菌没有增殖和死亡,总数保持相对稳定
[D] Ⅳ期细菌数量下降的主要原因有营养物质匮乏
C
【解析】 有丝分裂是真核细胞的增殖方式,细菌是原核细胞,所以培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖;Ⅱ期由于资源充足,细菌经过一段的调整适应,种群增长可能会短暂出现“J”形增长;Ⅲ期细菌的增殖速率和死亡速率基本相等,总数保持相对稳定;Ⅳ期培养基中营养物质含量减少和代谢产物积累,细菌种群数量会下降。
3.(2024·山东卷,18改编)种群增长率等于出生率减死亡率。不同物种的甲、乙种群在一段时间内的增长率与种群密度的关系如图所示。已知随时间推移种群密度逐渐增加,a为种群延续所需的最小种群数量所对应的种群密度;甲、乙中有一个种群个体间存在共同抵御天敌等种内互助。下列说法正确的是( )
[A] 乙种群存在种内互助
[B] 由a至c,乙种群单位时间内增加的个体数逐渐增多
[C] 由a至c,乙种群的数量增长曲线呈“J”形
[D] a至b阶段,甲种群的年龄结构为衰退型
A
【解析】 a为种群延续所需的最小种群数量所对应的种群密度,而由a至c,乙种群的种群增长率先增大后减小,说明其存在种内互助,避免种群灭绝;由a至c,乙种群的种群增长率先增大后逐渐下降为0,增长率变为0时,种群数量达到最大,故乙种群数量增长曲线呈“S”形,由a至c,乙种群单位时间内增加的个体数(增长速率)先增大后减小;a至b阶段,甲种群增长率大于0,即出生率大于死亡率,其年龄结构为增长型。
4.(2022·全国甲卷,5)在鱼池中投放了一批某种鱼苗,一段时间内该鱼的种群数量、个体质量和种群总质量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖,则图中表示种群数量、个体质量、种群总质量的曲线分别是( )
[A] 甲、丙、乙 [B] 乙、甲、丙
[C] 丙、甲、乙 [D] 丙、乙、甲
D
【解析】 根据题意可知,在鱼池中投放的是鱼苗,随着时间的推移,鱼苗会长大,个体质量会增加;再结合题中信息“若在此期间鱼没有进行繁殖”可推出鱼的种群数量不会增加,考虑到种间竞争和种内斗争,鱼的种群数量会减少。
考向三 从科学探究的角度,考查影响种群数量变化的因素
5.(经典高考)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 。
最适合酵母菌繁殖
【解析】 (1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖,所以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,主要原因是种群增长所需的 最丰富。
营养物质
【解析】 (2)据图分析可知,曲线a对应的酵母菌培养液更换的时间间隔最短,营养物质最丰富,所以其所示的种群数量增长最快。
(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)。
不换培养液
营养物质的消耗、
有害代谢产物的积累
【解析】 (3)曲线d为对照组,其培养方式为不换培养液;培养一段时间后种群数量不再增加,其限制因素有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。
(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 。
一定的环境条件所能维持的种群最大数量
【解析】 (4)环境容纳量即K值,是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
(时间:30分钟 满分:34分)
基础强化练
选择题:1～6题,每题2分。
1.(新情境·自疏现象分析|2024·保山模拟)在海洋中,某些年龄相同的不能活动的动物种群中,典型的竞争结果是较少量的较大个体存活下来,这种现象被称为
“自疏现象”。下列说法错误的是( )
[A] “自疏现象”通过直接影响种群的死亡率来调节种群密度
[B] “自疏现象”改变了种群的年龄结构,不利于种群的发展
[C] 随着该类动物种群的种群密度增大,种内竞争加剧
[D] 食物影响着该类动物种群的数量,属于密度制约因素
B
【解析】 “自疏现象”只留下了较少量的较大个体,有利于种群的发展,“自疏现象”不一定改变种群的年龄结构。
2.(影响种群数量变化的因素|2024·西安月考)下列关于种群密度与数量变化的叙述,错误的是( )
[A] 种群密度是种群最基本的数量特征
[B] 常用样方法调查跳蝻、虫卵等种群密度
[C] 林冠层的郁闭度较高,会使所有林下植物的种群数量下降
[D] 种群数量的变化受生存空间及种群密度的制约
C
【解析】 种群密度是种群最基本的数量特征;一般调查植物,个体小、活动能力弱的动物(如跳蝻)或虫卵等种群密度,常采用样方法;林冠层的郁闭度较高,但不会使所有林下植物的种群数量都下降,有些阴生植物种群数量会增加;由于空间和资源是有限的,因此种群数量的变化受生存空间及种群密度的制约。
3.(种群数量变化|2024·肇庆二模)水稻是我国南方的重要农作物,水稻上常发生多种蚜虫,以麦长管蚜最为常见。麦长管蚜轻则导致水稻生育期延缓,稻株发黄早衰,干粒重降低;重则导致水稻谷粒干瘪不实,甚至提前枯萎。某地区的稻田中投放了麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂。下列有关说法正确的是( )
[A] 稻田中的蚜虫构成一个种群
[B] 调查麦长管蚜种群密度的方法是标记重捕法
[C] 稻田中投放麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂可降低其种群的数量,属于生物防治
[D] 防治麦长管蚜时,可在种群数量达到K/2时进行
C
【解析】 稻田中的蚜虫有多种,不属于同一个种群;麦长管蚜活动能力弱,活动范围小,因此调查麦长管蚜种群密度时应选用样方法;稻田中投放麦长管蚜的天敌——瓢虫、寄生蜂可降低其种群的数量,属于生物防治;防治麦长管蚜时,需在种群数量达到K/2之前进行,严防种群数量达到K/2。
4.(标记重捕法的运用|2024·曲靖模拟)某小组用标记重捕法调查某面积为6 hm2湖泊中草鱼的种群密度,第一次用大网眼渔网捕捞了30条草鱼并标记,第二次换用小网眼渔网捕捞到40条鲤鱼和60条草鱼,其中共有80条鱼未标记。下列相关叙述中正确的是( )
[A] 用标记重捕法调查其种群密度时,标记的个体必须是成年个体
[B] 若第二次换用大网眼渔网捕捞,则所计算出的数值比实际值偏大
[C] 若第一次标记的草鱼在重捕前有6条死亡,则草鱼的种群密度约为12条/hm2
[D] 若第二次捕捞时引起鱼死亡,则会直接影响估算结果,需重新捕捞计数
C
【解析】 用标记重捕法调查种群密度时,调查的关键是要做到随机性,故标记的个体不用必须是成年个体;若第二次换用大网眼渔网捕捞,则会导致第二次捕捞到的草鱼中被标记的个体占比增多,计算出的数值比实际值偏小;第二次换用小网眼渔网捕捞到40条鲤鱼和60条草鱼,其中共有80条鱼未标记,说明其中含有被标记的草鱼20条,若第一次标记的草鱼在重捕前有6条死亡,则实际标记的草鱼有24条,草鱼的种群密度=24×60÷20÷6≈12条/hm2;若第二次捕捞时引起鱼死亡,需将捕获的死亡的草鱼也纳入计算,不会影响估算结果,不需要重新捕捞计数。
[A] 建立数学模型的步骤有:①提出合理假设,②观察研究对象,③建立数学模型,④对模型进行检验或修正
[B] 食物、天敌、气候等密度制约因素限制种群的数量不能无限增大
[C] 某湖泊中,某种鱼的最大增长速率为rK/4
[D] 自然环境中,某种动物的种群数量不会超过K值
C
【解析】 建立数学模型的步骤有:①观察研究对象,提出问题,②提出合理的假设,③建立数学模型,④对模型进行检验或修正;气候为非密度制约因素;“S”形增长曲线中,种群数量为K/2时,种群增长速率最大,为r×K/2×(K-K/2)/K=rK/4;自然环境中,种群数量可能在K值上下波动,因此某种动物的种群数量有时会超过K值。
6.(探究酵母菌种群数量变化|2024·南阳月考)在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中,将酵母菌培养液稀释103倍后,用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)进行计数,观察视野如图所示。下列有关叙述错误的是( )
[A] 实验中存在对照,酵母菌个体数常用抽样检测法获得
[B] 在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率
[C] 利用该方法计得的菌体数可能比实际活菌数多
[D] 若仅以图中一个中方格计数,可以估算出培养液中酵母菌密度为3.5×108个·mL-1
D
【解析】 “探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验在时间上形成前后对照,酵母菌个体数常用抽样检测法获得;酵母菌种群增长速率先增加后降低,所以在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率;未染色情况下,利用血细胞计数板进行计数无法区分活菌和死菌,导致计得的菌体数可能比实际活菌数多;从图中可以看出,一个中方格的16个小方格中的酵母菌数总共有14个,估算培养液中酵母菌密度=14÷16×400÷10-4×103=
3.5×109(个·mL-1)。
能力提升练
选择题:7～9题,每题4分。
7.(影响种群数量变化的因素|2025·四川高考适应性考试)为提高农作物的产量,农业生产中常使用杀虫剂杀死害虫,使用除草剂清除杂草。下列叙述错误的是( )
[A] 喷洒杀虫剂通过增加死亡率来降低昆虫的数量,但不会影响杂草的繁殖
[B] 喷洒除草剂后,物质循环和能量流动的改变导致依赖杂草生存的昆虫数量减少
[C] 同一区域的田块同时喷洒杀虫剂可减少田块间害虫迁入与迁出,提高防治效果
[D] 使用杀虫剂和除草剂会降低农田的遗传多样性,农业生产中应精准施药
A
【解析】 某些昆虫可能对杂草起到传粉和传播种子的作用,因此喷洒杀虫剂也会影响杂草的繁殖;喷洒除草剂后,除草剂的使用会导致土壤中有化学残留,这些残留物难以被土壤完全降解,长期积累下来会破坏土壤结构,进入食物链、食物网后可能形成生物富集,进而影响物质循环和能量流动,物质循环和能量流动的改变导致依赖杂草生存的昆虫数量减少;同一区域的田块同时喷洒杀虫剂可减少田块间害虫迁入与迁出,降低害虫的种群密度,提高防治效果;使用杀虫剂和除草剂除了降低了杂草和害虫的数量,还能对其他生物造成影响,如害虫的天敌以及土壤生物等,会降低农田的遗传多样性,因此农业生产中应精准施药。
8.(种群数量增长曲线|2024·成都模拟)自然界中种群的数量特征是种群最重要的特征之一,如图表示某动物种群在不同条件下数量变化情况的数学模型。下列说法错误的是( )
D
[A] d段波动主要是出生率和死亡率变动所致
[B] 若a段种群增长近似于“J”形曲线,则需要满足的条件是空间和资源充裕、气候适宜、没有天敌等
[C] 该种群的环境容纳量是e对应的种群数量,在该数量下,若人为一次性捕杀该动物后,其K值基本不变
[D] 影响种群数量变化的因素有很多,分析图中曲线,与d段相比,影响c段的因素最可能是食物和天敌
【解析】 d段表示种群数量相对稳定,其波动主要是出生率和死亡率变动所致;在空间和资源充裕、气候适宜、没有天敌等理想条件下,种群数量会呈“J”形增长,若a段种群增长接近“J”形曲线,则需要满足以上等条件;种群数量在e上下波动,则e对应的种群数量为该种群的环境容纳量,其大小取决于环境条件,人为一次性捕杀该动物后,其K值基本不变;d段种群数量相对稳定,c段种群数量迅速下降,与d段相比,影响c段的因素最可能是气候变化或传染病等,食物和天敌对种群数量的影响往往呈周期性,通常不会导致种群数量持续锐减。
9.(新考法·被捕食率与补充率|2024·咸阳模拟)研究人员在研究某种捕食者与其猎物关系时,构建了猎物种群数量与被捕食率、补充率的关系模型如图,其中补充率代表没有被捕食的情况下猎物增长的比率。下列说法错误的是( )
[A] 当猎物种群数量介于a～b时,捕食者可以更有效地捕获猎物
[B] 若该猎物表示害虫,当数量超过b点时,会导致该虫害的爆发
[C] 猎物种群数量介于a～b时,种群数量会逐渐稳定在b点
[D] 猎物种群数量超过b点时,种群可能出现K值,且K值为c点所对应的种群数量
C
【解析】 种群数量介于a～b时,被捕食率大于其他区段,说明种群数量介于a～b时,捕食者可以更有效地捕获猎物;猎物种群数量超过b点时,补充率大于被捕食率,种群数量会逐渐增大,若该猎物表示害虫,当数量超过b点时,会导致该虫害的爆发;猎物种群数量介于a～b时,被捕食率大于补充率,种群数量会逐渐稳定在a点;猎物种群数量超过b点时,补充率大于被捕食率,种群数量会增加,在c点保持稳定,故种群可能出现K值,且K值为c点所对应的种群数量。
10.(10分)(实验探究信息素及其应用|2024·雅安期中)世界范围内,蝗灾对农业、经济和环境构成重大威胁。某动物研究所发现了一种释放量低但生物活性非常高的集群信息素。
(1)研究表明,在集群信息素的作用下,飞蝗种群由散居型可以转变为群居型,形成超大型种群。从种群的数量特征分析,集群信息素导致不同地区的飞蝗种群的 发生明显的改变。
种群密度
【解析】 (1)根据题意可知,在集群信息素的作用下,飞蝗种群由散居型可以转变为群居型,形成超大型种群,使某一区域的飞蝗数量增多,从种群的数量特征分析,集群信息素导致不同地区的飞蝗种群的种群密度发生明显改变。
(2)为确定飞蝗分泌的挥发性物质中,哪一种为集群信息素,科研人员分别向A、B区通入不同的物质,记录飞蝗在不同区域的停留时间,结果如下表。
组别 A区 B区
通入 物质 停留时 间/s 通入挥 发性物质 停留时
间/s
第1组 溶剂 180 苯乙腈 (PAN) 170
第2组 溶剂 190 4-乙烯基苯甲醚 (4-VA) 410
第3组 溶剂 285 苯乙醇 (PhA) 315
研究人员据此初步确定4-VA是集群信息素,做出判断的依据是
。
第2组的飞蝗
在B区停留时间明显长于A区,另外两组飞蝗在A区、B区停留时间差异不大
【解析】 (2)本实验目的是确定飞蝗分泌的挥发性物质中,哪一种为集群信息素,则实验的自变量是是否通入挥发性物质及通入挥发性物质的种类,因变量是停留时间,表格数据显示,第2组的飞蝗在B区停留时间明显长于A区,而另外两组飞蝗在A区、B区停留时间差异不大,故据此初步确定4-VA是集群信息素。
(3)研究表明,蝗虫的触角上有感知4-VA的嗅觉受体。据此研究,请提出有关蝗灾防治的设想:
。
可根据4-VA的结构设计拮抗剂,阻止蝗虫感知4-VA的
嗅觉受体与4-VA结合,进而阻止蝗虫的聚集
【解析】 (3)信息分子需要与相应的受体结合才能发挥作用,蝗虫的触角上有感知4-VA的嗅觉受体,据此可根据4-VA的结构设计拮抗剂,进而阻止蝗虫感知4-VA的嗅觉受体与4-VA结合,从而阻止蝗虫的聚集,有效防治蝗灾。
