本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第四章 种群和群落
第1节 种群的特征
知识点一 种群数量特征间的相互关系
影响种群密度的因素
(1)直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率。出生率和迁入率高时，种群密度增大，相反，种群密度减小。
(2)间接因素：年龄组成、性别比例通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度。
知识点二 年龄组成
年龄组成是影响种群密度的间接因素，是预测种群密度未来变化趋势的重要依据，可以根据年龄组成结构，推测出种群的出生率和死亡率间的关系，从而确定种群的变化趋势。其类型及特点如下：
类型 图示 种群构
成特点 出生率与死
亡率变化 种群密
度变化
增长型 幼年个体很多，老年个体很少 出生率＞死亡率 增大
稳定型 各年龄期的个体比例适中 出生率＝死亡率 稳定
衰退型 老年个体很多，幼年个体很少 出生率＜死亡率 减少
知识点三 种群密度的调查方法
在调查分布范围小、个体较大的种群时，可以逐个计数。对于难以逐个计数的种群，可采取样方法或标志重捕法。
(1)样方法
取样方法：五点取样法、等距取样法。
取样原则：随机取样、不能掺入主观因素，样方数量、面积适当。
计数原则：计上不计下，计左不计右。即只要计数样方内部和相邻两边及夹角的个体均正确，如下图(涂黑处为所计数个体，现取右、下两边)：
数据处理：对于计数的不真实值要进行取舍，然后再把各组数据相加，求平均值。如下 表：
组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
株数 0 3 3 2 2 3 3 9 4 3
其中第1组数据和第8组数据不真实，与其他组差别太大，应舍去，剩下的几组求平值。
(2)标志重捕法
成立条件：标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等，在调查期内没有新的出生和死亡，没有迁入和迁出。
计算公式： =
标志技术要点：①标志不能过分醒目；②标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生寿命和行为的伤害；③标志符号必须能够维持一定时间，在调查研究期间不能消失。
【例1】 下列有关种群的叙述中，不正确的是( )
A．种群是在一定空间和时间内的同种生物个体的总和
B．种群是许多同种个体的代数和
C．种群具有单独的生物个体所不具备的特征
D．种群是一个有机单元，不是个体的简单相加
答案 B
解析 本题主要考查对种群概念的正确理解。种群是一个重要的生态学概念。A项是种群概念的完整表示，是正确的，它反映了种群概念的三个要点：即一定空间和时间内、同种生物、个体总和；B项将种群理解为个体的简单相加，这是不准确的；C项是正确的，因为种群具有种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等特征，而这些特征是单独的生物个体所不具备的；至于D项是对B项(错误项)的否定，因此，它也是正确的。
规律总结
对于种群的概念，抓住以下几点：同一地点、同种生物、所有个体，个体间并非随意、机械的结合。例：河边整齐的白杨树、蜂群中的工蜂、集市上所有的鸡等，都不符合种群的概念。
【例2】 根据下表中甲、乙两个国家各年龄段的人口数量统计数据，下列叙述正确的是( )
年龄(岁) 甲(百万) 乙(百万)
≥70 1.9 17.8
60～69 2.7 15.4
50～59 3.8 21.6
40～49 6.5 38.4
30～39 9.7 39.6
20～29 13.8 36.2
10～19 17.4 37.6
0～9 29.7 38.4
A.甲属于人口稳定型国家，乙属于人口衰退型国家
B．甲属于人口增长型国家，乙属于人口稳定型国家
C．甲属于人口增长型国家，乙属于人口衰退型国家
D．甲属于人口衰退型国家，乙属于人口稳定型国家
答案 B
解析 分析表格可知，甲国幼年个体所占比例高，老年个体所占比例低；乙国各年龄段的个体数基本适中，因此选B。
【例3】 “标志(记)重捕法”是动物种群密度调查中的一种常用取样调查法：在被调查种群的生存环境中，捕获一部分个体(M)全部进行标记后释放，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标记个体数(m)占总捕获数(n)的比例，估计该种群的数量(N)。某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠——布氏田鼠进行了调查，调查样方总面积为2 hm2(1 hm2＝10 000 m2)，随机布设100个鼠笼，放置一夜后统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归；3日后进行重捕与调查。所得到的调查数据如下表：
捕获数/只 标记数/只 雌性个体数 雄性个体数
初捕 32 32 14 18
重捕 36 4 18 18
(1)假定重捕取样中标记比例与样方总数中标记比例相等，写出样方中种群总数(N)的计算公式________。
(2)该草地布氏田鼠的平均种群密度为________只/hm2。事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏________________________________________________________________________。
(3)综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为____________。
(4)在上述调查的同时，还对样方中布氏田鼠的洞口数进行了调查(假设样方中只有这一种鼠)，平均每100 m2有3.6个洞口，洞口数与田鼠数的比例关系为________。
答案 (1)N＝(Mn/m) (2)144 高
(3)8/9(或32/36) (4)2.5∶1
解析 (1)由关系式：
＝即可得出N＝Mn/m。
(2)根据公式N＝Mn/m，计算出2 hm2的种群总数为288只，种群平均密度则为144只/hm2。由于第一次捕捉到的个体被标记后，第二次很难捕捉到，导致第二次捕捉的个体
中被标记的个体减少，在公式N＝Mn/m中由于分母m的值减小，使得N值比实际情况偏高。
(3)♀/♂的性别比例为♀(14＋18)∶♂(18＋18)＝32∶36＝8∶9。
(4)100 m2中田鼠的数量为1.44只，洞口∶田鼠＝3.6∶1.44＝2.5∶1。
1．提示：可采用课本介绍的两种取样方法取样，用样方法进行估算。也可以将模拟地块平分成若干等份，求得其中一份的数量后，再估算整体的数量。
2．(根据实际作答)
1．提示：“问题探讨”中的调查对象是完全随机分布的，且调查区域是规则的，调查对象与其他物体的区分是显而易见的，因此，采用样方法得到的估算值与真实情况比较接近(误差小)。而在实地调查中，调查对象的分布往往是不随机的，调查区域也往往是不规则的，还有许多其他因素会干扰和影响调查的准确性，采用同样的方法其结果误差会比较大一些。但是，只要掌握了科学的调查统计方法，其误差就会控制在允许的范围之内。
2．提示：为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果(估算值)能更接近真实的情况。
3．提示：样方的数量太少，其统计结果的误差可能就较大；一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。
4．提示：不同小组对同一种群的种群密度的调查结果可能是不一样的。种群密度的调查结果应当允许在一定范围内波动，例如5%以内。如果超出了此范围，在其他条件相同的情况下造成不一样的原因，应当首先归结为采取的取样方法不同。所以，要针对实际情况，讨论取样方法是否存在问题。
5．略。
1．提示：图中A种群属于增长型，C种群属于衰退型，B种群属
于稳定型。这是由于种群中年轻个体越多，出生率会越高，死亡率会越低。
2．提示：年龄组成为稳定型的种群，种群数量也不一定总是保持稳定。一般来说，这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄组成，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。年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。
一、基础题
1．约386条。
2．调查鼠的密度可用标志重捕法，调查蚯蚓的密度可用样方法。标志重捕法适用于活动力强、活动范围大的种群，而蚯蚓活动范围小，可用样方法。
3．B
二、拓展题
1．提示：个体往往有性别、大小、年龄等特征，种群不具备这些特征。将一定地域中同种生物的所有个体作为一个整体(即种群)来看时，这个整体就会出现个体所不具备的特征，如种群密度、出生率和死亡率等。可见，由部分组成的整体不是部分的简单相加，可能会出现新的属性。
2．提示：随着营养和医疗水平的不断提高，我国人口的平均寿命还会延长；由于实施计划生育，出生率仍将维持在较低水平，因此，老年人在总人口中所占比例可能还会升高。关于现行计划生育政策是否应当调整，可让学生自由发表意见，不要求统一的答案。
1．一片牧场有8户居民，其中6户养了绵羊，2户养了山羊，共构成了几个种群( )
A．1个种群 B．2个种群
C．8个种群 D．6个种群
答案 B
解析 种群是指同一区域内，同种生物的全部个体的总和。判断时要符合“同种”和“全部”两个标准。
2．下列可以称为种群密度的是( )
A．一定地区单位面积内的小灌木数量
B．一个池塘单位体积内的鲢鱼数量
C．一片森林中单位面积内的乔木数量
D．一条河流中单位体积内的鱼数量
答案 B
解析 A项小灌木不属于种群的概念；B项为水体生物的种群密度；C、D两项的错因同A项。
3．按一对夫妇生两个孩子计算，人口学家统计预测，墨西哥等发展中国家的人口翻一番大约需20～40年，美国需40～80年，瑞典人口将会相对稳定，德国人口将减少，预测人口的这种增减动态变化主要取决于( )
A．种群数量和密度 B．年龄组成
C．性别比例 D．出生率和死亡率
答案 B
解析 对一个种群数量未来动态的预测取决于该种群的年龄组成，如幼年个体占优势的种群，由于陆续进入生殖年龄的个体愈来愈多，所以种群数量和密度会持续增长；相反，老年个体占优势的种群，死亡率上升，出生率下降，人口会下降。
4．下列直接影响动物密度变化的是( )
A．出生率、死亡率和迁入率、迁出率
B．年龄组成和出生率、死亡率
C．性别比例和出生率、死亡率
D．性别比例和年龄组成
答案 A
解析 考查影响种群密度的直接因素。
5．某科技小组在调查一块方圆2 hm2草场中灰苍鼠的数量时，放置了100个捕鼠笼，一夜间捕获了50只，将捕获的灰苍鼠做好标记后在原地放生。5天后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了42只，其中有上次标记的个体13只。则该草场中灰苍鼠的种群数量最接近( )
A．50只 B．42只 C．92只 D．161只
答案 D
解析 ≈，N≈161.5只，所以答案选择D。
6．下图为某地的人口出生率和死亡率的变化曲线，下列叙述不正确的是( )
A．推测其年龄组成应为增长型
B．其年龄组成较接近稳定型
C．该区的人口迅速膨胀
D．该区的未成年人口比重较高
答案 B
解析 据图可知随时间推移，出生率略呈上升趋势，而死亡率下降，所以年龄组成为增长型，未成年人口比例高，人口会增加。
7．种群是构成群落的基本单元。种群研究的核心问题是种群数量的变化规律。
(1)右图表示某小组的同学在进行双子叶草本植物苦荬
菜种群密度调查时确定的小样方之一，圆圈表示个体。请将应该计数的圆圈涂黑。
(2)下表是该班级10个小组的调查结果。则该块地中苦荬菜的种群密度为 。
组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
株数/m2 0 2 3 3 4 12 4 2 3 3
答案 (1)只要是计数样方内部和相邻两边及顶角个体的均正确(提示：统计边角的原则是计上不计下，计左不计右)如图：
(2)3株/m2
解析 第1组和第6组为不真实值，要舍去，然后把剩下的8组相加，求平均值。
1．下列生物属于种群的是( )
A．一块水田里的全部水稻、水草、鱼以及其他生物
B．一个池塘中的全部鱼
C．一块朽木上的全部真菌
D．一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成年蚜
答案 D
解析 该内容考查种群的概念，其关键是要紧紧抓住同种生物、同一地点、总和三个方面。A、B、C都不是指同一种生物。
2．下列有关种群特征的叙述，正确的是( )
A．同一物种的种群密度是不会发生变化的
B．不同物种的种群密度往往差别较大
C．年龄组成是指种群中各年龄期的个体数目
D．出生率、死亡率是指种群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率
答案 B
解析 种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数。种群密度是种群的最基本的数量特征。种群密度不是固定不变的，不同物种、同一物种在不同时期不同环境中的种群密度有差异。所以A项错误，B项正确；年龄组成是指种群中各年龄期的个体数目占该种群个体总数的比例。出生率、死亡率是指在单位时间内新产生的个体数目或死亡的个体数目占该种群个体总数的比例。所以C、D两项也是错误的。
3．下图表示四种不同种群中不同年龄的个体所占的比例，其中种群密度会越来越小的是( )
答案 A
解析 考查种群的年龄组成。若老年个体比例大于幼年个体比例，说明该种群为衰退型，其种群密度会越来越小。
4．提倡一对夫妇只生一个孩子，从种群的数量特征来看，这种措施直接调节( )
A．种群密度 B．年龄组成
C．性别比例 D．出生率
答案 D
解析 该题考查出生率、死亡率、迁入率、迁出率对种群密度的直接影响，提倡一对夫妇只生一个孩子，目的是为了降低人口出生率，达到控制人口增长的目的。
5．生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原进行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果：
草原类型 10
×
10 20
×
20 40
×
40 80
×
80 90
×
90 100
×
100 110
×
110 120
×
120 130
×
130 140
×
140
A 3 5 8 14 16 17 19 20 20 …
B 3 5 6 9 11 13 13 13 13 …
C 2 3 5 8 8 8 8 8 8 …
(1)略。
(2)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 cm×40 cm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计数每个样方内该植物的个体数。若计数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。
答案 (2)①选取的样方面积不对。应取物种数量达到稳定的最小面积100 cm×100 cm；②取样方法不对。应在B草原中随机取样；③对种群密度的估计方法不对。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。
解析 在双子叶草本植物的种群密度调查中应注意的事项如下：①样方面积的选取应以物种数量达到稳定时的最小面积为宜。一般草本植物的样方面积为1 m2，灌木为16 m2，乔木为100 m2。②样方的选取应是随机选取。③种群密度的估计值应取各样方种群密度的平值。
一、选择题
1．下面关于种群的叙述中，正确的是( )
①内蒙古草原上的全部牛是一个种群 ②池塘中所有的鱼是一个种群 ③稻田中所有的三化螟是一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄组成、性别比例 ⑤种群密度的大小决定于出生率和死亡率、迁入率和迁出率
②③⑤ B．②④ C．②④⑤ D．③⑤
答案 D
解析 ①中全部“牛”及②中全部“鱼”包含许多种牛或鱼，超出“同种生物个体总和”的范畴，因而不属于一个种群；③为单位空间中的“同种个体总和”，应属一个种群；④中决定种群密度的应为出生率和死亡率、迁入率和迁出率；⑤是正确的。
2．2008年年初的严寒天气导致大量动物死亡。下列哪两个因素从根本上决定着动物种群数量的增长( )
A．出生率和食物供应
B．死亡率和迁出率
C．死亡率和种群占据的地域面积
D．出生率和死亡率
答案 D
解析 直接影响种群密度的四个参数是出生率、死亡率、迁入率和迁出率，其中出生率和迁入率是决定种群数量增长的变量，死亡率和迁出率是决定种群数量下降的变量。迁入率和迁出率不是最本质的，只有出生率和死亡率才是决定种群增长的最重要的参数。食物供应和领域大小不能直接影响种群数量，它们通过影响出生率和死亡率起作用。
3．下列关于种群密度调查的叙述中，合理的是( )
A．宜选择蔓生或丛生的单子叶植物作为调查对象
B．宜采用样方法调查活动能力强的高等动物的种群密度
C．取样的关键是要做到随机取样
D．种群密度能准确反映种群数量的变化趋势
答案 C
解析 蔓生或丛生单子叶植物不易计数，而活动能力强的高等动物一般宜采用标志重捕法调查种群密度。取样应随机取样，而种群数量的变化趋势取决于种群的年龄组成结构。
4．近十几年来，我国东部沿海城市人口密度急剧增长，造成这一现象的主要原因是( )
A．年龄组成呈增长型 B．性别比例适当
C．迁入率大于迁出率 D．出生率大于死亡率
答案 C
解析 我国东部和西部经济发展不平衡，东部地区经济发展迅速，尤其是东部沿海城市对劳动力的需求量大，生活条件较为优越，人口的迁入率大于迁出率，结果造成我国东部沿海城市人口密度急剧增长。
5．下图为A、B两个地区的人口年龄组成示意图。设A地区的人口增长率为a，B地区的人口增长率为b，那么，a和b的数量关系是( )
A．a＞b B．a＜b C．a＝b D．a≈b
答案 B
解析 A地区幼年个体数量小于老年个体的数量，应归为衰退型；而B地区幼年个体数量多于老年个体的数量，应归为增长型，所以a＜b。
6．下列几种生物中最可能为均匀分布的是( )
A．森林中的无脊椎动物
B．面粉中的黄粉虫
C．蜜蜂
D．瓢虫
答案 B
解析 面粉中的黄粉虫种群个体间会因争夺资源和空间而发生激烈的斗争引起均匀分布，A为随机分布，C、D为集群分布。
7．下图中甲、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．增长型和稳定型 D．稳定型和增长型
答案 B
答案 甲图中幼年个体多于老年个体，其种群为增长型；图乙中老年个体多于幼年个体，种群应为衰退型。
8．利用人工合成的性引诱剂，能使害虫的种群密度明显降低，其原理是它能( )
A．破坏害虫种群正常的性别比例
B．抑制害虫生殖器官的发育和配子的形成
C．杀死幼小害虫个体
D．诱杀害虫的雌性个体，减小排卵
答案 A
解析 考查性别比例对种群密度的影响，一般利用性引诱剂诱杀雄性昆虫，导致出生率下降，从而影响种群密度。
9．如图是世界人口数量从公元纪年开始到2000年的变化曲线。在ab段世界人口的年龄组成特点是图中的(横坐标是年龄，纵坐标是人口数)( )
答案 A
解析 根据人口变化曲线可知，随时间变化人口数量逐渐增加，从而可以知道，人口年龄组成应为增长型，符合该特点的选项应为A，幼年个体数量多，而老年个体数量少。B为衰退型，而C、D应归为稳定型。
10．在一片约33公顷(hm2)的林地内，调查者第一次捕获了25只大山雀，各用一个较重的铁环套在了大山雀的腿上作为标记，然后全部放掉。第二次捕获了33只大山雀，其中有5只是有标记的。据此推算，该林地中大山雀的种群密度(只/hm2)约为( )
A．略大于165
B．略小于165
C．略大于5
D．略小于5
答案 A
解析 设种群数量为x，如果不考虑其他因素，则可知：25/x＝5/33可以计算出x＝165。结合题干信息：标志物是一个较重的铁环，标记后会限制动物的正常活动，被捕获的几率会增加，因此算出的值比真实值偏小了，真实值要大于计算结果。
二、非选择题
11．一块农田长100 m，宽30 m，在对该地块中的荠菜种群密度调查时，进行等距取样。设10个样方，那么从长的一边计起，第三个样方的中心应在地长的______m，地宽的______m处。若图为一样方ABCD，统计该样方植株数为______________。
答案 25 15 10或9
解析 根据题意可知，每个样方中心距长边应为15 m，第三个样方中心距地宽应为25 m，如下图示。
等距取样法示意图
对样方ABCD，计数依所取边而计数有所不同，若取AD、AB两边及内部计数，则为10；若取CD、BC两边，则计数为9。
12．有学者对某荒地新迁入一种鸟类进行了调查，相关资料如下(单位：只)
年份 1970 1971 1972 1973 1974 1975
种群数量 50 80
捕捉标志数 80 80 90 90
第二次重捕数 80 80 100 90
重捕个体中的标志数 16 8 10 9
(1)在表格中给出1972～1975年的种群数量。
(2)根据上表数据，画出1970～1975年该鸟类种群的变化曲线：
答案 (1)400 800 900 900
(2)
解析 (1)根据N = .
可求出1972～1975年的种群数量各为400,800,900,900。
(2)根据表格数据转化为坐标数据，注意绘图时起点不应超过1970年，而终点不应超过1975年。
个体总数(N)
初次捕获标志数（M）
再次捕获个体数(n)
重捕的标志个体数（m）
Mn2
m
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第2节 种群数量的变化
知识点一 构建种群增长模型的方法
1.数学模型概念,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，是为了某种目的
用字母、数字及其他数学符号建立起来的方程式以及图表、图像等数学表达式。
2.意义,数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要作用。
知识点二 种群数量的增长,1.种群的“J”型增长
(1)“J”型曲线：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。
(2)“J”型增长的原因：食物充足、没有天敌、气候适宜等，这一理想条件只有在实验室或某物种最初进入一条件非常适宜的环境时才会出现。
(3)“J”型增长的数学模型,模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。增长速率不随种群密度的变化而变化。,建立模型：,一年后该种群的数量应为：N1＝N0λ,两年后该种群的数量应为：N2＝N1×λ＝N0λ2,t年后该种群的数量应为：Nt＝N0λt,N0：该种群的起始数量；t：时间；Nt：t年后种群数量；λ：增长的倍数。注：当λ?1时，种群数量上升；当λ＝1时，种群数量不变；当λ?1时，种群数量下降。
2.种群增长的“S”型曲线,
(1)“S”型曲线出现的原因,自然资源是有限的，当种群密度增大时，使生存斗争加剧，种群的增长速率下降。
(2)实例：高斯的实验。
(3)“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，呈“S”型。
①K值：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称为环境容纳量。
a.不同物种在同一环境中K值不同。
b.当环境改变时生物的K值改变。
②K/2值：K值的一半，是种群数量增长最快点。
③增长速率：可以看出种群的增长速率在K/2时最大，K/2之前不断增加，在K/2之后逐渐减小，当达到K值时增长速率为0。
④K/2之前种群增长速率增加的原因：资源和空间充足。K/2 之后，由于种群数量的上升，资源和空间相对不足，种内和种间斗争加剧，使生物的出生率下降，死亡率上升。
(4)“S”型曲线在生产实践中的应用
①在对野生动植物资源的合理开发和利用上，一般将种群的数量控制在环境容纳量的一半，即K/2左右，此时种群增长最快，可提供的资源最多，还不影响资源的再生。
②对野生动物的保护方面，如建立自然保护区等，从而提高生物的环境容纳量，是保护野生生物资源的最有效措施
③农林害虫的防治方面，降低农林害虫的环境容纳量是防治的根本。
3.“J”型曲线和“S”型曲线的比较,
开放环境
“J型”曲线 “S型”曲线 封闭环境
产生条件 理想状态：食物和空间条件充裕；气候适宜；没有天敌等理想条件下 现实状态：食物和空间有限；各种生态因素综合作用 封闭环境：能量和物质有限；没有补充和更新
特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定 种群数量达到环境容纳量K值后，将会因营养物质消耗而大量死亡
环境容纳量 (K值) 无K值 有K值 有K值
种群增 长速率 逐渐增大 先增加后减小 先增加后减小
曲线
种群增 长率 保持稳定 逐渐减小至0 逐渐减小至0
知识点三 种群数量的波动和下降
1.种群数量的变动,种群的“J”型增长和“S”型增长只代表两种典型情况，自然种群的数量经常处在变动之中，有的是不规则波动，有的是周期性波动，不利条件下还会使种群数量下降，甚至灭亡。
2.影响种群数量变动的
(1)决定因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
(2)间接因素：凡是影响出生率、死亡率的因素都会影响种群数量。例如：
①种群的年龄组成和性别比例。
②生物因素a.种内关系：种群通过种内斗争调节种群密度。
b.种间关系：如天敌等。
c.非生物因素：阳光、温度、风、雨等。
d.人为因素：人类对自然界种群的数量影响越来越大。
知识点四 探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”
1.原理,(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。
(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(3)在理想环境中，酵母菌种群的增长呈“J型”曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S型”曲线。
2.探究目的,初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。
3.探究步骤 (1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中；
(2)将酵母菌接种到试管中的培养液内混合均匀；
(3)将试管在28℃条件下连续培养7天；
(4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板上的方格内，显微观察计数一个方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1 mm，计算出培养液体积，换算出10 mL培养液中酵母菌的总数；
(5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量的变化规律。
4.注意事项
(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。(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，减少误差。
(3)记录结果最好用记录表。表格如下：,
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个
(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)培养和记录过程要尊重事实，真实记录，不能主观臆造。
5.
表达和交流
(1)根据实验数据可得如图所示的增长曲线。
(2)增长曲线的总趋势是先上升再下降。
(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢废物等。
,
【例1】 如某一年生植物初始种群有10个个体，每个个体产生10粒可育种子，当年亲本死亡，若按此生育率计算，第五年该种群有多少个个体？,答案 105个,解析 根据公式Nt＝N0λt和数学知识，求得该题λ＝N1/N0＝100/10＝10，t＝4(第五年该种群的个体数量就是第四年后该种群的个体数)，故第五年该种群将有：N4＝N0λ4＝10×104＝105个。
【例2】 下列有关种群增长的“S”型曲线的叙述，错误的是( )
A.通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”型
B.达到K值时种群增长速率为零
C.种群增长受自身密度的影响
D.种群的增长速率逐步降低
答案 D
解析 由于自然环境中资源和空间有限，随着种群数量的增多，单位个体的占有量会逐渐减小、环境阻力会变大，使曲线最终呈“S”型。对于环境容纳量K值而言，每增加1个个体，则环境会增加1/K的负担，所以“S”型曲线的增长速率会逐渐减小，最后变为零。“S”型曲线是密度制约型曲线，而“J”则不受密度的影响。“S”型曲线的增长速率呈“倒钟型”，先增大，后减小，最后为零。
1.“S”型曲线的增长率曲线图如下：,
2．“S”型曲线的增长速率曲线图如下：,
规律总结
当种群数量达到环境容纳量一半时(即)，其种群增长速率最大。
3.“S”型曲线与其增长速率的关系图,
【例3】 某研究所调查发现：某种鱼迁入一生态系统后，其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示，请分析回答：,
(1)在t0～t2时间内，种群数量增长曲线呈___________型曲线；若在t2时种群数量为N，则在t1时种群数量为___________。t1时该种群的年龄组成可能为___________。
(2)捕获该鱼的最佳时期为___________时，原因是
________________________________________________________________________,________________________________________________________________________。
(3)在t2时期后，该鱼种群数量变化___________是___________，主要原因是___________、___________。
答案 (1)“S” N/2 增长型 (2)t1 在t1时种群增长速率最大，捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生
(3)不增加 种内斗争加剧 捕食者数量增加
解析 本题考查种群数量的变化。坐标曲线图是高考中出现的比较多的一种图，它可以反映自变量和因变量之间的关系，解题时注意起点、转折点和终点等含义。由图形可以看出，t0～t2时间内该种鱼的种群增长为“S”型曲线，t1时种群数量为K/2，此时为捕捞的最佳时期，t2时种群数量为K。
1.Nn＝2n，N代表细菌数量，n代表“第几代”。
2.N＝2216。
3.细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。
1.提示：同数学方程式相比，曲线图表示的数学模型不够精确。
2.提示：食物充足、没有天敌、气候适宜等。
3.提示：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
提示：对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。
一、基础题
1.提示：在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”型增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”型增长，在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长。随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”型增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”型增长的特点。
2.提示：(1)以年份为横坐标，种群数量为纵坐标，根据表中数字画曲线。
(2)食物充足、没有天敌、气候适宜等。
(3)作为食物的植物被大量吃掉，导致食物匮乏；自然灾害等。
3.(略)
二、拓展题,提示：这是涉及最大持续产量的问题。关于最大持续产量，可以查阅生态学专著。还可以请教有经验的人或访问相关网站，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。
, 1.为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的“S”型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上( )
A.种群数量相对稳定
B.种群增长速率最大
C.种群数量最大
D.环境条件所允许的种群数量最大,答案 B,解析 根据题意，被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，可使鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，该点在S曲线上的斜率最大，即代表种群增长速率最大。它既不代表最大种群数量，也未达到环境容纳量(K值)。,2.“食人鱼”是一种有极强生存能力的肉食鱼类，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入某湖泊，下图中的曲线能准确表达其种群数量变化特点的是( ),
答案 A,解析 在自然界中，种群不能无限地增长，因为随着种群数量的增加，制约因素(捕食、食物供应、传染病流行等)的作用也在增加。所以在自然环境中，所有生物的种群增长是一个“S”型曲线。
3.下列关于种群数量变化的叙述中，错误的是( )
A.种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等
B.种群数量的变化主要是由迁入率和迁出率、出生率和死亡率引起的
C.在自然界中，种群的增长一般是“J”型曲线
D.在自然界中，种群的增长一般是“S”型曲线
答案 C
解析 自然界中种群的增长一般为“S”型曲线，因为自然界中的食物和空间有限，当种群数量增加时，种内斗争会加剧，以该生物为食的生物也会增加，会限制种群数量的进一步增加。
4.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是( )
A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系
B.种群增长速率在各阶段是不相同的
C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关
D.种群增长速率不受种群密度制约,答案 B,解析 “S”型曲线表示了种群数量与时间的关系。种群的增长受自身密度制约，而种群增长速率是逐渐下降的，各阶段都不相同。
讲练学案部分
,
1.建立数学模型的一般步骤是( )
观察研究对象→观察研究对象→用数学形式对事物的性质进行表达→检验和修正,提出合理假设→提出合理假设→检验或修正→用数学形式对事物的性质进行表达,提出合理假设→提出合理假设→用数学形式对事物的性质进行表达→检验或修正,用数学形式对事物的性质进行表达→用数学形式对事物的性质进行表达→检验或修正→提出合理假设,答案 C,提出假设→提出假设→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，对模型进行检验或修正。
2.在营养和生存空间没有限制的情况下，某细菌每20 min就通过分裂繁殖一代，经过72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌量是( )
A.272 B．2216 C．262 D．232
答案 B,解析 根据Nt＝N0·λt，λ＝2，t为繁殖的次数，每20 min繁殖一代，72 h共繁殖＝216次。
3.下图表示种群增长的“S”型曲线和“J”型曲线。下列说法中正确的是( ),
A．a曲线表示种群迁入一个新的适宜环境后的永久发展情况
B.b曲线表示种群增长不受种群密度制约
C.b曲线表示种群增长速率先增大后减小，最后种群增长速率为零
D.两种增长曲线均表示了种群数量与时间无关
答案 C
解析 在无环境阻力条件下，即食物和空间条件充裕、气候适宜且无敌害等理想条件下，种群增长速率保持稳定，种群数量持续增长，表现为“J”型曲线。当出现环境阻力时，随着种群密度的上升，会导致种群出生率下降，死亡率上升，种群增长速率将会越来越小，最后种群数量不再增长达到K值，表现为“S”型曲线。
4.将10毫升酵母液放在适宜温度下培养，并在不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如表。请分析回答：,
样品 酵母菌数量(个/立方毫米) pH
1 1 210 4.8 2 820 5.4 3 1 210 3.7
4 1 000 5.0
(1) 表中样品取样的先后次序为
(2) _______________________________________________________________________。
(3) (2)对酵母菌而言，10毫升该培养液的环境负荷量为________________个。
(4) (3)若第5次均匀取样时，样品中的酵母菌数量为760个/立方毫米，产生这一结果的原因是
(5) ________________________________________________________________________,_______________________________________________________________________。答案 (1)样品2、样品4、样品1、样品3 (2)1.21×107 (3)培养液中的营养物质不断被消耗而减少，部分酵母菌因营养缺乏而死亡并解体,解析 (1)在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的条件下，种群的数量将会连续增长，在自然环境条件下，由于食物、空间等生活条件有限，加之天敌的存在，种群数量不可能无限增长。当种群数量达到环境负荷量时，将趋于稳定，如果环境中的各项生态因素保持相对稳定，则种群的数量将处于动态平衡中。酵母菌异化作用类型为兼性厌氧型，既可以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸，且两种呼吸方式均关系到CO2，CO2溶于水产生H2CO3，时间越长，H2CO3积累的量越多，pH越低。因此，取样先后顺序为2、4、1、3。,(2)依据表中数据，样品3与样品1中的酵母菌数量相同，随着时间延长，种群数量不再变化，说明培养液中酵母菌总量已接近或达到环境负荷量。10毫升该培养液的环境负荷量为1 210×103×10＝1.21×107(个)。随着酵母菌的生长繁殖，培养液中的营养物质因被消耗而减少，导致食物短缺。种内斗争加剧，部分个体因营养缺乏而死亡并解
, 一、选择题
1.在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是( ),
答案 B
解析 本题考查的知识点是种群数量的变化，以培养利用曲线图解决生物问题的应用能力。在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等无环境阻力状况下，种群的增长就会呈“J”型曲线，如图B。
2.下图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群在此环境中的环境负荷量约为( ),
A．100只 B．200只,C.300只 D．400只
答案 D
解析 首先注意纵坐标是种群的增长速率，而不是种群数量，在增长速率为最大时，数量为K/2(K为种群最大值)，因此K值＝200×2＝400(只)。
3.下图是一个鼠群迁入一个新的生态系统后的生长曲线图。试分析在曲线中哪段表示食物最可能成为鼠群繁殖速度的限制因素( ),
A．EF段 B．DE段 C．BD段 D．CB段
答案 A
解析 一个种群迁入一个新环境后的初期，由于生活空间大，生活资源十分丰富，天敌病虫害少，竞争者少等，种群将呈“J”型曲线增长。随着种群加速增长，必然导致种群密度上升，生活空间和食物资源加速减少，种内斗争加剧，从而使种群增长减缓并最终趋向平衡，图中EF段明显减缓，并趋向停止，表明在此段内食物最可能成为鼠群繁殖速度的限制因素。
4.
右图中的a和s分别表示在理想状态下和在自然环境中某生物种群的数量变化曲线。下列对阴影部分的解释正确的是( )
①表示环境中影响种群增长的阻力 ②表示环境中允许种群增长的最大值 ③表示种群内迁出的个体数 ④表示通过生存斗争被淘汰的个体数
A.②③ B．②③
C.②④ D．②④
答案 C
5.下列关于种群数量变化的叙述中，不正确的是( )
A.1990年紫茎泽兰(一种毒草)侵入我国四川凉山地区后，泛滥成灾，其增长曲线近似于“J”型
B.对农作物合理密植后，其数量不应大于“K”值
C.一个呈“S”型增长的种群，数量在K/2左右时增长速率最大
D.一个物种引入新的地区后，一定呈“J”型增长
答案 D
解析 紫茎泽兰进入我国四川地区是一种生态入侵现象，其增长曲线为“J”型曲线。但并不是所有生物进入某一新环境后都会呈“J”型曲线，因为还必须满足条件适宜，无天敌等因素。对于农作物种植强调合理密植，最大种植量应为K值。
6.如果一个种群的增长率为0，以下哪种情况会出现( )
A.种群增加，并出现激烈的食物和栖息地的斗争
B.种群增加，寄生和捕食的情况增加
C.种群会因为有毒废物的沉积而减少
D.种群接近载荷能力
答案 D
解析 种群增长率为0，说明此时出生率＝死亡率，种群数量不会再继续增加，达到K值后，即接近载荷能力。
7.在种群“S”型增长曲线的数学模型中，K值不是固定不变的。下列条件会使种群K值增加的是( )
A.地面进行硬化后的家鼠
B.干旱环境中的东亚飞蝗
C.引入北极狐后的旅鼠
D.干旱环境中的大熊猫
答案 B
解析 题干意义在于环境的最大承载量，可因不同物种而异，也可因环境变化而改变，题中要求能使物种K值增加。地面进行硬化的家鼠由于生存空间和食物减少，K值下降；干旱环境中的东亚飞蝗产卵容易成活，出生率高，K值增大；旅鼠由于捕食者增加K值下降；干旱环境中的大熊猫由于食物不足K值下降。
8.在一普通的锥形瓶中，加入含有酵母菌的葡萄糖溶液，如图所示。在以下有关坐标图中，不正确的是( ),
答案 B
解析 酵母菌进行呼吸作用，消耗葡萄糖。氧气被消耗完后进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，酒精浓度会上升，最后由于葡萄糖消耗完后不再上升，同时葡萄糖浓度下降，pH值下降。
9.下图是某高等动物种群增长曲线，对其理解合理的是( ),
A．图中0～a段是种内斗争限制了种群增长
B.图中a～b段，幼年个体明显多于老年个体
C.从b点开始种间竞争成为制约种群数量的主导因素
D.如果该物种是海洋经济鱼类，适当捕捞应使种群数量降至a点
答案 B
解析 某高等动物种群增长曲线为“S”型曲线。图中0～a段空间和食物都很充足，此时种内斗争不激烈不能取限制种群增长。图a～b段种群数量急剧增长，说明属于增长型，幼年个体明显多于老年个体。从b点开始种内斗争剧烈成为制约种群数量的主要因素，而不是种间竞争。适当捕捞不应使种群的数量下降至a点，如果降至a点就影响了种群自身发展。
10.
在决定鲸的捕捞量时，需研究右图。该图表示了鲸的出生率、死亡率与种群数量的关系。下列说法正确的是( )
A.曲线1表示死亡率，P代表该种群的最大数
B.曲线2表示死亡率，P代表该种群的最大数量
C.曲线1表示出生率，P代表环境的负载能力
D.曲线2表示出生率，P代表环境的负载能力
答案 C
解析 鉴于在一个特定的环境中种群密度越大，环境压力越大，生存斗争越激烈，出生率越来越低，死亡率越来越高，因此曲线1代表出生率，曲线2代表死亡率，P代表环境允许的最大值。
二、非选择题,
11．右图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线，请回答：,(1)图中表示的是种群增长的__________型曲线，表示K值的一点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的一点是________。
(3)影响该种群增长的环境阻力明显增大是在迁入第________年后开始的。
(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应该使该动物种群的数量保持在图中哪一点所代表的水平上？________。
(5)你认为种群增长速度在一段时间之后明显加快的原因主要是
________________________________________________________________________。
(6) 第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长的环境因素主要有
(7) _______________________________________________________________________。
(8) 答案 (1)“S” d (2)b (3)6 (4)b (5)食物充足，没有天敌 (6)食物减少，天敌增加，种内斗争等,解析 由图示可以看出，该种群增长曲线呈“S”型。在有限的环境中，种群一般都是“S”型增长。当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群的数量将停止增长，或在最大值左右保持相对稳定，该动物种群在该环境条件下的最大值是图示曲线上的d点。该动物种群增长速率最快的一点就是曲线上斜率最大的一点b。准确分析种群增长曲线上每一点所表示的含义是做此题的关键。曲线上每一点表示在该时间种群数量的相对值，每一点的斜率表示种群在该时间的增长速率。
(9) 12.探究酵母菌种群数量的动态变化。,材料用具：酵母菌母液、蒸馏水、无菌水、培养液、烧杯、试管、滴管、量筒、漏斗、1 mL刻度吸管、标签、玻璃棒、酒精灯、pH试纸、天平、计数板、恒温箱、显微镜、高压蒸汽灭菌锅等。,探究思路
(1)设计实验。为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。,
试管编号 培养液/mL 无菌水/mL 酵母菌母液/mL 温度/℃
A 10 0.1 28 B 10 0.1 5 C 10 0.1 28
(2)实验步骤：培养液的配制—灭菌—接种—培养—计数—分析数据，得出结论。
①取3支试管，并编号A、B、C；
②分别向A、B试管中滴加10 mL培养液，
________________________。③________________________________________________________________________。
④将试管A、C放在28°C条件培养，
________________________________________________________________________,________________________________________________________________________。
⑤分析数据，得出结论。
(3)问题探讨：
①请写出该同学研究的课题名称：
________________________________________________________________________,________________。
②用显微镜定期检测酵母菌数目，结果仅A试管在第3天开始个体数目迅速增加，第5天开始A试管中个体数目达到最大，实验至第6天结束时个体数基本保持稳定。请将A、B、C三组预期结果的走势图绘制在下图所示的坐标系中。,
③A试管中培养的酵母菌种群增长曲线最终是否呈“S”型？为什么？,答案 (2)②向C试管中滴加10 mL无菌水,③向3支试管中分别滴加0.1 mL酵母菌母液,④将试管B放入5°C条件下培养，并观察计数,(3)①温度、营养物质对酵母菌生长的影响,②曲线如图所示：,
③是。A试管中温度适宜、营养充分，所以在酵母菌种群增长的初期，资源接近“无限”，酵母菌表现出指数增长的模式；随着种群数量的增长，由于试管中营养物质的消耗和种群代谢产物在试管中积累，限制了种群数量的增长，其生存环境逐渐变得“有限”了，种群数量增长速率逐渐降低；当资源被耗尽，增长速率达到最小(0)时，酵母菌数量达到最大，并在一段时间内保持稳定，其增长曲线总体上表现为“S”型。,解析 A试管中温度适宜、营养充分，酵母菌种群增长将呈“S”型增长。B试管温度太低，虽然营养充分，但酵母菌难以增殖。C试管中温度适宜，但无营养供应，酵母菌不仅不能增殖，反而会逐渐死亡。由于培养液成分一定，随着时间的延长，培养的酵母菌最终会因营养耗尽而减少以至死亡。
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网
