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2022届高考生物一轮复习 第九单元 生物与环境 第1讲 种群的特征和种群数量的变化教案 新人教版

2022届高考生物一轮复习 第九单元 生物与环境 第1讲 种群的特征和种群数量的变化教案 新人教版

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- 17 -

第1讲　种群的特征和种群数量的变化
知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命
观念
通过分析影响种群数量变化的因素，建立生物与环境相统一的观点
理性
思维
通过“J”型增长和“S”型增长的数学模型分析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力
科学
探究
通过实验“调查种群密度的方法”及“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”掌握实验方案的设计与实施及对实验结果的分析与评价能力
社会
责任
通过归纳种群数量变化在实践中的应用，养成关注生产实践、学以致用的态度
考点一　种群的特征

1．种群的概念
种群是指在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。
2．种群的数量特征

(1)种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。
(3)年龄组成在一定程度上能预测种群数量变化趋势。年龄组成是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
年龄组成种群密度
(4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。
3．种群的空间特征
(1)含义：种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局。
(2)类型
4．种群密度的估算方法
(1)“两看法”选择合适的种群密度调查方法：

(2)常见调查方法的归纳比较：

样方法
标志重捕法
显微计数法
适用
范围
植物、个体较小且活动能力弱的动物、虫卵、幼虫等
活动能力强、活动范围大的动物
酵母菌等微生物
要求
随机取样(五点取样或等距取样)，按“计上不计下，计左不计右”及夹角的原则计数[如本题第(1)小题]
调查期间没有较明显的迁入、迁出、出生和死亡；标记物不能过大、不能影响被标记动物的正常活动、不能脱落等
用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，用滤纸吸去多余的培养液
计数
方法
所有样方内个体数之和÷(样方面积×样方数)
(N1捕×N2捕÷N2标)÷调查面积(或体积)
若计数室体积为0.1 mm3(以16格×25格的血细胞计数板为例)，则1 mL样液中菌种数＝(100小格内菌种数/100)×400×104×稀释倍数
注意
事项
样方数量与样方大小要适中，调查个体较小的草本植物时以1 m2的正方形样方为宜；调查高大的乔木时一般以100 m2的正方形样方为宜
若标记物易脱落，被标记个体更难捕捉或易被天敌捕食，则N2标减小，统计结果比实际值偏大
吸取前需要振荡试管、摇匀培养液；先盖后滴防止产生气泡；重复实验，取平均值等

1．判断下列叙述的正误
(1)种群的S型增长是受资源因素限制而呈现的结果(√)
(2018·全国卷Ⅰ，T5A)
(2)调查种群数量较少的陆生植物种群密度时，应随机取样，并适当扩大样方的面积(2017·全国卷Ⅲ，T5B改编)(√)
(3)调查草地某种蜘蛛种群密度时，要选择草多的地方，否则结果偏低(2017·江苏卷，T24A)(×)
(4)一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群(√)
(5)统计种群密度时，应去掉采集数据中最大、最小值后取平均值(×)
(6)可以用标志重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度(√)
(7)年龄组成为增长型的种群数量一定能增加(×)
(8)每毫升河水中有9个大肠杆菌，属于种群的空间特征(×)
2．长句应答突破简答题

(1)图中①～⑤分别代表种群的什么特征？
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(2)春运期间，影响北京、广州等大城市人口数量变化的主要因素是
_______________________________________________________________________。
(3)利用性引诱剂诱杀害虫会降低害虫的种群密度，原理是
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)某生物学家对某地的蝗虫种群进行研究后大胆预测：不久后蝗灾会更加严重。他得出此结论的依据最可能是
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案：　(1)①～⑤分别代表种群密度、出生率、死亡率、年龄组成和性别比例　(2)迁入率和迁出率　(3)性引诱剂诱杀害虫会导致害虫的性别比例失调，从而降低出生率，降低种群密度　(4)蝗虫的年龄组成为增长型
3．连线年龄组成的类型及种群密度的变化趋势

答案：　Ⅰ—b—①　Ⅱ—c—②　Ⅲ—a—③
4．对下列几种生物的种群密度分别适合的调查方法归类
①蒲公英　②田鼠　③蚯蚓　④鲫鱼　⑤蚜虫　⑥跳蝻
适合使用样方法的是________；适合使用标志重捕法的是________(均填序号)
答案：　①③⑤⑥　②④

(人教版必修3 P63思考与讨论，2改编)年龄组成为稳定型的种群，种群数量近期一定能保持稳定吗？
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
答案：　不一定，因为出生率和死亡率不完全取决于年龄组成，还受食物、天敌、气候等多种因素影响，且种群数量还受迁入率和迁出率的影响。

题组一　种群的基本特征及其内在联系
1．(2018·浙江11月选考单科卷)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
D　[种群密度反映了种群在单位面积或单位体积中的数量，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。]
2．下列为种群数量特征的两个概念图，有关分析错误的是(　　)

A．图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b
B．图1中的c为种群最基本的数量特征
C．图2中丁与图1中的a表示的含义相同
D．图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C　[图1中a只影响出生率，b既影响出生率也影响死亡率，从而判断出a为性别比例，b为年龄组成，进而可知c为种群密度。图2为图1的变式，图2中甲使种群密度增大，应为出生率和迁入率；乙使种群密度减小，应为死亡率和迁出率；丙只影响出生率，为性别比例；丁为年龄组成。图1中b是预测种群数量未来变化趋势的主要依据，c是种群最基本的数量特征。图2中丁与图1中a表示的含义不同。丙主要通过影响出生率来间接影响种群密度。]
种群年龄组成的类型及判断技巧
(1)统计图：

(2)曲线图和柱形图：

增长型
稳定型
衰退型
曲线图

柱形图

(3)各图示共性及判断技巧：
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。
题组二　种群密度的调查方法
3．样方法是生态学研究中经常使用的调查方法。以下关于样方法的叙述正确的是(　　)
A．用样方法调查森林乔木丰富度时应对各样方数据求平均值
B．蚜虫呈集群分布，不宜采用样方法调查蚜虫的种群密度
C．调查某双子叶植物的种群密度应在植物生长密集处取样
D．调查蝗虫幼虫种群密度应根据地段形状确定取样方法
D　[用样方法调查植物的丰富度时，应该调查植物的种类总数，不能取平均值；蚜虫活动能力弱、活动范围小，宜采用样方法调查其种群密度；样方法调查种群密度的关键是随机取样；取样方法可根据地段形状来确定。]
4．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)。在调查区内，放置100个捕鼠笼，在一夜间对布氏田鼠进行初捕，将捕获的鼠经标记后在原地释放。3日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼进行重捕，结果如下表所示。下列有关叙述正确的是(　　)
项目
捕获数(只)
标记数(只)
雌性个体数(只)
雄性个体数(只)
初捕
32
32
14
18
重捕
36
4
18
18
A.此调查方法可以用来调查草地中跳蝻的种群密度
B．综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为7/9
C．该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2
D．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低
C　[跳蝻活动范围小，一般采用样方法进行调查；根据两次捕获的田鼠中雌雄个体数可得种群中性别比例(♀/♂)＝(14＋18)/(18＋18)＝8/9；根据标志重捕法理论计算公式N＝N2/N0×N1，该草地中布氏田鼠的平均密度为32×36÷4÷2＝144(只/hm2)；田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，即N0减小，N会增大。]
(1)针对“样方法”
①须做到“随机”取样。
②须把握取样方法——长方形地块“等距取样”，方形地块“五点取样”。
③需分别计数并最终求平均值。
④须把握如下计数原则：同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，即只计数相邻两边及顶角上的个体。

(2)针对标志重捕法
①须牢记估算公式：N总＝；
②善于快速确认估算值与“实际值”间的误差：由于再捕中标志者位于分母上——若初捕放归后某些原因致分母增大(如标志物影响其活动)，则估算值偏小；反之，若某些原因致分母减小(如因初捕受惊吓，不易被再捕，因标志物致其更易被天敌捕食等)，则估算值将偏大。
③明确标志重捕法的关键点：
a．被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。b.标记物不能过于醒目。c.不能影响被标记对象的正常生理活动。d.标记物不易脱落，能维持一定时间。 考点二　种群数量的变化及应用

1．种群数量变化的研究
(1)研究方法：建构数学模型。
(2)一般步骤：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→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：食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等
现实状态：资源和空间有限，受其他生物制约
增长率和增长速率

K值有无
无K值
有K值
联系

两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，对种群数量增长的影响不同
3.环境容纳量
(1)概念：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。
(2)形成原因：

(3)与环境条件的关系：环境条件改善，K值可能会增大；环境条件恶化，K值可能会变小。
4．种群数量波动和下降
大多数种群数量总是在波动中；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降，甚至消亡。
5．影响种群数量变化的因素

1．判断下列叙述的正误
(1)环境容纳量是指种群的最大数量(×)
(2)不同种生物的K值各不相同，但同种生物的K值固定不变(×)
(3)种群数量的变化就是种群数量的增长和波动(×)
(4)一个物种引入新地区后，一定呈“J”型增长(×)
(5)种群数量变化不仅受外部因素的影响也受自身内部因素的影响(√)
(6)种群“J”型增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变(×)
2．长句应答突破简答题

(1)图甲中表示种群在资源和空间无限的理想条件下的增长曲线是________，在资源和空间有限的自然条件下的增长曲线是________。
(2)图甲中曲线a的数学方程式为____________，曲线a、b之间的阴影部分表示由于____________的存在，在生存斗争中被淘汰的个体数目。
(3)由图乙可知，一个种群的K值不是________的，渔业捕捞中，让鱼的种群数量维持在K/2的原因是
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案：　(1)a　b　(2)Nt＝N0λt　环境阻力　(3)恒定不变　K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能迅速恢复，有利于鱼类资源的可持续利用

题组一　“J”型和“S”型增长曲线
1．下图表示在一个10 mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化，关于酵母细胞数量的叙述，正确的是(　　)

A．种内竞争导致初始阶段增长缓慢
B．可用数学模型Nt＝N0λt表示
C．可用取样器取样法计数
D．K值约为120 000个
D　[在酵母菌培养初期，酵母菌数量极少，酵母菌个体间几乎不存在种内斗争，所以A错误；由图像可知，在0～70 h时间段内，酵母菌数量增长模型为“S”型曲线，而数学模型Nt＝N0λt只适用于“J”型曲线，所以B错误；酵母菌等微生物只有用显微镜才能看清，所以一般使用血细胞计数板计数法，所以C错误；由图像可知，该环境下的最大值为酵母菌的K值，K值为12×1 000×10＝120 000，故D正确。]
2．图甲是某种初级消费者被引入某岛屿后的种群数量变化趋势；图乙是该种生物在某调查阶段种群数量变化的λ值随时间的变化曲线。据图判断下列说法，错误的是(　　)

A．分析图甲可知，该岛屿上该种生物的环境容纳量(K值)约为2 000只
B．种内斗争加剧和天敌的增多可能是1850～1865年间该种生物的种群数量急剧减少的原因
C．分析图乙可知，该调查阶段中种群数量最多的年份是第10年时
D．图乙第15年时种群数量最少，可相当于图甲1880年的种群数量情况
D　[图乙第20年时种群数量最少，D错误。]
种群“S”型增长曲线的分析方法

(1)t1之前：种群数量小于K/2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。
(2)t1～t2：由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，种群增长速率下降。
(3)t2时：种群数量为K，达到最大，出生率等于死亡率。
题组二　种群数量的变化规律的应用
3．图1和图2表示出生率、死亡率、净补充量(为出生率、死亡率之差)和种群密度的关系。下列有关叙述正确的是(　　)

A．图1中曲线a代表死亡率，曲线b代表出生率
B．海洋鱼类捕捞应使鱼类的数量保持在图1的E点
C．图2中在F点控制有害动物最有效
D．图2中G点代表种群的环境容纳量
D　[分析题图1可知，a是出生率，b是死亡率，A错误；E点净补充量为0，此时种群数量最大，不是海洋鱼类捕捞应保持的最适宜数量，海洋鱼类捕捞应保持的最适宜数量应该是补充量最大的点，B错误；分析图2可知，F点害虫的增长速率最大，应该在小于F点控制有害动物最有效，C错误；分析题图可知，G点净补充量为0，该点是代表环境容纳量，即K值，D正确。]
4．(2018·山东临沂联考)图示种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长，下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是(　　)

A．当种群数量达到e点对应的值后，种群数量增长率为0
B．种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后
C．图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量
D．cd段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率
A　[当种群数量达到e点对应的值后，即K值时种群数量基本不变，种群数量增长率为0；对于“S”型曲线而言，自始至终都有环境阻力存在，而不是在d点之后才出现；图中阴影部分表示环境阻力淘汰的个体；cd段种群增长速率逐渐下降，但数量仍在增多，所以出生率大于死亡率。]

b点的应用
消灭害虫应尽早进行，将种群数量控制于加速期(b点)之前，严防种群增长进入加速期
c点(K/2值)的应用
对有害生物：严防种群数量达该点，如灭鼠达K/2时，鼠害将难以控制
对有益资源：黄金利用点，当资源利用后维持于该点时将具最强更新能力，符合可持续发展原则
e点(K值)的应用
对有害生物：限制生存条件，降低环境容纳量，如封存粮食、硬化地面以限制鼠的种群数量
对有益生物：改善生存条件，尽量提升K值，如建立自然保护区，保护大熊猫
考点三　实验：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，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
(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
(1)
　　　↓
(2)
　 ↓
(3)―→
　 ↓
(4)―→
　 ↓
(5)―→
3．实验注意事项及分析
(1)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。
(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)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。
(4)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。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。
(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果记录最好用记录表，如下：
时间/d
1
2
3
4
5
6
……
数量/个

1．某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，同样实验条件下分别在4支试管中进行培养(见表)，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支试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长
B．4支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
B　[在培养初期，酵母菌之间不因数量较多而存在生存斗争，酵母菌呈“J”型增长，故A项正确；培养液的体积不同时，K值也不同，由于培养液体积不同，接种的微生物数不同，所以不能同时达到K值，故B项错误；试管Ⅱ与试管Ⅲ相比，试管Ⅱ中培养液体积少，酵母菌数量先达到K值，故C项正确；试管Ⅳ与试管Ⅱ中培养液体积相同，但试管Ⅳ内起始酵母菌数多，所以营养物质消耗快，其种群数量先下降，故D项正确。]

2．某同学对培养液中酵母菌种群数量的变化实验进行了相关的操作，得到了如图所示的结果。在该实验中下列操作或结果分析科学的是(　　)
A．培养酵母菌前，加热去除培养液中的溶解氧
B．用吸管从静置的锥形瓶中吸取一定量的培养液滴在血细胞计数板的中央进行计数
C．图中c点和d点相比，d点的生存环境更恶劣
D．e点和f点种群数量相同，两点对应的出生率和死亡率均相同
C　[培养酵母菌时，不能去除培养液中的溶解氧，酵母菌初期进行有氧呼吸，繁殖速度快，A错误；吸取培养液前应先振荡，使培养液中的酵母菌分布均匀，B错误；随培养的进行，酵母菌产生的代谢废物增多，使酵母菌的生存环境恶化，不利于酵母菌的生长，C正确；f点与e点时对应的种群数量相同，但前者种群数量处于增长时期，即出生率大于死亡率，而后者则处于种群衰退时期，即出生率小于死亡率，D错误。]
3．(2020·河北唐山模拟)检测员将1 mL酵母菌培养液稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升酵母菌的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体 。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n上，则上述水样中约有蓝藻________个/mL。

A．5×105n　　　　　　　　　 B．5×108n
C．500 n D．50 n
A　[依题意和图示分析可知：1 mL水样中酵母菌数量＝80个小方格内酵母菌总数/80×400×10 000×稀释倍数＝n×5×10 000×10＝5×105n，A正确。]
血球计数板及相关计算
(1)血球计数板(如下图所示)：

　血球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(如上图A所示)，每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为0.1 mm。 因此，每个大方格的容积为0.1 mm3。另外，中央大方格以细线等分为25个中方格(如上图B所示)。每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
(2)计算公式：
①在计数时，先统计(图B所示)5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格的总菌数，然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，则0.1 mm3菌液中的总菌数为(A/5)×25×B。 已知1 mL＝1 cm3＝1 000 mm3,1 mL菌液的总菌数＝(A/5)×25×10 000×B＝50 000A·B。