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2021-2022高中生物 第4章 种群和群落 1 种群的特征学案 新人教版必修3

2021-2022高中生物 第4章 种群和群落 1 种群的特征学案 新人教版必修3

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第1节　种群的特征

必备知识·自主学习
一、种群的特征
1.种群的概念和实例：
(1)概念：在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。
(2)举例：一个池塘中全部鲤鱼，培养基上培养的大肠杆菌菌落。
2.种群的数量特征：
(1)种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数，是种群最基本的数量特征。
(2)出生率和死亡率。
①出生率：单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比率。
②死亡率：单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。
③意义：决定种群大小和种群密度的重要因素。
(3)迁入率和迁出率。
①概念：单位时间内迁入或迁出的个体，占该种群个体总数的比率。
②意义：决定种群大小和种群密度的重要因素。
(4)年龄组成。
①类型：增长型、稳定型和衰退型。
②意义：可以预测该种群的数量变化趋势。
(5)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.种群的空间特征：
(1)概念：组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。
(2)类型。
连一连：将种群的空间特征与实例连起来：

　“一块麦田中所有的蝗虫”是对种群密度的描述吗？解释原因。
提示：不是。因为种群密度的概念强调的是“在单位面积或单位体积中种群的个体数”，而一块麦田不是对“单位面积或单位体积”的描述。
二、调查种群密度的方法
1.样方法：
(1)调查对象：宜选用双子叶草本植物，因单子叶植物多为丛生或蔓生，难以计数。
(2)样方选取：草本植物样方一般以1 m2的正方形为宜。 
(3)取样原则及方法：取样的关键是要做到随机取样。常用五点取样法和等距取样法。
(4)数据收集、分析：计数每个样方内的个体数→求每个样方的种群密度→求所有样方种群密度的平均值。
2.标志重捕法：
(1)调查对象：活动范围大、活动能力强的动物种群。
(2)调查步骤：在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体→做上标记后放回原来环境→一段时间后重捕→根据捕到的个体中标记个体数占总个体数的比例估计种群密度。
3.连一连：请将调查对象与正确的调查方法连起来：

4.调查意义：对农业害虫的监测和预报，渔业上捕捞强度的确定等具有重要意义。

　利用性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，为什么可以减少害虫的数量？
提示：诱杀雄性个体→破坏性别比例→出生率下降→害虫数量减少。
关键能力·合作学习
　知识点一 种群的特征 
1.种群概念的理解：
(1)两个要素：“同种”和“全部”。
①“同种”：指同一物种，即种群是物种存在的具体形式。
②“全部”：指一个群体，包括该物种的幼体和成体等全部个体。
(2)两个条件：“时间”和“空间”，即种群具有一定的时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。
(3)两个基本单位：
①从生态学的观点来看：种群既是生物繁殖的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。
②从进化的观点来看：种群是生物进化的基本单位。
(4)种群特点： 具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例等一系列特征的有机整体。
(5)种群与物种的关系：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，如图所示。

　特别提醒：个体、种群和物种的关系
①个体通过有机结合组成的整体为种群。
②物种因地理隔离形成不同种群。
③种群是物种存在的基本单位。
2.种群数量特征的关系：
(1)图解：

(2)分析：
①最基本的数量特征：种群密度。种群密度越高，一定范围内种群个体数量越多，即种群密度与种群数量呈正相关。
②决定种群大小和种群密度的直接因素：出生率>死亡率，种群数量增加；反之，种群数量减少。
③间接影响种群密度和种群数量：年龄组成和性别比例是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度和种群数量的，是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据。其中年龄组成既能影响出生率，又能影响死亡率，而性别比例只能影响出生率。
④预测种群数量的变化趋势：年龄组成。这种趋势不一定能实现，如气候、天敌、食物等环境因素发生改变。
(3)应用：
①利用性外激素诱捕雄蛾——通过改变性别比例来降低出生率。
②将性外激素释放到田地里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。
3.年龄组成的表示方法：
(1)模式图：

(2)曲线图：

(3)柱形图：

4.性别比例不同类型对种群密度的影响：

1.拓展探究：种群的出生率(或迁入率)大，其种群密度一定会大吗？为什么？
提示：不一定大。种群密度是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决定的，所以种群的出生率(或迁入率)大，其种群密度不一定大。
2.情境探究：已知A省和B省在1年内出生的人口数分别为325万和75万。依据上述数据，你能确定哪个省的出生率较高吗？试分析原因。
提示：不能确定。因为不知道A省和B省的原有人口数。

如图是种群数量特征的概念模型，以下分析正确的是 (　　)

A.种群密度能够反映种群数量的变化趋势
B.春节前后，我国南部沿海城市人口数量的变化主要取决于①②
C.预测未来种群数量变化的主要依据是④
D.利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体来控制特征④，进而影响种群数量
【解题思维】

【解析】选C。种群密度是种群最基本的数量特征，不能反映种群数量的变化趋势，A错误；春节前后，我国南部沿海城市人口数量的变化主要取决于迁入率和迁出率，B错误；根据年龄组成影响出生率和死亡率、性别比例影响出生率，推出④为年龄组成，③为性别比例，年龄组成是预测种群数量变化趋势的主要依据，C正确；利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体来控制特征③性别比例，进而影响种群数量，D错误。
　【审答误区】易错点是对性外激素的使用目的理解不准确，性外激素的使用是通过改变性别比例来影响种群数量。
　【方法规律】生产、生活对种群数量的影响规律
(1)沿海城市人口的剧增——迁入率>迁出率造成的。
(2)中国人口的增长——出生率>死亡率造成的，不能单纯说是出生率高造成的。
(3)计划生育政策——控制出生率，使增长率下降。
(4)利用性引诱剂(信息素)诱捕雄蛾——改变性别比例来降低出生率。
(5)将性外激素释放到大田里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。
(6)性别比例中，雄多于雌的如蚂蚁等；雌多于雄的如人工控制的种群——奶牛、蛋鸡等。
【类题精练】
1.随着“二孩”政策的放开，有专家预测，我国人口数量在以后几年将出现明显增长，下列叙述错误的是 (　　)
A.几年后，仍保持男、女相当的性别比例
B.人口自然增长率由出生率和死亡率决定
C.每个家庭生两个孩子能提高出生率
D.“二孩”政策放开后，我国人口的年龄组成将保持稳定型
【解析】选D。“二孩”政策不影响出生时的性别比例， A正确。人口的自然增长率是由出生率和死亡率决定的，是二者的差值， B正确。每个家庭生两个孩子能明显增加出生率，保持人口数量稳定，C正确。该政策提高了出生率，会使人口的年龄组成成为增长型，D错误。
2.下列关于种群数量特征的叙述错误的是 (　　)
A.出生率和死亡率对种群的数量变化起决定作用
B.研究年龄组成能预测种群数量未来发展趋势
C.破坏害虫正常的性别比例对种群密度没有影响
D.增加迁入率、降低迁出率可增加本种群的数量
【解析】选C。影响种群数量变化的决定因素是迁入率和迁出率、出生率和死亡率， A正确。研究年龄组成能预测种群数量的未来发展趋势， B正确。破坏害虫正常的性别比例影响种群的出生率，可使种群密度降低， C错误。增加迁入率、降低迁出率可增加种群数量，D正确。
【补偿训练】
　　下列哪些情况会导致种群的密度越来越小 (　　)
A.种群处于稳定期
B.种群内雄性趋于不育
C.种群出生率超过死亡率
D.蜜蜂种群中雄少雌多
【解析】选B。种群处于稳定期时，种群数量保持相对稳定，A不符合题意。种群内雄性趋于不育时，会导致出生率降低，进而导致种群密度越来越小，B符合题意。种群出生率超过死亡率时，会导致种群密度越来越大，C不符合题意。蜜蜂种群中雄少雌多，但在适宜的条件下，其种群密度能保持相对稳定，D不符合题意。
　知识点二 调查种群密度的方法 
1.样方法调查种群密度：
(1)适用范围：不仅适用于植物，还适用于活动能力弱、活动范围小的动物，如蚯蚓等，而且调查某种昆虫卵、作物植株上蚜虫的种群密度等也可采用样方法。
(2)样方的选取：根据调查对象的分布状况和地段的形状，确定样方的多少、样方的大小和取样方法。
①样方数目的确定：总体面积越大，选取的样方数目越多。一般选取的样方越多，求得的种群密度越接近实际情况。
②样方大小的确定：一般乔木为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。
③取样方法：常见有五点取样法(调查地段总体为非长条形)和等距取样法(调查地段总体为长条形)。
(3)计数原则：同种生物个体无论大小都要计数，若有正好处在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，如下图(注：实心圈表示统计的个体)。

　特别提醒：
植物的大小不同，样方面积也应不同。如双子叶草本植物样方面积为1 m2，灌木约为16 m2，乔木约为100 m2。
2.标志重捕法调查种群密度：
(1)计算公式：

(2)标志重捕法应注意的问题。
①调查期间种群数量基本保持不变，没有大规模的迁入和迁出，种群中标记个体所占比例在两次捕捉时基本相等。
②标记物和标记方法必须对动物的身体不会产生伤害，不影响动物的寿命和行为。
③标记不能过分醒目，以免标记个体容易被天敌捕食。
④标志物要牢固，不易脱落。

1.拓展探究：调查动物种群密度必须用标志重捕法吗？举例说明。(生命观念)
提示：不一定。例如蚜虫、跳蝻等活动能力弱、活动范围小的动物用标志重捕法不合适，用样方法更合适。
2.教材二次开发：教材实地调查与本节“问题探讨”活动中的模拟调查有什么异同？(科学思维)
提示：(1)“问题探讨”中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)。
(2)在实地调查中，调查对象的分布往往是随机的，还有许多其他因素会干扰和影响调查的准确性，因此，采用同样的方法其结果误差会比较大一些。只要掌握了科学的调查统计方法，其误差会控制在允许的范围之内。

　(2020·石家庄高二检测)夏季的坝上草原风景如画。某研究小组调查草原上白桦树和草原黄鼠的种群密度。下列叙述错误的是 (　　)
A.草原黄鼠的种群密度主要取决于其出生率和死亡率
B.采用标志重捕法调查草原黄鼠的种群密度，若部分标志物脱落，则调查结果将偏大
C.采用标志重捕法调查草原黄鼠的种群密度，两次捕捉间隔的时间越长，调查结果越准确
D.调查白桦树的种群密度可采用五点取样法
【解题思维】

【解析】选C。出生率和死亡率是决定种群密度的主要因素，A正确。标志物部分脱落，导致重捕中的标志个体数减少，则计算出的种群密度比实际值偏大，B正确。采用标志重捕法调查草原黄鼠的种群密度，两次捕捉间隔的时间越长，可能会导致部分标志物脱落等，导致调查结果不准确，C错误。调查白桦树的种群密度可采用样方法，样方法常用的取样方法有五点取样法和等距取样法，D正确。
【母题追问】
(1)用标志重捕法调查某动物的种群密度时，被标记动物经过一次捕捉，被再次重捕的概率减小，对调查结果会有什么影响？
提示：将会导致被调查的种群的数量较实际值偏大。
(2)在调查期间，调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出，对调查结果有影响吗？
提示：如果在此期间存在出生或迁入现象也会造成估算数值偏大。
(3)使用样方法调查种群密度时，为什么要强调随机取样？
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，使通过样方法统计的结果(估算值)能更接近真实情况。
　【方法规律】“两看法”选择合适的种群密度调查方法

【类题精练】
　　某中学生物科技小组对某一地段中的蒲公英进行调查，得到下列一组数据：
样方
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
种群密度(株/m2)
3
7
15
2
4
9
8
4
下列说法正确的是 (　　)
A.此种群密度为6.5 株/m2
B.用此方法求出的种群密度与实际密度应完全相同
C.再重新选一次样方，所得的结果与这次应相同
D.此方法为标志重捕法
【解析】选A。该小组调查种群密度的方法为样方法，种群密度值为(3+7+15+2+4+9+8+4)/8=6.5(株/m2)，所求之值为平均密度，与实际密度有一定偏差，不可能完全相同。若再进行一次取样，所得结果与这次结果大致相似，不一定相同。
核心素养·情境探究
【材料情境】
　　2020年非洲遭受了巨大的蝗灾，对其农业影响很大。东亚飞蝗别名蚂蚱、蝗虫，为杂食性害虫，主要取食小麦、玉米、高粱、水稻等禾本科植物，但对甘薯、马铃薯、麻类及田菁等均不取食。
　　东亚飞蝗分为卵、若虫、成虫三个发育时期。在正常情况下，成虫羽化后平均7天左右即可交配，雌虫一生可交配20～25次，交配后4～7天即可产卵在土下，深度约为4～6厘米。雌虫就算不交配，也能进行孤雌生殖，即雌性不经过交配就可以直接产卵，卵也可以孵化和正常发育，繁殖力惊人。一只雌蝗虫一生可以产400～600枚卵，卵可以在地下越冬。
探究：
(1)为了预测东亚飞蝗的种群密度，科研人员应该在东亚飞蝗的哪个时期采用哪种取样方法？(科学思维)
提示：应该针对东亚飞蝗的若虫期(跳蝻)采用样方法来调查，预测东亚飞蝗的种群密度。
(2)科研人员通过运用性引诱剂捕杀雄性蝗虫，主要是破坏了种群的性别比例。但为什么发现仍然不能很有效地控制蝗虫的数量？(生命观点、科学思维)
提示：由于雌虫不交配也可以孤雌生殖，所以即使种群正常的性别比例被破坏，也不能有效地控制蝗虫的数量。
【经典素材情境】
　　“植物A→动物B→动物C”是某草原的一条食物链，生态学家对该草原生态系统进行以下几个方面的研究。请回答下列问题：
(1)调查动物B种群密度：在1 hm2范围内，第一次捕获72只，标记并放归；几天后第二次捕获了60只，其中有9只带有标记，则该种群密度是多少？(科学思维)
提示：标志重捕法估算种群密度的计算公式：该种群数量÷第一次捕获标记的个体数=第二次捕获的个体数÷第二次捕获的个体中被标记的个体数，该种群密度=(第一次捕获标记的个体数×第二次捕获的个体数)÷第二次捕获的个体中被标记的个体数=72×60÷9=480只/hm2 。
(2)若被标记的动物更容易被天敌捕食，则动物B种群密度估算值比种群密度实际值偏大还是偏小？(科学思维)
提示：若被标记的动物更容易被天敌捕食，第二次捕获的个体中被标记的个体数减少，则动物B种群密度估算值比种群密度实际值偏大。
(3)研究人员调查并绘制动物C种群的年龄组成如图。2020年6月种群C的年龄组成是哪种类型？可以预测，种群在2021年6月后数量变化趋势最可能是怎样的？为什么？(生命观点)

提示：据图分析，2020年6月种群C的生育前期和生育期的个体数多，而生育后期的个体数较少，则年龄组成是增长型；2021年6月种群C的生育前期和生育期的个体数少，而生育后期的个体数较多，则出生率小于死亡率，种群数量会减少。
课堂检测·素养达标
1.种群是自然界中真实存在的群体。以下哪种表述属于种群范畴__________。 
①某地区男女比例严重失衡
②动物的血糖浓度可以保持相对稳定
③2040年，我国将进入超老龄社会
④我国每年出生人口达到2 000多万
⑤水稻田种的水稻均匀分布
⑥我国东部的人口密度大于西部
【解析】选①③④⑤⑥。某地区男女比例严重失衡，属于种群的性别比例特征；血糖浓度保持相对稳定，属于个体的生理特征；2040年，我国将进入超老龄社会，说明了种群的年龄结构；我国每年出生人口达到2 000多万，说明了种群的出生率；水稻田种的水稻均匀分布，属于种群的空间特征；我国东部的人口密度大于西部，属于种群密度。
2.(2020·长春高二检测)下列不属于种群特征的是 (　　)
A.性别特征　　　　 B.年龄组成
C.种群密度 D.出生率和死亡率
【解析】选A。种群特征包括：种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成、性别比例。
3.据预测，世界人口数量在2050年将达到98亿，做出这一预测的依据是(　　)
A.不同年龄组成的比例
B.现有人口数量密度
C.出生率和死亡率、迁入率和迁出率
D.人口性别比例
【解析】选A。年龄组成可以预测一个种群数量发展的变化趋势，A正确。现有人口数量密度不能预测一个种群数量发展的变化趋势，B错误。出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群的数量变化，C错误。性别比例能影响种群数量的变化，D错误。
4.如图表示的是四个不同种群中不同年龄的个体所占的比例，其中种群密度可能会越来越小的是 (　　)

【解析】选A。A图种群中幼年个体较少，而老年个体较多，这样的种群正处于衰退时期，种群密度会越来越小，A符合题意。B图种群中幼年个体很多，老年个体很少，这样的种群正处于发展时期，种群密度会越来越大，B不符合题意。C图种群中幼年个体数较多，老年个体数较少，出生率大于死亡率，种群密度会越来越大，C不符合题意。D图种群中各年龄段的个体数目比例适中，数目接近，这样的种群正处于稳定时期，种群密度在一段时间内会保持稳定，D不符合题意。
5.一年蓬是一种常见的草本植物。在一块弃耕的正方形荒地上调查该植物种群的密度时，通常需要选择多个大小相等的样方，然后再对该植物进行计数，即可获得该植物种群密度的估算值。选择样方的正确方法是 (　　)
A.在正方形荒地的对角线上等距离选择样方
B.在该植物集中分布的地方选择样方
C.在该植物稀疏分布的地方选择样方
D.分别在该植物集中和均匀的地方选择样方
【解析】选A。对于植物来说，常用样方法调查其种群密度，需随机选择样方，取其平均值统计，以保证结果准确。故A项正确。
6.下列关于出生率和死亡率的相关叙述，正确的是 (　　)
A.如某年平均每10万人中出生1 862个孩子，则该年的出生率为1.862‰
B.某种群某时间段内死亡率增大，则种群密度必定减小
C.影响人口出生率和其他生物种群出生率的因素差别较大
D.农忙时期，导致某大城市人口数量直线下降的主要原因是出生率小于死亡率
【解析】选C。据出生率的定义，该年出生率为1 862/100 000，即1.862%；某种群某时间段内死亡率增大，出生率可能也会增大，则种群密度未必减小；影响种群出生率和人口出生率的因素有很大的区别，影响种群出生率的因素主要是外界环境条件的制约，而影响人口出生率的因素除一定的自然条件外，人口政策、人们的生育观念在很大程度上也影响着人口的出生率；农忙时期，导致某大城市人口数量直线下降的主要原因是迁出率急剧增大。
7.种群的年龄组成大致可分为图示A、B、C三种类型，据图回答：

(1)下图为三个种群的年龄组成曲线图，则甲、乙、丙分别对应上图中的______。

(2)在渔业生产中，要严格控制渔网孔眼大小以保护幼苗，捕捞后，鱼种群的年龄组成成为图_______(填“A”“B”或“C”)所示类型。 
(3)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组成成为图_______(填“A”“B”或“C”)所示类型。 
(4)假如图C代表的种群是某珍稀濒危野生动物资源，我们应该特别保护_____________(年龄段)个体。 
【解析】(1)分析甲、乙、丙曲线知其年龄组成分别为增长型、稳定型和衰退型，因此分别对应图A、B、C。(2)严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼，将使捕捞水域中鱼种群的年龄组成成为图A所示的增长型。(3)用性引诱剂干扰害虫正常交尾，使幼虫数量锐减，害虫的年龄组成将成为图C所示的衰退型。(4)若图C代表某珍稀濒危野生动物资源，我们应注意保护幼年个体，以维持其增长潜能。
答案：(1)A、B、C　(2)A
(3)C　(4)幼年