2023届高考生物二轮复习精研重难点(一)种群“J”型和“S”型增长模型的分析及应用学案

精研重难点(一)　种群“J”型和“S”型增长模型的分析及应用

从“高度”上研究高考

[典例]　(2022·山东高考)一个繁殖周期后的种群数量可表示为该种群的补充量。某实验水域中定期投入适量的饲料，其他因素稳定。图中曲线Ⅰ表示该实验水域中某种水生动物的亲体数量与补充量的关系，曲线Ⅱ表示亲体数量与补充量相等。下列说法正确的是(　 )

A．亲体数量约为1 000个时，可获得最大持续捕捞量

B．亲体数量约为500个时，单位时间内增加的数量最多

C．亲体数量大于1 000个时，补充量与亲体数量相等，种群达到稳定状态

D．饲料是影响该种群数量变化的非密度制约因素

[解析]　亲体数量约为1 000个时，该种群的补充量等于亲体数量，即出生率等于死亡率，是K值，根据种群的增长速率变化可知，捕捞后种群数量处于K/2时获得最大持续捕捞量，A错误；种群数量处于K/2时单位时间内增加的数量最多，即亲体数量约为500个时，单位时间内增加的数量最多，B正确；由图可知，亲体数量等于1 000个时，补充量与亲体数量已经相等，种群达到稳定状态，C错误；一般来说，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，这些因素称为密度制约因素，饲料是影响该种群数量变化的密度制约因素，D错误。

[答案]　B

从“深度”上提升知能

1．坐标模型中K值确认与λ值变动分析

(1)K值确认：K值即一定的环境条件所能维持的种群最大数量。实际环境中种群数量往往在K值上下波动，如图所示：

(2)λ值变动分析：“λ”表示种群数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量为第一年的λ倍。由此，若λ＝1，则种群数量不变(稳定)；若λ>1，则种群数量增长；λ>1且恒定时种群数量呈“J”型增长；若λ<1，则种群数量下降。如下图所示：

2．“S”型曲线中K值的变化

3.三种类型的“S”型曲线

从“宽度”上拓展训练

1.(2021·广东高考)如图所示为某“S”型增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时，其对应的种群数量是(　 )

A．a  B．b  C．c  D．d

解析：选B　在b点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示该种群数量已达到环境容纳量(K值)。

2．(2022·咸阳一模)如图是某草原生态系统中，甲、乙两个种群数量变化的动态模型。下列叙述错误的是(　 )

A．乙进入早期，其种群数量增长大致呈“J”型曲线

B．图中a点的纵坐标值代表乙种群的环境容纳量

C．该生态系统的相对稳定与甲和乙之间的负反馈调节有关

D．甲和乙之间的信息传递往往是双向的

解析：选B　乙是捕食者，乙进入早期，缺乏天敌且生存压力小，其种群数量增长大致呈“J”型曲线，A正确；图中a点的纵坐标值是一定时间内的乙种群的最大数量，但是环境不能维持该数量，故a点的纵坐标值不是环境容纳量，B错误；分析题图可知，初始时，乙的数量增加，甲的数量不断降低，但低到一定限度又反过来抑制乙的增加，乙的数量减少，最终二者数量趋于稳定，说明二者之间存在负反馈调节，负反馈调节是生态系统的自我调节能力的基础，可以维持生态系统的稳定，C正确；在生物和生物之间信息传递往往是双向进行，甲被捕食者和乙捕食者之间的信息传递往往是双向的，D正确。

3．(2022·全国甲卷)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、个体重量和种群总重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、个体重量、种群总重量的曲线分别是(　 )

A．甲、丙、乙  B．乙、甲、丙

C．丙、甲、乙  D．丙、乙、甲

解析：选D　分析题图可知，随着时间变化，甲曲线先增加后减少，乙曲线呈“S”型，丙曲线下降，在池塘中投放一批鱼苗后，由于一段时间内鱼没有进行繁殖，而且一部分鱼苗由于不适应环境而死亡，故种群数量下降，如曲线丙；存活的个体重量增加，如曲线乙，种群总重量先增加后由于捕捞而减少，如曲线甲。综上可知，D正确。

4．(2021·山东高考，改编)种群增长率是出生率与死亡率之差，若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如图所示。下列相关说法正确的是(　 )

A．水蚤的出生率随种群密度增加而降低

B．水蚤种群密度为 1 个/cm3时，种群数量增长最快

C．单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低

D．若在水蚤种群密度为 32 个/cm3时进行培养，其种群的增长率会为正值

解析：选A　随着种群密度的增加，种内竞争加剧，由于资源和空间是有限的，所以出生率降低，A正确；水蚤种群密度为 1 个/cm3 时，种群增长率最大，但由于个体数量少，所以此时不是种群数量增长最快的时刻，B错误；单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加不一定降低，如当种群密度为1 个/cm3 ，种群增长率约为30%，增加量为0.3，而当种群密度为8 个/cm3时，增长率大约为20%，增加量为1.6，C错误；从图中看出当种群密度达到24 个/cm3时，种群增长率为0，说明其数量达到最大，可以推测当种群密度为 32 个/cm3 时，种内竞争进一步加剧，出生率将小于死亡率，增长率为负值，D错误。

[微课微练·一点一评]

一、选择题

1．(2022·贵阳模拟)图1、2为种群数量变化曲线图，下列相关分析正确的是(　 )

A．野生动物保护的最佳效果是种群数量发生图1中③到①的变化

B．图2中三条曲线对应环境的优越程度的大小关系是②＞①＞③

C．渔业捕捞后该种群的数量要维持在图1中P点对应的种群数量

D．有害动物防治就是使其种群数量发生图2的②到③的变化直至为0

解析：选C　野生动物保护的最佳效果是提高种群的K值，即实现种群数量发生图1中③到②的变化，A错误；图2中①曲线的种群数量呈“J”型增长，环境最优越，而③曲线的种群数量最少，故图2中三条曲线对应环境的优越程度的大小关系是①＞②＞③，B错误；渔业捕捞后种群的数量要维持在K/2，即图1中P点对应的种群数量，因为此时种群增长速率最大，有利于种群的恢复，C正确；有害动物防治的最终目的是使种群K值降低，而不是降为0，这样不利于生物多样性的保护，D错误。

2.如图表示一生态系统中某植食性动物种群的个体数量变化。不考虑该系统内个体的迁移，下列有关该种群数量变化的说法，错误的是(　 )

A．a时间前该种群的环境容纳量为K1

B．若在b点时出生率提高，该种群数量也不会大幅度超过K1

C．天敌大量捕食可使该种群数量出现a时间后的变化

D．年龄组成变化会导致该种群数量的波动

解析：选A　结合图示可以看出，a时间前该种群的种群数量围绕K2波动，因此该种群的环境容纳量为K2，A错误；由图示可知，a时间前该种群的环境容纳量为K2，因此，即使在b点时出生率提高，由于受到了资源和空间等的制约，该种群数量也不会大幅度超过K1，B正确；天敌大量捕食会使该种群的K值降低，即出现a时间后的变化，C正确；年龄组成不仅影响出生率，还会影响死亡率，而出生率和死亡率是决定种群数量变化的因素，因此年龄组成的变化会导致该种群数量的波动，D正确。

3.种群增长率为现有个体数与原有个体数的差值占原有个体数的比率。如图为某草原上一段时间内兔子种群死亡率和出生率比值的变化曲线图，下列叙述正确的是(　 )

A．图中d点和f点时的种群自然增长率相等

B．b点年龄组成为增长型，be段种群数量先增加后减少，c点达到最大值

C．死亡率是指单位时间内种群减少的个体数占种群个体总数的比率

D．死亡率和出生率是影响种群数量变化的直接因素，也是种群最基本的数量特征

解析：选B　图中d点和f点兔子种群的死亡率与出生率比值相等，但由于种群数量不相同，所以种群自然增长率不一定相等，A错误；b点时死亡率和出生率的比值小于1，出生率大于死亡率，种群数量增加，年龄组成为增长型，c点之后死亡率和出生率的比值大于1，种群数量下降，即bc段种群数量逐渐增加，ce段种群数量逐渐减少，c点达到最大值，B正确；死亡率是指种群在单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比值，C错误；死亡率和出生率是影响种群数量变化的直接因素，而种群最基本的数量特征是种群密度，D错误。

4.某种群的数量呈“S”型增长，它的环境容纳量(K值)为200，该种群的(K－种群数量)/K随种群数量变化的曲线如图。下列分析不合理的是(　 )

A．该种群出生率和死亡率的差值在种群数量达到200时约等于0

B．在S1点时，不存在影响种群增长的环境阻力

C．在S2点和S4点时，种群的年龄组成均为增长型

D．为获得最大的持续捕获量，应在种群数量高于S3点时捕获

解析：选B　该种群的K值为200，当种群数量达到200时，种群数量会稳定在一定水平，此时出生率和死亡率大致相等，A正确；该种群数量呈“S”型增长，环境阻力始终存在，B错误；在S2点和S4点时，种群的增长速率＞0，年龄组成均为增长型，C正确；渔业捕捞应在种群数量高于S3点时进行，捕捞后需控制剩余量在S3点，即K/2时，此时种群增长速率最快，利于获得最大的持续捕获量，D正确。

二、非选择题

5．研究人员从物种适应性出发，认为物种总是面对两个相互对立的进化途径，各自只能择其一才能在竞争中生存下来：一种是高生育力但无亲代抚育(r选择)：一种是低生育力但有亲代抚育(K选择)。有人用图解(如图)表述了它们的区别，图中横坐标为某物种在时间t的个体数量Nt，纵坐标为时间t＋1的个体数量(Nt＋1)，虚线表示Nt＋1/Nt＝1。回答下列问题：

(1)在自然界，当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时，初始阶段一般会出现较快增长，但由于____________________总是有限的，当种群密度增大时，__________就会加剧，这就会使种群的出生率降低，死亡率升高。K选择物种对种群数量调节的机制称为________________。

(2)K选择曲线与虚线有两个交点(X和S)，S处的两个收敛箭头表示个体数量高于或低于S点时，都要趋向于S，故该点可视为种群的____________。X处的两个发散箭头表示个体数量高于X时还可回升到S，但低于X时，则必然走向灭亡。据此解释目前地球上很多珍稀动物濒临灭绝的原因：______________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)r选择物种的种群死亡率主要是由环境变化引起的；K选择物种的种群死亡率主要是由生物因素引起。由此推测：细菌、昆虫及小型的哺乳动物如鼠类等，属于________选择物种。对于r选择物种来说，生物防治手段如天敌因素对控制种群数量所起的作用是________(填“显著”或“不显著”)的。

解析：(1)自然条件下，新迁入适宜分布地的物种，初始阶段由于资源相对充裕，会出现较快增长，但随着种群密度的增大，对资源空间的竞争加大，由于资源空间有限，就会因种内竞争导致出生率降低，死亡率升高。由图可以看出，K选择物种是典型的“S”型增长，对种群的数量调节机制为负反馈调节。(2)由图可知，K选择物种种群数量呈“S”型曲线增长，其种群数量高于或低于S点时，都会趋向该平衡点，因此种群通常能稳定在一定数量水平上，即环境所能容纳的该种群的最大值，称为环境容纳量。只有K选择有X点，濒危动物会走向灭绝，说明其属于K选择物种，生育力低，但有亲代抚育，当种群数量一旦低于X，就不可能再恢复，从而种群数量不可避免地继续下降，直到灭亡。(3)细菌、昆虫及小型的哺乳动物如鼠类等主要由环境变化影响种群的死亡率，故属于r选择物种。对于r选择物种来说，生物防治手段不能影响环境因素，对控制其种群数量所起的作用不显著。

答案：(1)资源和空间等环境条件　种内竞争　负反馈调节　(2)环境容纳量　濒危动物属于K选择物种，生育力低，当种群数量一旦低于X，就不可能再恢复，从而种群数量不可避免地继续下降，直到灭亡　(3)r　不显著