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北师大版 (2019)选择性必修2 生物与环境第一节 种群的特征课堂教学ppt课件
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这是一份北师大版 (2019)选择性必修2 生物与环境第一节 种群的特征课堂教学ppt课件，共54页。PPT课件主要包含了内容索引，课标定位，素养阐释，自主预习·新知导学，图Z2-1-1，合作探究·释疑解惑，问题引领，图Z2-1-2，归纳提升，图Z2-1-3等内容，欢迎下载使用。
1.通过调查种群密度的探究活动,了解种群密度的调查方法。2.分析影响种群密度变化的内部因素,理解出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。
1.在理解群体生活的同一物种形成种群的基础上,阐释种群的特征,树立结构与功能观、进化与适应观等生命观念。2.通过模拟标记重捕法估算动物种群数量等科学探究活动,培养科学探究能力。3.根据年龄结构预测种群的数量变化趋势,为生产实践和环境问题提出建设性意见。
一、种群密度是种群最基本的数量特征1.种群密度(1)含义:每一种群中全部的个体数除以总面积或总体积就是种群密度。(2)计算公式: D=N/S 。其中,D为种群密度,N为样地内某物种个体数,S为样地面积或体积。
2.调查种群密度的方法(1)样方法①适用对象:植物或活动范围小、活动能力弱的动物。②取样方法:五点取样法和等距取样法。③取样关键:随机取样。(2)标记重捕法①适用对象:活动范围大、活动能力强的动物。m——重捕获得的有标记的个体数;N——种群数量。 (3)黑光灯诱捕法:适用于趋光性昆虫。3.种群密度的意义:能表明种群的大小,是种群最基本的数量特征。
二、出生率和死亡率决定种群数量变化1.概念 (1)出生率:是指单位时间内种群新产生的个体数占种群个体总数的百分比。(2)死亡率:是指单位时间内种群死亡个体数占种群数量的百分比。2.与种群密度的关系3.实践意义:人口的出生率和死亡率可以为国家制定人口政策提供依据。
三、迁入率和迁出率影响种群数量1.概念(1)迁入率:对一个种群来说,单位时间内迁入的个体数占该种群个体总数的百分比。(2)迁出率:对一个种群来说,单位时间内迁出的个体数占该种群个体总数的百分比。2.与种群密度的关系3.实践应用:根据鸟类的迁徙规律,可以帮助鸟类繁殖,增加鸟类的种群数量。
四、年龄结构可预测种群数量的变化趋势1.概念:种群都是由不同年龄的个体组成的,各个年龄或年龄组的个体在整个种群中都占有一定的比例,这构成了种群的年龄结构。
3.意义:年龄结构既影响出生率又影响死亡率,对预测种群的数量变化趋势具有重要作用。
五、性别比例间接影响种群数量1.概念:性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。3.影响因素:种群的性别比例有可能随环境条件的改变而改变。4.意义:性别比例可以影响生物的出生率,从而影响种群的数量。5.应用:利用性引诱剂诱杀雄性害虫→干扰害虫的性别比例,使一些雌虫不能完成交配→降低害虫的种群密度。
【预习检测】 1.判断正误。(1)出生率和死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群数量的变化。( )(2)某同学拟调查一个面积为100 hm2的草地上某种双子叶草本植物的种群密度,可设计在该种植物密集处设置1 m2样方若干,计数每个样方中该种植物的个体数目的方案。( )(3)一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群。( )(4)田鼠的种群密度是由性别比例决定的。( )
(5)若某动物的婚配制为一雌一雄,则生殖期个体的雌雄比越接近1∶1,出生率越高。( )(6)年龄结构是通过影响出生率来预测种群数量变化趋势的。( )(7)种群中出生率大于死亡率,种群密度一定增大。( )(8)种群密度是种群最基本的数量特征,其他特征都对种群密度有影响。( )
2.下列属于种群的是( )。A.一个水池中的所有生物B.某温室中栽培的所有花卉C.一个水池中的所有蝌蚪D.青海湖鸟岛保护区内不同年龄的棕头鸥答案:D解析:种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物个体的总和。
3.样方法是生态学研究中经常使用的调查方法。下列关于样方法的叙述,正确的是( )。A.用样方法调查森林乔木的丰富度时,应对各样方数据求取平均值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.调查某种双子叶植物的种群密度应在植物生长密集处取样D.调查蝗虫幼虫的种群密度应根据地段形状来确定取样方法答案:D解析: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.下列关于种群特征的叙述,错误的是( )。A.种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率B.进行种群密度的调查有利于合理利用生物资源C.出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素D.种群密度可预测种群的数量变化趋势答案:D解析:种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率。进行种群密度的调查可以对农林害虫进行监测和预报、对渔业捕捞强度进行确定等,有利于合理利用生物资源。出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素。年龄结构可预测种群的数量变化趋势,种群密度能表明种群的大小,是种群最基本的数量特征。
5.结合图Z2-1-1所示种群特征的概念图分析,下列叙述错误的是( )。
A.利用性引诱剂诱杀害虫会改变③进而影响②B.种群密度是种群最基本的数量特征C.预测种群数量变化的主要依据是④D.春运期间,广州市人口数量变化主要取决于图中的①②答案:D
解析:种群密度的直接影响因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率;性别比例影响出生率,年龄结构影响出生率和死亡率。因此①②③④分别代表死亡率、出生率、性别比例、年龄结构。利用性引诱剂诱杀害虫是通过破坏性别比例来降低种群密度的,A项正确。种群密度是种群最基本的数量特征,B项正确。根据种群的年龄结构可以预测种群数量的变化,C项正确。春运期间,人口流动显著,影响广州市人口数量变化的主要因素是迁入率和迁出率,D项错误。
1.某同学拟调查一个面积为100 hm2的草地上某种双子叶草本植物的种群密度,应采用什么取样方法?影响调查结果的主要因素有哪些?若该同学得到了如图Z2-1-2所示样方,该如何进行计数?
提示:由于调查地块较大,应把该地块平均分成几块,每一块都采用五点取样法。样方的大小、样方数目的多少、是否随机取样、计数的方法等都会影响实验结果。计数时遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,计数样方内的所有个体和上边、左边边线上的个体,有效数为10个。
2.在用标记重捕法调查某草原上兔子种群密度的过程中,兔子容易受惊吓,使第二次被重捕的概率降低,会导致统计的种群密度发生怎样的变化?请说明理由。提示:增大。由于第二次捕获的被标记的个体数减少,所以第二次捕获的被标记个体所占比例比实际情况小,导致总体数值偏大。
1.种群的概念及特征(1)种群的概念:在一定时间内占据一定空间的同种生物个体的总和。(2)种群的特征: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。其中最基本的数量特征是种群密度。
2.样方法(1)基本步骤①确定调查对象:根据当地实际情况确定。②取样:要做到随机取样,多用五点取样法或者等距取样法。③计数:计数每个样方内该种群的数量,并记录。在计数时四条边上的生物只取相邻两条边上的计数(一般取上边和左边边线上的)。
图Z2-1-3中,若“ ”代表个体,则该样方中个体数目计数方法如下:a.样方内的个体全部计数,有5个;b.位于边线上的个体,只计相邻两边上的,即“计上不计下,计左不计右”,有3个。该样方内总个体数量为5+3=8(个)。④计算种群密度:计算各样方内种群数量的平均值,即为该种群的种群密度的估算值(样方面积为1 m2时)。(2)注意事项:要随机取样,不能有主观因素。
3.标记重捕法(1)调查程序捕获一部分个体→进行标记后放回原来环境中→经过一段时间之后进行重捕→根据重捕到的个体中标记个体数占总捕获数的比例来估计种群数量。(2)注意事项①标记物和标记方法不能影响动物的正常生命活动。②标记物不能过分醒目,过分醒目易被捕食。③标记符号持续存留时间不短于研究时间。④数量变动:在研究期间,没有较多个体出生和死亡,也没有较多个体迁入和迁出。
(3)估算公式式中,M——有标记的个体数;n——重捕获得的个体数;m——重捕获得的有标记的个体数;N——种群数量。
下列关于调查种群密度的实验的叙述,正确的是( )。 A.调查草本植物的种群密度时一般选择10 m2作为一个样方B.若标记重捕法中被标记的对象易被天敌捕食,则实际种群密度低于计算结果C.调查某山坡上樟树的种群密度,应选择种群密度较大的区域进行调查D.调查蒲公英的种群密度,只计数样方内的个体数求平均值即可答案:B
解析:调查草本植物的种群密度时,一般选择1 m2作为一个样方,A项错误。若标记重捕法中被标记的对象易被天敌捕食,则会导致重捕中被标记的个体数变少,估算值偏大,即实际种群密度低于计算结果,B项正确。调查某山坡上樟树的种群密度,应随机取样调查,C项错误。调查蒲公英的种群密度,除计数样方内的个体数外,还要计数相邻两边上的个体数,D项错误。
【变式训练】 1.如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度,则下列做法正确的是( )。 A.计数甲地内蒲公英的总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度B.计数所有样方内的蒲公英总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度C.计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方中蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度D.求出所有样方内蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和,再乘以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度答案:C
解析:样方法是估算种群密度最常用的方法之一,在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值,B、D两项错误,C项正确。A项所用方法为逐个计数法,适用于分布范围小、个体较大的种群。
2.(不定项选择题)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所示。下列有关叙述正确的是( )。
A.此调查方法主要用于调查动物的种群密度B.第一次捕获的个体数和第二次捕获的含标记的个体数与年龄及性别有关C.该草地中布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2D.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大
解析:一般动物的活动范围广、活动能力强,往往采用标记重捕法调查动物的种群密度。标记重捕法的原理就是被捕获的个体在种群中随机分布,第一次捕获的个体数及第二次捕获的含标记的个体数都与年龄和性别无关。根据标记重捕法估算公式 可知,该草地中布氏田鼠的平均种群密度为32×36÷4÷2=144(只/hm2)。田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,则会使第二次捕捉的带标记的个体数减少,故计算的平均种群密度比实际种群密度大。
年龄结构为稳定型的种群,其种群数量近期一定能保持稳定吗?提示:不一定,因为出生率和死亡率不完全取决于年龄结构,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。
1.种群特征之间的内在联系
(1)直接影响种群密度的因素出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是影响种群密度的直接因素,其中,出生率、死亡率是决定种群数量变化的重要因素。当出生率高于死亡率、迁入率高于迁出率时,种群密度增大;反之,种群密度减小。(2)间接影响种群密度的因素年龄结构可通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度,而性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的,性别比例与死亡率无关。(3)年龄结构可预测种群的数量变化趋势,但该趋势不一定能够实现,还要看影响种群数量变化的其他因素,如气候、食物、天敌等。
2.年龄结构的表示方法
下面为种群特征的两个概念图。下列有关分析错误的是( )。
A.图Z2-1-4中预测种群的数量变化趋势的主要依据是bB.图Z2-1-4中的c为种群最基本的数量特征C.图Z2-1-5中的丁与图Z2-1-4中的a表示的含义相同D.图Z2-1-5中的丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度答案:C
解析:图Z2-1-4中a只影响出生率,而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为年龄结构,进而可知c为种群密度。图Z2-1-5为图Z2-1-4的部分变式,图Z2-1-5中甲使种群密度增加,应为出生率;乙使种群密度减小,应为死亡率;丙只影响出生率,应为性别比例;丁为年龄结构。图Z2-1-4中b为年龄结构,是预测种群的数量变化趋势的主要依据。图Z2-1-4中c为种群密度,是种群最基本的数量特征。图Z2-1-5中丁为年龄结构,与图Z2-1-4中的a表示的含义不同。图Z2-1-5中丙为性别比例,主要通过影响出生率而间接影响种群密度。
【变式训练】 1.种群的年龄结构大致可分为图Z2-1-6所示①②③三种类型。下列相关说法错误的是( )。
A.某国家近年的人口调查显示人口出生率每年都在下降,说明该国人口的年龄结构一定为③所示类型B.在渔业生产中,要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼,捕捞后,该水域鱼种群的年龄结构可能为①所示类型C.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结构为③所示类型D.在某一处于稳定状态的生态系统中,各种生物种群的年龄结构可能为②所示类型答案:A解析:年龄结构是指一个种群中各个年龄或年龄组的个体在整个种群中占有的比例,只知道出生率不能判断种群的年龄结构。
2.图Z2-1-7中甲表示某一经济鱼类的种群特征,乙是某时期该鱼类种群的年龄结构曲线图。下列分析正确的是( )。
A.乙为甲C点后该经济鱼类年龄结构曲线图B.B点时种群的年龄结构为稳定型C.估算一个种群的出生率和死亡率,即可确定种群密度的大小D.D点时种群数量达到最大值答案:D解析:题图中乙表示衰退型年龄结构,甲中CD段(不包括D点)增长率大于0,为增长型年龄结构,A项错误。B点时,种群的出生率大于死亡率,种群的年龄结构为增长型,B项错误。出生率和死亡率、迁入率和迁出率是影响种群密度和种群大小的直接因素,此外性别比例、年龄结构等也间接影响着种群密度和种群大小,因此,仅估算一个种群的出生率和死亡率,并不能确定种群密度的大小,C项错误。D点时,出生率与死亡率相等,即增长率为0,种群数量达到最大值,D项正确。
用标记重捕法对结果的误差进行分析,关键是公式中m值的变化。应首先从分析公式中m值开始入手,思考此值在实际操作中是偏大还是偏小,然后代入公式计算判别。标记重捕法主要是根据重新捕获的对象中标记个体数占总捕获数的比例来估算的。误差的分析(1)标记物脱落——偏大。M/N=m/n中,标记的m值偏小,计算出的种群数量要大于实际种群数量。(2)在调查期间种群数量有变化——偏小。前提是在调查期间没有新的个体出生或死亡,同时也没有个体迁入或迁出,但在实际调查中种群数量可能有所变化。假如种群还在增长,实际种群数量大于计算出来的值。
(3)标记个体与被标记个体被捕获的概率不同——偏大。例如,在采用标记重捕法对田鼠的种群密度调查研究时,要求被标记个体与未被标记个体被捕获的概率相等,但事实上田鼠在被捕获过一次后更难捕获,那么通过计算所得的种群密度与实际种群密度相比,N值比实际值偏高。(4)标记时标记物太过明显或对动物造成伤害——偏小。由于标记物太过明显,在第二次捕获时就很容易被抓到,这样就使得标记个体比未被标记个体更容易捕获,M/N=m/n中,标记的m值偏大,计算出的种群数量要小于实际种群数量。
某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链的能量流动进行了研究,结果如下表所示[单位:J/(hm2·a)]。回答下列问题。
(1)在研究能量流动时,可通过标记重捕法调查田鼠的种群密度。在1 hm2范围内,第一次捕获并标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只,则该种群的种群密度是 只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果 (填“偏大”或“偏小”)。 (2)下列调查活动或实验中,计算所得数值与实际数值相比,可能偏小的是 (多选)。 A.用标记重捕法调查褐家鼠种群密度时部分标记物脱落B.调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象C.用样方法调查蒲公英种群密度时在分布较稀疏的地区取样D.用标记重捕法调查动物种群密度时,调查过程中有个体迁入答案:(1)80 偏大 (2)CD
解析:(1)根据标记重捕法的估算公式得40/N=15/30,N=80(只)。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,m值偏小,则会使得N值偏大。(2)用标记重捕法调查褐家鼠种群密度时标记物脱落会导致数值偏大。调查某种遗传病的发病率应以人群为调查对象,若以患者家系为调查对象,则会导致数值偏大。采用样方法进行调查时应随机取样,若调查时在分布较稀疏的地区取样,则会导致数值偏小。用标记重捕法调查动物种群密度时,调查过程中有个体迁入,导致第二次捕获的含标记的个体比例减小,计算得到的种群密度比实际值偏小。
1.通过调查种群密度的探究活动,了解种群密度的调查方法。2.分析影响种群密度变化的内部因素,理解出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。
1.在理解群体生活的同一物种形成种群的基础上,阐释种群的特征,树立结构与功能观、进化与适应观等生命观念。2.通过模拟标记重捕法估算动物种群数量等科学探究活动,培养科学探究能力。3.根据年龄结构预测种群的数量变化趋势,为生产实践和环境问题提出建设性意见。
一、种群密度是种群最基本的数量特征1.种群密度(1)含义:每一种群中全部的个体数除以总面积或总体积就是种群密度。(2)计算公式: D=N/S 。其中,D为种群密度,N为样地内某物种个体数,S为样地面积或体积。
2.调查种群密度的方法(1)样方法①适用对象:植物或活动范围小、活动能力弱的动物。②取样方法:五点取样法和等距取样法。③取样关键:随机取样。(2)标记重捕法①适用对象:活动范围大、活动能力强的动物。m——重捕获得的有标记的个体数;N——种群数量。 (3)黑光灯诱捕法:适用于趋光性昆虫。3.种群密度的意义:能表明种群的大小,是种群最基本的数量特征。
二、出生率和死亡率决定种群数量变化1.概念 (1)出生率:是指单位时间内种群新产生的个体数占种群个体总数的百分比。(2)死亡率:是指单位时间内种群死亡个体数占种群数量的百分比。2.与种群密度的关系3.实践意义:人口的出生率和死亡率可以为国家制定人口政策提供依据。
三、迁入率和迁出率影响种群数量1.概念(1)迁入率:对一个种群来说,单位时间内迁入的个体数占该种群个体总数的百分比。(2)迁出率:对一个种群来说,单位时间内迁出的个体数占该种群个体总数的百分比。2.与种群密度的关系3.实践应用:根据鸟类的迁徙规律,可以帮助鸟类繁殖,增加鸟类的种群数量。
四、年龄结构可预测种群数量的变化趋势1.概念:种群都是由不同年龄的个体组成的,各个年龄或年龄组的个体在整个种群中都占有一定的比例,这构成了种群的年龄结构。
3.意义:年龄结构既影响出生率又影响死亡率,对预测种群的数量变化趋势具有重要作用。
五、性别比例间接影响种群数量1.概念:性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。3.影响因素:种群的性别比例有可能随环境条件的改变而改变。4.意义:性别比例可以影响生物的出生率,从而影响种群的数量。5.应用:利用性引诱剂诱杀雄性害虫→干扰害虫的性别比例,使一些雌虫不能完成交配→降低害虫的种群密度。
【预习检测】 1.判断正误。(1)出生率和死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群数量的变化。( )(2)某同学拟调查一个面积为100 hm2的草地上某种双子叶草本植物的种群密度,可设计在该种植物密集处设置1 m2样方若干,计数每个样方中该种植物的个体数目的方案。( )(3)一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群。( )(4)田鼠的种群密度是由性别比例决定的。( )
(5)若某动物的婚配制为一雌一雄,则生殖期个体的雌雄比越接近1∶1,出生率越高。( )(6)年龄结构是通过影响出生率来预测种群数量变化趋势的。( )(7)种群中出生率大于死亡率,种群密度一定增大。( )(8)种群密度是种群最基本的数量特征,其他特征都对种群密度有影响。( )
2.下列属于种群的是( )。A.一个水池中的所有生物B.某温室中栽培的所有花卉C.一个水池中的所有蝌蚪D.青海湖鸟岛保护区内不同年龄的棕头鸥答案:D解析:种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物个体的总和。
3.样方法是生态学研究中经常使用的调查方法。下列关于样方法的叙述,正确的是( )。A.用样方法调查森林乔木的丰富度时,应对各样方数据求取平均值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.调查某种双子叶植物的种群密度应在植物生长密集处取样D.调查蝗虫幼虫的种群密度应根据地段形状来确定取样方法答案:D解析: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.下列关于种群特征的叙述,错误的是( )。A.种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率B.进行种群密度的调查有利于合理利用生物资源C.出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素D.种群密度可预测种群的数量变化趋势答案:D解析:种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率。进行种群密度的调查可以对农林害虫进行监测和预报、对渔业捕捞强度进行确定等,有利于合理利用生物资源。出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素。年龄结构可预测种群的数量变化趋势,种群密度能表明种群的大小,是种群最基本的数量特征。
5.结合图Z2-1-1所示种群特征的概念图分析,下列叙述错误的是( )。
A.利用性引诱剂诱杀害虫会改变③进而影响②B.种群密度是种群最基本的数量特征C.预测种群数量变化的主要依据是④D.春运期间,广州市人口数量变化主要取决于图中的①②答案:D
解析:种群密度的直接影响因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率;性别比例影响出生率,年龄结构影响出生率和死亡率。因此①②③④分别代表死亡率、出生率、性别比例、年龄结构。利用性引诱剂诱杀害虫是通过破坏性别比例来降低种群密度的,A项正确。种群密度是种群最基本的数量特征,B项正确。根据种群的年龄结构可以预测种群数量的变化,C项正确。春运期间,人口流动显著,影响广州市人口数量变化的主要因素是迁入率和迁出率,D项错误。
1.某同学拟调查一个面积为100 hm2的草地上某种双子叶草本植物的种群密度,应采用什么取样方法?影响调查结果的主要因素有哪些?若该同学得到了如图Z2-1-2所示样方,该如何进行计数?
提示:由于调查地块较大,应把该地块平均分成几块,每一块都采用五点取样法。样方的大小、样方数目的多少、是否随机取样、计数的方法等都会影响实验结果。计数时遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,计数样方内的所有个体和上边、左边边线上的个体,有效数为10个。
2.在用标记重捕法调查某草原上兔子种群密度的过程中,兔子容易受惊吓,使第二次被重捕的概率降低,会导致统计的种群密度发生怎样的变化?请说明理由。提示:增大。由于第二次捕获的被标记的个体数减少,所以第二次捕获的被标记个体所占比例比实际情况小,导致总体数值偏大。
1.种群的概念及特征(1)种群的概念:在一定时间内占据一定空间的同种生物个体的总和。(2)种群的特征: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。其中最基本的数量特征是种群密度。
2.样方法(1)基本步骤①确定调查对象:根据当地实际情况确定。②取样:要做到随机取样,多用五点取样法或者等距取样法。③计数:计数每个样方内该种群的数量,并记录。在计数时四条边上的生物只取相邻两条边上的计数(一般取上边和左边边线上的)。
图Z2-1-3中,若“ ”代表个体,则该样方中个体数目计数方法如下:a.样方内的个体全部计数,有5个;b.位于边线上的个体,只计相邻两边上的,即“计上不计下,计左不计右”,有3个。该样方内总个体数量为5+3=8(个)。④计算种群密度:计算各样方内种群数量的平均值,即为该种群的种群密度的估算值(样方面积为1 m2时)。(2)注意事项:要随机取样,不能有主观因素。
3.标记重捕法(1)调查程序捕获一部分个体→进行标记后放回原来环境中→经过一段时间之后进行重捕→根据重捕到的个体中标记个体数占总捕获数的比例来估计种群数量。(2)注意事项①标记物和标记方法不能影响动物的正常生命活动。②标记物不能过分醒目,过分醒目易被捕食。③标记符号持续存留时间不短于研究时间。④数量变动:在研究期间,没有较多个体出生和死亡,也没有较多个体迁入和迁出。
(3)估算公式式中,M——有标记的个体数;n——重捕获得的个体数;m——重捕获得的有标记的个体数;N——种群数量。
下列关于调查种群密度的实验的叙述,正确的是( )。 A.调查草本植物的种群密度时一般选择10 m2作为一个样方B.若标记重捕法中被标记的对象易被天敌捕食,则实际种群密度低于计算结果C.调查某山坡上樟树的种群密度,应选择种群密度较大的区域进行调查D.调查蒲公英的种群密度,只计数样方内的个体数求平均值即可答案:B
解析:调查草本植物的种群密度时,一般选择1 m2作为一个样方,A项错误。若标记重捕法中被标记的对象易被天敌捕食,则会导致重捕中被标记的个体数变少,估算值偏大,即实际种群密度低于计算结果,B项正确。调查某山坡上樟树的种群密度,应随机取样调查,C项错误。调查蒲公英的种群密度,除计数样方内的个体数外,还要计数相邻两边上的个体数,D项错误。
【变式训练】 1.如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度,则下列做法正确的是( )。 A.计数甲地内蒲公英的总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度B.计数所有样方内的蒲公英总数,再除以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度C.计算出每个样方中蒲公英的密度,求出所有样方中蒲公英密度的平均值,作为甲地蒲公英的种群密度D.求出所有样方内蒲公英的总数,除以所有样方的面积之和,再乘以甲地面积,作为甲地蒲公英的种群密度答案:C
解析:样方法是估算种群密度最常用的方法之一,在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值,B、D两项错误,C项正确。A项所用方法为逐个计数法,适用于分布范围小、个体较大的种群。
2.(不定项选择题)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所示。下列有关叙述正确的是( )。
A.此调查方法主要用于调查动物的种群密度B.第一次捕获的个体数和第二次捕获的含标记的个体数与年龄及性别有关C.该草地中布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2D.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大
解析:一般动物的活动范围广、活动能力强,往往采用标记重捕法调查动物的种群密度。标记重捕法的原理就是被捕获的个体在种群中随机分布,第一次捕获的个体数及第二次捕获的含标记的个体数都与年龄和性别无关。根据标记重捕法估算公式 可知,该草地中布氏田鼠的平均种群密度为32×36÷4÷2=144(只/hm2)。田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,则会使第二次捕捉的带标记的个体数减少,故计算的平均种群密度比实际种群密度大。
年龄结构为稳定型的种群,其种群数量近期一定能保持稳定吗?提示:不一定,因为出生率和死亡率不完全取决于年龄结构,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。
1.种群特征之间的内在联系
(1)直接影响种群密度的因素出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是影响种群密度的直接因素,其中,出生率、死亡率是决定种群数量变化的重要因素。当出生率高于死亡率、迁入率高于迁出率时,种群密度增大;反之,种群密度减小。(2)间接影响种群密度的因素年龄结构可通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度,而性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的,性别比例与死亡率无关。(3)年龄结构可预测种群的数量变化趋势,但该趋势不一定能够实现,还要看影响种群数量变化的其他因素,如气候、食物、天敌等。
2.年龄结构的表示方法
下面为种群特征的两个概念图。下列有关分析错误的是( )。
A.图Z2-1-4中预测种群的数量变化趋势的主要依据是bB.图Z2-1-4中的c为种群最基本的数量特征C.图Z2-1-5中的丁与图Z2-1-4中的a表示的含义相同D.图Z2-1-5中的丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度答案:C
解析:图Z2-1-4中a只影响出生率,而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为年龄结构,进而可知c为种群密度。图Z2-1-5为图Z2-1-4的部分变式,图Z2-1-5中甲使种群密度增加,应为出生率;乙使种群密度减小,应为死亡率;丙只影响出生率,应为性别比例;丁为年龄结构。图Z2-1-4中b为年龄结构,是预测种群的数量变化趋势的主要依据。图Z2-1-4中c为种群密度,是种群最基本的数量特征。图Z2-1-5中丁为年龄结构,与图Z2-1-4中的a表示的含义不同。图Z2-1-5中丙为性别比例,主要通过影响出生率而间接影响种群密度。
【变式训练】 1.种群的年龄结构大致可分为图Z2-1-6所示①②③三种类型。下列相关说法错误的是( )。
A.某国家近年的人口调查显示人口出生率每年都在下降,说明该国人口的年龄结构一定为③所示类型B.在渔业生产中,要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼,捕捞后,该水域鱼种群的年龄结构可能为①所示类型C.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结构为③所示类型D.在某一处于稳定状态的生态系统中,各种生物种群的年龄结构可能为②所示类型答案:A解析:年龄结构是指一个种群中各个年龄或年龄组的个体在整个种群中占有的比例,只知道出生率不能判断种群的年龄结构。
2.图Z2-1-7中甲表示某一经济鱼类的种群特征,乙是某时期该鱼类种群的年龄结构曲线图。下列分析正确的是( )。
A.乙为甲C点后该经济鱼类年龄结构曲线图B.B点时种群的年龄结构为稳定型C.估算一个种群的出生率和死亡率,即可确定种群密度的大小D.D点时种群数量达到最大值答案:D解析:题图中乙表示衰退型年龄结构,甲中CD段(不包括D点)增长率大于0,为增长型年龄结构,A项错误。B点时,种群的出生率大于死亡率,种群的年龄结构为增长型,B项错误。出生率和死亡率、迁入率和迁出率是影响种群密度和种群大小的直接因素,此外性别比例、年龄结构等也间接影响着种群密度和种群大小,因此,仅估算一个种群的出生率和死亡率,并不能确定种群密度的大小,C项错误。D点时,出生率与死亡率相等,即增长率为0,种群数量达到最大值,D项正确。
用标记重捕法对结果的误差进行分析,关键是公式中m值的变化。应首先从分析公式中m值开始入手,思考此值在实际操作中是偏大还是偏小,然后代入公式计算判别。标记重捕法主要是根据重新捕获的对象中标记个体数占总捕获数的比例来估算的。误差的分析(1)标记物脱落——偏大。M/N=m/n中,标记的m值偏小,计算出的种群数量要大于实际种群数量。(2)在调查期间种群数量有变化——偏小。前提是在调查期间没有新的个体出生或死亡,同时也没有个体迁入或迁出,但在实际调查中种群数量可能有所变化。假如种群还在增长,实际种群数量大于计算出来的值。
(3)标记个体与被标记个体被捕获的概率不同——偏大。例如,在采用标记重捕法对田鼠的种群密度调查研究时,要求被标记个体与未被标记个体被捕获的概率相等,但事实上田鼠在被捕获过一次后更难捕获,那么通过计算所得的种群密度与实际种群密度相比,N值比实际值偏高。(4)标记时标记物太过明显或对动物造成伤害——偏小。由于标记物太过明显,在第二次捕获时就很容易被抓到,这样就使得标记个体比未被标记个体更容易捕获,M/N=m/n中,标记的m值偏大,计算出的种群数量要小于实际种群数量。
某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链的能量流动进行了研究,结果如下表所示[单位:J/(hm2·a)]。回答下列问题。
(1)在研究能量流动时,可通过标记重捕法调查田鼠的种群密度。在1 hm2范围内,第一次捕获并标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只,则该种群的种群密度是 只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果 (填“偏大”或“偏小”)。 (2)下列调查活动或实验中,计算所得数值与实际数值相比,可能偏小的是 (多选)。 A.用标记重捕法调查褐家鼠种群密度时部分标记物脱落B.调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象C.用样方法调查蒲公英种群密度时在分布较稀疏的地区取样D.用标记重捕法调查动物种群密度时,调查过程中有个体迁入答案:(1)80 偏大 (2)CD
解析:(1)根据标记重捕法的估算公式得40/N=15/30,N=80(只)。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,m值偏小,则会使得N值偏大。(2)用标记重捕法调查褐家鼠种群密度时标记物脱落会导致数值偏大。调查某种遗传病的发病率应以人群为调查对象,若以患者家系为调查对象,则会导致数值偏大。采用样方法进行调查时应随机取样,若调查时在分布较稀疏的地区取样,则会导致数值偏小。用标记重捕法调查动物种群密度时,调查过程中有个体迁入,导致第二次捕获的含标记的个体比例减小,计算得到的种群密度比实际值偏小。
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