2023年高考生物必备知识大串讲专题15 种群和群落（教师版）

专题15 种群和群落【考点梳理.逐个击破】1.种群：在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。2.种群特征(1)种群的数量特征：①种群密度（最基本）：单位面积或单位体积的个体数②出生率、死亡率③迁入率、迁出率④性别比例——间接影响种群密度（性别比例→出生率→种群密度）增长型⑤年龄组成    稳定性      预测种群密度变化衰退型(2)种群特征的空间关系①均匀分布    ②随机分布    ③集群分布（在自然种群众最广泛）3.种群数量的变化（1）种群增长的“J”型曲线①产生条件：食物和空间充裕，气候适宜，没有敌害（天敌、传染病）②数学方程式：Nt=Noλt③种群增长率：不变（λ-1）[（Nt-Nt-1）/Nt-1] （2）种群增长的“S”型曲线①产生条件：食物和空间有限，有敌害（天敌、传染病）②存在种群环境容纳量，即存在K值，达到K值时，种群增长率=出生率—死亡率=0 ，K值可改变，由环境（食物、空间、敌害）决定③种群增长率：先增大后减小，K/2时增长率最大，K/2时捕捞鱼时获得最大捕捞量4．群落：同一时间，一定区域各种生物种群的集合5．群落的特征：丰富度（重要特征）、种间关系、优势种、群落结构（空间结构）（1）丰富度：群落中的物种树目的多少，越靠近热带的地区（温度越高）物种越丰富（2）种间关系：①互利共生   ②捕食    ③寄生  ④竞争（3）群落的结构 ①垂直结构：生物种群在垂直方向上有明显的分层现象（包括地面以上、地面以下、以及水域生态系统）植物分层分布与光照有关，动物的分层与其食物及其栖息条件有关，植物的分层现象决定了动物的分层现象。②水平结构：在水平方向上由于地形、土壤湿度、盐碱度、光照强度等因素的影响（呈镶嵌分布）3．群落的演替（1）概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。（优势物种的取代）（2）类型——起点不同、速度不同①初生演替：指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底的消灭了的地方发生的演替。（如：裸岩、火山岩、 沙丘、冰川泥上的演替）②次生演替：指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。(如：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、              弃耕的农田上的演替、旱灾后的恢复)（3）群落演替的结果①方向：有一定方向，方向往往是能预见的或可测的，一般都可以演替到森林阶段这一最阶段②能量：总生产量、有机物总量增加。③结构：生物种类越来越多，群落的结构越来越复杂。④稳定性：群落演替是不可逆的，稳定性越来越高。（4）人类活动对群落演替的影响使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行 解题技巧：1.种群密度调查方法（1）样方法：（调查双子叶植物）①适用范围：植物、活动能力弱（昆虫卵）、活动范围小的动物 （蚜虫、跳蝻，丛生不能）②方法：随机选取若干个样方——>计数每个样方内的个体数；求得每个样方的种群密度，取所有的样方的平均值作为该种群的种群密度③取样关键：随机取样 ④常用取样方法：五点取样法（被调查的面积为正方形）                等距取样法（被调查的面积为长方形）⑤计数原则：计左不计右，计上不计下草本植物样方为1㎡，灌木：16㎡、乔木：100㎡（2）标志重捕法①适用范围：活动能力强，活动范围广的动物②计算公式： 第一次捕获数×第二次捕获数   =  种群数量第二次捕获中有标记个体数 【真题重现.精选精炼】1．（2022·河北·高考真题）20世纪70年代褐家鼠由外地进入新疆，对当地生态系统造成危害。研究发现，新疆某地褐家鼠种群的周限增长率为1.247（t＋1年与t年种群数量的比值），种群年龄组成如下图。下列叙述正确的是（　　）A．该种群老年个体占比较低，属于衰退型种群B．依据其年龄组成和周限增长率推测，该种群很难被去除C．该种群扩大过程中，当地生态系统物种丰富度提高，食物网更复杂D．作为近缘物种，褐家鼠与当地的鼠类具有相同的种群增长能力【答案】B【分析】分析柱形图分析，该种群年龄组成中幼年组占比多于中年组，中年组占比多于老年组，年龄组成为增长型。【详解】A、根据分析，该种群老年个体占比较低，属于增长型种群，A错误；B、该种群年龄组成为增长型，周限增长率为1.247（t＋1年与t年种群数量的比值），种群数量增长曲线为J形，种群数量增长较快，很难被去除，B正确；C、该种群扩大过程中，对当地生态系统造成危害，当地生态系统物种丰富度降低，食物链变少，C错误；D、作为近缘物种，褐家鼠引进新疆后，从周增长率来看，其种群增长能力强，在与当地的鼠类竞争中占优势，种群增长率高于当地鼠类，D错误。故选B。2．（2022·河北·高考真题）某兴趣小组的实验设计中，存在错误的是（　　）A．采用样方法调查土壤中蚯蚓、鼠妇的种群数量B．利用醋酸洋红对蝗虫精巢染色，观察减数分裂特征C．利用斐林试剂检测麦芽、雪梨榨汁中的还原糖D．利用健那绿染色观察衰老细胞中的线粒体【答案】B【分析】一般植物和个体小、活动能力小的动物以及虫卵常用的是样方法；活动能力大的动物常用标记重捕法。【详解】A、土壤中蚯蚓、鼠妇的活动范围小，活动能力弱，可用样方法调查种群数量，A正确；B、观察减数分裂特征即是观察染色体的行为，醋酸洋红能使染色体着色，故应利用醋酸洋红对蝗虫的精巢中的细胞染色，而非对精巢染色，B错误；C、麦芽中的麦芽糖和雪梨中的果糖都属于还原糖，能与斐林试剂在热水浴条件下产生砖红色沉淀，C正确；D、健那绿可以给活细胞着色后呈蓝绿色，可用健那绿染色观察衰老细胞中的线粒体，D正确。故选B。3．（2022·山东·高考真题）根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1000条鱼售卖，第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布，则该鱼塘中鱼的初始数量约为（    ）A．2×104条 B．4×104条 C．6×104条 D．8×104条【答案】A【分析】由题“根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量”，假设该种群总数为x，则有1000/x=950/（x-1000），求出x即为该鱼塘中鱼的初始数量。【详解】由题“根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量”，假设该种群总数为x，则有1000/x=950/（x-1000），计算得出x=2×104，即该鱼塘中鱼的初始数量为2×104条 ，A正确，BCD错误。故选A。4．（2022·全国·高考真题）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【答案】D【分析】S型增长曲线：当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间由于有限的空间、食物和其他生活条件而引起的种内斗争必将加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降，当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长，有时会在K值保持相对稳定。【详解】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形，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部分个体死亡而减少，如曲线甲。综上可知，D正确。故选D。 5．（2022·浙江·高考真题）沙蝗的活动、迁徙有逐水而居”的倾向。某年，沙蝗从非洲经印度和巴基斯坦等国家向中亚迁徙，直到阿富汗以及我国西北边境，扩散和迁徙“戛然而止”。下列叙述正确的是（    ）A．沙蝗停止扩散的主要原因是种内竞争加剧B．沙蝗种群的数量波动表现为非周期性变化C．天敌对沙蝗的制约作用改变了沙蝗的生殖方式D．若沙蝗进入我国西北干旱地区将呈现“J”型增长【答案】B【分析】1.S型曲线表示在自然条件下种群数量的增长规律。种群增长率在各阶段不同，随着时间的增加，种群增长率先增大后减小，S型曲线实现的条件是：环境条件是资源和空间有限，存在天敌，种群数量增长受种群密度制约。2、J型曲线表示在理想条件下种群数量的增长规律，J型曲线需要的条件是：环境条件是资源和空间充裕、气候适宜、没有敌害等，种群的数量每年以一定的倍数增长，可用数学模型Nt=N0λt表示。【详解】A、沙蝗停止扩散的主要原因是阿富汗以及我国西北边境干旱缺水，不有利于沙蝗的繁殖，A错误；B、由于沙蝗不断的迁徙活动，使得其生存环境条件具有不确定性，因而蝗虫种群的数量波动表现为非周期性，B正确；C、天敌对沙蝗的制约作用会影响沙蝗的出生率，但不会改变沙蝗的生殖方式，C错误；D、在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，种群就会呈“J”型增长，显然若沙蝗进入我国西北干旱地区，其种群数量变化不会呈现“J”型增长，D错误。故选B。6．（2022·海南·高考真题）某学者提出，岛屿上的物种数取决于物种迁入和灭亡的动态平衡。图中曲线表示面积大小不同和距离大陆远近不同的岛屿上物种的迁入率和灭亡率，S1、S2、S3和S4表示迁入率和灭亡率曲线交叉点对应的平衡物种数，即为该岛上预测的物种数。下列有关叙述错误的是（    ）A．面积相同时，岛屿距离大陆越远，预测的物种数越多B．与大陆距离相同时，岛屿面积越大，预测的物种数越多C．物种数相同情况下，近而大的岛，迁入率高；远而小的岛，迁入率低D．物种数相同情况下，小岛上的物种灭亡率高于大岛【答案】A【分析】图中实线表示迁入率，虚线表示灭亡率，S1、S2、S3和S4表示迁入率和灭亡率曲线交叉点对应的平衡物种数，即为该岛上预测的物种数。据此分析解答。【详解】A、据图可知，均为大岛时，近、大岛的预测的物种数S4＞远、大岛的预测的物种数S4，均为小岛时，近、小岛的预测的物种数S2＞远、小岛的预测的物种数S4，因此面积相同时，岛屿距离大陆越远，预测的物种数越少，A错误；B、与大陆距离相同时，如近、大岛的预测的物种数S4＞近、小岛的预测的物种数S4，远、大岛的预测的物种数S4＞远、小岛的预测的物种数S4，因此与大陆距离相同时，岛屿面积越大，预测的物种数越多，B正确；C、据图中四条实线可知，物种数相同情况下，近而大的岛，迁入率高；远而小的岛，迁入率低，C正确；D、据图中两条虚线可知，物种数相同情况下，小岛上的物种灭亡率高于大岛，D正确。故选A。7．（2021·重庆·高考真题）若某林区的红松果实、某种小型鼠（以红松果实为食）和革蜱的数量变化具有如图所示的周期性波动特征。林区居民因革蜱叮咬而易患森林脑炎。据此分析，下列叙述错误的是（    ）A．曲线③和①不能明显体现捕食关系，推测是小型鼠繁殖能力强所致B．通过曲线②与③的关系推断小型鼠与革蜱不是互利共生关系C．曲线③在K值上下波动，影响K值的主要因素是小型鼠的出生率、死亡率、迁入率和迁出率D．林区居民森林脑炎发病率会呈现与曲线②相似的波动特征【答案】C【分析】1、种间关系（不同种生物之间的关系）：（1）互利共生（同生共死）：如豆科植物与根瘤菌；人体中的有些细菌；地衣是真菌和藻类的共生体。（2）捕食（此长彼消、此消彼长）：如：兔以植物为食；狼以兔为食。（3）竞争（你死我活）：如：大小草履虫；水稻与稗草等。（4）寄生（寄生者不劳而获）：如噬菌体侵染细菌。2、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，又称为K值。一个种群的K值不是固定不变的，当环境条件发生改变的时候，K值也会随之变化。【详解】A、曲线③和①不能明显体现捕食关系，③的变化可能是小型鼠繁殖能力强所致，A正确；B、由图中曲线②与③可知，两条曲线不是同升同降的关系，可推测小型鼠与革蜱不是互利共生关系，B正确；C、曲线③在K值上下波动，影响K值的主要因素是环境，C错误；D、林区居民因革蜱叮咬而易患森林脑炎，因此可推测发病率会呈现与曲线②相似的波动特征，D正确。故选C。8．（2022·全国·高考真题）某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量，主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题。(1)为保证调查的可靠性和准确性，选取样方应注意的主要事项有______（答出3点即可）。(2)已知调查区域总面积为S，样方面积为m，样方内平均个体数为n，则该区域的种群数量为______。(3)与标志重捕法相比，上述调查方法的优势有______（答出2点即可）。【答案】(1)随机取样、样方大小一致、样方数量适宜(2)（S×n）/m(3)对野生动物的不良影响小、调查周期短，操作简便 【分析】1、调查植物种群密度常用样方法，样方法是指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，以所有样方法种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。2、调查动物的种群密度常用的方法是标志重捕法，计算种群数量时利用公式计算若将该地段种群个体总数记作N，其中标志数为M，重捕个体数为n，重捕中标志个体数为m，假定总数中标志个体的比例与重捕取样中标志个体的比例相同，则N=Mn÷m。（1）为避免人为因素的干扰，保证调查的可靠性和准确性，选取样方时关键要做到随机取样、要依据调查范围大小来确定样方大小和数量，样方大小要一致、样方数量要适宜。（2）假设区域内种群数量为N，样方内平均个体数为n，已知所调查区域总面积为S，样方面积为m，调查区域内种群密度相等，N÷S=n÷m，则N=（S×n）/m。（3）研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量，与标志重捕法相比，该调查方法周期短，不受不良天气变化的影响，对野生动物生活干扰少，操作更简便，并允许在繁殖季节收集更多的数据。 9．（2022·全国·高考真题）为保护和合理利用自然资源，某研究小组对某林地的动植物资源进行了调查。回答下列问题。(1)调查发现，某种哺乳动物种群的年龄结构属于增长型，得出这一结论的主要依据是发现该种群中_____________。(2)若要调查林地中某种双子叶植物的种群密度，可以采用的方法是_____________；若要调查某种鸟的种群密度，可以采用的方法是_____________。(3)调查发现该林地的物种数目很多。一个群落中物种数目的多少称为_____________。(4)该林地中，植物对动物的作用有_____________（答出2点即可）；动物对植物的作用有_____________（答出2点即可）。【答案】(1)幼年个体数较多、中年个体数适中、老年个体数较少(2)     样方法     标志重捕法(3)物种丰富度(4)     为动物提供食物和栖息空间     对植物的传粉和种子传播具有重要作用 【分析】预测种群变化主要依据是年龄组成，包含增长型、稳定性个衰退型。调查植物和活动能力弱、活动范围较小的动物的种群密度，可用样方法；调查活动能力强、活动范围广的动物一般用标志重捕法。（1）预测种群变化主要依据是年龄组成，是指不同年龄在种群内的分布情况，对种群内的出生率、死亡率有很大影响，当幼年个体数最多、中年个体数适中、老年个体数最少时呈增长型，此时种群中出生率大于死亡率。（2）调查林地中某种双子叶植物的种群密度，可采用样方法进行随机抽样调查；鸟的活动能力强、活动范围广，调查其种群密度一般采用标志重捕法。（3）物种组成是区别不同群落的重要特征，一个种群中物种数目的多少称为物种丰富度。（4）植物可进行光合作用，为动物提供食物，同时可以为动物提供栖息空间；动物的活动有利于植物的繁衍，如蜜蜂采蜜可帮助植物传粉，鸟类取食可帮助植物传播种子。10．（2021·湖北·高考真题）北方农牧交错带是我国面积最大和空间尺度最长的一种交错带。近几十年来，该区域沙漠化加剧，生态环境恶化，成为我国生态问题最为严重的生系统类型之一。因此，开展退耕还林还草工程，已成为促进区域退化土地恢复和植被重建改善土壤环境、提高土地生产力的重要生态措施之一研究人员以耕作的农田为对照，以退耕后人工种植的柠条（灌木）林地、人工杨树林地和弃耕后自然恢复草地为研究样地，调查了退耕还林与还草不同类型样地的地面节肢动物群落结构特征，调查结果如表所示。样地类型总个体数量（只）优势类群（科）常见类群数量（科）总类群数量（科）农田45蜉金龟科、蚁科、步甲科和蠼螋科共4科610柠条林地38蚁科910杨树林地51蚁科67自然恢复草地47平腹蛛科、鳃金龟科、蝼蛄科和拟步甲科共4科1115 回答下列问题：(1)上述样地中，节肢动物的物种丰富度最高的是___________，产生的原因是___________。(2)农田优势类群为4科，多于退耕还林样地，从非生物因素的角度分析，原因可能与农田中___________较高有关（答出2点即可）。(3)该研究结果表明，退耕还草措施对地面节肢动物多样性的恢复效应比退耕还林措施___________（填“好”或“差”）。(4)杨树及甲、乙两种草本药用植物的光合速率与光照强度关系曲线如图所示。和甲相比，乙更适合在杨树林下种植，其原因是______________________。【答案】(1)     自然恢复     草地自然恢复草地植物的种类多，可为节肢动物提供更多的食物条件和栖息空间(2)水、无机盐（矿质营养）(3)好(4)杨树林下光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，弱光下乙净光合速率高 【分析】据表分析可知，以耕作的农田为对照，退耕后人工种植的柠条（灌木）林地和弃耕后自然恢复草地的节肢动物总类群较大，说明恢复效果较好，退耕后人工杨树林地节肢动物总类群较小，恢复效果较差。据图分析可知，乙植物的光补偿点和光饱和点较低，适合在光照较弱的条件下生长，属于阴生植物。（1）群落中物种数目的多少称为丰富度，据表可知，自然恢复草地的总类群数是15，因此物种丰富度最高，草地自然恢复草地植物的种类多，可为节肢动物提供更多的食物条件和栖息空间，因此自然恢复草地节肢动物更多。（2）农田与其他退耕还林样地相比，人们会在农田中灌溉和施肥，从而使农作物产量提高，因此从非生物因素的角度分析，农田优势类群更多的原因是水和无机盐。（3）据表分析可知，退耕后人工种植的柠条（灌木）林地、人工杨树林地的节肢动物总类群分别为10和7，弃耕后自然恢复草地的节肢动物总类群为15，由此可知退耕还草措施对地面节肢动物多样性的恢复效应比退耕还林措施好。（4）据图可知，乙植物的光补偿点和光饱和点都比甲植物，杨树林下光照强度小，而乙比甲的光补偿点和光饱和点均低，且弱光下乙净光合速率高，因此和甲相比，乙更适合在杨树林下种植。【点睛】本题考查群落演替、光合作用的的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，运用所学知识综合分析问题的能力。11．（2021·全国·高考真题）在自然界中，竞争是一个非常普遍的现象。回答下列问题：（1）竞争排斥原理是指在一个稳定的环境中，两个或两个以上受资源限制的，但具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起。为了验证竞争排斥原理，某同学选用双小核草履虫和大草履虫为材料进行实验，选择动物所遵循的原则是______________。该实验中需要将两种草履虫放在资源______________（填“有限的”或“无限的”）环境中混合培养。当实验出现______________的结果时即可证实竞争排斥原理。（2）研究发现，以同一棵树上的种子为食物的两种雀科鸟原来存在竞争关系，经进化后通过分别取食大小不同的种子而能长期共存。若仅从取食的角度分析，两种鸟除了因取食的种子大小不同而共存，还可因取食的______________（答出1点即可）不同而共存。（3）根据上述实验和研究，关于生物种间竞争的结果可得出的结论是______________。【答案】     形态和习性上很接近（或具有相同的资源利用方式）      有限的      一方（双小核草履虫）存活，另一方（大草履虫）死亡     部位、时间等（合理即可）     有相同资源利用方式的物种竞争排斥，有不同资源利用方式的物种竞争共存【分析】竞争指两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。竞争的结果常表现为相互抑制，有时表现为一方占优势，另一方处于劣势甚至死亡。【详解】（1）为了验证竞争排斥原理，某同学选用双小核草履虫和大草履虫为材料进行实验，选择动物所遵循的原则是形态和习性上很接近，或相同的资源利用方式。竞争排斥原理是指在一个稳定的环境中，两个或两个以上受资源限制的，但具有相同资源利用方式的物种不能长期共存在一起，因此，该实验中需要将两种草履虫放在资源有限的环境中混合培养。当实验出现一方（双小核草履虫）存活，另一方（大草履虫）死亡的结果时即可证实竞争排斥原理。（2）研究发现，以同一棵树上的种子为食物的两种雀科鸟原来存在竞争关系，经进化后通过分别取食大小不同的种子而能长期共存。若仅从取食的角度分析，两种鸟除了因取食的种子大小不同而共存，还可因取食的部位、时间等（合理即可）不同而共存。（3）根据上述实验和研究，关于生物种间竞争的结果可得出的结论是有相同资源利用方式的物种竞争排斥，有不同资源利用方式的物种竞争共存。【点睛】解答本题的关键是明确种间竞争概念，竞争导致的两种不同结果，以及竞争排斥和竞争共存的区别。 12．（2020·海南·高考真题）用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。回答下列问题。（1）培养酵母菌时需要将温度控制在20℃左右，原因是_________________。（2）曲线a所示的种群数量增长最快，主要原因是种群增长所需的______________最丰富。（3）曲线d为对照组，对照组的培养方式是____________________。该组酵母菌数量增长到一定程度后，种群增长逐渐变慢，其限制因素有_______________________（答出2点即可）。（4）随着培养时间的延长，在有限的空间中，每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指____________________________。【答案】     最适合酵母菌繁殖     营养物质     不换培养液     营养物质的消耗、有害代谢产物的积累     特定环境所能容许的种群数量的最大值【分析】据图分析，该实验的自变量是酵母菌培养液的更换时间间隔、培养时间，因变量是酵母菌数量，其中d曲线为对照组，其应该不换培养液；培养液更换频率越高，有害代谢产物积累越少，营养越充足，种群生长越趋向于“J”型曲线。【详解】（1）由于20℃左右最适合酵母菌繁殖，所以培养酵母菌时需要将温度控制在20℃左右。（2）据图分析可知，a曲线的酵母菌培养液更换的时间间隔最短，营养物质最丰富，所以其所示的种群数量增长最快。（3）根据以上分析已知，曲线d为对照组，应该不换培养液；培养一段时间后种群数量不再增加，其限制因素有：营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。（4）环境容纳量即K值，是指特定环境所能容许的种群数量的最大值。【点睛】解答本题的关键是掌握探究酵母菌种群数量变化实验的相关知识点，能够根据图形找出实验的自变量因变量，能够根据对照性原则分析d曲线的处理方法，进而结合题干要求分析答题。