【同步讲义】高中生物（人教版2019）选修第二册--1.2《种群数量的变化》讲义

第2节　种群数量的变化

1.数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式，主要包括数学公式模型和曲线图模型，

     其中更精确的是           ，更直观的是           。

2.建立数学模型的方法步骤：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→进一步检验或修正模型。

                3.实例：若N代表细菌数量，n代表第几代，则在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群

数量的增长不受种群密度增加的影响，其种群数量的数学公式模型是：        

1.含义：理想条件下种群增长的形式，以    为横坐标，        为纵坐标画出曲线来表示，曲

线则大致成“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。

                2.条件：           条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等（理想状态）。

               3.建立模型：①数学公式模型：          

                        ②曲线图模型：

                       注：N0代表该种群的         ，t为时间，Nt表示t年后

                        该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的

                             ，即种群数量每年以一定的倍数增长。

1.含义：种群经过一定时间的增长后，数量        ，增长曲线呈“S”

形。这种类型的种群增

         长称为“S”形增长。

2.条件：自然界中的资源和空间总是有限的（现实状态）。

3.建立曲线图模型：Ab段是生物对环境的适应期，种群密度增

长慢的原因是           ，增长速率小;bc段是快速增长期，C

点种群数量达到K/2，种群        最大;cd段种群密度增加，

但种群增长速率变小，原因是           总是有限的，随种群

密度的增加，           ，使种群的出生率降低，死亡率升

高；de段种群数量维持相对稳定，即达到环境容纳量（K值），

此阶段出生率和死亡率基本相等。可见种内竞争对种群数量起调节作用。

4.环境容纳量（K值）：一定的环境条件所能维持的           。同一种群K值的大小主要与环

境条件有关。因此，保护濒危动物的根本措施是建立自然保护区，改善他们的栖息环境，

从而      环境容纳量。

在自然界在，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。对于大多数生物而言，种群数

量总是在    中，处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发，如蝗灾、鼠灾、

赤潮等。

考点01 种群增长曲线的比较和分析

【典型例题】

关于下图中种群数量变化的说法，错误的是（    ）

A．种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现

B．种群呈“S”形增长过程中，在达到K/2 之前就是“J”形增长

C．自然状态下种群数量达到600时，种群的增长率为0

D．环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化

【易错分析】“J”形增长曲线的理想条件是：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下；

“S”形增长和“J”形增长之间存在环境阻力，在前期也无法重合；

考点02 培养液中酵母菌种群数量的变化

【典型例题】

某兴趣小组对培养液中酵母菌种群数量变化进行研究，结果如下图。有关叙述正确的是（    ）

A．实验需要对实验器皿、培养液进行灭菌处理，并在酒精灯火焰附近接种

B．该实验中摇床的转速、温度、培养液的体积是无关变量，时间是唯一的自变量

C．从培养瓶吸出培养液计数之前，需要对培养瓶进行静置后再取样

D．用台盼蓝染色后对酵母菌计数，只计呈无色的个体，超过母体一半大的芽体也计数

【解题指导】针对该实验一定要细扣教材，关注实验原理和步骤。

题组A  基础过关练

1．如图所示，为大草履虫种群在一定环境中的增长曲线，其K值为（    ）

A．100 B．400 C．700 D．800

2．实验小组为了探究蝌蚪对不同藻类的捕食作用，将7个养殖箱固定在矩形框中，每个养殖箱加入湖水10 L，并分别放入0、40、60、80、100、120、140只蝌蚪，24 d后取样对养殖箱中藻类的种群密度进行统计，结果如下图所示。下列说法错误的是（　　）

A．可利用抽样检测法来测定单细胞藻类的种群密度

B．该实验的自变量有养殖箱中蝌蚪的数量和取样时间

C．实验结果表明，与绿藻相比，蝌蚪更加偏向于捕食蓝藻

D．利用蝌蚪捕食藻类能在一定程度上治理水体富营养化

3．下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”（实验I）和“培养液中酵母菌种群数量的变化”（实验Ⅱ）的叙述，不正确的是（    ）

A．实验I中，有氧组和无氧组都能使澄清石灰水变浑浊

B．实验I通气前需用NaOH去除空气中的CO2

C．实验Ⅱ要将实验结果转化为数学模型进行分析

D．实验Ⅱ中，可用滤纸在盖玻片另一侧吸引培养液进入计数室

4．下图为研究者构建的某地区“捕食者—猎物”模型(图中箭头所指方向代表曲线变化趋势)，下列叙述错误的是（    ）

A．该模型可以反映捕食者和猎物的种群数量变化

B．N3最可能代表猎物种群的环境容纳量

C．P2代表了捕食者种群的环境容纳量

D．曲线变化趋势反映了生态系统的负反馈调节

5．研究人员将S1与S2两个种群放在一起培养，在环境温度为T1与T2条件下，测得种群数量变化如图a、b所示。下列相关叙述中，错误的是（    ）

A．S1和S2之间的竞争力大小会受到温度的影响

B．图c中的S1换成S2，其种群数量也会出现波动性变化

C．如果将S1在T1温度下培养，则会呈现“J”形增长

D．将S2在T1温度下单独培养，其数量要比与S1共同培养时少

6．环保工作者对某地区最主要的草食动物某野兔种群数量进行连年监测，得到如图所示的数量增长变化（λ）曲线， λ=t年种群数量/（t-1）年种群数量。据图分析下列叙述正确的是（    ）

A．在第1年至第4年期间种群呈“S”型增长

B．在第4年至第5年，种群数量先增后降

C．第3年种群数量与第4.5年种群数量相等

D．野兔的种群数量在第4年达到最大

7．某同学在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”的实验中，可能观察到的细胞分散情况如图2所示。下列推断错误的是（    ）

A．该血细胞计数板上有2个计数室，玻片厚度为0.1mm

B．若实验中多次出现图2中c的现象，可能是由于样液未充分摇匀或稀释倍数不够所致

C．根据抽样和计算获得的数据绘制酵母菌种群数量增长曲线，属于建立酵母菌种群数量变化的数学模型

D．本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；为了减少实验误差需要做重复实验

8．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)检测培养液中的酵母菌种群密度常用的方法是________________，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____________________________。

(5)样方法常适用于对植物种群密度的取样调查。常用的取样方法有________和________，在取样时，关键要做到____________。

题组B  能力提升练

9．如图是科学家用5种不同方式培养酵母细胞实验时酵母种群的增长曲线，分别设置每隔3h、12h、24h更换培养液、保持恒定酸性和对照组，下列对此分析正确的是（    ）

A．培养液保持恒定酸性最符合的曲线为③曲线

B．几种培养方式在20-60h过程中酵母菌种群增长率均不断下降

C．80h后对照组在数量将一直保持相对稳定

D．该实验培养酵母菌需要在有氧条件下，统计酵母菌数量可以用显微镜直接计数法

10．研究者跟踪调查某地草原布氏田鼠的种群数量，计算当年种群数量与上一年种群数量之比，记为λ，结果如下表。根据表中结果，下列分析正确的是（    ）

A．2009年的布氏田鼠种群数量与2003年的相同

B．根据标志重捕法调查获得的布氏田鼠种群数量可估算其种群密度

C．2009～2019年，布氏田鼠的种群数量呈“J”型增长

D．根据λ值，可以预测布氏田鼠种群数量的未来变化趋势

11．中国科学家詹祥江及其团队通过整合北极游隼多年追踪数据和种群基因组信息，阐明了气候变化在鸟类迁徙路线形成中的作用，发现一个和记忆能力相关的基因AD-CY8，揭示了长期记忆可能是鸟类长距离迁徙的重要基础。下列说法错误的是（　　）

A．长期记忆的形成可能与新突触的建立有关

B．用标志重捕法能准确计算北极游隼的种群数量

C．该研究表明生物的行为由环境和基因共同影响

D．可通过构建数学模型研究北极游隼的种群数量变化

12．澳大利亚原本没有野兔，19世纪中叶，有24只来自欧洲的野兔被带到了澳大利亚，100多年后，这里的野兔超过了6亿只。野兔大肆破坏植被，导致水土流失。政府曾尝试用毒杀等多种防治手段控制野兔数量，但均未成功。科学家引入了一种对野兔致命的病毒，才控制了野兔数量。后来人们又发现，死于该病毒的野兔越来越少；引入初期，该病毒的毒性很强，后来毒性就逐渐减弱了。下列相关叙述，错误的是（    ）

A．野兔引入初期种群增长类似于“J”形曲线

B．病毒起选择作用，可以使野兔抗病毒基因频率提高

C．病毒可能与野兔协同进化，最终表现为病毒的毒性逐渐减弱

D．病毒与野兔之间达到平衡后就形成了新物种

13．下列有关“S”型曲线 K 值的改变与事实相符合的叙述是（    ）

A．X 轴为外界蔗糖溶液浓度，Y 轴为叶肉细胞渗透失水量，在 c 点时，用纤维素酶去除细胞壁，K 值将改变

B．X 轴为光照强度，Y 轴为绿色植物实际光合作用量，在 c 点适当提高光照强度，K 值将提高

C．X 轴为氧气分压，Y 轴为水稻根细胞对硅的吸收速率，在 c 点时中耕松土，K 值将改变

D．X 轴为时间、Y 轴为某种群个体数，在 c 点改变环境条件或种群遗传因素，K 值将改变

14．下图为某生物种群的λ值与种群数量关系曲线（λ为一年后的种群数量Nt+1与当前种群数量Nt之比）。下列叙述正确的是（    ）

A．图中n代表该生物种群的环境容纳量（K值）

B．该生物种群数量在n之前呈“J”型曲线增长

C．随着时间推移，该种群增长率先增大后减小

D．若提高该生物的初始数量，则n点向右移动

15．如图表示种群数量增长的两种曲线，据图回答下列问题：

(1)种群最基本的数量特征是__________。若种群每年以λ倍按曲线X的方式增长，A为种群起始数量，则t年后该种群数量Nt可表示为__________。图中阴影部分可以表示由于受到__________（写出两点）等条件的限制而死亡的个体。

(2)若曲线Y表示池塘中某鱼类种群的增长曲线，K值是环境容纳量，环境容纳量是指__________。C点后种群出生率和死亡率的大小关系是__________。

(3)在理想条件下，种群的增长呈J型曲线，该曲线增长率的特点是__________。（答：不变或越来越大或越来越小）

(4)夹河湿地曾是烟台城市周边最大的湿地生态系统。研究者在夹河湿地区域设置20个样地，在样地中利用__________法进行植被数量调查，利用该方法调查时关键要做到__________。

(5)曲线Y中表示种群增长速度最快的是__________点。

题组C  培优拔尖练

16．在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后，又开展了连续4年的跟踪调查，计算其λ值（λ=当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量），并绘制出如图所示曲线。下列相关叙述正确的是（　　）

A．甲种群数量在第2年达到峰值后持续下降

B．c 点对应的时期，甲、乙种群数量达到相同

C．乙种群在这4年中，种群增长速率保持不变

D．乙可能是一种入侵物种初入该保护区

17．蝗虫侵入某地区后其数量迅速增长，其种群数量的变化如图所示。下列相关叙述正确的是（　　）

A．第4个月时，蝗虫数量增长速率最快

B．这7个月蝗虫种群数量的增长曲线近似“S”型

C．在4～7月期间，蝗虫种群的环境容纳量变小

D．在第4个月时，治理蝗灾效果最佳

18．下图是某学习小组探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化进行的三组实验，定期对不同培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线依次为a、b、c。下列关于此图的分析，不正确的是（    ）

A．a组的环境容纳量可能最大

B．本实验可能是探究影响种群数量变化的外因，如温度或pH或营养物质的量

C．三组实验中，b组营养物质种类，温度，pH值可能最适宜，而且营养物质最多

D．酵母菌计数方法为抽样检测法。

19．假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，如图表示λ值随时间变化的曲线示意图。下列相关叙述正确的是（    ）

A．0~a年，种群数量呈J形曲线增长

B．b~d年，种群数量一直在增加

C．c年时该种群的种群数量最小

D．d~e年，该种群数量达到K值

20．为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了①~⑥的操作，其中操作正确的有几项（　　）

①将适量干酵母菌放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养

②用吸管从锥形瓶中吸取培养液进行计数之前，将试管轻轻震荡几次

③将盖玻片放在计数室上，在盖玻片边缘滴一滴培养液

④用滤纸吸除血球计数板边缘多余的培养液

⑤将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数

⑥酵母菌在不同时间内的数量不能形成前后自身对照，需另设对照实验

A．3项 B．4项 C．5项 D．6项

21．关于“S”型曲线的叙述，错误的是（    ）

A．t0～t1之间，种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快，增长速率不断增加

B．t1～t2之间，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降

C．t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0

D．为有效防治蝗灾，应在t1时及时控制其种群密度

22．下图1为种群数量变化曲线。在调查某草原中田鼠的种群数量时，计算当年种群数量与一年前种群数量的比值（λ），并得到下图2所示的曲线。请回答下列问题：

(1)若在食物和空间条件充裕等理想环境下，田鼠的数量会出现图1中的曲线Ⅰ的增长趋势，若田鼠的初始数量是N0，增长率是1.47%，t年后田鼠的数量是Nt=_______________（用数学公式表示），但种群难以在较长时间内按此模型增长，是因为_______________。

(2)投放田鼠的天敌—蛇，草原中田鼠的增长如曲线Ⅱ，表明蛇发挥明显生态效应的是_______________段。若投放的蛇因不适应当地草原的环境而部分死亡，则图中α的角度将会_______________（填“增大”或“减小”）。

(3)分析图2，第_______________年田鼠的种群密度最低。第8~10年，田鼠种群的年龄结构为_______________型。