高中生物人教版 (2019)选择性必修2第1章 种群及其动态第1节 种群的数量特征学案

第1节　种群的数量特征

一、种群密度及其调查方法

1.种群密度:种群在单位面积或单位体积中的个体数。它是种群最基本的数量特征。

2.种群密度的调查方法

(1)调查方法的选择(连线)。

方法　　　　　　　适用生物(实例)

①样方法 A.分布范围小,个体较大的动物

②标记重捕法 B.趋光性昆虫

③逐个计数法 C.草地蒲公英的密度

④黑光灯诱捕法 D.草原某种鼠的种群密度

提示:①-C　②-D　③-A　④- B

(2)样方法。

①适用对象:草地上的蒲公英、昆虫卵、作物植株上蚜虫、跳蝻等密度的调查。

②取样的关键:随机取样。

③取样的方法:五点取样法和等距取样法。

(3)标记重捕法。

①适用范围:适用于活动能力强、活动范围大的动物。

②步骤:确定调查对象→捕获一部分个体,做上标记后再放回原来的环境,并记录个体数→一段时间后进行重捕→根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例,估算种群密度。

二、种群的其他数量特征及其关系

1.出生率和死亡率

概念:单位时间内新产生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比值。

2.迁入率和迁出率

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值。

3.年龄结构

(1)概念:一个种群中各年龄期的个体数目的比例。

(2)类型。

(3)意义:可预测种群数量的变化趋势。

4.性别比例

(1)概念:种群中雌雄个体数目的比例。

(2)应用:利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体破坏种群正常的性别比例降低害虫种群密度。

5.相互关系

(1)出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决定种群密度。

(2)年龄结构影响出生率和死亡率,性别比例影响出生率,进而影响种群密度。

(1)调查土壤中蚯蚓种群密度可用标记重捕法。(　×　)

提示:调查土壤中蚯蚓种群密度用样方法。

(2)用样方法调查蒲公英种群密度时,应在分布较密的地区取样。(　×　)

提示:用样方法调查蒲公英种群密度时,应随机取样。

(3)种群密度可以反映种群数量的变化趋势。(　×　)

提示:年龄结构可以反映种群数量的变化趋势。

(4)出生率、死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群数量的变化。(　√　)

(5)城市人口的剧增,主要是迁入率大于迁出率造成的。(　√　)

(6)若出生率大于死亡率,则种群密度一定增大。(　×　)

提示:若出生率大于死亡率,但种群的迁入率小于迁出率时,种群密度可能减小。

探究一　种群密度及其调查方法

活动1:下表是某兴趣小组调查某植物的种群密度的结果:

其中第四个样方中该植物的分布情况为:

问题(1):如何计数第四个样方的植株数量?该样方的种群密度是多少?

提示:可计数样方上边和左边及其夹角上的个体数量,及样方以内的个体数量。个体数量=5+2+1=8(株),该样方的种群密度为8株·m-2。

问题(2):N3的数量明显高于其他样方,应如何处理?该植物种群密度是多少?

提示:舍弃。8株·m-2。

问题(3):样方法除了可以估算植物的种群密度,还可应用的对象有哪些?

提示:农田中昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。

问题(4):调查中取样的关键是什么?若为正方形区域,如何取样?

提示:随机取样,避免主观因素的干扰。五点取样法。

活动2:模拟标记重捕法调查种群密度

请利用黄豆、黑布袋、白瓷盘、彩色记号笔等材料,模拟调查生活在可可西里100平方千米范围内的某一藏羚羊种群的密度(说明:黑布袋代表该区域,黄豆代表栖息于其中的藏羚羊)。

制订模拟调查方案

取一定数量的黄豆M颗(例如,20颗),用彩色记号笔标记后放回盛有黄豆的黑布袋中摇匀。分别多次随机抓取一定数量的黄豆,计数每次抓取的黄豆数量n1、n2、n3……及含有标记的黄豆数量m1、m2、m3……计算黄豆数量。

设计表格记录实验数据,并计算出该种群的密度。

问题(5):将估算结果与实际数值进行比较,分析造成误差的原因有哪些?

提示:①重捕前没有充分混合均匀;②重捕后的黄豆没有重新放入袋子中;③标记不清晰导致计数混乱等。

1.调查种群密度的方法及适用范围

2.利用标记重捕法估算种群密度的误差分析

设种群数量为N只,第一次捕获M只并标记,第二次捕获了n只,其中有m只被标记,得N=M·n/m。由上式分析可知:

(1)若由于某种原因(如标记物易脱落、被标记个体的被捕机会降低、标记物导致被标记个体易于被捕食、在被标记个体稀少处捕获等)造成m偏小,则N偏大。

(2)若由于某种原因(如被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次捕获且在被标记个体密集处捕获等)造成m偏大,则N偏小。

(3)若在调查期间,调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出,也会造成估算中出现较大误差。

标记重捕法注意事项

(1)标记物不能影响动物的生存和重捕概率。

(2)被标记动物在种群中分布要均匀。

(3)调查期间没有较多个体的出生、死亡和迁入、迁出。

(4)调查期间标记物不能消失。

1.(2021·山东卷)调查1公顷范围内某种鼠的种群密度时,第一次捕获并标记39只鼠,第二次捕获34只鼠,其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(结果取整数)(　B　)

A.66只/公顷 B.77只/公顷

C.83只/公顷 D.88 只/公顷

解析:第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,则相当于第一次被标记的鼠为39-5=34(只),由此可以计算出该区域该种鼠的实际种群密度最接近于34×34÷15≈77只/公顷。

2.如图表示用样方法进行相关调查,下列相关叙述不正确的是(　D　)

A.用样方法调查植物种群密度时,常用的取样方法有五点取样法和等距取样法

B.若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况,则计数值应为8

C.若图乙表示某森林物种数与样方面积的关系,则调查该森林物种数时设定样方面积最好为S1

D.与双子叶草本植物相比,样方法更适用于调查单子叶草本植物的种群密度

解析:单子叶草本植物通常是丛生或蔓生的,从地上部分难以辨别是一株还是多株,而双子叶草本植物则容易辨别个体数目,所以样方法更适用于调查双子叶草本植物的种群密度。

探究二　种群的其他数量特征

资料:如图表示种群数量特征间的关系,依图回答有关问题。

问题(1):图中a～e分别表示种群的什么数量特征?

提示:a～e分别表示年龄结构、性别比例、出生率、种群密度、迁出率。

问题(2):预测种群数量变化趋势主要依据图中的哪个特征?说明理由。

提示:图中的a,即年龄结构。种群的年龄结构可反映其未来的出生率与死亡率,因而可预测种群未来的发展趋势。

问题(3):利用性引诱剂可有效降低害虫的种群密度,其原理是什么?

提示:破坏了害虫的性别比例,从而降低了害虫的出生率。

问题(4):我国通过法律禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”“非医学需要的性别选择性人工流产”等,这具有哪些社会意义?

提示:能够保持我国人口正常的性别比例,保证人口数量健康发展;能够有效纠正“重男轻女”的一些社会陋习,关爱女孩。

种群的数量特征之间的关系

3.下图是种群数量特征的概念模型,下列有关叙述不正确的是(　B　)

A.图中①是死亡率,②是出生率

B.春运期间大城市人口数量变化主要取决于①②

C.性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体会影响③

D.预测未来种群数量变化的主要依据是④

解析:①是死亡率,②是出生率,③是性别比例,④是年龄结构。春运期间大城市的人口数量变化主要取决于迁入率和迁出率。

4.种群的年龄结构大致可分为图示a、b、c三种类型,据图分析,下列表述错误的是(　A　)

A.种群的年龄结构为图中b所示类型时,种群数量能一直保持稳定

B.渔业生产要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼,捕捞后该水域鱼各种群的年龄结构可能为图中a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图中c所示类型

D.若图c代表某濒危野生动物种群的年龄结构,我们应该特别保护幼年个体

解析:图中b所示的年龄结构类型为稳定型,年龄结构为稳定型的种群,其种群数量在一段时间内能保持相对稳定,但不一定能一直保持稳定。

 [科技情境]

　据报道,为控制登革热传染病的传播,巴西政府于2014年 4月10日批准了一种转基因蚊子,成为全球第一个批准向环境释放转基因昆虫的国家。该种蚊子是由一家英国公司研制出来的,转基因的雄蚊子产生的精子有遗传缺陷,后代不能正常发育,绝大部分都夭折在幼虫阶段,最终实现杀虫防病的效果。

探究:(1)你能从出生率的角度分析蚊子种群密度明显下降的原因吗?

提示:转基因的雄蚊子产生的精子有遗传缺陷,后代不能正常发育,绝大多数都夭折在幼虫阶段,相当于降低了蚊子的出生率或增大了死亡率,使种群密度下降。

(2)农业生产上常将性引诱剂洒向田间,以达到防治害虫的目的,其原理是什么?

提示:利用人工合成的性引诱剂可干扰害虫雌雄个体间的正常交尾,从而降低出生率,以达到防治害虫的目的。

课堂小结

随堂检测

1.下列有关种群密度调查的叙述,正确的是(　A　)

A.调查不同种类植物的种群密度时,选取的样方大小可以不同

B.调查动物种群密度时不能用样方法,应采用标记重捕法

C.可用黑光灯进行灯光诱捕的方法来估算各种昆虫的种群密度

D.用标记重捕法调查动物种群密度时,两次捕捉之间的时间间隔越长,结果越接近实际值

解析:样方法可适用于一些活动范围较小的动物(如跳蝻等)的种群密度的调查;黑光灯诱捕法可用于估算具有趋光性的昆虫的种群密度;用标记重捕法调查动物种群密度时,两次捕捉之间的时间间隔越长,结果可能越偏离实际值。

2.某科技小组调查一块面积为16 hm2的森林里灰喜鹊和画眉的种群密度,在该区域内随机设置了若干捕鸟网。第一天捕获鸟共306只,将捕获的鸟做好标记后在原地放生。10天后,在同一地点再放置同样数量的捕鸟网,捕获鸟共298只,捕获结果统计如表,下列叙述错误的是(　C　)

A.为了结果的可靠性,标记物对标记对象的生理习性不能有影响

B.根据统计结果估算该区域灰喜鹊大约有344只,画眉大约有148只

C.第一次放生后,扩大调查的范围,重捕后标记个体占被诱捕总数的比例上升

D.由于标记的个体被再次捕获的概率下降,所以鸟的实际数量可能更少

解析:第一次放生后,扩大调查的范围,则种群个体数增加,第一次捕获并标记的个体数不变,其占种群个体数的比例下降,所以第二次捕获的标记个体占第二次被诱捕总数的比例下降;由于标记的个体被再次捕获的概率下降,所以计算的结果会偏大,鸟的实际数量可能更少。

3.如图为三个不同森林中甲、乙、丙3个灰松鼠种群中各年龄期的个体数目所占比例,下列有关说法不正确的是(　C　)

A.未来一段时间内种群甲的个体数量可能会增加

B.在近期内种群乙的个体数量不一定会保持稳定

C.种群丙当前的个体数量在三个种群中最多

D.天敌迁入可能会使灰松鼠种群的年龄结构发生变化

解析:种群甲年龄结构为增长型,未来一段时间内其个体数量可能会增加;年龄结构为稳定型的种群乙,近期内其种群数量不一定保持稳定,因为种群数量还受迁入率和迁出率等的影响;仅由题图不能说明种群丙当前的个体数量在三个种群中最多;种群中不同年龄段个体被天敌捕食的概率不同,天敌的迁入可能会改变种群的年龄结构。

4.图1、图2为种群数量特征的两个概念图。回答下列问题:

(1)图1中能预测一个种群数量变化趋势的是　　　   　(填字母),诱杀害虫的雄虫可以降低害虫的出生率,原因是破坏了害虫的　　　　(填字母)。  

(2)图2中甲的含义是　　　　　,乙的含义是　　　　　　　。  

(3)调查田鼠种群密度的常用方法是　　　　　。在正常操作无误的情况下,调查所得数据一般大于实际数据,原因是　         。

解析:(1)由图1可知,b为年龄结构,可以预测一个种群数量的变化趋势,a为性别比例。(2)据图2,“+”“-”符号及箭头指向可知,甲为出生率,乙为死亡率。(3)田鼠活动能力强,活动范围大,因此,常用标记重捕法调查田鼠种群密度。在正常操作无误的情况下,调查所获得的数据一般大于实际数据,是因为田鼠被捕捉并标记放回后,再被捕捉的难度大于未被捕捉过的田鼠。

答案:(1)b　a　(2)出生率　死亡率　(3)标记重捕法　田鼠被捕捉并标记放回后,再被捕捉的难度大于未被捕捉过的田鼠