人教版高考生物一轮总复习选择性必修2第9单元第27课种群及其动态学案

这是一份人教版高考生物一轮总复习选择性必修2第9单元第27课种群及其动态学案，共18页。学案主要包含了种群的数量变化，种群数量的波动，影响种群数量变化的因素等内容，欢迎下载使用。

第27课　种群及其动态
课程标准要求
学业质量水平
2.1.1　列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征
2.1.2　尝试建立数学模型解释种群的数量变动
2.1.3　举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征
1.通过分析种群各数量特征与种群数量的关系，认同种群是繁殖的基本单位。(生命观念)
2.通过“J”形增长和“S”形增长的数学模型的分析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力。(科学思维)
3.通过“调查草地中某种双子叶植物的种群密度”及“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验，掌握实验方案的设计与实施，及对实验结果的分析与评价能力。(科学探究)
4．依据非生物因素对种群数量的影响，解决生产实践中的相关问题。(社会责任)


一、种群的数量特征及种群密度的调查方法
1．种群的数量特征
数量特征
概念
意义
种群密度
种群在单位面积或单位体积中的个体数
种群最基本的数量特征
出生率、死亡率
单位时间内新产生的或死亡的个体数目占该种群个体总数的比值
直接影响种群密度
迁入率、迁出率
单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值
直接影响种群密度
年龄结构
种群中各年龄期的个体数目的比例
可预测种群密度的变化趋势
性别比例
种群中雌雄个体数目的比例
在一定程度上影响种群密度
2.种群密度的调查方法
项目
样方法
标记重捕法
调查
对象
植物或活动范围小、活动能力弱的动物
活动范围大、活动能力强的动物
调查
程序


注意
事项
①随机取样；
②样方大小适中；
③样方数量不宜太少
①调查期间无迁入和迁出、出生和死亡；
②标记物对所调查动物生命活动无影响
二、种群的数量变化
1．种群数量变化的研究方法
(1)研究方法：建立数学模型。
(2)一般步骤：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→检验或修正。
2．种群数量的“J”形增长

(1)形成原因：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。
(2)数学模型：Nt＝N0λt
其中，N0：该种群的起始数量；t：时间；Nt：t年后该种群的数量；λ：该种群数量是前一年种群数量的倍数。
(3)曲线特点：种群的数量以一定的倍数连续增长。
3．种群数量的“S”形增长

(1)形成原因：资源、空间有限。
(2)曲线特点
①种群数量达到K/2时，增长速率最大；
②种群数量达到环境容纳量即K值后，将停止增长。
4．探究培养液中酵母菌种群数量的变化(实验)
(1)实验原理
①在理想的环境条件下，酵母菌种群数量的增长呈“J”形增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群数量的增长呈“S”形增长。
②计算酵母菌数量可用抽样检测的方法，用显微计数法计数。
(2)实验流程

三、种群数量的波动
1．自然界中有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，特定条件下可能出现种群爆发。
2．种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
3．种群的延续需要有一定的个体数量为基础。
四、影响种群数量变化的因素
1．非生物因素：包括阳光、温度、水等。非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
(1)森林中林下植物的种群密度主要取决于其受到的光照强度。
(2)种子春季萌发、昆虫冬季死亡主要受温度影响。
(3)干旱缺水常会导致动植物死亡，但会使东亚飞蝗爆发式增长。
2．生物因素
(1)种群内部生物因素：种群的增长会使种群增长受到限制。
(2)种群外部生物因素：主要包括种群间的捕食、竞争和寄生关系。
3．种群研究的应用
(1)濒危动物保护：了解其生存状态，预测其种群数量变化趋势，采取合理的保护对策。
(2)渔业：中等强度捕捞(捕捞量在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
(3)有害生物的防治：通过减少其获得食物的机会或引入其天敌降低其环境容纳量。

1．种群密度是种群最基本的数量特征
(1)调查草地某种蜘蛛种群密度时，要选择草多的地方，否则结果偏低。 (×)
(2)一片草地上的所有灰喜鹊是一个灰喜鹊种群。 (√)
(3)统计种群密度时，应去掉采集数据中最大、最小值后取平均值。 (×)
(4)年龄结构为增长型的种群数量一定能增加。 (×)
2．种群数量的增长模型有“J”形增长曲线和“S”形增长曲线
(1)在理想条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。 (×)
(2)不同种生物种群的K值各不相同，但同种生物种群的K值固定不变。 (×)
(3)在“S”形增长曲线中，当种群数量超过K/2后，种群增长速率减慢，其对应的年龄结构为衰退型。 (×)
(4)探究培养液中酵母菌种群数量的变化，在计数板上先滴加培养液，在盖上盖玻片。 (×)
3．影响种群数量变化的因素包括非生物因素和生物因素
(1)干旱一定对种群的增长不利。 (×)
(2)种群数量的变化受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响。 (√)
(3)为有效防治蝗灾，应在种群数量为K/2时及时控制种群密度。 (×)




　　种群的数量特征及其相互关系

每年夏季，蚊蝇的活动都会对人们的生活造成很大的影响。虽然人们用各种杀虫剂药杀蚊蝇，但都不能有效地控制蚊蝇的数量。
(1)由于人类的干预，蚊蝇的死亡率很高，为什么不能有效控制蚊蝇的数量？
答案：蚊蝇的出生率非常高。
(2)与蚊蝇的出生率、死亡率相比，人类的出生率与死亡率有何特点？
答案：出生率低，死亡率也低。
(3)生物学家培育了一种雄性不育的蝇，释放到环境中后，大大降低了该种蝇的种群密度，其原理是什么？
答案：降低了该种蝇的出生率。

1．运用概念图理解种群数量特征之间的关系

2．明辨种群数量特征的四个易误点
(1)种群数量不等于种群密度：种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数，强调“单位面积或单位体积”，即种群数量多，种群密度不一定大。
(2)决定种群密度变化的直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率。在具体环境中的种群要根据实际情况分析。
(3)决定种群密度的间接因素：年龄结构和性别比例。其中年龄结构既能影响出生率，又能影响死亡率，而性别比例只能影响出生率。
(4)预测种群数量变化趋势的依据：年龄结构。但这种趋势不一定能实现，还要看影响种群密度变化的其他因素，如气候、食物、天敌等环境因素的变化。

考向1| 种群的数量特征
1．随着“二孩”政策的放开，有专家预测，我国人口数量在以后几年将出现明显增长。下列有关(人口)种群特征的叙述，正确的是(　　)
A．该政策的实施有利于改变性别比例
B．自然增长率主要由出生率决定
C．一个城市的人口数量可以反映其人口密度
D．年龄结构稳定的人群保持零增长
C　解析：“二孩”政策的实施有利于调整年龄结构，A项错误；自然增长率取决于出生率和死亡率，B项错误；对一个城市而言，面积是一定的，人口数量的多少可以反映出人口密度的大小，C项正确；年龄结构稳定的人群，还受迁入、迁出人口的影响，所以，无法知晓人群是否为零增长，D项错误。
考向2| 种群数量特征的相互关系
2．下列为种群数量特征的两个概念图，有关分析错误的是(　　)

A．图1中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是b
B．图1中的c为种群最基本的数量特征
C．图2中丁与图1中的a表示的含义相同
D．图2中丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C　解析：图1中a只影响出生率，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2为图1的变式，图2中甲使种群密度增大，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，为性别比例；丁为年龄结构。图1中b是预测种群数量未来变化趋势的主要依据；c是种群最基本的数量特征；图2中丁与图1中a表示的含义不同；丙主要通过影响出生率来间接影响种群密度。

　　种群密度的调查

1．样方法调查种群密度应注意的问题
(1)调查对象要选熟悉的又容易计数的植物。如一般不选丛生或蔓生的单子叶草本植物，而选择个体数目容易辨别的双子叶草本植物。
(2)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物如昆虫卵、蚜虫、跳蝻等也可用样方法调查。
(3)植物的大小不同，样方面积也应不同。如乔木的样方面积为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。
(4)选取样方时，要注意随机取样。对于方形地块常用五点取样法(如图1所示)，狭长地块常用等距取样法(如图2所示)。

(5)样方法中的计数要准确：同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。
2．标记重捕法调查种群密度应注意的问题
(1)标记重捕法中标记物要合适，不能过于醒目；不能影响被标记对象的正常生理活动；标记物不易脱落，能维持一定时间。
(2)标记重捕法中两次捕捉期间种群数量要稳定：被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象。
3．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，根据公式＝，得N＝。
由上式分析可知：
(1)若由于某种原因(如标记物易脱落、被标记个体被捕获概率降低、被标记个体易于被捕食、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。

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)。在调查区内，放置100个捕鼠笼，在一夜间对布氏田鼠进行初捕，将捕获的鼠经标记后在原地释放。3日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼进行重捕，结果如下表所示。下列有关叙述正确的是(　　)
项目
捕获数/只
标记数/只
雌性个体数/只
雄性个体数/只
初捕
32
32
14
18
重捕
36
4
18
18
A．此调查方法可以用来调查草地中跳蝻的种群密度
B．综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例(♀/)为7/9
C．该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2
D．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低
C　解析：跳蝻活动范围小，一般采用样方法调查其种群密度；根据两次捕获的田鼠中雌雄个体数可得种群中性别比例(♀/)为8/9；根据标记重捕法理论计算公式N＝nM/m，该草地中布氏田鼠的平均密度为32×36÷4÷2＝144(只/hm2)；田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，导致m减小，则N会偏大。

　　种群数量的变化

1．“J”形增长中λ和增长率的关系
种群“J”形增长的数学模型：Nt＝N0λt，λ为某时段结束时种群数量为前一年种群数量的倍数，而非增长率，增长率＝(λ－1)×100%。如图：

(1)λ＞1时，种群数量增加，如图中AB段(不包括B点)。
(2)λ＝1时，种群数量保持稳定，如图中B点、D点及以后。
(3)λ＜1时，种群数量减少，如图中BD段(不包括B、D点)。
2．“S”形曲线中K值与K/2值的分析与应用
　
(1)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值可能会下降；当环境条件状况改善时，K值可能会上升。
(2)在环境条件稳定，K值一定的情况下，种群数量也不是一成不变的：会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
(3)K值并不是种群数量的最大值：K值是环境容纳量，即一定环境条件所能维持的种群最大数量；种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境条件已遭到破坏。

考向1| 种群增长的“J”形和“S”形曲线
1．(2021·广东珠海模拟)下图是某种群数量增长曲线，下列有关叙述正确的是(　　)

A．自然界中不会存在类似曲线Ⅰ的种群增长形式
B．在曲线Ⅱ中的d点，种群的年龄结构为增长型
C．蝗虫防治时，最好将种群数量控制在K/2
D．改善栖息环境，提高K值，是保护大熊猫的根本措施
D　解析：曲线Ⅰ是在理想条件下的“J”形增长曲线，将某一物种迁入一个新的环境中，开始的一段时间会表现出类似曲线Ⅰ的种群增长形式，A错误；在曲线Ⅱ中的d点时，种群的数量处于下降状态，年龄结构为衰退型，B错误；蝗虫防治时，最好应将种群数量控制在K/2之前，严防蝗虫数量达到K/2，C错误；大熊猫数量下降的根本原因是生存环境被破坏，因此改善栖息环境，提高K值，是保护大熊猫的根本措施，D正确。
考向2| 种群数量增长曲线的分析
2．在一段时间内，某生态系统中甲种群的增长速率变化、乙种群的数量变化如图所示。下列分析正确的是(　　)

A．t1～t2，甲种群的增长速率大于乙种群
B．t2时，甲种群的环境容纳量最大
C．t2～t3，甲种群的年龄结构为增长型
D．t4之后，乙种群的数量将无限增长
C　解析：题图为甲种群的增长速率和乙种群的数量变化曲线，且无具体数值，无法比较二者增长速率的大小；t2时，甲种群的增长速率最大，种群数量为环境容纳量的一半，且环境容纳量一般不随种群数量的增加而增大，与环境因素有关；t2～t3，甲种群的数量仍在增多，其年龄结构为增长型；由于自然界的资源和空间是有限的，当种群数量增长时，种内斗争加剧，以该种群为食的动物的数量也增加，使种群的出生率降低，死亡率增高，当死亡率增加到与出生率相等时，种群数量将不再增长。

　　探究培养液中酵母菌种群数量的变化

1．实验注意事项
(1)本实验不需要设置对照实验，因为不同时间取样已形成对照。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
(3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。
(4)制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。
(5)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的计数原则。
(6)如果一个小方格内酵母菌数目过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每个小方格内含有4～5个酵母菌细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
(7)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表，如：
时间/d
1
2
3
4
5
6
……
数量/个






……
2.血细胞计数板及相关计算
(1)血细胞计数板(25×16型，如下图所示)

说明：血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如上图A所示)，每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为0.1 mm。因此，每个大方格的容积为0.1 mm3。另外，中央大方格以细线等分为25个中方格(如上图B所示)。每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数用。
(2)计算公式
①在计数时，先统计(图B所示)5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格的总菌数，然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中的总菌数为a，菌液稀释倍数为b，则0.1 mm3菌液中的总菌数为a÷5×25×b。已知1 mL＝1 cm3＝1 000 mm3，1 mL菌液的总菌数＝a÷5×25×10 000×b＝50 000a·b。

在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，观察到血细胞计数板(图1，规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数室的某一个方格中酵母菌如图2分布。下列有关叙述正确的是(　　)

A．该方格中酵母菌的数量应计为9个
B．实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞
C．该血细胞计数板上有2个计数室，玻片厚度为0.1 mm
D．制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上
B　解析：题图所示方格中酵母菌的数量应计为7个，只计数内部和相邻两边及其夹角处的酵母菌，A错误；由于细胞膜的选择透过性，实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞，B正确；血细胞计数板盖玻片下液体的厚度为0.1 mm，而不是玻片厚度为0.1 mm，C错误；在制片时，先将盖玻片放在计数室上，再用吸管滴加样液，D错误。
【备选案例】
(2019·全国卷Ⅰ)某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物
B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同
C．在培养到23 h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的
D．培养基更新时间间隔为23 h时，种群增长不会出现“J”形增长阶段
D　解析：异养生物细菌甲可将培养基中的有机物分解为无机物，A正确；更换培养基可提高培养基中营养物质的相对含量，培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同，B正确；由题图曲线a变化规律知，在培养到23 h之前，细菌甲数量以较大的速率增长，说明此阶段之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的，C正确；在刚开始培养时及培养基更换后，细菌甲的生存环境理想，在较短时间内，种群增长会出现“J”形增长阶段，D错误。

　　影响种群数量变化的因素

1．密度制约因素与非密度制约因素
(1)密度制约因素：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。
(2)非密度制约因素：气温、干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害对种群数量的作用强度与该种群的密度无关。
2．种群“S”形增长曲线的分析及在实践中的应用
(1)曲线分析

(2)实践应用
b点的
应用
消灭害虫应尽早进行，将种群数量控制于加速期(b点)之前，严防种群增长进入加速期
c点
(K/2值)
的应用
对有害生物：严防种群数量达到该点，如鼠群数量达K/2时，鼠害将难以控制
对有益资源：黄金利用点，资源利用后维持在该点时将具最强更新能力，符合可持续发展原则
e点
(K值)
的应用
对有害生物：限制生存条件，降低环境容纳量，如封存粮食、硬化地面以限制鼠的种群数量
对有益生物：改善生存条件，尽量提升K值，如建立自然保护区，保护大熊猫

考向1| 影响种群数量变化的因素
1．(2018·全国卷Ⅰ)种群密度是种群的数量特征之一。下列叙述错误的是(　　)
A．种群的“S”形增长是受资源因素限制而呈现的结果
B．某林场中繁殖力极强的老鼠种群数量的增长会受密度制约
C．鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时，单位水体该鱼的产量有可能相同
D．培养瓶中细菌种群数量达到K值前，密度对其增长的制约逐渐减弱
D　解析：当空间、资源有限时，种群呈“S”形增长，A项正确；林场空间、资源有限，老鼠种群的增长会由于密度增加而逐渐减慢，B项正确；鱼塘中某种鱼的养殖密度过大时，种内竞争加剧，鱼的产量受制约，因此单位水体该鱼的产量有可能和养殖密度低的鱼塘相同，C项正确；培养瓶中细菌种群数量达到K值前，由于环境阻力逐渐增大，密度对其增长的制约逐渐增强，D项错误。
考向2| 种群研究的应用
2．下图表示某处于平衡状态的生物种群因某些外界环境变化导致种群中生物个体数量改变时的四种情形。下列有关产生这些变化的原因分析，错误的是(　　)

A．若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后变化的原因可能是大量放养了该种鱼类
B．若图②所示为某发酵罐中酵母菌的数量，则b点后变化的原因可能是增加了营养供应
C．图③中c点后种群的出生率大于死亡率
D．图④曲线可用于指导海洋捕捞
C　解析：若图①所示为海洋生态系统中某鱼类的种群，则a点后种群数量突然增加，超过了其环境容纳量，可能是大量放养该种鱼类造成的；曲线②表明该种群数量增加并且达到新的平衡，且K值增加，可能是由于外界环境变化，如增加营养、空间等，环境条件更加优良；图③中c点后种群数量减少，种群的出生率小于死亡率；图④中生态系统在受到较小干扰时，由于生态系统具有自我调节能力，种群数量迅速恢复到原有状态，可用于指导海洋捕捞，使种群数量维持在K/2左右。

(1)根据图④曲线分析，为什么用药物杀死部分有害动物后，有害动物会很快恢复到原有数量水平？用药物杀死部分有害动物后，剩余的有害动物生活空间和食物充足，所以种群增长速率较大。
(2)根据生态学的观点，是否应彻底消灭某种有害生物？为什么？不应该。彻底消灭某种有害生物会降低生物的多样性，破坏生态系统的平衡。

生活实践情境
　　材料一　进入21世纪，我国人口老龄化现象越来越明显，给社会的发展带来了不利的影响。为缓解我国的人口老龄化现象，我国的计生政策发生了改变，提倡“一对夫妻两个孩”。
材料二　每年初夏，是植保员工作较为繁忙的季节。他们需要对蚜虫、蝗虫的幼虫数量进行调查，以判断会不会出现害虫的大爆发。蝗虫的雌性成虫把卵产入土壤中，土壤潮湿时，霉菌容易在卵块上滋生，导致卵不能孵化。
命题生长点1 预测人口变化趋势
(1)老龄化社会中，人口的年龄结构有何特点？为什么老龄化社会的人口数量会趋于减少？
答案：老龄化社会中，年老的个体相对较多，年轻的个体相对较少，这样的社会中，出生率较低，死亡率较高，所以人口数量趋于减少。
(2)每年春节期间，我国各大城市的人口数量发生明显变化，这主要是什么因素导致的？
答案：迁出率。
命题生长点2 种群密度的调查方法
调查蚜虫、蝗虫幼虫的种群密度应采用什么方法？
答案：样方法。
命题生长点3 影响种群数量变化的因素
在不同温度和湿度条件下，蝗虫种群数量的变化如下图所示，结合材料分析，下列叙述正确的是(C)

A．温度为32.5 ℃时，蝗虫对湿度的适应范围最窄
B．影响蝗虫种群数量的因素均为密度制约性因素
C．在一定范围内，蝗虫生活的最适湿度随温度升高而升高
D．温度与湿度对蝗虫种群数量的影响效果相同
解析：温度为32.5 ℃时，蝗虫对湿度的适应范围为80%～100%，为最宽；影响蝗虫种群数量的因素包括生物因素与非生物因素，其中非生物因素为非密度制约性因素；温度与湿度对蝗虫种群数量的影响效果是不同的，温度主要影响蝗虫体内酶的活性，而湿度主要影响蝗虫的产卵等生命活动。
种群年龄结构的类型
项目
曲线图
柱形图
增长型


稳定型


衰退型



“两看法”选择种群密度的调查方法