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2025届高考 一轮复习 人教版 种群的数量变化及影响因素 课件(多选版)
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这是一份2025届高考 一轮复习 人教版 种群的数量变化及影响因素 课件(多选版)，共60页。PPT课件主要包含了数学形式，食物和空间，“S”形增长，资源和空间，环境容纳量，种群最大数量，种群爆发，有害生物的防治，改善时K值会上升，不一定等内容，欢迎下载使用。
考点一 种群的数量变化特征
【精梳·攻教材】一、建构种群增长模型的方法1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的__________。2.建构步骤:
3.表达形式:(1)数学方程式:科学、______,但不够直观。(2)曲线图:______,但不够精确。
二、种群的“J”形和“S”形增长1.“J”形增长:
【名师点睛】 K值与种群数量最大值(1)K值是一定的环境条件所能维持的种群最大数量,但不是种群数量的最大值。(2)K值可以随着环境条件的改变而发生改变。
三、种群数量的波动及其影响因素1.种群数量的波动:(1)大多数生物的种群数量总是在______中。处于波动中的种群,在某些特定条件下可能出现__________。(2)当种群长期处于不利条件下,种群数量会出现持续性的或急剧的______。(3)当一个种群数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而____________。
2.影响种群数量变化的因素:
【名师点睛】 制约种群数量变化的因素密度制约因素:如食物和天敌等生物因素。非密度制约因素:如气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害。
3.种群研究的应用:(1)在野生生物资源的合理利用和保护、________________等方面都有重要意义。(2)指导农牧业和渔业生产,如中等强度的捕捞(捕捞后使鱼的种群数量处在____左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
【辨·清易错】 1.环境容纳量是指种群的最大数量。( )分析:环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。2.种群数量变化不仅受外部因素的影响,也受自身内部因素的影响。( )3.种群的“J”形增长的数学公式中,N为该种群的起始数量,λ为时间。( )分析:种群的“J”形增长的数学公式Nt=N0λt中,N0为起始数量,λ为该种群数量是前一年种群数量的倍数。
4.为有效防治草原鼠患,应在种群数量为K/2时及时控制种群密度。( )分析:为有效防治草原鼠患,应在种群数量达到K/2前及时控制种群密度,且越早效果越好。5.保护大熊猫的根本措施是提高环境容纳量。( )6.若要确定合适的捕捞量,需要研究捕捞量与种群数量变化之间的关系。( )
【写·练表达】 1.(选择性必修2 P9正文发掘)同一种群的K值不是固定不变的,原因是____________________________________________________________________________________。2.(选择性必修2 P12“练习与应用”)将一种生物引入一个新环境中,在一定时期内,这种生物________(填“一定”或“不一定”)呈“J”形增长。原因是________________________________________________________________________________________________________________。
K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭到破坏时,K值会下降;当环境条件
境,则可能被淘汰;若新环境为理想条件,种群会呈“J”形增长;若能够适应环境,
但环境条件有限,可能呈“S”形增长
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】下图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线模型,请回答相关问题:
(1)图甲a、b曲线中哪条更符合自然界的种群数量变化实况? _______。 【解析】(1)b曲线的形成过程中始终存在环境阻力,此类曲线更符合自然界的种群数量变化实况。
(2)调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化,结果如图乙所示,图中λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。①前4年种群数量__________(填“增大”“减小”或“基本不变”)。 ②图中第4年和第10年的乌鸦种群数量______(填“相同”或“不同”)。图中显示第8年种群数量最少,对吗? ______,理由是______________________________________________________________________________。 ③第16～20年乌鸦种群数量将如何增长?为什么? __________________________。 聚焦考查点:种群的“J”形增长与λ的关系分析。
在第4年到第10年间,λ<1,说明种群数量
在减少,到第10年种群数量最少,而不是第8年最少
呈“J”形增长,因为λ>1且恒定
【解析】(2)①前4年λ=1,每一年种群的数量都是上一年的1倍,种群数量没有发生改变。②第4年和第10年的乌鸦种群数量不同。在第4年到第10年间,λ一直小于1,说明种群数量一直在减少,第8年后,下降速率减慢,但依然在下降,因此到第10年种群数量最少,而不是第8年最少。③第16～20年乌鸦种群数量将呈“J”形增长,因为λ大于1,并且保持不变,这样,每一年的种群数量都是上一年的λ倍(λ大于1),因此种群会表现出“J”形增长。
(2)种群增长倍数(λ)与增长率的关系:①λ>1时,增长率>0,种群数量增加,如图中AB段(不包括B点)。②λ=1时,增长率=0,种群数量稳定,如图中B、D点。③λ<1时,增长率<0,种群数量下降,如图中BD段(不包括B、D点)。④种群的最大数量在B点;种群的最小数量在D点开始出现。
【精练·提能力】1.(2024·沧州模拟)自然界中生物种群增长常表现为“S”形增长曲线,下列有关种群“S”形增长的叙述,正确的是( )A.种群中的个体数量不会超过K值B.种群数量在K/2时出生率大于死亡率C.“S”形增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约
【解析】选B。种群数量达到稳定后,种群中的个体数量在K值上下波动,A错误;种群数量在K/2时出生率大于死亡率,增长速率最大,B正确;“S”形增长曲线表示了种群数量与时间的关系,C错误;种群内如果食物有限,空间有限,而种群数量很多,也就是种群密度过大,竞争会很激烈,会影响增长,所以种群增长受种群密度制约,D错误。
【知识拓展】“增长率”和“增长速率”辨析“J”形曲线与“S”形曲线的增长率和增长速率曲线如图所示:
2.如图为种群数量增长曲线,甲为“J”形增长曲线,乙为“S”形增长曲线,下列相关叙述错误的是( )A.“J”形增长的种群,其增长率不变B.为持续高产,每次渔业捕捞后剩余量应在C点左右C.在蝗虫数量达到D点时进行蝗灾防治最为合理D.甲、乙增长曲线之间的数量差异是由环境阻力造成的
【解析】选C。“J”形增长曲线t年后种群数量为Nt =N0 λt,λ-1=增长率,增长率不变,A正确;研究表明,中等强度的捕捞(捕捞后使鱼的种群数量处在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量,C点是K/2,种群增长速率最大,为持续高产,每次渔业捕捞后剩余量应在C点左右,B正确;害虫的防治越早越好,不能超过K/2,即不能超过C点,C错误;甲、乙增长曲线之间的数量差异表示的是由于环境阻力淘汰的个体,D正确。
3.自然界中,当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时,初始阶段一般会出现较快增长,当种群数量达到一定值时,增长便会慢下来,并稳定在K值(环境容纳量)附近。若N值代表种群的数量,研究(K-N)/K随时间的变化趋势可得到许多有用的数据。下列有关叙述错误的是( )A.K值时种内竞争剧烈,且出生率约等于死亡率B.K值指在一定环境条件下种群达到的最大数量C.(K-N)/K可代表种群增长的未利用空间D.渔业上使捕捞后剩余量为K/2左右,可持续获得较大的捕捞量
【解析】选B。当种群数量达到K值时,由于资源、空间有限,种群数量多,故种内竞争剧烈,且K值时,种群数量基本不变,故出生率约等于死亡率,A正确;K值是指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,种群所达到的最大数量可能超过K值,B错误;种群数量由小到大,(K-N)/K由1向0变化,故(K-N)/K可代表种群增长的未利用空间,C正确;要持续获得较大的捕捞量,应尽量使捕捞后剩余量接近K/2,此时种群的增长速率最大,能够持续获得较大的捕捞量,D正确。
【方法规律】K值与K/2值及其在生产中的应用(1)K值的表示方法:
(2)K值与K/2值在生产中的应用:
4.(多选)(2023·廊坊模拟)生态学家将生物大体上分为两种不同的生活史对策,即R对策和K对策。R对策生物通常是个体小、寿命短、生殖力强但存活率低的生物,亲代对后代缺乏保护;K对策生物通常是个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高的生物,亲代对后代有很好的保护。制约种群数量的因素分为两类:密度制约因素和非密度制约因素。下列说法正确的是( )A.东北虎的生活史对策为K对策,K对策的生物易受非密度制约因素影响B.有效保护K对策生物的措施是改善它们的栖息环境以提高其环境容纳量C.R对策生物能在短时间内产生较多后代,以便在特定的环境中占据优势D.东亚飞蝗的生活史对策为R对策,R对策的生物易受密度制约因素影响
【解析】选B、C。东北虎是哺乳动物,后代个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高,其生活史为K对策,易受密度因素的制约,A错误;K对策的生物易受密度制约因素影响,当其栖息环境受到破坏时,种群数量会大量减少,因此改善K对策生物的栖息环境能提高其环境容纳量,B正确;R对策的生物易受非密度制约因素影响,如蝗虫受环境条件影响,能在短时间内产生较多后代,使种群在相应的环境中占优势,C正确;东亚飞蝗的生活史对策为R对策,个体小生殖能力强,但是成活率低,易受非密度因素的制约,D错误。
【加固训练】1.为防治草地鼠害,科研人员研究了某高原地区不同季节高原鼢鼠种群数量与环境因素的关联度(种群数量与环境因素关联度越高,二者同步变化程度越高),结果如图所示。下列叙述错误的是( )A.与秋季相比,春季降水量的变化对高原鼢鼠种群数量变化的影响更显著B.高原鼢鼠种群数量的变化受多种环境因素的影响C.秋季,与禾本科植物相比,杂类草数量增加引发鼠害的可能性更大D.春季和秋季,对高原鼢鼠种群数量影响最大的因素是平均温度
【解析】选A。已知种群数量与环境因素关联度越高,二者同步变化程度越高,高原鼢鼠种群数量与春季降水量的关联度为0.24,而高原鼢鼠种群数量与秋季降水量的关联度为0.28,可知秋季降水量的变化对高原鼢鼠种群数量变化的影响更显著,A错误;由题图可知,高原鼢鼠种群数量的变化受平均温度、降水量、杂类草地下根茎、莎草科地下根茎、禾本科地下根茎等多种环境因素的影响,B正确;分析秋季高原鼢鼠种群数量与环境因素的关联度,可知高原鼢鼠种群数量与禾本科地下根茎的关联度小于杂类草地下根茎的关联度,故与禾本科植物相比,杂类草数量增加引发鼠害的可能性更大,C正确;分析题图,春季和秋季,高原鼢鼠种群数量与平均温度的关联度最高,可知对高原鼢鼠种群数量影响最大的因素是平均温度,D正确。
2.(2023·海口模拟)某人研究了培养液中酵母菌种群数量的变化,得到如图所示结果。下列有关叙述错误的是( )A.培养液中所有的酵母菌构成了一个种群B.种群数量约在250时增长速率最大C.a、b点时种群的年龄结构均为增长型D.达到K值前,种群密度对种群数量增长的限制作用逐渐减弱
【解析】选D。种群是指在一定的自然区域内,同种生物所有个体的集合,故培养液中所有的酵母菌构成了一个种群,A正确;由图可知,K值约为500个,K/2约为250个,因此种群数量约在250时种群的增长速率最大,B正确;a、b点时种群的数量都在增加,因此a、b点时种群的年龄结构均为增长型,C正确;种群个体数量越多,相互之间争夺营养和空间就越激烈,因此达到K值前,种群密度对种群数量增长的限制作用逐渐增强,D错误。
3.下列关于种群数量变化的表述,正确的是( )A.一个种群迁入新的地区后,其种群数量增长的数学模型一定为 Nt =N0λtB.在环境条件变化的情况下,种群数量都会在K值附近波动C.在环境条件不变的情况下,种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势D.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定,因此都呈“S”形增长
【解析】选C。一个种群迁入新的地区后,只有在该地条件适宜、空间充足且没有天敌等理想条件下,其种群数量增长的数学模型才是Nt =N0λt,A错误;在环境条件变化的情况下,种群数量不一定会在K值附近波动,如环境被破坏,其K值可能会大幅减小,B错误;在环境条件不变的情况下,种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势,C正确;自然界的种群增长到一定程度不一定会在K值保持稳定,还要看环境是否改变,D错误。
考点二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
【精梳·攻教材】一、实验原理1.用______培养基(培养液)培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。2.在理想的环境条件下,酵母菌种群的增长呈“___”形曲线;在有环境阻力的条件下,酵母菌种群的增长呈“___”形曲线。3.计算酵母菌数量可用__________的方法。
【名师点睛】 酵母菌种群数量调查酵母菌是单细胞生物,不能用样方法也不能用标记重捕法进行计数,只能使用抽样检测法进行计数。
【名师点睛】 实验操作三点提醒(1)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。(2)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。(3)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。
三、结果分析1.曲线:
2.分析:(1)c点之前,酵母菌的增长符合“___”形曲线增长模型。(2)de段曲线下降的原因可能是营养物质随着消耗逐渐减少,__________逐渐积累,培养液的pH等理化性质发生改变等。
【名师点睛】 酵母菌种群数量变化因为培养液中的空间和资源是有限的,因此培养初期酵母菌的增长会表现为“S”形,不可能表现为“J”形。
【辨·清易错】 1.利用血细胞计数板计数的酵母菌数,大于培养液中的活菌数。( )2.应将试管轻轻振荡几次使酵母菌分布均匀,然后再吸取酵母菌培养液进行计数。( )3.培养液中酵母菌数量的增长只受培养液的成分、温度等环境因素的影响。( )分析:培养液中酵母菌数量的增长除受培养液的成分、温度等环境因素的影响外,还受种群密度的制约。
4.计数前,应先滴培养液,再盖盖玻片。( )分析:应先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,在盖玻片边缘滴加酵母菌培养液,让培养液自行渗入。5.若培养液中酵母菌细胞浓度过高,需稀释后再进行计数。( )6.在10 mL培养液中酵母菌种群呈“J”形增长。( )分析:有限的培养液中,酵母菌可以利用的资源和空间是有限的,只能呈现“S”形增长。
【写·练表达】 1.(选择性必修2 P11“探究·实践”拓展)探究酵母菌种群数量变化实验不需要设计对照组,因为_________________________________。
不同时间取样已形成(自身前后)对照
2.(选择性必修2 P11“探究·实践”拓展)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好使用记录表,如:
上述表格并不能满足实验过程中实验数据的记录,应该怎么完善?请画出恰当的表格。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】某研究性学习小组为探究酵母菌种群在不同的培养液浓度和温度条件下种群密度的动态变化,进行了如下实验,实验操作步骤如下:第一步:配制无菌马铃薯葡萄糖培养液,活化酵母菌液。第二步:利用相同的多套装置,按下表步骤操作。
第三步:用血细胞计数板计数装置中起始的酵母菌数目,做好记录。第四步:将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。第五步:连续7 d,每天随机取样计数,做好记录。
(1)改正实验操作步骤中的一处错误: _________________________________。 【解析】(1)实验中要注意遵循单一变量原则和对照原则,该实验中要注意在每天同一时间取样,否则会由于时间不同而影响结果的准确性。
第五步中应每天同一时间(定时)取样
(2)观察值是血细胞计数板上若干方格内的酵母菌数的平均值,对于压在方格边线上的酵母菌的处理方法是______________________________。 【解析】(2)对于压在方格边线上的酵母菌只计数相邻的两边及其顶角的酵母菌。
数相邻的两边及其顶角的酵母菌
(3)若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)有25个中方格,每个中方格又分为16个小方格,将样液稀释100倍后计数,发现大方格四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个,则培养液中酵母菌的密度为_______个/mL。 聚焦考查点:血细胞计数板,计数方法和计算方法。【解析】(3)计数时,如果使用25×16规格的计数室,取左上、右上、左下、右下及中央共5个中方格(80个小方格)计数,而整个计数板由400个小格组成。则每mL培养液中酵母菌数=(80个小格内酵母细胞个数/80)×400×104×稀释倍数,因此该培养液中的酵母菌数=20/80×400×104×100=1×108(个/mL)。
【破解策略】血细胞计数板及其使用方法(1)血细胞计数板(如图所示):
说明:①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。②通常有两种规格,一种是一个大方格分成16个中方格,每个中方格又分成25个小方格;另一种是一个大方格分成25个中方格,每个中方格又等分为16个小方格(如图B所示)。但无论哪种规格的计数板,每个大方格都有16×25=400个小方格。
(2)计数方法。①对于16×25的计数板而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量。②对于25×16的计数板而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。(如图所示)
(3)计算方法:①小格计算:16×25型的计数板:每个大方格的容积为0.1 mm3,根据单位换算1 mL=1 cm3=1 000 mm3,所以每mL培养液中酵母细胞个数=(100个小方格细胞总数/100)×400×10 000×稀释倍数。25×16型的计数板:每mL培养液中酵母细胞个数=(80个小方格细胞总数/80)×400×10 000×稀释倍数。
②中格计算:在计数时,先统计5个(或4个)中方格中的总菌数,求得每个中方格的平均值再乘以25(或16),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。例如:设5个中方格中总菌数为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。1 mL菌液中的总菌数=(A/5)×25×10 000×B=50 000A·B。
高考警示钟 血细胞计数板计数应该注意的三个问题(1)显微镜计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,应遵循“数上线不数下线,数左线不数右线”的原则。(2)重复实验,计数三次,求平均值,以减少误差。(3)溶液要定量稀释,便于计算,计数时需要在计算结果的基础上乘以稀释倍数。
【精练·提能力】1.(2024·邢台模拟)将酵母菌接种到装有10 mL培养液的试管中,培养并定时计数。计数后发现,试管中酵母菌的总数达到a时,种群数量不再增加。下列叙述正确的是( )A.计数时可用抽样检测法,取样时试管中培养液需先静置B.培养液中酵母菌呈“S”形增长,达到a时种群增长最快C.若将原培养液体积增至20 mL,则酵母菌将呈“J”形增长D.若将原培养液中酵母菌接种量减半,则种群K值不变
【解析】选D。计数时可用抽样检测法,取样时试管中培养液需先摇匀,静置会使酵母菌分布不均,可能出现误差,A错误;培养液中酵母菌呈“S”形增长,达到a时种群不再增长,B错误;若将原培养液体积增至20 mL,则酵母菌也是“S”形增长,空间也是有限的,C错误;若将原培养液中酵母菌接种量减半,则种群K值不变,因为营养、空间没变,D正确。
2.(多选)在探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中,其中某次样品稀释10倍后,在25×16型(1个大方格分为25个中方格,每个中方格又分为16个小方格)血细胞计数板上计数5个中方格酵母菌总数为300个,下列叙述正确的是( )A.营养条件和温度等是影响培养液中酵母菌种群数量变化的非密度制约因素B.先盖盖玻片,后在盖玻片一侧滴少量样液,另一侧用吸水纸吸引C.可估算培养液中酵母菌密度约为1.5×108个/mLD.连续观察7天,每天在相同时间取样计数并记录数据,绘成种群数量变化曲线,种群数量达到K值之前呈“S”形增长
【解析】选C、D。营养条件是影响培养液中酵母菌种群数量变化的密度制约因素,温度等是影响培养液中酵母菌种群数量变化的非密度制约因素,A错误;血细胞计数板计数时,应先在计数室上方加盖玻片,再在盖玻片一侧滴少量样液,培养液自行渗入,多余的培养液用滤纸吸去,B错误;由于计数的5个中方格内的酵母菌总数为300个,则每个中方格的数量是300÷5=60个,则25个中方格中的数量是25×60=1 500个,样品稀释10倍,计数室容积为0.1 mL,则1 mL培养液中酵母菌约有=1 500÷0.1×10×103=1.5×108个,C正确;连续观察7天,每天在相同时间取样计数并记录数据,绘成种群数量变化曲线,种群数量达到K值之前呈“S”形增长,D正确。
3.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。下列有关叙述错误的是( )A.将酵母菌接种到培养液中,并进行第一次计数B.每天定时取样,测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量动态变化曲线C.本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成前后对照D.采取抽样检测的方法计数,该方格中酵母菌的数量应计为9个
【解析】选D。该实验在时间上形成前后对照,因此将酵母菌接种到培养液中时要进行第一次计数,A正确;每隔一定时间测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量动态变化曲线,B正确;本实验因不同时间取样已形成前后对照,不需要设置对照实验,C正确;遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,该方格中酵母菌的数量应计为7个,D错误。
【从教材走向高考】 4.(选择性必修2 P17拓展应用T2改编)20世纪初,人们将驼鹿引入北美洲某湖中的一个孤岛。该种群从1915年到1960年的数量变化情况如下表。
(1)调查驼鹿的种群密度,需要统计该岛屿上不同年龄段的所有驼鹿,有人1950年预测该种群在未来很长一段时间内不会有大的改变,预测的依据是__________。 【解析】(1)调查种群的年龄结构类型,可以预测种群的发展趋势。
(2)用曲线图表示该种群数量自1915年至1943年的消长情况。答案: (2)
【解析】(2)以年份为横坐标,种群数量为纵坐标,根据表中数据逐年描点画曲线:
(3)从1915年到1930年,该种群数量不断增加,可能的原因有______________________________。 【解析】(3)从1915年到1930年,该种群数量不断增加,可能的原因有食物充足、没有天敌、气候适宜等。
食物充足、没有天敌、气候适宜
(4)该种群的数量后来急剧下降,可能的原因有__________________________________________________。 【解析】(4)种群数量在后期急剧下降,原因是作为食物的植物被大量吃掉,导致食物匮乏,自然灾害等。
作为食物的植物被大量吃掉,
导致食物匮乏,自然灾害等
【加固训练】1.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是( )A.应在每天的同一时间从同一试管中吸取等量培养液进行计数B.应从静置的试管中吸取培养液进行计数C.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需要灭菌D.为了方便酵母菌计数,培养后期的培养液应先稀释后再计数
【解析】选D。应在每天的同一时间从同一试管中吸取培养液进行计数,但不一定是等量,A错误;从试管中吸取培养液进行计数之前,需摇匀试管中的培养液,使酵母菌均匀分布,减小实验误差,B错误;培养用具及培养液都必须经过严格的灭菌处理,C错误;酵母菌的繁殖能力很强,培养后期酵母菌数量较多,为了方便酵母菌计数,培养液应先稀释后再计数,D正确。
2.下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述,正确的是( )A.取样时为避免吸到培养液底部的死菌,滴管应轻轻吸取,避免溶液晃动B.对于压在一个方格边线上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数C.已知血细胞计数板的方格为2 mm×2 mm,若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1 mm,计数时观察值为M,则10 mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个D.与一般的生物实验一样,该探究实验也需要单独设置对照组
【解析】选C。从试管中吸取培养液进行计数之前,应将试管轻轻振荡几次,使酵母菌在培养液中分布均匀,A错误;对于压在一个方格边线上的酵母菌的处理方法是计数相邻两边及其顶角上的酵母菌数,B错误;计数室的容积=2×2×0.1=0.4 mm3,共有酵母菌细胞M个,则10 mL培养液中酵母菌的个数=M×10×1 000×10÷0.4=2.5M×105个,C正确;该实验中,酵母菌种群数量的变化在时间上形成自身对照,不需要设置对照组,要获得准确的实验数据,必须重复实验,求平均值,D错误。
【感悟高考】1.(2022·河北选择考)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
【解析】选B。该种群老年个体占比较低,幼年个体较多,属于增长型种群,很难被去除,A错误,B正确;该种群扩大过程中,会侵占大量生态资源,当地生态系统物种丰富度会降低,食物网更单一,C错误;不同的物种对环境具有不同的适应能力,褐家鼠与当地的鼠类不一定具有相同的种群增长能力,D错误。
2.(2023·浙江6月选考)东亚飞蝗是我国历史上发生大蝗灾的主要元凶,在土壤含水率<15%的情况下,85%以上的受精卵可以孵化,一旦食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件得到满足,很容易发生大爆发。下列因素中,对东亚飞蝗的繁衍、扩散起阻碍作用的是( )A.充沛的降水B.肥沃的土壤C.连片的麦田D.仅取食种子的鸟类
【解析】选A。本题考查影响东亚飞蝗种群的外源性因素。干旱的环境对蝗虫的繁殖、生长发育和存活有许多益处,所以降水太多不利于其繁衍、扩散,A符合题意;肥沃的土壤有利于作物生长,为其提供食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件,B不符合题意;连片的麦田为蝗虫提供充足的食物等条件,C不符合题意;仅取食种子的鸟类不能造成蝗虫缺乏食物,这部分鸟对蝗虫的繁衍、扩散不能起到有效的阻碍,D不符合题意。
3.(2023·山东等级考改编)某种动物的种群具有阿利效应,该动物的种群初始密度与种群增长速率之间的对应关系如图所示。其中种群增长速率表示单位时间增加的个体数。下列分析正确的是( )A.初始密度介于0～a时,种群数量会逐渐变大B.初始密度介于a～c时,种群出生率大于死亡率C.将种群保持在初始密度c所对应的种群数量,有利于持续获得较大的捕获量D.若自然状态下该动物种群雌雄数量相等,人为提高雄性占比会使b点左移
【解析】选C。本题结合信息考查种群的数量特征和数量变化等。初始密度介于0～a时,种群增长速率小于0,即种群单位时间增加的个体数为负值,种群数量会一直减少,最终会降为0,A错误;初始密度介于a～c时,应分两段来分析。在种群初始密度小于b时,其增长速率小于0,死亡率大于出生率,当种群初始密度大于b时,其增长速率大于0,出生率大于死亡率,表现为种群数量上升,B错误;当种群初始密度为c时,种群增长速率最大,最有利于种群数量快速增长,因此在种群密度高于c时进行捕获并使捕获后的种群数量保持在c所对应的种群数量,有利于持续获得较大的捕获量,C正确。若自然状态下该动物种群雌雄数量相等,这样的雌雄比有利于种群数量增长,若人为提高雄性占比,则会导致在相同的初始密度条件下,种群数量下降,因而会使b点右移,D错误。
4.(2022·江苏选择考)将小球藻在光照下培养,以探究种群数量变化规律。下列相关叙述正确的是( )A.振荡培养的主要目的是增大培养液中的溶氧量B.取藻液滴加到血细胞计数板上,盖好盖玻片,稍待片刻后再计数C.若一个小格内小球藻过多,应稀释到每小格1～2个再计数D.为了分析小球藻种群数量变化总趋势,需连续统计多天的数据
【解析】选D。小球藻可进行光合作用,振荡培养的目的是增大培养液中的二氧化碳含量,A错误;在血细胞计数板上,盖好盖玻片,取藻液滴加到盖玻片边缘,让其自行渗入计数室,稍待片刻后再计数,B错误;若一个小格内小球藻过多,应进行稀释,一般稀释到每小格10个左右较为合适,C错误;为了分析小球藻种群数量变化总趋势,需连续统计多天的数据,D正确。
5.(2020·海南等级考)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__________________。 【解析】(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)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。 【解析】(2)据图分析可知,曲线a的酵母菌培养液更换的时间间隔最短,营养物质最丰富,所以其种群数量增长最快。
(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)。 【解析】(3)根据分析可知,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。
营养物质的消耗、有害代谢
(4)随着培养时间延长,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__________________________________________________________________。 【解析】(4)环境容纳量即K值,是指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数量的最大值。
在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持
【预测高考】锁定新情境:血细胞计数板计数酵母菌种群密度某生物实验小组将酵母菌接种到装有10 mL液体培养基的试管中,通气培养并定时取样计数,然后绘制增长曲线。图甲是小组成员用血细胞计数板观察到的培养结果(样液稀释10倍,血细胞计数板规格1 mm×1 mm×0.1 mm),图乙曲线a、b是两批次酵母菌培养的结果。分析回答问题:
基于核心素养的新考向:1.(归纳与分析)取样时应先振荡试管,目的是__________________。制片时应该在盖盖玻片____(填“前”或“后”)滴加样液。 【解析】1.从试管中吸出培养液进行计数之前,要将试管轻轻振荡几下,使酵母菌分布均匀,减小计数误差;用血细胞计数板计数时,应先放置盖玻片,在盖玻片的边缘滴加培养液,待培养液从边缘处自行渗入计数室,吸去多余培养液,再进行计数。
2.(批判性思维)在计数前常用台盼蓝染液染色,若细胞被染成蓝色,则________(填“需要”或“不需要”)计数。计数时若图甲双边线内有4个细胞为蓝色,此时试管中酵母菌数量约为_______个。 【解析】2.活细胞的细胞膜具有选择透过性,不会被台盼蓝染液染色,被染成蓝色的酵母菌细胞为死细胞,不需要进行计数;计数时若图甲双边线内有4个细胞为蓝色,识图分析可知图中双边线内16个小方格中共有活酵母菌20个,则此时试管中酵母菌数量约为20÷16×400×104×10×10=5×108(个)。
3.(归纳与概括)图乙中t1时两批次培养的种群增长速率、种内竞争的强度以及t2时两批次培养液中营养物质的剩余量依次是_____、_____、_____。(填“a>b”“a=b”或“ab;而t1时,a种群数量小于b种群数量,故种内竞争强度ab。
考点一 种群的数量变化特征
【精梳·攻教材】一、建构种群增长模型的方法1.数学模型:用来描述一个系统或它的性质的__________。2.建构步骤:
3.表达形式:(1)数学方程式:科学、______,但不够直观。(2)曲线图:______,但不够精确。
二、种群的“J”形和“S”形增长1.“J”形增长:
【名师点睛】 K值与种群数量最大值(1)K值是一定的环境条件所能维持的种群最大数量,但不是种群数量的最大值。(2)K值可以随着环境条件的改变而发生改变。
三、种群数量的波动及其影响因素1.种群数量的波动:(1)大多数生物的种群数量总是在______中。处于波动中的种群,在某些特定条件下可能出现__________。(2)当种群长期处于不利条件下,种群数量会出现持续性的或急剧的______。(3)当一个种群数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而____________。
2.影响种群数量变化的因素:
【名师点睛】 制约种群数量变化的因素密度制约因素:如食物和天敌等生物因素。非密度制约因素:如气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害。
3.种群研究的应用:(1)在野生生物资源的合理利用和保护、________________等方面都有重要意义。(2)指导农牧业和渔业生产,如中等强度的捕捞(捕捞后使鱼的种群数量处在____左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
【辨·清易错】 1.环境容纳量是指种群的最大数量。( )分析:环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。2.种群数量变化不仅受外部因素的影响,也受自身内部因素的影响。( )3.种群的“J”形增长的数学公式中,N为该种群的起始数量,λ为时间。( )分析:种群的“J”形增长的数学公式Nt=N0λt中,N0为起始数量,λ为该种群数量是前一年种群数量的倍数。
4.为有效防治草原鼠患,应在种群数量为K/2时及时控制种群密度。( )分析:为有效防治草原鼠患,应在种群数量达到K/2前及时控制种群密度,且越早效果越好。5.保护大熊猫的根本措施是提高环境容纳量。( )6.若要确定合适的捕捞量,需要研究捕捞量与种群数量变化之间的关系。( )
【写·练表达】 1.(选择性必修2 P9正文发掘)同一种群的K值不是固定不变的,原因是____________________________________________________________________________________。2.(选择性必修2 P12“练习与应用”)将一种生物引入一个新环境中,在一定时期内,这种生物________(填“一定”或“不一定”)呈“J”形增长。原因是________________________________________________________________________________________________________________。
K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭到破坏时,K值会下降;当环境条件
境,则可能被淘汰;若新环境为理想条件,种群会呈“J”形增长;若能够适应环境,
但环境条件有限,可能呈“S”形增长
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】下图表示的是种群数量增长中的两个经典曲线模型,请回答相关问题:
(1)图甲a、b曲线中哪条更符合自然界的种群数量变化实况? _______。 【解析】(1)b曲线的形成过程中始终存在环境阻力,此类曲线更符合自然界的种群数量变化实况。
(2)调查某地乌鸦连续20年的种群数量变化,结果如图乙所示,图中λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。①前4年种群数量__________(填“增大”“减小”或“基本不变”)。 ②图中第4年和第10年的乌鸦种群数量______(填“相同”或“不同”)。图中显示第8年种群数量最少,对吗? ______,理由是______________________________________________________________________________。 ③第16～20年乌鸦种群数量将如何增长?为什么? __________________________。 聚焦考查点:种群的“J”形增长与λ的关系分析。
在第4年到第10年间,λ<1,说明种群数量
在减少,到第10年种群数量最少,而不是第8年最少
呈“J”形增长,因为λ>1且恒定
【解析】(2)①前4年λ=1,每一年种群的数量都是上一年的1倍,种群数量没有发生改变。②第4年和第10年的乌鸦种群数量不同。在第4年到第10年间,λ一直小于1,说明种群数量一直在减少,第8年后,下降速率减慢,但依然在下降,因此到第10年种群数量最少,而不是第8年最少。③第16～20年乌鸦种群数量将呈“J”形增长,因为λ大于1,并且保持不变,这样,每一年的种群数量都是上一年的λ倍(λ大于1),因此种群会表现出“J”形增长。
(2)种群增长倍数(λ)与增长率的关系:①λ>1时,增长率>0,种群数量增加,如图中AB段(不包括B点)。②λ=1时,增长率=0,种群数量稳定,如图中B、D点。③λ<1时,增长率<0,种群数量下降,如图中BD段(不包括B、D点)。④种群的最大数量在B点;种群的最小数量在D点开始出现。
【精练·提能力】1.(2024·沧州模拟)自然界中生物种群增长常表现为“S”形增长曲线,下列有关种群“S”形增长的叙述,正确的是( )A.种群中的个体数量不会超过K值B.种群数量在K/2时出生率大于死亡率C.“S”形增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约
【解析】选B。种群数量达到稳定后,种群中的个体数量在K值上下波动,A错误;种群数量在K/2时出生率大于死亡率,增长速率最大,B正确;“S”形增长曲线表示了种群数量与时间的关系,C错误;种群内如果食物有限,空间有限,而种群数量很多,也就是种群密度过大,竞争会很激烈,会影响增长,所以种群增长受种群密度制约,D错误。
【知识拓展】“增长率”和“增长速率”辨析“J”形曲线与“S”形曲线的增长率和增长速率曲线如图所示:
2.如图为种群数量增长曲线,甲为“J”形增长曲线,乙为“S”形增长曲线,下列相关叙述错误的是( )A.“J”形增长的种群,其增长率不变B.为持续高产,每次渔业捕捞后剩余量应在C点左右C.在蝗虫数量达到D点时进行蝗灾防治最为合理D.甲、乙增长曲线之间的数量差异是由环境阻力造成的
【解析】选C。“J”形增长曲线t年后种群数量为Nt =N0 λt,λ-1=增长率,增长率不变,A正确;研究表明,中等强度的捕捞(捕捞后使鱼的种群数量处在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量,C点是K/2,种群增长速率最大,为持续高产,每次渔业捕捞后剩余量应在C点左右,B正确;害虫的防治越早越好,不能超过K/2,即不能超过C点,C错误;甲、乙增长曲线之间的数量差异表示的是由于环境阻力淘汰的个体,D正确。
3.自然界中,当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时,初始阶段一般会出现较快增长,当种群数量达到一定值时,增长便会慢下来,并稳定在K值(环境容纳量)附近。若N值代表种群的数量,研究(K-N)/K随时间的变化趋势可得到许多有用的数据。下列有关叙述错误的是( )A.K值时种内竞争剧烈,且出生率约等于死亡率B.K值指在一定环境条件下种群达到的最大数量C.(K-N)/K可代表种群增长的未利用空间D.渔业上使捕捞后剩余量为K/2左右,可持续获得较大的捕捞量
【解析】选B。当种群数量达到K值时,由于资源、空间有限,种群数量多,故种内竞争剧烈,且K值时,种群数量基本不变,故出生率约等于死亡率,A正确;K值是指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,种群所达到的最大数量可能超过K值,B错误;种群数量由小到大,(K-N)/K由1向0变化,故(K-N)/K可代表种群增长的未利用空间,C正确;要持续获得较大的捕捞量,应尽量使捕捞后剩余量接近K/2,此时种群的增长速率最大,能够持续获得较大的捕捞量,D正确。
【方法规律】K值与K/2值及其在生产中的应用(1)K值的表示方法:
(2)K值与K/2值在生产中的应用:
4.(多选)(2023·廊坊模拟)生态学家将生物大体上分为两种不同的生活史对策,即R对策和K对策。R对策生物通常是个体小、寿命短、生殖力强但存活率低的生物,亲代对后代缺乏保护;K对策生物通常是个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高的生物,亲代对后代有很好的保护。制约种群数量的因素分为两类:密度制约因素和非密度制约因素。下列说法正确的是( )A.东北虎的生活史对策为K对策,K对策的生物易受非密度制约因素影响B.有效保护K对策生物的措施是改善它们的栖息环境以提高其环境容纳量C.R对策生物能在短时间内产生较多后代,以便在特定的环境中占据优势D.东亚飞蝗的生活史对策为R对策,R对策的生物易受密度制约因素影响
【解析】选B、C。东北虎是哺乳动物,后代个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高,其生活史为K对策,易受密度因素的制约,A错误;K对策的生物易受密度制约因素影响,当其栖息环境受到破坏时,种群数量会大量减少,因此改善K对策生物的栖息环境能提高其环境容纳量,B正确;R对策的生物易受非密度制约因素影响,如蝗虫受环境条件影响,能在短时间内产生较多后代,使种群在相应的环境中占优势,C正确;东亚飞蝗的生活史对策为R对策,个体小生殖能力强,但是成活率低,易受非密度因素的制约,D错误。
【加固训练】1.为防治草地鼠害,科研人员研究了某高原地区不同季节高原鼢鼠种群数量与环境因素的关联度(种群数量与环境因素关联度越高,二者同步变化程度越高),结果如图所示。下列叙述错误的是( )A.与秋季相比,春季降水量的变化对高原鼢鼠种群数量变化的影响更显著B.高原鼢鼠种群数量的变化受多种环境因素的影响C.秋季,与禾本科植物相比,杂类草数量增加引发鼠害的可能性更大D.春季和秋季,对高原鼢鼠种群数量影响最大的因素是平均温度
【解析】选A。已知种群数量与环境因素关联度越高,二者同步变化程度越高,高原鼢鼠种群数量与春季降水量的关联度为0.24,而高原鼢鼠种群数量与秋季降水量的关联度为0.28,可知秋季降水量的变化对高原鼢鼠种群数量变化的影响更显著,A错误;由题图可知,高原鼢鼠种群数量的变化受平均温度、降水量、杂类草地下根茎、莎草科地下根茎、禾本科地下根茎等多种环境因素的影响,B正确;分析秋季高原鼢鼠种群数量与环境因素的关联度,可知高原鼢鼠种群数量与禾本科地下根茎的关联度小于杂类草地下根茎的关联度,故与禾本科植物相比,杂类草数量增加引发鼠害的可能性更大,C正确;分析题图,春季和秋季,高原鼢鼠种群数量与平均温度的关联度最高,可知对高原鼢鼠种群数量影响最大的因素是平均温度,D正确。
2.(2023·海口模拟)某人研究了培养液中酵母菌种群数量的变化,得到如图所示结果。下列有关叙述错误的是( )A.培养液中所有的酵母菌构成了一个种群B.种群数量约在250时增长速率最大C.a、b点时种群的年龄结构均为增长型D.达到K值前,种群密度对种群数量增长的限制作用逐渐减弱
【解析】选D。种群是指在一定的自然区域内,同种生物所有个体的集合,故培养液中所有的酵母菌构成了一个种群,A正确;由图可知,K值约为500个,K/2约为250个,因此种群数量约在250时种群的增长速率最大,B正确;a、b点时种群的数量都在增加,因此a、b点时种群的年龄结构均为增长型,C正确;种群个体数量越多,相互之间争夺营养和空间就越激烈,因此达到K值前,种群密度对种群数量增长的限制作用逐渐增强,D错误。
3.下列关于种群数量变化的表述,正确的是( )A.一个种群迁入新的地区后,其种群数量增长的数学模型一定为 Nt =N0λtB.在环境条件变化的情况下,种群数量都会在K值附近波动C.在环境条件不变的情况下,种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势D.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定,因此都呈“S”形增长
【解析】选C。一个种群迁入新的地区后,只有在该地条件适宜、空间充足且没有天敌等理想条件下,其种群数量增长的数学模型才是Nt =N0λt,A错误;在环境条件变化的情况下,种群数量不一定会在K值附近波动,如环境被破坏,其K值可能会大幅减小,B错误;在环境条件不变的情况下,种群的增长都有在K值上下维持稳定的趋势,C正确;自然界的种群增长到一定程度不一定会在K值保持稳定,还要看环境是否改变,D错误。
考点二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
【精梳·攻教材】一、实验原理1.用______培养基(培养液)培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。2.在理想的环境条件下,酵母菌种群的增长呈“___”形曲线;在有环境阻力的条件下,酵母菌种群的增长呈“___”形曲线。3.计算酵母菌数量可用__________的方法。
【名师点睛】 酵母菌种群数量调查酵母菌是单细胞生物,不能用样方法也不能用标记重捕法进行计数,只能使用抽样检测法进行计数。
【名师点睛】 实验操作三点提醒(1)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。(2)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。(3)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。
三、结果分析1.曲线:
2.分析:(1)c点之前,酵母菌的增长符合“___”形曲线增长模型。(2)de段曲线下降的原因可能是营养物质随着消耗逐渐减少,__________逐渐积累,培养液的pH等理化性质发生改变等。
【名师点睛】 酵母菌种群数量变化因为培养液中的空间和资源是有限的,因此培养初期酵母菌的增长会表现为“S”形,不可能表现为“J”形。
【辨·清易错】 1.利用血细胞计数板计数的酵母菌数,大于培养液中的活菌数。( )2.应将试管轻轻振荡几次使酵母菌分布均匀,然后再吸取酵母菌培养液进行计数。( )3.培养液中酵母菌数量的增长只受培养液的成分、温度等环境因素的影响。( )分析:培养液中酵母菌数量的增长除受培养液的成分、温度等环境因素的影响外,还受种群密度的制约。
4.计数前,应先滴培养液,再盖盖玻片。( )分析:应先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,在盖玻片边缘滴加酵母菌培养液,让培养液自行渗入。5.若培养液中酵母菌细胞浓度过高,需稀释后再进行计数。( )6.在10 mL培养液中酵母菌种群呈“J”形增长。( )分析:有限的培养液中,酵母菌可以利用的资源和空间是有限的,只能呈现“S”形增长。
【写·练表达】 1.(选择性必修2 P11“探究·实践”拓展)探究酵母菌种群数量变化实验不需要设计对照组,因为_________________________________。
不同时间取样已形成(自身前后)对照
2.(选择性必修2 P11“探究·实践”拓展)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好使用记录表,如:
上述表格并不能满足实验过程中实验数据的记录,应该怎么完善?请画出恰当的表格。
【精研·破疑难】【命题研究】【典例】某研究性学习小组为探究酵母菌种群在不同的培养液浓度和温度条件下种群密度的动态变化,进行了如下实验,实验操作步骤如下:第一步:配制无菌马铃薯葡萄糖培养液,活化酵母菌液。第二步:利用相同的多套装置,按下表步骤操作。
第三步:用血细胞计数板计数装置中起始的酵母菌数目,做好记录。第四步:将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。第五步:连续7 d,每天随机取样计数,做好记录。
(1)改正实验操作步骤中的一处错误: _________________________________。 【解析】(1)实验中要注意遵循单一变量原则和对照原则,该实验中要注意在每天同一时间取样,否则会由于时间不同而影响结果的准确性。
第五步中应每天同一时间(定时)取样
(2)观察值是血细胞计数板上若干方格内的酵母菌数的平均值,对于压在方格边线上的酵母菌的处理方法是______________________________。 【解析】(2)对于压在方格边线上的酵母菌只计数相邻的两边及其顶角的酵母菌。
数相邻的两边及其顶角的酵母菌
(3)若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)有25个中方格,每个中方格又分为16个小方格,将样液稀释100倍后计数,发现大方格四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个,则培养液中酵母菌的密度为_______个/mL。 聚焦考查点:血细胞计数板,计数方法和计算方法。【解析】(3)计数时,如果使用25×16规格的计数室,取左上、右上、左下、右下及中央共5个中方格(80个小方格)计数,而整个计数板由400个小格组成。则每mL培养液中酵母菌数=(80个小格内酵母细胞个数/80)×400×104×稀释倍数,因此该培养液中的酵母菌数=20/80×400×104×100=1×108(个/mL)。
【破解策略】血细胞计数板及其使用方法(1)血细胞计数板(如图所示):
说明:①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。②通常有两种规格,一种是一个大方格分成16个中方格,每个中方格又分成25个小方格;另一种是一个大方格分成25个中方格,每个中方格又等分为16个小方格(如图B所示)。但无论哪种规格的计数板,每个大方格都有16×25=400个小方格。
(2)计数方法。①对于16×25的计数板而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量。②对于25×16的计数板而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。(如图所示)
(3)计算方法:①小格计算:16×25型的计数板:每个大方格的容积为0.1 mm3,根据单位换算1 mL=1 cm3=1 000 mm3,所以每mL培养液中酵母细胞个数=(100个小方格细胞总数/100)×400×10 000×稀释倍数。25×16型的计数板:每mL培养液中酵母细胞个数=(80个小方格细胞总数/80)×400×10 000×稀释倍数。
②中格计算:在计数时,先统计5个(或4个)中方格中的总菌数,求得每个中方格的平均值再乘以25(或16),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。例如:设5个中方格中总菌数为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。1 mL菌液中的总菌数=(A/5)×25×10 000×B=50 000A·B。
高考警示钟 血细胞计数板计数应该注意的三个问题(1)显微镜计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,应遵循“数上线不数下线,数左线不数右线”的原则。(2)重复实验,计数三次,求平均值,以减少误差。(3)溶液要定量稀释,便于计算,计数时需要在计算结果的基础上乘以稀释倍数。
【精练·提能力】1.(2024·邢台模拟)将酵母菌接种到装有10 mL培养液的试管中,培养并定时计数。计数后发现,试管中酵母菌的总数达到a时,种群数量不再增加。下列叙述正确的是( )A.计数时可用抽样检测法,取样时试管中培养液需先静置B.培养液中酵母菌呈“S”形增长,达到a时种群增长最快C.若将原培养液体积增至20 mL,则酵母菌将呈“J”形增长D.若将原培养液中酵母菌接种量减半,则种群K值不变
【解析】选D。计数时可用抽样检测法,取样时试管中培养液需先摇匀,静置会使酵母菌分布不均,可能出现误差,A错误;培养液中酵母菌呈“S”形增长,达到a时种群不再增长,B错误;若将原培养液体积增至20 mL,则酵母菌也是“S”形增长,空间也是有限的,C错误;若将原培养液中酵母菌接种量减半,则种群K值不变,因为营养、空间没变,D正确。
2.(多选)在探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验中,其中某次样品稀释10倍后,在25×16型(1个大方格分为25个中方格,每个中方格又分为16个小方格)血细胞计数板上计数5个中方格酵母菌总数为300个,下列叙述正确的是( )A.营养条件和温度等是影响培养液中酵母菌种群数量变化的非密度制约因素B.先盖盖玻片,后在盖玻片一侧滴少量样液,另一侧用吸水纸吸引C.可估算培养液中酵母菌密度约为1.5×108个/mLD.连续观察7天,每天在相同时间取样计数并记录数据,绘成种群数量变化曲线,种群数量达到K值之前呈“S”形增长
【解析】选C、D。营养条件是影响培养液中酵母菌种群数量变化的密度制约因素,温度等是影响培养液中酵母菌种群数量变化的非密度制约因素,A错误;血细胞计数板计数时,应先在计数室上方加盖玻片,再在盖玻片一侧滴少量样液,培养液自行渗入,多余的培养液用滤纸吸去,B错误;由于计数的5个中方格内的酵母菌总数为300个,则每个中方格的数量是300÷5=60个,则25个中方格中的数量是25×60=1 500个,样品稀释10倍,计数室容积为0.1 mL,则1 mL培养液中酵母菌约有=1 500÷0.1×10×103=1.5×108个,C正确;连续观察7天,每天在相同时间取样计数并记录数据,绘成种群数量变化曲线,种群数量达到K值之前呈“S”形增长,D正确。
3.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。下列有关叙述错误的是( )A.将酵母菌接种到培养液中,并进行第一次计数B.每天定时取样,测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量动态变化曲线C.本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成前后对照D.采取抽样检测的方法计数,该方格中酵母菌的数量应计为9个
【解析】选D。该实验在时间上形成前后对照,因此将酵母菌接种到培养液中时要进行第一次计数,A正确;每隔一定时间测定酵母菌细胞数量,绘制种群数量动态变化曲线,B正确;本实验因不同时间取样已形成前后对照,不需要设置对照实验,C正确;遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,该方格中酵母菌的数量应计为7个,D错误。
【从教材走向高考】 4.(选择性必修2 P17拓展应用T2改编)20世纪初,人们将驼鹿引入北美洲某湖中的一个孤岛。该种群从1915年到1960年的数量变化情况如下表。
(1)调查驼鹿的种群密度,需要统计该岛屿上不同年龄段的所有驼鹿,有人1950年预测该种群在未来很长一段时间内不会有大的改变,预测的依据是__________。 【解析】(1)调查种群的年龄结构类型,可以预测种群的发展趋势。
(2)用曲线图表示该种群数量自1915年至1943年的消长情况。答案: (2)
【解析】(2)以年份为横坐标,种群数量为纵坐标,根据表中数据逐年描点画曲线:
(3)从1915年到1930年,该种群数量不断增加,可能的原因有______________________________。 【解析】(3)从1915年到1930年,该种群数量不断增加,可能的原因有食物充足、没有天敌、气候适宜等。
食物充足、没有天敌、气候适宜
(4)该种群的数量后来急剧下降,可能的原因有__________________________________________________。 【解析】(4)种群数量在后期急剧下降,原因是作为食物的植物被大量吃掉,导致食物匮乏,自然灾害等。
作为食物的植物被大量吃掉,
导致食物匮乏,自然灾害等
【加固训练】1.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是( )A.应在每天的同一时间从同一试管中吸取等量培养液进行计数B.应从静置的试管中吸取培养液进行计数C.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需要灭菌D.为了方便酵母菌计数,培养后期的培养液应先稀释后再计数
【解析】选D。应在每天的同一时间从同一试管中吸取培养液进行计数,但不一定是等量,A错误;从试管中吸取培养液进行计数之前,需摇匀试管中的培养液,使酵母菌均匀分布,减小实验误差,B错误;培养用具及培养液都必须经过严格的灭菌处理,C错误;酵母菌的繁殖能力很强,培养后期酵母菌数量较多,为了方便酵母菌计数,培养液应先稀释后再计数,D正确。
2.下列对探究酵母菌种群数量变化规律实验的叙述,正确的是( )A.取样时为避免吸到培养液底部的死菌,滴管应轻轻吸取,避免溶液晃动B.对于压在一个方格边线上的酵母菌的处理方法是计数四条边及其顶角的酵母菌数C.已知血细胞计数板的方格为2 mm×2 mm,若盖玻片下经稀释10倍的培养液厚度为0.1 mm,计数时观察值为M,则10 mL培养液中酵母菌的总数约为2.5M×105个D.与一般的生物实验一样,该探究实验也需要单独设置对照组
【解析】选C。从试管中吸取培养液进行计数之前,应将试管轻轻振荡几次,使酵母菌在培养液中分布均匀,A错误;对于压在一个方格边线上的酵母菌的处理方法是计数相邻两边及其顶角上的酵母菌数,B错误;计数室的容积=2×2×0.1=0.4 mm3,共有酵母菌细胞M个,则10 mL培养液中酵母菌的个数=M×10×1 000×10÷0.4=2.5M×105个,C正确;该实验中,酵母菌种群数量的变化在时间上形成自身对照,不需要设置对照组,要获得准确的实验数据,必须重复实验,求平均值,D错误。
【感悟高考】1.(2022·河北选择考)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
【解析】选B。该种群老年个体占比较低,幼年个体较多,属于增长型种群,很难被去除,A错误,B正确;该种群扩大过程中,会侵占大量生态资源,当地生态系统物种丰富度会降低,食物网更单一,C错误;不同的物种对环境具有不同的适应能力,褐家鼠与当地的鼠类不一定具有相同的种群增长能力,D错误。
2.(2023·浙江6月选考)东亚飞蝗是我国历史上发生大蝗灾的主要元凶,在土壤含水率<15%的情况下,85%以上的受精卵可以孵化,一旦食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件得到满足,很容易发生大爆发。下列因素中,对东亚飞蝗的繁衍、扩散起阻碍作用的是( )A.充沛的降水B.肥沃的土壤C.连片的麦田D.仅取食种子的鸟类
【解析】选A。本题考查影响东亚飞蝗种群的外源性因素。干旱的环境对蝗虫的繁殖、生长发育和存活有许多益处,所以降水太多不利于其繁衍、扩散,A符合题意;肥沃的土壤有利于作物生长,为其提供食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件,B不符合题意;连片的麦田为蝗虫提供充足的食物等条件,C不符合题意;仅取食种子的鸟类不能造成蝗虫缺乏食物,这部分鸟对蝗虫的繁衍、扩散不能起到有效的阻碍,D不符合题意。
3.(2023·山东等级考改编)某种动物的种群具有阿利效应,该动物的种群初始密度与种群增长速率之间的对应关系如图所示。其中种群增长速率表示单位时间增加的个体数。下列分析正确的是( )A.初始密度介于0～a时,种群数量会逐渐变大B.初始密度介于a～c时,种群出生率大于死亡率C.将种群保持在初始密度c所对应的种群数量,有利于持续获得较大的捕获量D.若自然状态下该动物种群雌雄数量相等,人为提高雄性占比会使b点左移
【解析】选C。本题结合信息考查种群的数量特征和数量变化等。初始密度介于0～a时,种群增长速率小于0,即种群单位时间增加的个体数为负值,种群数量会一直减少,最终会降为0,A错误;初始密度介于a～c时,应分两段来分析。在种群初始密度小于b时,其增长速率小于0,死亡率大于出生率,当种群初始密度大于b时,其增长速率大于0,出生率大于死亡率,表现为种群数量上升,B错误;当种群初始密度为c时,种群增长速率最大,最有利于种群数量快速增长,因此在种群密度高于c时进行捕获并使捕获后的种群数量保持在c所对应的种群数量,有利于持续获得较大的捕获量,C正确。若自然状态下该动物种群雌雄数量相等,这样的雌雄比有利于种群数量增长,若人为提高雄性占比,则会导致在相同的初始密度条件下,种群数量下降,因而会使b点右移,D错误。
4.(2022·江苏选择考)将小球藻在光照下培养,以探究种群数量变化规律。下列相关叙述正确的是( )A.振荡培养的主要目的是增大培养液中的溶氧量B.取藻液滴加到血细胞计数板上,盖好盖玻片,稍待片刻后再计数C.若一个小格内小球藻过多,应稀释到每小格1～2个再计数D.为了分析小球藻种群数量变化总趋势,需连续统计多天的数据
【解析】选D。小球藻可进行光合作用,振荡培养的目的是增大培养液中的二氧化碳含量,A错误;在血细胞计数板上,盖好盖玻片,取藻液滴加到盖玻片边缘,让其自行渗入计数室,稍待片刻后再计数,B错误;若一个小格内小球藻过多,应进行稀释,一般稀释到每小格10个左右较为合适,C错误;为了分析小球藻种群数量变化总趋势,需连续统计多天的数据,D正确。
5.(2020·海南等级考)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__________________。 【解析】(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)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。 【解析】(2)据图分析可知,曲线a的酵母菌培养液更换的时间间隔最短,营养物质最丰富,所以其种群数量增长最快。
(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)。 【解析】(3)根据分析可知,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。
营养物质的消耗、有害代谢
(4)随着培养时间延长,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__________________________________________________________________。 【解析】(4)环境容纳量即K值,是指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数量的最大值。
在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持
【预测高考】锁定新情境:血细胞计数板计数酵母菌种群密度某生物实验小组将酵母菌接种到装有10 mL液体培养基的试管中,通气培养并定时取样计数,然后绘制增长曲线。图甲是小组成员用血细胞计数板观察到的培养结果(样液稀释10倍,血细胞计数板规格1 mm×1 mm×0.1 mm),图乙曲线a、b是两批次酵母菌培养的结果。分析回答问题:
基于核心素养的新考向:1.(归纳与分析)取样时应先振荡试管,目的是__________________。制片时应该在盖盖玻片____(填“前”或“后”)滴加样液。 【解析】1.从试管中吸出培养液进行计数之前,要将试管轻轻振荡几下,使酵母菌分布均匀,减小计数误差;用血细胞计数板计数时,应先放置盖玻片,在盖玻片的边缘滴加培养液,待培养液从边缘处自行渗入计数室,吸去多余培养液,再进行计数。
2.(批判性思维)在计数前常用台盼蓝染液染色,若细胞被染成蓝色,则________(填“需要”或“不需要”)计数。计数时若图甲双边线内有4个细胞为蓝色,此时试管中酵母菌数量约为_______个。 【解析】2.活细胞的细胞膜具有选择透过性,不会被台盼蓝染液染色,被染成蓝色的酵母菌细胞为死细胞,不需要进行计数;计数时若图甲双边线内有4个细胞为蓝色,识图分析可知图中双边线内16个小方格中共有活酵母菌20个,则此时试管中酵母菌数量约为20÷16×400×104×10×10=5×108(个)。
3.(归纳与概括)图乙中t1时两批次培养的种群增长速率、种内竞争的强度以及t2时两批次培养液中营养物质的剩余量依次是_____、_____、_____。(填“a>b”“a=b”或“a
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