新教材高考生物一轮复习第9单元生物与环境第1讲种群及其动态课件

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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.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。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.构建种群特征概念模型、数量增长模型和生物种间关系模型加深理解相关知识。2.运用比较法记忆种群的两种增长方式。
第一环节　必备知识落实
第二环节　关键能力形成
第三环节　核心素养提升
知识筛查1.种群(1)种群的概念:种群是指在一定的空间范围内同种生物所有个体形成的集合。(2)对种群的理解:种群应具备“三同”与“一全”,即同一时间、同一地区、同一物种的全部个体。同一物种的生物常因地理隔离划分为不同种群;不同物种间则存在生殖隔离。
2.种群各数量特征之间的关系(1)种群密度是种群最基本的数量特征。(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群密度变化的直接因素。
(3)年龄结构和性别比例不直接决定种群密度,年龄结构在一定程度上能预测种群数量变化趋势,性别比例能够间接影响种群个体数量的变动。(4)年龄结构类型(填“>”“<”或“≈”)
3.种群密度的调查方法
易错易混有关种群特征的4个易错点(1)年龄结构并不决定种群密度的变化。(2)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”,即种群数量增加,种群密度不一定增加。(3)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某些昆虫卵也可用样方法调查。(4)年龄结构影响出生率和死亡率,出生率和死亡率还与气候、食物、天敌等因素有关,例如遇到剧烈的气候变化,种群的出生率可能会降低,死亡率可能会升高。
知识落实1.蚜虫常聚集于叶片、嫩茎、花蕾、顶芽等部位,七星瓢虫捕食蚜虫,是蚜虫的天敌。下列关于蚜虫调查与防治的说法,正确的是(　　)A.应采用样方法调查蚜虫的种群密度B.取样时应选择蚜虫较为集中的地块C.样方法可以准确计算出蚜虫的种群密度D.引入七星瓢虫,可以彻底消灭蚜虫
蚜虫属于活动能力弱、活动范围小的动物,可以采用样方法调查其种群密度,A项正确。取样时应随机取样,B项错误。样方法只能估算出蚜虫的种群密度,C项错误。七星瓢虫以蚜虫为食,七星瓢虫与蚜虫之间为捕食关系,捕食关系可调整种间关系,不会彻底消灭蚜虫,D项错误。
2.科研人员对某岛屿连续两年社鼠种群的数量和性别比例(♀∶♂)进行研究,结果见下图。据图分析,下列叙述错误的是(　　)A.决定该岛屿社鼠种群数量变化的因素主要是出生率和死亡率B.可以用标记重捕法获取该岛屿社鼠种群数量的变化数据C.社鼠雌性个体在秋冬季节生存能力低于雄性个体D.社鼠种群密度较低时,较高的性别比例(♀∶♂)利于种群密度恢复
岛屿环境相对封闭,基本排除了个体迁入和迁出对种群数量波动的影响,因此决定该岛屿社鼠种群数量变化的因素主要是出生率和死亡率,A项正确。调查该岛屿的社鼠种群数量宜采用标记重捕法,B项正确。由题图可知,秋冬季节社鼠种群中雌性明显多于雄性,C项错误。社鼠的性别比例(♀∶♂)较高时,有利于增大种群数量,从而提高种群密度,D项正确。
知识筛查1.种群数量变化的研究(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.种群的“J”形增长
3.种群的“S”形增长
4.环境容纳量(1)概念:一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量,又称K值。(2)形成原因(3)与环境条件的关系:环境条件改善,K值可能会增大;环境条件恶化,K值可能会减小。
易错易混环境容纳量并非种群能达到的最大值种群能达到的最大值则是种群在某一时间点出现的最大值,这个值存在的时间很短,大于环境容纳量。
5.种群数量的波动(1)在自然界,有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。(2)对于大多数生物来说,种群数量总是在波动中。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。(3)当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。当一个种群的数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。6.影响种群数量变化的因素(1)非生物因素:非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。(2)生物因素:影响某种生物个体生活的其他所有生物,包括同种和不同种的生物个体。
7.种群研究的应用(1)在野生生物资源的合理利用和保护、有害生物的防治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 K/2 左右)有利于持续获得较大的鱼产量。
知识落实1.(2023广东卷)某地区蝗虫在秋季产卵后死亡,以卵越冬。某年秋季降温提前,大量蝗虫在产卵前死亡,次年该地区蝗虫的种群密度明显下降。对蝗虫种群密度下降的合理解释是(　　)A.密度制约因素导致出生率下降B.密度制约因素导致死亡率上升C.非密度制约因素导致出生率下降D.非密度制约因素导致死亡率上升
气温属于非密度制约因素,由题意知,某地区由于秋季降温提前,大量蝗虫在产卵前死亡,使第二年该地区蝗虫的出生率下降,导致蝗虫的种群密度明显下降。
2.种群的出生率减去死亡率就是种群的自然增长率。下图中甲、乙为同一群落中的两个种群,曲线表示δ(δ=出生率/死亡率)随时间的变化。下列叙述正确的是(　　)A.t1和t4时刻,乙种群的种群密度相同B.t2时刻甲、乙种群的自然增长率一定相同C.t2和t3时刻乙种群的自然增长率一定相同D.t2→t4,甲种群的种群密度先上升后下降
t1→t4(不包括t1时刻和t4时刻)乙种群出生率一直大于死亡率,则t4时刻的种群密度大于t1时刻。自然增长率为出生率减去死亡率,t2时刻甲、乙种群出生率与死亡率的比值相同,但差值不一定相同,故t2时刻甲、乙种群的自然增长率不一定相同;同理,t2、t3时刻乙种群的自然增长率不一定相同。t2→t4(不包括t4时刻),甲种群的出生率先大于死亡率,种群密度先上升,之后出生率小于死亡率,种群密度下降。
3.在农田生态系统害虫防治中,害虫种群密度变化情况如下图所示(经济阈值是指害虫种群密度影响农田经济效益的最低值)。在A、B、C、D、E点进行了农药防治或引入了天敌进行生物防治。下列有关叙述正确的是(　　)A.在农药的作用下,害虫的耐药基因突变率在D点显著高于B点B.E点是生物防治,A、B、C、D点是药物防治C.种群内部的生物因素会改变种群K值的大小D.食物的短缺降低了害虫的存活率
在农药的作用下,害虫的耐药基因频率在D点显著高于B点,而不是耐药基因突变率,A项错误。药物防治不能从源头上控制害虫的种群密度,而生物防治降低了害虫种群的环境容纳量,使其种群密度长时间处于较低水平,B项正确。种群内部的生物因素不会改变种群K值的大小,C项错误。天敌的捕食降低了害虫的存活率,D项错误。
知识筛查1.实验原理(1)酿酒和做面包都需要酵母菌,这些酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养。(2)计算酵母菌种群数量时可用抽样检测的方法——显微计数法。
↓ (3)观察并计数→每天将含有酵母菌的培养液滴在血细胞计数板上,统计一个小方格内的酵母菌数量,再以此为根据,估算试管中的酵母菌总数↓ (4)重复(2)(3)步骤→连续观察7d,统计数量↓ (5)绘图分析→将所得数值用曲线表示出来,得出酵母菌种群数量的变化规律
3.血细胞计数板及相关计算(1)血细胞计数板
血细胞计数板通常有2种方格网,对于16×25的方格网而言,计4个角的4个中方格(共计100个小方格)中的个体数量;而对于25×16的方格网而言,计4个角和中央共5个中方格(共计80个小方格)中的个体数量。
(2)计算方法大方格长、宽均为1 mm,高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm),则每个大方格的容积为0.1 mm3(即10-4 mL)。1 mL培养液中细胞个数=(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)×400×104×稀释倍数。
易错易混实验注意事项及分析(1)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”的原则计数。(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)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每个小方格内含有4~5个酵母细胞为宜。(4)每天对酵母菌进行计数的时间要固定。结果记录最好用记录表,如下:
知识落实1.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计数室的某一个小方格中酵母菌的分布如右图所示。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细胞为死细胞C.抽样检测时,需将培养液静置几分钟后再吸取D.制片时,先用吸管滴加样液,再将盖玻片放在计数室上
计数时,应统计方格内和相邻两条边上的酵母菌,即题图所示方格中酵母菌数量应计为7个,A项错误。活细胞都有选择透过性,甲紫溶液可将死细胞的染色体染上颜色,B项正确。抽样前应振荡试管将培养液摇匀,C项错误。制片时,先将盖玻片放在计数室上,再用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,D项错误。
2.某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的变化时,同样实验条件下分别在4个锥形瓶中进行如下图所示的培养,均获得了“S”形增长曲线。下列叙述错误的是(　　)A.达到K值的时间不同B.可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数C.Ⅳ内的种群增长速率先于Ⅱ内的达到最大值D.4个锥形瓶中酵母菌种群的K值均相同
培养液的体积不同,起始酵母菌数不同,因此4个锥形瓶内的种群达到K值的时间不同,A项正确。可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数,B项正确。锥形瓶Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积相同,但是Ⅳ内的起始酵母菌数量多,种群增长速率先于Ⅱ内的达到最大值,C项正确。锥形瓶Ⅰ、Ⅲ和Ⅱ、Ⅳ中的培养液体积不一样,因此4个锥形瓶中酵母菌种群的K值不相同,D项错误。
典型例题研究人员对某林区猕猴种群数量和性别比例进行调查,结果如下图所示(注:4~12岁为猕猴的生育年龄)。下列分析正确的是(　　)A.该林区猕猴种群的年龄结构为稳定型B.调查时猕猴种群数量已经达到环境容纳量C.7~9岁个体中,雄性与雌性的数量比值最低,与雄性因争夺王位和配偶死亡率较高有关D.各年龄组个体数量不变,若性别比例变为1∶1 ,则猕猴的出生率将升高
该林区猕猴种群的幼年个体数量明显多于老年个体,年龄结构为增长型;该林区猕猴种群的年龄结构为增长型,还没有达到环境容纳量;题图所示信息不能说明性别比例为1∶1时猕猴的出生率将升高。
整合构建1.种群年龄结构的类型及判断技巧(1)统计图
(2)曲线图和直方图
(3)各图示共性及判断技巧无论何种图示,均应注意各年龄段个体的比例。增长型种群中幼年个体多,老年个体少;稳定型种群中各年龄段个体比例适中;衰退型种群中幼年个体少,老年个体多。
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A只,第一次捕获B只并标记,第二次捕获了a只,其中有b只被标记,根据公式B/A=b/a,得A=aB/b。由上式分析可知:(1)若由于某种原因(如标记物易脱落、被标记个体被重捕机会降低、标记物导致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b偏小,则A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b偏大,则A偏小;(3)若在调查期间,调查区域有较多个体出生、死亡、迁入或迁出,也会造成估算数据出现较大误差。
训练突破1.某岛屿上生活着一种动物,其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄组的个体数)。下列关于该种群的叙述,错误的是(　　)A.2月份成熟个体数量大于8月份B.该种群10月份的出生率可能为零C.在2月份捕捉成熟个体,对该种群数量影响最大D.8月份该种群的年龄结构为增长型
2月份成熟个体的比例大于8月份,但二者数量不一定相同,所以2月份成熟个体数量不一定大于8月份,A项错误。该种群12月份没有未成熟个体,表明在10月份种群的出生率可能为零,B项正确。2月份只有成熟个体和衰老个体,在2月份捕捉成熟个体,会导致出生率下降,对该种群数量影响最大,C项正确。8月份该种群的未成熟个体较多,年龄结构为增长型,D项正确。
2.(2021山东卷)调查1 hm2范围内某种鼠的种群密度时,第1次捕获并标记39只鼠,第2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1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使种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(结果取整数)(　　)A.66只/hm2　　　B.77只/hm2C.83只/hm2D.88只/hm2
第1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,并且调查过程中种群总数量稳定,则相当于第1次标记的鼠有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/hm2)。
3.(不定项选择题)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 d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(单位:只)。下列有关叙述错误的是(　 　)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2次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为7/9C.该草地布氏田鼠的平均种群密度约为144只/hm2D.事实上田鼠在被捕捉过1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
跳蝻活动范围小,一般采用样方法进行调查;根据2次捕获的田鼠中雌雄个体数可得,该种群的性别比例(♀/♂)为(14+18)÷(18+18)=32/36=8/9;该草地中布氏田鼠的平均种群密度为32×36÷4÷2=144(只/hm2);标记重捕法理论计算公式为N=M·n/m,田鼠在被捕捉过1次后更难被捕捉,即m值减小,N值会增大。
典型例题(不定项选择题)图1和图2表示出生率、死亡率、净补充量(出生率-死亡率)与种群密度的关系。下列有关叙述错误的是(　 　)A.图1中曲线a代表死亡率,曲线b代表出生率B.海洋鱼类捕捞应使鱼类的种群密度保持在图1的E点对应的值C.图2中在F点控制有害动物最有效D.图2中G点对应的种群数量为环境容纳量
分析题图1可知,曲线a代表出生率,曲线b代表死亡率,A项错误。E点净补充量为0,海洋鱼类捕捞应使种群密度保持在净补充量最大对应的值,B项错误。分析题图2可知,F点害虫的净补充量最大,应该在小于F点控制有害动物最有效,C项错误。分析题图2可知,G点净补充量为0,该点对应的种群数量为环境容纳量,即K值,D项正确。
整合构建1.“S”形增长曲线的解读和分析方法(1)A点(C点)之前,种群数量小于K/2,由于资源和空间条件相对充裕,种群数量增长较快;当种群数量为K/2时,出生率远大于死亡率,种群增长速率达到最大值。(2)AB段(CD段),由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内竞争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降。(3)B点(D点)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。
2.K值与K/2在实践中的应用
训练突破1.(2022山东卷)一个繁殖周期后的种群数量可表示为该种群的补充量。某实验水域中定期投入适量的饲料,其他因素稳定。图中曲线Ⅰ表示该实验水域中某种水生动物的亲体数量与补充量的关系,曲线Ⅱ表示亲体数量与补充量相等。下列说法正确的是(　　)A.亲体数量约为1 000个时,可获得最大持续捕捞量B.亲体数量约为500个时,单位时间内增加的数量最多C.亲体数量大于1 000个时,补充量与亲体数量相等,种群达到稳定状态D.饲料是影响该种群数量变化的非密度制约因素
亲体数量约为1 000个时,种群增长速率最慢,但种群数量最多,可获得最大的捕捞量,而不是最大持续捕捞量,A项错误。亲体数量约为500个时,种群的增长速率最大,单位时间内增加的数量最多,B项正确。亲体数量等于1 000个时,补充量与亲体数量相等,种群数量处于稳定状态;但是当亲体数量大于1 000个时,补充量小于亲体数量,种群数量将下降,C项错误。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,这些因素称为密度制约因素,饲料是影响该种群数量变化的密度制约因素,D项错误。
2.某生物兴趣小组对某动物繁育中心的某种濒危动物的种群增长速率进行了调查,右上表为调查结果。下列相关叙述正确的是(　　)A.第四年该种群的数量大约是该环境容纳量的一半B.第一年至第七年,该种群的年龄结构从增长型向衰退型转变C.该种群数量呈“S”形增长,种群增长速率不受种群密度制约D.对于栖息地已被破坏的濒危动物,最好的保护方式为就地保护
由题表中数据可知,该种群的增长速率在调查的七年内,先增大后减小,符合“S”形增长模型,第四年该种群的增长速率最大,对应的种群数量应为K/2,A项正确。种群数量呈“S”形增长的种群,其年龄结构从增长型逐渐向稳定型转变,B项错误。种群数量呈“S”形增长的种群,其种群密度制约增长速率,C项错误。对于栖息地已被破坏的濒危动物,最好的保护方式为易地保护,D项错误。
3.下图为某种群的(K值-种群数量)/K值随种群数量变化的曲线(设K=200)。下列相关分析正确的是(　　)A.曲线表示种群增长速率与种群数量呈负相关B.在S1点时不存在影响种群增长的环境阻力C.渔业捕捞后种群剩余量最好控制在S3点对应的种群数量D.(K值-种群数量)/K值越小,种群增长速率越大
根据题干和曲线的信息可知,种群数量呈“S”形增长。在“S”形增长曲线中,K/2之前种群增长速率随种群数量的增加而增大,K/2之后种群增长速率随种群数量的增加而减小,A项错误。该种群曲线所示的任何时候都存在环境阻力,B项错误。渔业捕捞后种群剩余量最好控制在K/2(种群增长速率最大),即S3点对应的种群数量,C项正确。当种群数量为K/2时,种群增长速率最大,即S3点,此时(K值-种群数量)/K值为0.50,并非最小值,D项错误。
高考真题剖析【例题】 (2023山东卷,不定项选择题)某种动物的种群具有Allee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下图所示。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,种群数量最终会降为0B.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
核心素养考查点剖析:本题重点考查了对种群数量的变化曲线分析,较好地考查了“社会责任”这一学科素养。答案:AC解析:由题图可知,初始密度介于0~a时,种群增长速率小于0,此时对种群的生长起抑制作用,因而种群数量最终会降为0,A项正确。初始密度介于a~b时,种群增长速率小于0,此时死亡率大于出生率,B项错误。种群初始密度为c时,种群增长速率最大,即单位时间内种群增加的个体数目最多,有利于持续获得较大的捕获量,C项正确。自然状态下该动物种群雌雄数量相等,人为提高雌性占比会使该种群单位时间内产生的后代增多,b点左移,D项错误。
典题训练1.(2023浙江卷)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
由题干可知,土壤含水率<15%的条件有利于东亚飞蝗受精卵的孵化,降水太多不利于其繁衍、扩散,A项符合题意。肥沃的土壤有利于作物生长,为东亚飞蝗提供食物(植物幼嫩的茎、叶)等条件,B项不符合题意。连片的麦田为东亚飞蝗提供充足的食物等条件,C项不符合题意。仅取食种子的鸟类不是蝗虫的天敌,对东亚飞蝗的繁衍、扩散不能起到阻碍作用,D项不符合题意。
2.(2021广东卷)右图表示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时,其对应的种群数量是(　　)A.aB.bC.cD.d
K值又称环境容纳量,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。种群数量达到K值后将停止增长,有时会稳定在一定的水平。此时出生率等于死亡率,因此K值对应的种群数量是b。
3.(2021山东卷,不定项选择题)种群增长率是出生率与死亡率之差,若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如下图所示。下列相关说法错误的是(　　)A.水蚤的出生率随种群密度增加而降低B.水蚤种群密度为1个/cm3时,种群数量增长最快C.单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低D.若在水蚤种群密度为32个/cm3时进行培养,其种群的增长率会为负值