新高考生物一轮复习考点课件第44讲 种群数量的变化及其影响因素（含解析）

这是一份新高考生物一轮复习考点课件第44讲 种群数量的变化及其影响因素（含解析），共56页。

第44讲 种群数量的变化及其影响因素
1.尝试建立数学模型解释种群的变动。2.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。3.举例说明非生物因素和不同物种间的相互作用都会影响生物的种群特征。
考点一　种群数量的变化及其应用
考点二　培养液中酵母菌种群数量的变化
主要考点 必备知识
考点三　影响种群数量变化的因素
种群数量的变化及其应用
1.种群数量变化的研究方法
(1)数学模型：描述一个系统或它的性质的数学形式，可为公式、坐标图等。
计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量
n代细菌数量Nn的计算公式是：
数学方程式：精确，但不够直观。曲线图：直观，但不够精确。
细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
Nn=2n或绘制曲线图N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
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，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
2.种群的“J”形增长
(1)概念：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出曲线来，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。
*注意：该曲线的起点不是原点。
(2)模型假设：理想状态——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。如果种群的起始数量不是1个，而是N0；如果每经过一个繁殖期后子代种群数量是原来λ倍；如果每繁殖一代的时间是确定的用t代替；用n代表繁殖代数。那么计算种群数量的公式是？
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为该种群数量前一年种群数量的倍数。）
思考： 当λ=1时，种群数量如何变化？ 当λ＞1时，种群数量如何变化？ 当λ＜1时，种群数量如何变化？ 当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
种群数量不变（相对稳定）
不一定；只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；
1-4年，种群数量__________4-5年，种群数量__________5-9年，种群数量__________9-10年，种群数量_______10-11年，种群数量_____________11-13年，种群数量_____________________前9年，种群数量第_______年最高9-13年，种群数量第______年最低
11-12年下降，12-13年增长
据图说出种群数量如何变化
例题：温州某地乌鸦连续10年的种群数量变化情况如图所示(λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)，下列分析正确的是( )
A．第6年以前乌鸦种群数量呈“S” 型曲线增长 B．第5年和第7年的乌鸫种群数量相同 C．第3年的乌鸦种群增长速率最大 D．第3年的乌鸦种群数量最大
3.种群增长的“S”型曲线
　　生态学家高斯（,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。　　
一定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。
(1)概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。这种种群增长曲线称为“S”型曲线。
(2)模型假设：资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）
出生率和死亡率相等时，种群保持相对稳定
“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。图中阴影部分表示： 用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。
食物不足、空间有限、种内斗争、天敌捕食、气候不适、寄生虫、传染病等
图 中阴影部分表示什么？
种群增长的“J”型曲线
种群增长的“S”型曲线
种群增长速率＝（现有个体数－原有个体数）／增长时间 ；种群增长率＝（现有个体数－原有个体数）／原有个体数＝ 出生率－死亡率
ab段：bc段：cd段：de段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。
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值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
（2）在环境条件没有变化的情况下，种群数量到达K值后就不再变化了吗？
（1）同一种群的K值是固定不变的吗？
不是；在K值上下波动，动态平衡。
（3）K值是不是种群数量的最大值？
不是；K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量
(5)K值和K/2值的应用
建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。
增大环境阻力降低环境容纳量：打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处、养殖或释放天敌。
防止老鼠种群数量达到K/2处
（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下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏；种群的延续需要有一定的个体数量为基础；(3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
（1）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、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果。
考向　“J”形增长和“S”形增长曲线1.观察下图，分析下列相关叙述中，错误的是( )A.种群呈现“J”形增长的前提条件是环境、资源　非常优越，生存空间无限B.呈现“S”形增长的种群，随着时间的推移，种　群增长所受的环境阻力不断加大C.种群增长的“J”形曲线有K值，只是K值较大，图中没有表示出来D.在自然界中，种群的增长曲线一般是“S”形曲线
解析：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理想条件下种群无限增长，呈现“J”形曲线，A正确；自然状态下的种群随着时间的推移，增长所受的环境阻力不断加大，种群数量不能无限增长，呈现“S”形曲线，B正确；“J”形曲线中种群能无限增长，没有K值，“S”形曲线存在环境容纳量，即K值，C错误；在自然界中，由于资源和空间是有限的，种群的增长一般呈现“S”形曲线，D正确。
考向 　种群数量的变化及应用1.生物有两种繁殖策略模式：速度策略(r－策略)和环境容纳量策略(K－策略)。采取r－策略的生物通常是一些小型生物如果蝇、鼠等，适应食物或温度这些波动因素。下列说法不正确的是（ ）A.r－策略的生物能在短时间内产生较多的后代，以便在特定的环境中占据　优势B.r－策略的种群常受到非生物因素的控制，其种群数量通常不能维持在K　值附近C.只要将沙漠蝗虫的数量控制在K/2之内，就能有效地控制近期危害非洲的　蝗灾D.虎属于K－策略的生物，其有效保护措施是改善它们的栖息环境以提高K值
解析：对于有害生物低于K/2时控制最有效，蝗虫属于r－策略的生物，能在短时间内产生较多的后代，种群数量控制在K/2之内不一定就能有效控制蝗虫，C错误；对于K－策略的生物，应保护其栖息环境，包括提供充足的食物和空间资源，控制其天敌的数量，提高他们的K值，D正确。
考向　影响种群数量变化的因素1.下列关于非生物因素和生物因素对种群数量变化的影响的叙述，不正确的是( )A.林冠层的郁闭度越大，地面得到的阳光越多B.非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的C.地震等自然灾害对种群的作用强度与该种群的密度无关，属于非密度　制约因素D.影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病等
解析：林冠层的郁闭度越大，地面得到的阳光越少，A错误。
1.环境容纳量是指种群的最大数量(　　)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.种群“J”形增长曲线中的增长率和增长速率均恒定不变(　　)4.种群数量的变化就是种群数量的增长和波动(　　)5.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(　　)6.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(　　)
1.(选择性必修2 P8)种群增长的“J”形曲线：自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以_____________________________________ 表示，曲线则大致呈“J”形。2.(选择性必修2 P9)种群增长的“S”形曲线：种群　　　　　　　　　后，　　　　　　的增长曲线，称为“S”形曲线。3.(选择性必修2 P9)环境容纳量：___________________________________　　　　　　　　　　　　　。
时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲
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
4.(选择性必修2 P9)在理想条件下，种群数量会实现快速增长，其数学模型为Nt＝N0λt，呈“J”形曲线。然而在自然界中，由于_______________ ，种群数量不可能无限增长。有些种群的数量 后能保持相对稳定，使种群增长曲线呈“S”形。5.(选择性必修2 P9)“J”形增长曲线的形成条件：____________________ 等。6.(选择性必修2 P9)“S”形增长曲线的成因：___________________________________________________________________________________________。
气候适宜、没有天敌和其他竞争物种
资源和空间条件有限，随
种群密度增大，种内竞争加剧，从而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡
7.教材中的隐性知识　源于选择性必修2 P9“正文”(1)种群的增长率＝ ，对于“J”形曲线，增长率　　(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)①λ>1时，种群密度　　；②λ＝1时，种群密度　　　　；③λ<1时，种群密度　　(均填变化趋势)。
9.(选择性必修2 P9)_____________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　　，是保护大熊猫的根本措施。
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改
善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量
培养液中酵母菌种群数量的变化
(1)用液体培养基培养酵母菌，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“J”形曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈“S”形曲线增长。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
①酵母真菌—真核生物②兼性厌氧菌—属于异养生物③进行出芽生殖和有性生殖④有氧呼吸产生二氧化碳 无氧呼吸产生二氧化碳和酒精
计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
血球计数板：血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法（抽样检测法），一般用于较大单细胞微生物数量的测定，由于血球计数板上的计数室盖上盖玻片后的容积是一定的，所以可根据在显微镜下观察到的细胞数目来计算单位体积的细胞的总数目。
计四角的4个中方格，共100个小方格中的酵母菌数量，记为a
计四角和正中间的5个中方格，共80个小方格中的酵母菌数量，记为a
酵母菌细胞个数/ml=(a/100)*400*104*稀释倍数
酵母菌细胞个数/ml=(a/80)*400*104*稀释倍数
两种不同计数室的取样方法不同
现学现用：通常用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有______个
大方格中酵母菌数量=A×400×10×1000×B
1.取清洁无油的血细胞计数板，在计数室上面加盖玻片。2.摇匀菌液（使酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性），用滴管吸取菌液在盖玻片边缘滴一小滴，使菌液自行渗入，计数室不得有气泡。3.用显微镜观察前沉降并将计数室移至视野中央。
液体培养基，无菌条件,培养酵母菌。
3.结果分析(1)开始一段时间内，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有____________________________________________________________________________。
耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等
注意：显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“相邻两边及夹角”的原则计数。 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。 采取抽样检测的方法：先将盖玻片放在计数室，用吸管吸取培养液，滴在盖玻片的边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍等片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌的数量，再以此为依据，估算试管中的酵母菌总数。 每天计数酵母菌数量的时间要固定，溶液要进行定量稀释。 测数完毕，取下盖玻片，用水将血球计数板冲洗干净，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度。洗净后自行晾干，放入盒内保存。
考向　实验过程和结果分析1.血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列有关叙述正确的是( )A.血细胞计数板可以用于调查酵母菌、病毒、细菌等生物的种群密度B.需在盖玻片一侧滴加样液，在另一侧用吸水纸吸引，使样液充分渗入　计数室C.防止观察细胞沉降到计数室底部影响计数，加样后需立即在显微镜下　观察计数D.使用后用自来水冲洗、晾干并镜检，若有残留或沉淀物需要重新清洗
解析：利用血细胞计数板在显微镜下直接计数一种常用的细胞计数法，而病毒无细胞结构，不能用该方法计数，A错误；先盖盖玻片，后在盖玻片一侧滴少量样液，让其自行渗入计数室底部再计数，B、C错误；实验探究的是培养液中微生物种群数量的变化，因此为了避免其他杂菌对酵母菌数量的影响，使用后用自来水冲洗、晾干并镜检，若有残留或沉淀物需要重新清洗，D正确。
考向　实验的拓展与应用1.某课题小组利用无菌培养液培养酵母菌，探究不同条件下酵母菌种群数量的变化规律。实验人员抽取每种条件下的酵母菌培养液各1 mL，分别稀释10倍后，用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm，计数室为25×16型)进行计数，测得不同条件下每毫升培养液中酵母菌的数量，实验结果见下图。下列相关叙述正确的是
A.依据20 ℃、24 h条件下酵母菌种群数量　值，可推算所用血细胞计数板中格中酵　母菌的数量平均为31个B.温度是该实验的自变量，酵母菌菌种、　酵母菌数量、培养液成分等为无关变量C.酵母菌种群数量变化过程中出现了“S”　形增长，达到K值后稳定时间的长短与　培养液中营养物质的含量有关D.酵母菌在15 ℃环境中存活的时间最长，　15 ℃是酵母菌种群数量增长的最适温度
解析：据图可知，20 ℃、24 h条件下酵母菌种群密度为5×107个/mL，因计数板共有25个中格，又因1 mL＝1 cm3＝103 mm3，可设每个中格中的酵母菌数量为x，则有25×x×104×10(稀释10倍)＝5×107个，推知x＝20个，A错误；温度和培养时间是该实验的自变量，酵
母菌菌种、培养液成分等为无关变量，酵母菌数量为因变量，B错误；酵母菌种群数量变化过程中出现了“S”形增长，达到K值后稳定时间的长短与培养液中营养物质的含量有关，C正确；通过柱形图可知，酵母菌在15 ℃环境中存活的时间最长，但15 ℃不是酵母菌种群数量增长的最适温度，D错误。
影响种群数量变化的因素
1.影响种群数量变化的因素
阳光：例如，森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度，即主要取决于林下植物受到的光照强度。
温度：在温带和寒温带地区，许多植物种子在春季萌发；主要是受气温升高的影响；蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡，主要是受气温降低的影响。
水：干旱缺水会使许多动植物种群的死亡率升高；气候干旱可使东亚飞蝗种群爆发式增长。土壤湿度会影响蝗虫产卵和孵化，同时会使青蛙等天敌死亡率上升。
①非生物因素因素的影响举例：
②生物因素因素的影响特点：
非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。例如，春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除气温升高外，日照延长、降水增多也是重要原因。
对于动物而言，食物的充足与缺乏是导致种群数量变化的重要因素。
随着种群的增长，种内竞争会加剧，从而使种群的增长受到限制，这说明种群数量的变化受到种群内部生物因素的影响。
在自然界，任何一个种群都与其他种群有着密切的关系。
捕食关系：除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的捕食对象，每种动物都需要以其他生物为食。如果食物匮乏，动物种群会出现出生率降低、死亡率升高的现象。
种间竞争：森林中不同植物竞争阳光和养分，草原上非洲狮与猎豹竞争猎物，这也会导致种群数量的变化。
寄生：作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的出生率和死亡率等特征，进而影响种群的数量变化。
①密度制约因素概念：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密度是相关的。举例：同样是缺少食物，种群密度越高，该种群受食物短缺的影响就越大。①非密度制约因素概念：气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与种群密度无关。举例：在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其种群密度高低，所有个体都会死亡。
种群内部生物因素：种内竞争
种群外部生物因素----其他生物
(1)意义：研究种群的特征和数量变化的规律，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)应用 ①濒危生物的保护
为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？
研究表明，中等强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)有利于持续获得较大的鱼产量。原因：剩余鱼的种群数量接近K/2，此时鱼种群的增长速率较高。
(2)应用 ②指导渔业捕捞
若想一次性获得最大捕捞量，什么时候捕捞？
适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量
减少其获得食物的机会等方法降低其环境容纳量
一味依赖喷洒农药的方法，既造成环境污染，又伤及害虫的天敌
有效保护或引入天敌生物，则有利于将害虫数量控制在较低的水平。
(2)应用 ③有害动物的防治
引自Gu, X.等. et al. 《自然》 584, 2020（8）.
飞蝗种群密度与群聚行为有关,群聚激素影响该行为的发生。
循环因果关系： 在生物学上，许多生理或生态过程的因果关系是循环性的，也就是说，一定的事件作为引起变化的原因，所导致的结果又会成为新的条件，施加于原来作为原因的事件，使之产生新的结果，如此循环往复。
思考：甲状腺激素分泌的调节是循环因果关系吗？
甲状腺激素分泌的调节。
下丘脑分泌TRH，TRH作用于垂体，促使垂体分泌TSH，TSH随血液循环到达甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌；
当血液中甲状腺激素含量增加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌较少；
经过反馈调节抑制TRH和TSH的分泌的新的“果”；
甲状腺激素含量增加是“果”；
TRH、TSH含量增加是“因”，
甲状腺激素增加又成为新的“因”
猎物和捕食者种群数量变化的相关性。
如此循环，二者的种群数量是相互影响的，是循环因果的关系。
猞猁种群数量上升会加大对雪免的捕食压力，导致雪免死亡率上升而种群数量下降；
雪兔种群数量下降时，导致猞猁食物匮乏，猞猁种群出生率下降、死亡率上升，种群数量也下降；
猞猁种群数量下降会减轻对雪免的捕食压力，使雪免种群数量得以恢复；
雪免种群数量上升，猞猁常因食物充足，出生率上升、死亡率下降，种群数量上升；
血糖调节、水盐平衡调节、排尿反射等凡是存在反馈调节的过程都存在循环因果关系
考向　影响种群数量变化的因素1.下列关于非生物因素和生物因素对种群数量变化的影响的叙述，不正确的是( )A.林冠层的郁闭度越大，地面得到的阳光越多B.非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的C.地震等自然灾害对种群的作用强度与该种群的密度无关，属于非密度　制约因素D.影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病等
解析:林冠层的郁闭度越大，地面得到的阳光越少，A错误。
考向　种群研究的应用1..下图表示种群在理想环境中和有环境阻力情况下的增长曲线，下列有关种群数量增长曲线的叙述中正确的是( )
A.图甲为“J”形增长，每年增加的个体数量始终不变B.图乙为“S”形增长，G点时增长速率达到最大值C.防治蝗灾应在害虫数量达到F点时进行D.渔业捕捞后剩余量应该在E点左右
解析:图甲曲线的斜率代表种群的增长速率(即单位时间内种群个体的增加数目)，由题图曲线特征可以看出，在不同的时间点，曲线的斜率不同，即种群的增长速率不同，A项错误；
图乙中G点时种群的数目不再变化，增长速率为0，B项错误；防治蝗灾应该在D点附近，超过D点，蝗虫增长速率加快，灭虫效果差，C项错误；渔业捕捞应该在超过K/2时进行，且每次捕捞后的剩余量应保持在E点左右，此时种群的增长速率最快，D项正确。
1.非生物因素对种群数量变化的影响是综合性的(　　)2.食物匮乏，动物种群会出现出生率降低死亡率升高的现象(　　)3.气温、干旱、传染病等都属于非密度制约因素(　　)4.引入天敌，有利于将害虫的数量控制在较低水平(　　)
1.(选择性必修2 P14)在自然界，种群的数量变化受到　　　　　　　等非生物因素的影响。应当指出的是，非生物因素对种群数量变化的影响往往是　　　　。例如，春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除_________外，　　　　　　　　　也是重要原因，而对于动物来说，___________ 也是导致种群增长的重要因素，这就涉及生物因素了。2.(选择性必修2 P16)细菌或病毒引起传染病，也会影响_______________ 等特征，进而影响种群的数量变化。
3.依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应使种群数量剩余在 左右，原因是____________________________________________________________________________________________。4.(源于选择性必修2P15“思考·讨论”)猞猁和雪兔种群的数量变动过程中，二者的种群数量是相互影响的，是　　　　的关系。
种群数量在 时种群的增长速率最
大，捕捞剩余在 能使种群数量快速增长，有利于获得最大持续产量
5.教材中的隐性知识　来源于选择性必修2 P16“小字部分”：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，称为　　　　　　，而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，称为　　　　　　　。