第1章 种群及其动态（复习课件）-【大单元教学】高二生物同步备课系列（人教版2019选择性必修2）

人教版高中生物选择性必修2 第1章 种群及其动态 复习课件 课标要求 核心素养 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.了解种群密度的调查方法。 3.尝试建立数学模型解释种群的变动。 4.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。 5.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。 1.生命观念——分析种群数量变化，建立生物与环境相协调的观点。 2.科学思维——构建种群增长数学模型，培养归纳、比较及运用模型分析问题的能力。 3.科学探究——调查双子叶植物的种群密度，探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。 4.社会责任——归纳总结种群数量变化在实践中的应用，养成关注生产实践、学以致用的态度。 2 在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。 肯尼亚的斑马 （1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼 （3）两个池塘内的全部青蛙 （4）一片草地上的全部植物 （5）一片草地上的成年梅花鹿 × √ × × × 1、种群: 温故知新：种群的定义及判断依据 2.判断依据: ①一定地域内 ②同种生物构成 ③全部个体的总和 种群也是生物进化的基本单位。 种群既是生物繁殖的基本单位； 草场如何确认放牧量，能保护草原，又能取得最好经济效益？ 怎样控制害虫数量，以防止虫灾发生? 濒危动物保护、有害生物的防治、渔业上合理捕捞量的确定等，都离不开种群的研究。种群研究的中心问题是种群的数量特征及其变化规律。 对濒临灭绝动物的保护 思考：为什么要研究种群？ 一、种群密度及其调查方法 ——种群最基本的数量特征 (1)概念： 种群在 或 中的 就是种群密度。 单位面积 单位体积 个体数 一、种群密度及其调查方法 1、种群密度 种群密度＝ 空间大小（面积或体积） 种群中的个体数量 计算公式： 陆生生物 水生生物 阅读课本P2“种群密度及其掉调查方法”，总结以下问题： 1.种群密度的调查方法有什么，分别适应什么对象？ 2.概括调查方法具体的实施步骤 逐个计数法： 估算法 黑光灯诱捕法（对象： ） 样方法（对象： ） 标记重捕法（对象： ） 五点取样法 等距取样法 取样方法 调 查 方 法 趋光性昆虫 植物或昆虫卵及一些活动范围较小的动物（如蚜虫、跳蝻） 活动能力强、活动范围大的动物 注意随机取样 其他方法 航拍法、红外触发相机、分析粪便、标记声音等 一、种群密度及其调查方法 分布范围小、个体大的种群；或稀有保护生物（珙桐(湖北神农架的国家一级保护植物)密度）； 1．下列有关调查生物种群密度方法的叙述，正确的是 (　　) A．用样方法调查数量较少的蒲公英种群密度时，可在蒲公英分布较多的区域增加样方数 B．跳蝻的活动能力比植物强，因此调查草地中跳蝻和蒲公英的种群密度的方法不同 C．用标记重捕法调查时，若标记个体与未标记个体被天敌捕捉的概率相等，则天敌的存在不会影响调查值的大小 D．很多昆虫有翅膀，活动能力较强，因此常采用标记重捕法调查昆虫的种群密度 趁热打铁 C　 （1）样方法 一、种群密度及其调查方法 a.步骤： b.样方确定原则（关键） c.常用的样方选取方法: 五点取样法： 正方形或不规则地段 等距取样法： 长方形或长条形地段 d.计数原则:“压边”的原则：要左不要右，要上不要下(对边只选其中一条计数) 10个 9个 e.调查植物的种群密度 单子叶植物(爬山虎） 双子叶植物(蒲公英） √ 单子叶植物常丛生或蔓生，难以辨别是一株还是多株 种群数量(N) 首捕标记数(M) 重捕总数(n) 重捕中标记数(m) = 一、种群密度及其调查方法 具体原理： 2、种群密度的调查方法 充分混匀 ——标志重捕法 被标记率= （局部） （整体） 标记环、耳钉、涂色、剪趾、剪鳍、植入芯片等 标记方法： 一、种群密度及其调查方法 思考：多次捕捉的估算结果会不会更准确?如果标记物容易脱落会对统计结果有什么影响? 主要与 m 值有关 可能是有哪些原因会导致的估算结果不准确？偏大？偏小？ N值偏大 ①标记物脱落，则估算值偏___； ②被标记个体的被捕机会降低，则估算值偏___； ③标记物导致被标记个体易于被天敌发现，则估算值偏___; ④在被标记个体稀少处捕获，则估算值偏___； ⑤被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获，则估算值偏___； ⑥在被标记个体密集处捕获，则估算值偏___； ⑦如果标记的个体因标记过于醒目，易被调查者发现，则估算值偏____； 初次捕获并标记数(M) 个体总数(N) 重捕获的标记个体数(m) 再次捕获的个体数(n) = 大 大 大 大 重捕获的标记个体数(m)偏小 小 小 小 重捕获的标记个体数(m)偏大 密度估算公式: 一、种群密度及其调查方法 不影响 ⑧重捕时，捕获的标记个体受伤死亡，会影响统计结果吗？ 其他影响因素： ①标记物不能过分醒目； ②标记物和标记方法不能影响标记对象正常的生理活动； ③标记物不易脱落； ④标记个体需与未标记个体混合均匀后再重捕，保证在重捕时被捕的概率相等； ⑤确保调查期间没有较多个体的迁入、迁 出、出生、死亡； 2．(2024·聊城月考)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。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，捕获结果统计如下表。下列叙述错误的是(　　)     捕获鸟总数/(只) 灰喜鹊/(只) 画眉/(只) 第一次捕捉 306 48(标记后放生) 37(标记后放生) 第二次捕捉 298 43(其中6只有标记) 32(其中8只有标记) 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．若第二次捕捉时扩大调查的范围，被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 趁热打铁 C　 二、其他种群数量特征 3.年龄组成(年龄结构)——预测种群数量变化趋势 种群的年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例 增长型 稳定型 衰退型 年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗？ 二、其他种群数量特征 衰退型 稳定型 增长型 衰退型 增长型 种群中雄雌个体数目的比例。 4.性别比例（性比）--通过影响出生率影响种群密度 注意: 这里的雌雄个体指的是具有生殖能力的个体，如工蜂就不计算在内； 不是所有种群都有性别比例，如某些雌雄同株的植物； 并不是所有种群合适的性别比例都是 1∶1，如蜜蜂、蚂蚁、人工饲养的鸡群等。 二、其他种群数量特征 【思考讨论】 （1）黑光灯诱捕昆虫和性外激素诱杀害虫的原理相同吗？分别属于生态系统中的何种信息传递？ 提示　原理不同。前者利用了昆虫的趋光性，后者利用了昆虫之间通过化学物质传递信息的原理。前者属于物理信息，后者属于化学信息。 （2）若某动物的婚配制为一雌一雄，生殖期个体的雌雄比越接近1∶1，则出生率越 。 高 拓展：种群的空间特征 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或空间布局叫做种群的空间特征或分布型。种群的空间分布一般可概括为三种基本类型：随机分布、均匀分布和集群分布 二、其他种群数量特征 A．甲为死亡率，乙为出生率 B．丙为性别比例，主要通过影响出生率和死亡率来间接影响种群密度 C．丁为年龄结构，每种类型中都包括老年、成年和幼年三个年龄期 D．种群密度是种群最基本的数量特征，总是随着出生率的增大而增大 3．(2024·盐城期中)下图为种群的各个特征之间的关系图，下列叙述正确的是(　　) C　 趁热打铁 数学公式： 曲线图： 科学、精确、不够直观 直观、不够精确 思考：数学模型曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？ 三、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） 数学模型 数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 建构数学模型的意义: 描述、解释和预测种群数量的变化。 Nn=N0×2n 数学模型如何构建呢？ 18 细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？ 在资源和空间没有限制的条件下，某种细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 Nn=1×2n，Nn代表繁殖n代后细菌数量，1为细菌起始数量，n代表繁殖代数 观察、统计细菌数量，对所建立模型进行检验或修正，如：细菌初始值一般不为1：细菌初始数量为N0, 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 三、构建种群增长模型的方法（建立数学模型） （1）种群数量增长模型 （2）形成原因： 充裕、气候适宜、 敌害 （3）种群增长速率： 新增加的个体数与时间的比值 （4）种群增长率： 单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例。 保持不变，为λ-1 理想条件 食物和空间 没有 如：① 一个种群刚迁入到一个新的适宜的环境中 ② 实验室条件下 四、种群增长的“J” 形曲线 Nt＝N0λt N0： t： Nt： λ： 种群起始数量 时间 t年后种群的数量（第t+1年） 该种群数量是一年前种群数量的倍数,不是增长率 （5）数学公式： 项目 种群数量变化 年龄结构 λ>1     λ＝1     λ<1     增加 增长型 相对稳定 稳定型 减少 衰退型 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。 【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？ 四、种群增长的“J” 形曲线 种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，后增长减缓，到K值时停止增长。 1. 条件： 2. 数学模型： 3. 特点： ①资源和空间有限、②种内竞争加剧、③存在天敌、④其他竞争的物种。 增长速率 时间 t1 t2 S型曲线增长率曲线 增长率 时间 五、种群的“S”形增长 随时间的推移，环境阻力越来越大，增长率越来越小直至为0 K 4．如图为有关种群增长曲线的模型图，下列有关说法不正确的是(　　) A．种群呈现“J”形增长的前提条件是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 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加大 C．在自然界中，种群的增长曲线一般是“S”形曲线 D．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 趁热打铁 D 增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。 随时间的推移，环境阻力越来越大，增长率越来越小直至为0 K 增长率 ≠ 增长速率: 增长速率＝ Nt－No(个) T(年) ×100％ 增长率＝ Nt－No No ①“J”型曲线反映的种群增长率是一定的，而增长速率逐渐增加; ②“S”型曲线反映的种群增长率逐渐降低,而种群增长速率是先逐渐增大后逐渐减小的。 五、种群的“S”形增长 （3）增长速率或增长率： （1）种群数量增长模型 （2）形成原因： 有限、存在 , 种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定。 食物、空间 天敌、种内斗争 环境阻力 （3）曲线特点： ①种群数量达到K/2值时，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，并在K值左右保持相对稳定 K值：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称为环境容纳量 环境阻力 在生存斗争中被淘汰的个体数量 （4）增长速率 ①增长速率先增大后减小，最后为0。 ②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。 实质就是“S”型曲线的斜率 五、种群的“S”形增长 5. (2024·湖北石首一中高二月考)湖泊中某种鱼的种群数量呈“S”形增长时，其种群数量与种群增长速率的关系如图所示。下列分析不正确的是(　　) A．种群数量达到戊点对应的数量时，种群的出生率最小 B．丙点对应的种群数量约为环境容纳量的一半 C．该种群的年龄结构在丁点时为增长型 D．控制捕捞后数量为丙点对应数量，可以持续获得较大的鱼产量 趁热打铁 A （5）聚焦K值 在环境条件不受破坏的情况下，一定空间所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。 ①K值并不是种群数量的最大值 ②K值不是一成不变的(影响因素) 资源、空间、捕食者等环境因素 t1对应K/2值， t2对应K值， 五、种群的“S”形增长 【易错易混】最大捕捞量≠最大日捕捞量 K/2 t0 t1 t2 时间 种群数量 K a b c d e ①要持续获得最大捕捞量: K/2之后捕捞 ②要获得最大日捕捞量: 则在种群密度最大(K值)时捕捞 捕捞后数量维持在K/2值处，此时种群增长速率最大，种群数量能迅速恢复，有利于资源的可持续利用 草原最大载畜量不超过K值，所以得合理确定载畜量 五、种群的“S”形增长 场景2 （6）K值与K/2值在实践中的应用——有害生物防治方面 防治家鼠等有害动物应当采取什么措施最有效？ ①从环境容纳量考虑：增大环境阻力，降低环境容纳量 例如：将粮食和其他食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施；养殖或释放它们的天敌等 在K/2前防治 ②从K/2值考虑： 根本措施 防治要及时，绝对不能让其种群数量增长到K/2值，若达到该值会导致有害生物成灾 五、种群的“S”形增长 6．如图甲是某种兔迁入新环境后种群增长速率随时间的变化曲线，第3年时用标记重捕法调查该兔的种群密度，第一次捕获50只，全部标记后放回，一个月后进行第二次捕捉，在第二次捕到的兔中，未标记的有60只、标记的有20只。如图乙表示某动物迁入某岛屿后种群数量的变化趋势。下列相关说法正确的是(　　) A．图甲对应的兔种群在新环境中的K值约为400只 B．图甲中第5年时种群数量最少 C．图乙中d点对应的种群数量为该岛屿上某动物种群的K值 D．若图乙表示田鼠的种群数量变化，则在b点对应的时间进行防治最好 趁热打铁 A 培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移， 酵母菌数量呈“ ”形增长。 1目的：探究培养液中酵母菌种群数量变化并总结影响种群数量变化的因素。 2.实验原理：酵母菌是单细胞 生物，生长周期短，增殖速度快，可以用 培养基来培养。 3.提出问题： 4.作出假设： 真核 液体 S 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 5.实验设计: (1)变量分析： 自变量： 时间 因变量： 酵母菌数量 无关变量： 培养液的体积等 (2)怎样对酵母菌进行计数？ ①方法： 抽样检测法 ②用具： 血细胞计数板、显微镜等 六、培养液中酵母菌种群数量的变化 (1)血细胞计数板 (3)血细胞计数板及相关计算 计数室深度为0.1mm 1个计数室的面积为1mm2， 1个计数室内有400个小方格。 每个小方格的面积是1/400mm2 (2)计算公式 1ml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 六、培养液中酵母菌种群数量的变化 两种不同计数室的取样方法不同 规格二（16×25）： 1 mL培养液中细胞个数＝？（你能计算吗） 1 mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×16×104 ×稀释倍数 六、培养液中酵母菌种群数量的变化 (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_______________________________________________________________________________________。 “S” 营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等 6、结果分析 注意事项： ①菌体浓度高，溶液需要进行定量稀释； ②先振荡试管再取样，使酵母菌分布均匀，减少误差； ③先盖上盖玻片，再吸取培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入；制好装片后，应静置一会，待酵母菌全部沉降到计数室底部再观察； ④需连续多天在相同时间取样计数。 ⑤本实验不需设置对照实验，不同时间形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，应对每个样品计数三次，取其平均值。 六、培养液中酵母菌种群数量的变化 7．(2024·潍坊期末)某生物实验小组将酵母菌接种到装有10 mL培养液的试管中，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；血细胞计数板规格为1 mm×1 mm×0.1 mm；经台盼蓝染色后，图甲双边线内有4个细胞为蓝色)，图乙曲线a、b是两批次酵母菌培养的结果。下列有关说法错误的是(　　) A．若每个中方格酵母菌平均数如图甲所示，此时试管中酵母菌数量约为5×108个 B．图乙中t2时两批次培养液中营养物质的剩余量a>b C．血细胞计数板有两个计数室，一块盖玻片只能覆盖一个计数室 D．视野中酵母菌存在“抱团”现象，可能与取样前没有充分振荡、摇匀有关 C 趁热打铁 ②但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等。 ③当种群长久处于不利条件下，种群数量会持续性的或急剧的下降。 ①在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。 ④当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。 七、种群数量的波动 生物因素 外部的生物因素 内部的生物因素 非生物因素 （非密度制约因素） （密度制约因素） 光照强度 温度、水、氧气 影响光合作用强度 影响植物生长发育 影响细胞代谢水平 影响动、植物生长发育 动、植物种群数量变化 对种群数量的作用强度与该种群密度是相关的，种群密度越高，该种群受影响越大。 对种群的作用强度与种群密度无关 八、影响种群数量变化的因素 影响种群数量变化的因素 8．(2024·湖南长沙高二期末)古籍中有许多防虫治虫的记载，东汉王充的《论衡》：“藏宿麦之种，烈日乾暴，投于燥器，则虫不生。”明代霍韬曾说，广东香山、番禺等地有蟛蜞虫，食谷之芽，大为农害，唯鸭能啖焉，且鸭不为害农稻。清末的《蒲圻县乡土志》载有：“捕得蝗，刺孔点以痘浆，放令飞去，痘毒传染，其种自灭。”下列说法正确的是(　　) A．“烈日乾暴，则虫不生”说明害虫的种群数量变化受密度制约因素影响 B．稻田中引入蟛蜞虫的其他天敌，均可“能啖焉”且“不为害农稻” C．病毒与蝗虫之间为寄生关系，可在蝗虫数量达到2(K)时接种病毒进行防治 D．自古以来害虫难以防治的原因可能是大多数害虫的繁殖能力强、出生率高 趁热打铁 D 课堂小结 1.种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率及迁入率与迁出率，其中种群密度是种群最基本的数量特征。 2.直接决定种群密度的是出生率与死亡率、迁入率与迁出率，年龄组成是预测种群数量变化趋势的依据。 3.“J”型增长曲线的形成条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。“S”型增长曲线的成因：资源和空间条件有限，随种群密度增大，种内斗争加剧，天敌数量增多，从而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡。 4.在自然界中，气候、食物、天敌、传染病等均会影响种群数量，故大多数种群数量总处于波动中。 5.渔业捕捞中，捕捞后让鱼的种群数量维持在K/2的原因： 长句应答突破 K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能迅速恢复，有利于鱼类资源的可持续利用 1.(2022·全国甲卷，5)在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是(　　) D A.甲、丙、乙 B.乙、甲、丙 C.丙、甲、乙 D.丙、乙、甲 课后练习 2.(2024·泉州期中)如图表示同一群落中的甲、乙两个种群的δ(δ＝出生率/死亡率)随时间变化的曲线。下列有关分析错误的是(　　) A．甲的种群密度在t4时刻比t3时刻小 B．t2～t3时间段甲的种群密度先升后降 C．乙的种群密度在t1时刻比t4时刻小 D．t2时刻甲、乙种群的自然增长率相同 课后练习 D 3．(2024·哈尔滨期末)如图表示用样方法进行相关调查的结果，下列相关叙述错误的是(　　) A.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 B．用样方法调查某植物种群密度时，常用的取样方法有五点取样法和等距取样法 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．样方法只适用于调查双子叶草本植物的种群密度 课后练习 D 4.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 A 课后练习 5．(2024·济宁段考)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对策生物通常个体小、寿命短、繁殖能力强、扩散能力强，亲代对后代缺乏保护；K对策生物通常个体大、寿命长、繁殖能力弱、扩散能力弱，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。下列说法错误的是(　　) A．r对策生物能在短时间内产生较多后代，后代存活率高 B．老鼠的生活史对策为r对策，r对策生物易受非密度制约因素影响 C．华南虎的生活史对策为K对策，K对策生物易受密度制约因素影响 D．一般情况下，K对策生物的进化方向是使种群数量维持在环境容纳量附近 课后练习 A (1)该草地布氏田鼠的平均种群密度 为________只/hm2。事实上布氏田 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____________。 (2)综合两次捕获情况，该布氏田鼠种群的性别比例(♀/♂)为________。 (3)在上述调查的同时，还对样方中布氏田鼠的洞口进行了调查(假设样方只有这一种田鼠)，平均每100 m2有3.6个洞口，洞口数与布氏田鼠数的比例关系为________。 6．“标记重捕法”是动物种群密度调查中一种常用的调查法。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2 hm2(1 hm2＝10 000 m2)，随机布设100个鼠笼，放置1夜后，统计所捕获的布氏田鼠数量、性别等，进行标记后放归；3日后进行重捕调查，所得到的调查数据如下表所示：   次数 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 课后练习 144 大 8/9 2.5∶1 Lavf57.71.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.79(fixed_gap:False) $$