1.1 种群的数量特征课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

微观 宏观 组织 器官 系统 个体 群落 生态系统 生物圈 种群 细胞 生命系统的结构层次 分子水平——物质基础 细胞水平——结构基础 （必修一二） 稳态与平衡 （选必一） 目录 /CONTENTS 01 种群及其动态 02 群落及其演替 03 生态系统及其稳定性 04 人与环境 第1章 种群及其动态 3 1.1 种群的数量特征 本节学习目标 1.怎样估算种群密度？如何提高估算的准确性？ 2.种群的数量特征有哪些？ 3.如何根据种群的特征预测其未来的发展趋势？ 温故知新：种群的定义及判断依据 生活在一定自然区域内，同种生物的全部个体。 1.种群: 一个水池里的全部鱼 × 一个水池里的全部鲤鱼 √ 种群是物种繁殖、进化的单位 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 问题探讨 2015年，我国科学家基于长期的野外观测宣布：在我国东北长白山脉北部地区，共监测到东北豹42只，其中，幼体2只，雄性和雌性的成体分别为21只和17只，未能判断性别的成体2只。 讨论： 1.调查东北豹的种群数量对于保护它们有什么意义？ 弄清东北豹的数量现状，才能有针对性地采取有效的保护措施。 2.调查东北豹种群中雌雄个体的数目对于预测该种群的发展趋势有什么意义？ 东北豹种群中雌雄个体的比例影响种群的出生率，从而影响种群数量的变化。 采取有针对性的保护措施需要考虑什么问题呢？ 问题1：平均每只东北豹有多大的生活面积？东北豹种群数量如何调查？ 问题2：种群的数目是如何变化的？一定区域存在多少东北豹比较合理？ 问题3：影响到东北豹数目的因素有哪些？自然保护区内的资源如何有效利用？开发到什么程度呢？？ 这些问题都涉及东北豹的种群密度。 什么是种群密度呢？怎样估算种群密度呢？ 1.种群密度的概念是什么？如何表示(计算)种群密度？ 2.调查种群密度的常用方法有哪些？原理是什么？具体过程？ 3.除了种群密度，种群还有没有其他数量特征？ 4.种群的这些数量特征有无联系，如有，有何种关系？ 自主阅读课本P2-6页相关内容，思考下列问题。 一、种群密度及其调查方法 （1）概念： 1、种群密度 种群在 或 中的个体数。 单位面积 单位体积 陆生生物 水生生物 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： ——种群最基本的数量特征 思考: 是不是种群数量多，种群密度就大？ 不是；因为种群密度强调的是单位面积或单位体积中的个体数。 种群研究的中心问题是种群的数量特征及其变化规律 9 牧民在承包的草场上该放养多少头羊，经济效益才最好？ 对于某水体中的鱼，何时捕？捕捞多少？才能既不会使资源枯竭，又使资源得到充分利用？ 在害虫种群密度达到多少时喷洒农药，既能减少环境污染，又能防止虫灾发生？ 濒危动物保护、农田杂草状况调查、农林害虫的检测和预防、渔业上捕捞强度的确定等，都需要对种群密度进行调查研究。 （2）研究种群密度的意义： 例.下列可以称为种群密度的是( ) A.某湖泊一年中鲫鱼新增加的个体数 B.一个池塘单位体积内的鲤鱼数量 C.一片森林中单位面积内的乔木数量 D.池塘中的鲫鱼和水库里的鲫鱼 11 B 2、种群密度的调查方法 对于数量较少的生物，可以采取什么方法调查？ （1）逐个计数法 适用范围 分布范围较小、个体较大的种群 --最准确 【说明】数量较少的濒危生物，即使分布范围较大，也可以采用逐个计数法计算种群密度。 在多数情况下，逐个计数非常困难，需要采取什么方法呢？ “中国鸽子树”珙桐 估算法 因其花形酷似展翅飞翔的白鸽而被西方植物学家命名为“中国鸽子树” 12 （2）估算法 ①黑光灯诱捕法 b.适用范围: a.原理: 黑光灯是一种发射人眼看不见的、波长在365 nm左右的紫外线的电光源。 黑光灯具有很强的诱虫作用，是杀虫用灯的理想光源。 适用范围: 对于有_______的昆虫，可以用____________________的方法来估算它们的种群密度。 黑光灯进行灯光诱捕 趋光性 紫外线黑光灯 在该区域均匀放置适宜数量的黑光灯，每日统计捕捉到的该昆虫的数量即可，这样得到的并不是该种群的具体数量，而是多度等级。这种统计的意义主要在于与往年的情况进行对比，预测害虫的成灾程度。 例如:今年每个黑光灯每晚捕获 30 只某害虫，查阅往年的数据得知每个黑光灯每晚捕获 20 只该种害虫就会爆发严重的虫灾，那么今年的虫灾就已经达到非常严重的程度了。 13 估算绝对密度 在一个封闭的种群里，用同样的方法连续捕捉被调查动物，随着连续的捕捉，导致种群内个体数逐渐减少，造成每次捕获数逐次递减，但捕获的总累积数则逐渐增加，当单次捕获数降到0时，捕获的总累积数就等于该种群的总个体数。 累积捕获数(x)与每次捕获数(y)之间的函数关系为：y=ax+b 如图，利用几次实验数据，得出每次捕获数(y)与累积捕获数(x)的一次函数关系，当y=0时，x即为该种群的总个体数。 累积捕获数(x) 每次捕获数(y) y=—0.2x+18.7 这种方法称为：去除取样法 ①黑光灯诱捕法 （2）估算法 随机取样 若干样方 适合调查植物，及 、 的动物。 活动能力弱 活动范围小 求每个样方种群密度 计算所有样方种 群密度的平均值 估算种群密度 样方法的步骤是什么？适用范围是什么？ 步骤： 范围： ②样方法 蒲公英 昆虫卵 跳蝻 蚜虫 （2）估算法 10m 10m 【思考问题】 (1)选择单子叶还是双子叶植物？ (2)样方应多大为宜？ (3)样方的数量多少为宜？ (4)应如何取样？（确定样方位置） (5)如何计数样方内的个体数量？ 探究·实践：调查草地中某种双子叶植物的种群密度 P5 1.确定调查对象——双子叶植物 单子叶草本植物常常是丛生或蔓生的，从地上部分难以辨别是一株还是多株；而双子叶草本植物的个体数目则易于辨别。 双子叶植物网状脉 单子叶植物叶条形或披针形 探究·实践:调查草地中某种双子叶植物的种群密度 17 (2)样方的数量 样方的多少与被调查地段的总面积呈 相关；一般来说，选取的样方越少， ；选取的样方越多，求得的种群密度 。 正 越接近实际值 误差越大 (3)样方的大小 视调查对象的大小及分布情况而定 草本 灌木 乔木 样方面积1m2 样方面积16m2 样方面积100m2 【讨论】样方的多少会影响调查结果吗？ 密集 稀疏 缩小样方面积 增大样方面积 ①调查总体为非长条形时，选择______________ ②调查总体为长条形时，选择_____________ 五点取样法 等距取样法 (4)如何取样?（取样方法） 样方的取样关键： 随机取样，不能掺入主观因素 思考2：“所选样方位置上有块大石头，应该换个位置取样。”对吗？ 不需要！ 思考1：若调查一条河岸上某种杂草的种群密度用什么取样方法？ 等距取样法 强调随机取样是为了使调查结果不受主观因素的影响，保证调查结果的准确性。 19 同种生物个体无论大小都要计数，若正好在边界线上， 应“计上不计下，计左不计右” ，即只计数相邻两边及夹角上的个体。 (5)计数原则 9个 10个 步骤：取样→计数→求平均值　 样方1m2 1 2 3 4 5 株数(株) 密度 5 8 7 3 6 5.8株/m2 10m 10m 估算这块草地中蒲公英的密度（用 表示）？ 5 8 7 3 6 假设我们所调查的一块地里的蒲公英的分布比较均匀，10个小组各自统计的一个样方的结果如下表: 以上各组所报的数值中，经实际询问有1个组是不真实的。最可能是第__ _组。 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 株数 21 23 21 20 19 1 18 24 21 18 19 20 所有数据平均值为18.75，标准差为5.63； 说明样方6不具有代表性，属于离群样方，应当舍弃！ 舍弃样方6，平均值为20.36，标准差为1.86。 (6)数据的取舍 6 例.某同学拟调查一个面积为100hm2草地上某种双子叶草本植物的种群密度，下列做法合理的是( ) A. 计数该草地上该种植物的全部个体数目 B. 设置1个1m2样方，计数样方中该种植物的个体数目 C. 随机设置1m2样方若干，计数每个样方中该种植物的个体数目，再取平均值 D. 在该种植物密集处设置1m2样方若干，计数每个样方中该种植物的个体数目，再取平均值 E. 采用等距取样法，减少样方数量 F. 采用五点取样法，缩小样方面积 G.将样方内的个体进行标记后再计数 C 例2、（2016，全国2）如果采用样方法调查某地区（甲地）蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是( ) A．计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度 B．计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度 C．计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度 D．求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度 C 例3.据图回答下列问题： (1)样方法常适用于对植物种群密度的取样调查。常用的取样方法有_____ _______和________ ____。某同学采用样方法对一种植物进行计数，如图甲是其中的一个样方中该植物的分布情况 (注：图中黑点表示该种植物)。对该样方中该种植物进行计数时，应记录的数目是_____株。 (2)若选取3个合适的样方对某种植物进行计数，结果分别是n1、n2、n3，则该种植物的种群密度为_____________ __________株/m2。 五点取样法 等距取样法 8 (n1＋n2＋n3)/(3S0) 例.(2022·全国乙卷)某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量，主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题： (1)为保证调查的可靠性和准确性，选取样方时应注意的主要事项有__________________________________ (答出3点即可)。 (2)已知调查区域总面积为S，样方面积为m，样方内平均个体数为n，则该区域的种群数量为___________。 随机取样、样方的大小、样方的数目 (3)与标记重捕法相比，上述调查方法的优势有____________________________________________________(答出2点即可)。 误差小，准确度高；操作更便捷，避免资源浪费 对野生动物的不良影响小、调查周期短，操作简便 （S×n）/m 如果调查羊或者海鸥等鸟类的种群密度，还能用样方法么？ 不能，羊和海鸥活动能力强，活动范围大 估算法——标记重捕法 2、种群密度的调查方法 在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估算种群密度。 捕获 标记 放回 重捕 N只 M只 n只，其中m只带标记 3、标记重捕法 种群数量(N) 初捕标记数(M) 重捕数(n) 重捕中标记数(m) = 活动能力强，活动范围大的动物 讨论：能否找出其中的等量关系？ 例.在对某地区田鼠的调查中，调查范围为2hm2，第一次捕获并标记39只，第二次捕获34只鼠，其中有标记的鼠15只，这样可估算该地区田鼠种群个体总数为___________;种群密度为_____________ 44.2只/hm2 88.4只 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) = 15 34 = 39 N N =88.4 注意事项 ①标记物不易脱落； 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标记物不能过分醒目； 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确保调查期间没有个体的迁入和迁出。 3、标记重捕法 标记重捕法导致种群总数出现误差的原因有哪些？ 3、标记重捕法 ①标记物脱落； ②被标记个体捕获机会降低； ③标记物导致标记个体易被捕食； ④被标记个体死亡； ⑤被标记个体放回后未融入原种群，如重捕时间间隔过短； ⑥调查期间有同种动物迁出。 m偏小 M m n = N m M n = N 误差分析 现学现用：若某种动物被捕捉过一次后更难捕捉，则统计结果较实际种群密度偏大还是偏小？ 偏大 m偏小 m偏小 m偏小 m偏大 m偏大 “三看法”选择适合的种群密度调查方法 一看 个体数量 少 直接计数 二看 生物类型 植物 样方法 三看 生物类型 活动能力小 样方法 多 动物 活动能力大 标记重捕法 除了以上三种种群密度的调查方法外，大家还能想到其他方法吗？ 2、种群密度的调查方法 32 ①红外触发相机技术调查：如东北虎和东北豹等。 秧鸡 ③通过不同的声音调查：如鲸、长臂猿和秧鸡等。 ②分析动物粪便特征调查：如大熊猫。 长臂猿 其他估算法:P6 岩山羊 ④通过无人机航拍调查：如岩山羊等 【小结】种群密度的调查方法 种群密度的调查方法 逐个计数法 估算法 适用范围 分布范围较小、个体较大的种群 黑光灯诱捕法 样方法 标记重捕法 适用范围 有趋光性的昆虫 适用范围 植物或昆虫卵及一些活动范围较小的动物（如蚜虫、跳蝻） 适用范围 活动能力强、活动范围大的动物 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 例.有关调查动物种群密度方法的叙述，正确的是（ ） A、草地中跳蝻的种群密度一般不采用样方法进行调查 B、对于活动能力强，活动范围大的动物最好采用样方法调查种群密度 C、运用标记重捕法调查时，个体被捕捉的概率应相等，而与标记状况、年龄和性别无关 D、对农作物上的蚜虫，植物叶片上的昆虫卵常采用标记重捕法调查种群密度 C 例.(2023·福建福州联考)某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查，所调查样方的总面积为2 hm2(1 hm2＝10 000 m2)，统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归，3日后进行重捕与调查。所得到的调查数据如下表：   捕获数/只 标记数/只 雌性个体数/只 雄性个体数/只 初捕 50 50 28 22 重捕 50 10 32 18 以下是某同学对数据的分析结果，你认为正确的是(　 　) A.此调查方法可以用来调查田中小麦的种群密度 B.若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，统计的种群密度比实际低 C.综合两次捕获情况，该田鼠种群的性别比例(♀/♂)约为7∶2 D.该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2 D 捕获次数太少，偶然性大 36 【考点判断】 (1)在互花米草相对集中的区域选取样方以估算其在入侵地的种群密度。(2020·山东卷，19A)( ) 提示　应随机取样，不能在相对集中的区域选取样方。 (2)采用五点取样法能精确调查荷塘中蜻蜓目昆虫的种类数。 (2020·江苏卷，15B)( ) 提示　样方法不能调查昆虫的种类数。 × × (3)五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。 (2015·江苏卷，9A)( ) 提示　应用等距取样法。 (4)调查身体微小、活动力强的土壤小动物数量常用标记重捕法 P30。 (2020·全国卷Ⅰ，6A)( ) (5)黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度。 (2018·全国卷Ⅲ，6C)( ) × × √ 调查身体微小、活动力强的土壤小动物数量常采用取样器取样法进行采集、调查。 37 2015年，我国科学家基于长期的野外观测宣布：在我国东北长白山脉北部地区，共监测到东北豹42只，其中，幼体2只，雄性和雌性的成体分别为21只和17只，未能判断性别的成体2只。 根据东北豹的种群密度，你能确定2014年其数量是增加还是减少吗? 不能 ？ 问题探讨 种群其他数量特征 种群数 量特征 出生率和死亡率 迁入率和迁出率 年龄结构 性别比例 种群密度反映了种群在一定时期的数量，是种群密度是种群最基本的数量特征。但是仅靠这一特征还不能反映种群数量的变化趋势；要想知道种群数量的消长，还需要研究种群的其他数量特征。 二.种群的其他数量特征 【思考】为什么东北豹、大熊猫等动物在人为保护措施下，种群数量仍不能迅速增长，而鼠、蝗虫等动物，尽管人们采取各种防除措施，却仍然数量繁多，屡屡为害？ 繁殖能力的差别是重要原因。 东北豹一般每年最多生一胎， 通常每胎产仔2～3只， 偶尔有产1只或4只的情况。幼豹2～3岁后性成熟。鼠一年可生数胎, 每胎产多只小鼠, 幼鼠当年即可性成熟。 一般来说，繁殖能力强的种群出生率高，种群增长快。 在单位时间内新产生（或死亡）的个体数目占该种群个体总数的比值即出生率（死亡率）。 概念: 【例1】截至2015年年末，我国大陆总人口约为13.7亿，2015年出生1655万人，我国大陆人口在这一年的出生率约为_____‰。 【例2】2015年年末，我国大陆总人数约为13.7亿，死亡人口为975万，死亡率约为_____‰。 12‰ 7‰ 12 7 1、出生率和死亡率 出生率＞死亡率，种群密度______； 出生率≈死亡率，种群密度__________；出生率＜死亡率，种群密度______。 增大 相对稳定 减小 与种群密度的关系： 自然增长率＝出生率－死亡率 意义： 出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。 直接影响种群大小和种群密度。 思考：中国人口的增长是出生率高造成的，对吗？ 出生率＞死亡率 1、出生率和死亡率 举例： 春运前后珠三角和长三角各大城市的人口变化 如果研究一座城市人口的变化，迁入率和迁出率是不可忽视的因素。 概念： 在单位时间内迁入（迁出）的个体数占该种群个体总数的 比值即迁入率（迁出率）。 2、迁入率和迁出率 迁入率和迁出率也是直接决定种群大小和种群密度的因素。 意义： 迁入率>迁出率 种群密度增加 迁入率=迁出率 种群密度稳定 迁入率<迁出率 种群密度减少 2、迁入率和迁出率 例.某地区由于秋天过早降温，许多蝗虫在产卵前死亡。第二年该地区蝗虫的种群密度明显下降。对蝗虫种群密度下降合理的解释是（ ） A. 出生率下降 B. 死亡率上升 C. 迁入率下降 D. 迁出率上升 45 A a.年龄结构: 三种类型的年龄结构比较: 类型 增长型 稳定型 衰退型 年龄特征 幼年个体___， 老年个体___ 各年龄期个体数_________ 幼年个体___， 老年个体___ 发展趋势 出生率___死亡率，种群密度_____ 出生率___死亡率，种群密度________ 出生率___死亡率，种群密度_____ 图示 多 少 比例相当 少 多 ＞ 增大 ≈ 相对稳定 ＜ 减小 3、年龄结构和性别比例 指一个种群中各年龄期的个体数目的比例 幼年(生殖前期)、成年(生殖期) 、老年(生殖后期) 46 稳定型 增长型 衰退型 稳定型 增长型 衰退型 稳定型 增长型 年龄结构是预测种群密度变化趋势的主要依据。 与种群密度的关系: 年龄结构通过影响出生率和死亡率来影响种群密度。 意义: 思考：1.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？年龄结构为衰退型的种群呢? 不一定。这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄结构，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。此外，种群数量还受迁入率和迁出率的影响。 年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。 a.年龄结构 预测种群密度变化趋势但是这种趋势不一定能实现 年龄 1990 2013 2018 0~14 岁 27.69% 16.41% 16.9% 15~64 岁 66.74% 73.92% 71.2% 65 岁及以上 5.57% 9.67% 11.9% 讨论：分析我国人口的年龄结构在1990-2018年期间发生了什么变化？ 这说明我国少年儿童的人口占比在减少，老龄人口占比在增加，我们应该关注我国人口的老龄化问题。 a.年龄结构 例.根据种群的年龄结构，可以推测出生率、死亡率的变化趋势。下列表述正确的是（ ） A.年龄结构为稳定型的，出生率大于死亡率 B.年龄结构为增长型的，出生率大于死亡率 C.年龄结构为衰退型的，出生率大于死亡率 D.年龄结构为稳定型的，出生率小于死亡率 50 B 例．如图表示四种不同种群中不同年龄的个体所占比例。其中种群密度可能会越来越小的是(　 　 ) 51 A b.性别比例 (1)概念: (2)类型: 雌雄相当型 雌多雄少型 雌少雄多型 多见于高等动物 多见于人工控制的种群 多见于营社会生活的昆虫 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。 注意: 不是所有种群都有性别比例，如某些雌雄同株的植物。 指种群中雌雄个体数目的比例。 (4)与种群密度的关系： 性别比例通过影响出生率，间接影响种群密度。 (3)应用： 利用人工合成的_________（信息素）诱杀某种害虫的_____个体，__________________________，就会使很多雌性个体___________，从而使该种害虫的种群密度明显降低。 性引诱剂 雄性 改变了害虫种群正常的性别比例 不能完成交配 【思考】为什么改变了种群正常的性别比例，种群密度会明显降低？ 降低了种群的出生率 1982年我国出生人口性别比例为108.5 (以100名女婴所对应的男婴数为结果) 2010年我国出生人口性别比例为121.2 严重偏离世界人口性别比例的正常值 （ 102~107 ） 预防 措施 2021年我国出生人口性别比例为111.3 禁止非医学需要的胎儿性别鉴定 禁止非医学需要的性别选择性的人工流产 （5）我国人口性别比例现状及预防措施： 含义：种群中的个体在其生活空间中的位置状态或布局。 均匀分布 随机分布 集群分布 种群的空间分布 集群分布比较常见，主要因为资源分布不均匀 均匀分布 人工种植 随机分布比较少见，环境资源分布均匀的情况下可能产生 55 例.在南方茶园中，利用生物防治来降低害虫的种群密度。人工合成的一种化学诱饵能散发出类似于雌性害虫性外激素的气体，布下“爱情陷阱”，专等雄性昆虫撞来而掉在诱饵下的水盆中，这种方法直接作用是（ ） A. 改变昆虫性比率 B. 降低昆虫出生率 C. 增加昆虫死亡率 D. 改变昆虫年龄组成 56 A 如图是有关种群特征的概念图，据图分析：图中①～⑤分别代表种群的什么特征？ 总结: 种群各数量特征之间的关系 年龄结构 性别比例 出生率 死亡率 种群密度 注意：除以上条件外，气候、食物、天敌、传染病等都影响种群密度的变化。 57 例、下图为种群数量特征间的相互关系，请据图判断各字母代表的含义。 A B C D E F 迁入率 出生率 性别比例 年龄结构 迁出率 死亡率 例.下列对种群数量特征概念图所作的分析, 错误的是( ) A.利用性引诱剂诱杀害虫会影响③ B.增长型种群的数量增长是由于①＞② C.预测种群数量变化的主要依据是④ D.我国计划生育政策的目的是通过降低②来控制人口过度增长 出生率 死亡率 性别比例 年龄结构 B 59 例.如图为某同学构建的种群各数量特征之间关系的模型，下列有关叙述正确的是(　 　) B A.①②③④分别指的是出生率、死亡率、迁入率和迁出率 B.春节前后，郑州市的人口数量变化主要取决于图中的③和④ C.预测未来种群数量变化的主要依据是⑥ D.利用性引诱剂诱杀某种昆虫的雄虫主要是通过控制⑤来影响种群数量的 种群的数量特征 种群密度 迁出率 迁入率 死亡率 出生率 年龄结构 性别比例 基本特征 取决于 影响 影响 影响 黑光灯诱捕法 样方法 标记重捕法 调查方法 小结 种群的空间特征 随机 分布 均匀分布 集群分布 $$