内容正文:
第46讲 种群的数量变化及其影响因素
课程标准
1.尝试建立数学模型解释种群的数量变动。
2.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数量变化。
3.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。
考点一 种群的数量变化及其影响因素
1.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数学形式。
(2)建构方法和实例
(3)表达形式
①数学公式:科学、准确,但不够直观。
②曲线图:直观,但不够精确。
2.种群数量的增长和波动
(1)种群的“J”形增长
提醒 λ解读
①a段——λ>1且恒定,种群数量呈“J”形增长。
②b段——λ尽管下降,但仍大于1,此段种群出生率大于死亡率,则种群数量一直增长。
③c段——λ=1,种群数量维持相对稳定。
④d段——λ<1,种群数量逐年下降。
⑤e段——虽然λ呈上升趋势,但仍未达到1,故种群数量逐年下降。
(2)种群的“S”形增长
提醒 ①环境容纳量(K值)是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量,并不是种群数量达到的最大值。
②“J”形增长曲线中不存在K值,“S”形增长曲线中增长速率最大时对应的种群数量为K/2,增长率或增长速率为0时对应的种群数量为K。
(3)种群数量的波动
①大多数生物的种群数量总是在波动中。处于波动中的种群,在某些特定条件下可能出现种群爆发。
②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。
③当一个种群数量过少,种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。
3.影响种群数量变化的因素
提醒 密度制约因素相当于生物因素,如捕食、寄生、食物等,对种群制约的作用强度随种群密度的加大而加强。非密度制约因素相当于气候、地震等非生物因素,其对种群的影响不受种群密度本身的制约。
【教材拾遗】 (选择性必修2 P17思维训练)据循环因果关系分析猎物和捕食者种群数量变化的相关性:自然生态系统中猎物增多会导致捕食者增多,捕食者增多会使猎物数量减少,猎物减少会引起捕食者数量减少,最终使猎物和捕食者在一定水平上保持动态平衡。
4.种群研究的应用
1.(选择性必修2 P12概念检测)将一种生物引入一个新环境中,在一定时期内,这个生物种群呈“J”形增长。( )
2.(选择性必修2 P9图1-5)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。( )
3.(选择性必修2 P9正文)当死亡率升高至与出生率相等时,种群的增长就会停止,有时会稳定在一定的水平。( )
4.(选择性必修2 P9正文)一个种群中的最大数量就是该种群的环境容纳量。( )
5.(选择性必修2 P9正文)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。( )
6.(选择性必修2 P14正文)生物因素和非生物因素均会对种群数量变化造成影响,且后者造成的影响往往是综合性的。( )
7.(选择性必修2 P16小字部分)气候、食物、天敌等因素属于密度制约因素。( )
1.(2025·河北秦皇岛模拟)出生率和死亡率变化会影响种群的大小,如图表示出生率和死亡率与种群数量之间的关系,K表示环境容纳量。下列叙述错误的是( )
A.出生率、死亡率、迁入率和迁出率直接影响种群密度
B.在K/2时种群单位时间内种群数量增加的最快
C.在达到K值之前种群的年龄结构呈增长型
D.该种群的增长率先升高后降低
题后归纳
K值的表示方法及变化
(1)K值的表示方法
(2)K值不是一成不变的
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;当环境条件改善时,K值会上升。
2.λ表示某一年的种群数量是一年前的种群数量的倍数。某研究小组绘制了种群甲、乙一段时间内的λ变化曲线,如图所示。下列分析正确的是( )
A.种群甲呈“S”形增长,K值为1.8 B.种群乙在0~t1期间呈“J”形增长
C.t3时种群甲的种群数量大于种群乙 D.种群乙在t1~t4期间种群数量持续减少
3.(2021·山东高考19题改编)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的增加而降低
B.水蚤种群密度为12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
考点二 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1.实验原理
2.实验流程
3.实验结果及分析
4.实验注意事项及分析
(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,减小估算误差。
(2)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成自身对照;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。
(3)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应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)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。
(5)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(6)使用血细胞计数板时,若先滴加样液,再盖盖玻片会使计数结果偏大,因为液滴表面张力的存在,使计数实际体积大于计数室体积。
1.(2025·山东齐鲁名校联考)探究培养液中酵母菌活细胞数量的动态变化时,常采用台盼蓝染色法区分活细胞与死细胞。下列有关实验的分析,正确的是( )
A.为保证实验结果的科学性,进行该实验时需要设置对照组
B.为从培养液中吸取足量酵母菌,可静置一段时间后直接从试管底部吸取
C.计数时,应将培养液滴入计数室中,盖上盖玻片,再计数蓝色细胞的数目
D.培养后期,可稀释后再计数,加入的台盼蓝染液的体积应折算在稀释倍数中
2.(2025·湖北十一校联考)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/mL
D.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“J”形增长
方法技巧
血细胞计数板及相关计算
1.(2024·山东高考18题改编)种群增长率等于出生率减死亡率。不同物种的甲、乙种群在一段时间内的增长率与种群密度的关系如图所示。已知随时间推移种群密度逐渐增加,a为种群延续所需的最小种群数量所对应的种群密度;甲、乙中有一个种群个体间存在共同抵御天敌等种内互助。下列说法正确的是( )
A.甲种群存在种内互助
B.由a至c,乙种群单位时间内增加的个体数逐渐增多
C.由a至c,乙种群的数量增长曲线呈“S”形
D.a至b阶段,甲种群的年龄结构为衰退型
2.(2023·山东高考19题改编)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。下列分析错误的是( )
A.初始密度介于0~a时,种群数量最终会降为0
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点右移
3.(2023·辽宁高考10题)在布氏田鼠种群数量爆发年份,种内竞争加剧,导致出生率下降、个体免疫力减弱,翌年种群数量大幅度减少;在种群数量低的年份,情况完全相反。下列叙述错误的是( )
A.布氏田鼠种群数量达到K/2时,种内竞争强度最小
B.布氏田鼠种群数量低的年份,环境容纳量可能不变
C.布氏田鼠种群数量爆发年份,天敌捕食成功的概率提高
D.布氏田鼠种群密度对种群数量变化起负反馈调节作用
溯源教材
(1)随着种群的增长,种内竞争就会加剧。(见选择性必修2 P14正文)
(2)天敌对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的。(见选择性必修2 P16正文)
(3)种群数量的变化受种群内部生物因素的影响。(见选择性必修2 P14正文)
4.(2024·新课标卷6题)用一定量的液体培养基培养某种细菌,活细菌数随时间的变化趋势如图所示,其中Ⅰ~Ⅳ表示细菌种群增长的4个时期。下列叙述错误的是( )
A.培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖
B.Ⅱ期细菌数量增长快,存在“J”形增长阶段
C.Ⅲ期细菌没有增殖和死亡,总数保持相对稳定
D.Ⅳ期细菌数量下降的主要原因有营养物质匮乏
5.(2023·广东高考6题)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
(1)某实验水域中定期投入适量的饲料,饲料是影响某种水生动物种群数量变化的非密度制约因素。 (2022·山东高考)( )
(2)欧亚蔊菜入侵人工草坪初期,种群增长曲线呈“S”形。 (2022·辽宁高考)( )
(3)种群数量达到K/2时,是防治福寿螺的最佳时期。 (2022·湖南高考)( )
(4)将小球藻在光照下培养,以探究种群数量变化规律,取等量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。 (2022·江苏高考)( )
(5)增加大熊猫自然保护区的面积可提高环境容纳量。 (2021·湖北高考)( )
(6)影响K值的主要因素是小型鼠的出生率、死亡率、迁入率和迁出率。 (2021·重庆高考)( )
提示:完成课后作业 第九单元 第46讲
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第46讲 种群的数量变化及其影响因素
【破考点·抓必备】
考点一
知识梳理夯基
1.(2)合理的假设 数学形式
2.(1)食物和空间 (2)资源、空间条件 种内竞争 出生率 死亡率 K/2 环境容纳量
3.种内竞争
4.K/2 环境容纳量
概念检测
1.× 提示:物种不一定出现“J”形增长,还取决于这种生物是否适应新环境,是否满足“J”形增长的理想条件。
2.× 3.√
4.× 提示: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。
5.× 提示: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。
6.√ 7.×
典题演练应用
1.D 在K/2时种群单位时间内种群数量增长最快,即种群增长速率最大,B正确;在达到K值之前,种群的出生率大于死亡率,代表种群数量持续增长,种群的年龄结构呈增长型,C正确;该种群的增长率为出生率和死亡率的差值,该值持续降低,D错误。
2.B 种群甲在0~t4期间种群数量先减少后增加,不是呈“S”形增长,λ值为1.8,K值不是1.8,A错误;种群乙在0~t1期间,λ值为1.8,种群呈“J”形增长,B正确;由于初始种群数量未知,因此无法比较t3时种群甲和种群乙的种群数量大小关系,C错误;种群增长率=λ-1,种群乙在t1~t2期间种群增长率大于0,种群数量持续增加,在t2~t4期间种群增长率小于0,种群数量持续减少,D错误。
3.C 随着种群密度的增大,种内竞争就会加剧,这就会使种群的出生率降低,死亡率升高,A正确;据图可知水蚤的数量达到K值时种群密度为24个/cm3。K/2时种群数量增长最快,可推测种群密度为12个/cm3左右时种群数量增长最快,B正确;单位时间内水蚤种群的增加量即种群增长速率先增加后降低,C错误;根据图示模型分析,水蚤的种群密度超过24个/cm3,种群的增长率为负值,D正确。
考点二
知识梳理夯基
1.J S 抽样检测
2.(1)液体 (3)盖玻片
3.营养物质 有害产物
典题演练应用
1.D 该实验无须再设置对照组,因为不同时间的取样已经形成对照,A错误;取样时应先将培养液振荡、摇匀,B错误;计数时应先将盖玻片放在细胞计数板的计数室上,后将培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,且蓝色细胞为死亡酵母菌不计数,C错误;培养后期,由于酵母菌数量较多,可稀释后再进行计数,加入的台盼蓝染液的体积应折算在稀释倍数中,D正确。
2.C 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错误。
【研真题·扣教材】
1.C 由图可以直接看出,甲种群的种群增长率一直在下降,乙种群的种群增长率先增大后减小,推测乙种群存在种内互助,A错误。由a至c,乙种群的种群增长率先增大后减小最终变成0(种群数量不再增加),种群的数量增长曲线呈“S”形,单位时间内增加的个体数也是先增大后减少,B错误,C正确。a到b阶段,甲种群的种群增长率大于0,种群数量一直在增长,年龄结构为增长型,D错误。
2.B 初始密度介于0~a时,增长速率<0,种群数量会降低,若因种群密度过小、在繁殖季节找不到配偶等原因,没能繁殖后代,种群数量会降至0,A正确;初始密度介于a~b时,增长速率<0,种群出生率小于死亡率,初始密度介于b~c时,增长速率>0,种群出生率大于死亡率,B错误;种群保持在初始密度c所对应的种群数量时,增长速率最大,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,C正确;若自然状态下该动物种群雄数量相等,人为提高雄性占比会降低出生率,增长速率减慢,使b点右移,D正确。
3.A 布氏田鼠种群数量达到K/2时,增长速率最大,但不能说明种内竞争强度最小,A错误;布氏田鼠种群数量低的年份,环境容纳量可能不变,因为环境容纳量主要受到环境的影响,B正确;布氏田鼠种群数量爆发年份,由于数量增加,天敌捕食成功的概率提高,C正确;由题干可知,布氏田鼠种群密度对种群数量变化起负反馈调节作用,D正确。
4.C 细菌的增殖方式一般为二分裂,有丝分裂是真核生物的增殖方式,培养基中的细菌不能通过有丝分裂进行增殖,A正确。Ⅱ期培养液中营养充足,细菌增长速率快,存在“J”形增长阶段,B正确。Ⅲ期细菌存在增殖和死亡,但该时期细菌的出生率与死亡率大致相同,细菌总体数量保持相对稳定,C错误。Ⅳ期由于营养物质匮乏、种内竞争较强等,细菌数量下降,D正确。
5.C 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;气温、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,这些因素称为非密度制约因素。本题中某年秋季降温提前,大量蝗虫在产卵前死亡,会导致次年该地区蝗虫的出生率下降,进而导致其种群密度下降,C符合题意。
真题重组练
(1)× 提示:饲料作为食物,对种群数量的影响是与种群密度相关的,种群密度越大,受食物短缺的影响就越大,因此饲料是影响该种群数量变化的密度制约因素。
(2)× 提示:入侵初期,由于环境条件类似于理想条件,种群增长曲线呈“J”形。
(3)× 提示:K/2时种群的增长速率最大,防治福寿螺应该在种群数量达到K/2之前进行。
(4)× (5)√
(6)× 提示:K值大小取决于食物、天敌和空间等环境条件。
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