生物与环境第1章种群及其动态知识梳理-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

高中生物（人教版） 选择性必修2 知识梳理 第1章　种群及其动态 第1节　种群的数量特征 知识点1　种群的概念 1.种群 在一定的空间范围内,同种生物所有个体形成的集合就是种群。 2.种群概念的理解 (1)两个要素:“同种”和“所有”。“同种”即同一物种,如一个池塘中的所有鲤鱼;“所有”即包括各个年龄段的个体,有性别差异的生物包括雌雄个体。 (2)两个条件:“时间”和“空间”。种群具有一定的时间和空间限制,离开一定时间和空间的种群是不存在的。 知识点2　种群的数量特征 1.种群的数量特征 特征 概念 备注 种群 密度 种群在单位面积或单位体积中的个体数 种群密度是种群最基本的数量特征,反映了种群在一定时期的数量。注意:种群数量多,种群密度不一定大。因为种群密度强调的是单位面积或单位体积中的个体数 出生率和死亡率 出生率:在单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比值; 死亡率:在单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比值 出生率和死亡率直接决定种群的密度 迁入率和迁出率 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值 迁入率和迁出率直接决定种群的密度,在研究城市人口变化中具有重要意义 年龄 结构 一个种群中各年龄期的个体数目的比例,可分为增长型、稳定型和衰退型 年龄结构通过影响出生率和死亡率来影响种群密度,是预测种群密度未来变化趋势的主要依据 性别 比例 又称性比,指种群中雌雄个体数目的比例 性别比例通过影响出生率来影响种群密度 2.种群数量特征间的相互关系 [易错易混] (1)不是所有的种群都具有性别比例的特征,只有有性别之分的种群才有性别比例。 (2)年龄结构为稳定型的种群,其数量不一定保持稳定,如剧烈的气候变化可使种群数量急剧下降。 (3)利用性外激素诱捕雄蛾,是通过改变性别比例来降低出生率的;将性外激素释放到大田中,干扰雌、雄蛾正常交尾,是直接降低出生率。 (4)种群数量的增长与否,不能仅看出生率,应同时考虑出生率和死亡率等因素。 知识点3　种群密度的调查方法 1.样方法 (1)样方法的基本步骤 (2)样方的选取 ①原则是随机取样,不能掺入主观因素。对于正方形或接近正方形的地块,常采用五点取样法(如图1),对于长方形地块,则一般采用等距取样法(如图2)。 ②选取样方的个数要依据调查地段总面积的大小而定,总面积大的选取的样方应当多些。 ③选取样方的面积大小要根据调查的生物个体大小、数量多少而定。 (3)注意事项 同种生物个体无论大小都要计数,若有正好在边界线上的,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,即只计数相邻两边及夹角上的个体。(如图中实心圆就是要计数的个体。) 2.标记重捕法 (1)标记重捕法的基本步骤 (2)计算公式 =, 即N=。 (3)标记重捕法的误差分析 结果 原因分析 偏小 ①标记后的个体因标记而变得更容易被重捕; ②被标记个体放回后还未充分融入该种群就再次被捕获 偏大 ①标记物脱落; ②标记的个体更容易被天敌捕食; ③第一次捕获的个体被标记后,第二次很难捕获到 第2节　种群数量的变化 知识点1　种群数量增长曲线 1.种群的“J”形增长 (1)产生条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和竞争物种等理想条件。 (2)数学模型 ①数学公式:Nt=N0·λt(N0表示该种群的起始数量,t表示时间,Nt表示t年后该种群的数量,λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数)。 ②曲线图:以时间为横坐标,种群数量为纵坐标,可得到如图曲线。 (3)特点:种群数量持续增长,没有上限。 [知识拓展] 种群的“J”形增长在理论上是存在的,一般在实验室条件下或当一个种群刚迁入新的适宜环境时可能出现,但在自然生态系统中几乎是不可能存在的,因为资源和空间不可能是无限的。 2.“λ”与种群数量的变化 λ= (1)λ>1时,种群数量增大,如图中AB段(不包括B点)。 (2)λ=1时,种群数量保持稳定,如图中B、D点。 (3)λ<1时,种群数量减小,如图中BD段(不包括B、D点)。 3.种群的“S”形增长 (1)产生原因:自然界的空间和资源总是有限的。 (2)环境容纳量: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。 (3)数学模型: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。 (4)增长特点:起始呈加速增长,K/2时增长最快,此后增长减速,到K值时停止增长或在K值上下波动。 (5)种群增长速率(单位时间内种群数量的增加量) ①种群数量小于K/2时,种群数量不断增加,增长速率逐渐增大,对应图中的t0~t1时段; ②种群数量为K/2时,增长速率最大,对应图中的t1时刻; ③种群数量大于K/2时,种群数量不断增加,增长速率逐渐降低,对应图中的t1~t2时段; ④当种群数量达到K值时,增长速率为0,对应图中的t2时刻。 4.“J”形增长曲线和“S”形增长曲线综合 [易错易混]　“S”形增长曲线的开始部分≠“J”形增长曲线。“J”形增长自始至终都保持指数增长,而“S”形增长自始至终都有环境阻力。 5.K值、K/2的分析和应用 (1)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值可能会下降;当环境条件改善时,K值可能会上升。 (2)在环境条件稳定、K值一定的情况下,种群数量也不是一成不变的,会在K值附近上下波动。 (3)K值并不是种群数量的最大值:K值是环境容纳量,即在保证环境条件不被破坏的前提下,一定的环境条件所能维持的种群最大数量;种群数量所达到的最大值可能会超过K值,但这个值存在的时间很短,若长期超过K值,环境条件会遭到破坏。 (4)出生数与死亡数的差值最大的时候,种群增长最快,此时对应的种群数量为K/2;出生数等于死亡数时,种群不再增长,种群数量达到K值。 (5)K值、K/2的应用 知识点2　种群数量的波动 1.影响因素 (1)外界因素:食物、气候、传染病、天敌等。 (2)直接因素:出生率、死亡率、迁入率、迁出率。 (3)人为因素:人类的活动。 2.种群数量的变化形式 增长、下降、波动和稳定。 [易错易混] 当种群长久处于不利条件下,如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏,种群数量会出现持续性的或急剧的下降,甚至灭绝。 知识点3　培养液中酵母菌种群数量的变化 1.血细胞计数板计数法 (1)操作步骤:先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取少许已知稀释倍数的培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸吸去。注意不可有气泡产生,亦不可使液体流到盖玻片上,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,然后镜检计数。 (2)计数方法:血细胞计数板有两种规格,如图所示,对于16×25的规格而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;而对于25×16的规格而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。 (3)计算方法:大方格长度为1 mm,高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm),则每个大方格的体积为0.1 mm3(10-4 mL),故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。 2.实验结果:在开始时培养液中营养充足、空间充裕、条件适宜,酵母菌大量繁殖,种群数量剧增;随着酵母菌种群数量的不断增多、营养消耗、pH变化等,酵母菌的生存条件逐渐恶化,酵母菌的死亡率高于出生率,种群数量下降。 3.注意事项 (1)每天计数酵母菌的时间要固定。 (2)显微镜计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,应只计数相邻两条边及其夹角上的酵母菌。 (3)若酵母菌过多,难以数清,应将吸取的培养液进行定量稀释后再计数。 (4)从试管中吸取培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡数次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减少误差。 (5)本实验不需要设置对照实验,因为酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照,但需要设置重复实验以确保结果的可靠性。 [易错易混]　如果未振荡试管就吸出液体,可能出现两种情况:一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大;二是从试管上部吸取的培养液浓度偏小。 第3节　影响种群数量变化的因素 知识点1　非生物因素 在自然界,种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响,且这些非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。 因素 举例 阳光 森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度(林冠层遮蔽地面的程度),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,许多植物的种子在春季萌发为新的植株,这主要受气温升高的影响;蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡,这主要受气温降低的影响 水 干旱缺水会使许多植物种群的死亡率升高,动物种群在寻找水源的过程中也常常发生个体的死亡,而对于东亚飞蝗来说,气候干旱正是其种群爆发式增长的主要原因 知识点2　生物因素 1.种群内部生物因素 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。 2.种群外部生物因素 (1)食物:动物种群数量与食物有密切关系,食物匮乏,动物种群会出现出生率降低、死亡率升高的现象;食物充足,动物种群数量会明显增加。 (2)捕食关系:被捕食者和捕食者的种群数量变化呈现周期性的波动。被捕食者数量增多,会使捕食者的食物增多,从而导致捕食者数量增多;捕食者数量增多,会大量捕食被捕食者,使被捕食者数量减少,继而使捕食者的食物减少,种群数量降低。 (3)种间竞争:不同物种间竞争生活空间、资源等,从而影响种群数量,如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。 (4)寄生或传染病:作为宿主的动物被寄生虫寄生,细菌或病毒引起传染病,会影响种群的出生率和死亡率,进而影响种群的数量变化。 [知识拓展] (1)密度制约因素:某因素对种群数量的作用强度与该种群的密度相关,如食物、天敌等生物因素。 (2)非密度制约因素:某因素对种群数量的作用强度与该种群的密度无关,如气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害。 知识点3　种群研究的应用 1.保护濒危动物 了解种群的生存状态,预测种群的数量变化趋势,进而采取合理的保护对策。 2.指导渔业捕捞 捕捞后剩余量在K/2左右,有利于持续获得较大的鱼产量。另外,捕鱼时渔网网目不能过小,以免幼鱼被大量捕捞,影响来年鱼产量。 3.防治有害生物 适当采用化学或物理的方法控制有害生物的种群数量;通过一定的方法降低其环境容纳量,如有效保护或引入天敌生物等。 章末练长句 1.调查种群密度时,调查对象最好选择双子叶植物(填“单子叶植物”或“双子叶植物”),不选另一种植物的原因是单子叶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,而双子叶植物的个体数目则易于辨别。 2.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,与标记重捕法相比,其优势有对野生动物的不良影响小、调查周期短、操作简便。但对于个体差异不明显的动物,用该方法调查其种群密度时,调查结果的误差可能较大,原因是在处理结果时无法对照片中的不同动物进行有效区分。 3.调查结果发现某种哺乳动物种群的年龄结构属于增长型,得出这一结论的主要依据是幼年个体数较多、中年个体数适中、老年个体数较少。 4.利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体会降低害虫的种群密度,原理是该方法会改变害虫种群正常的性别比例,从而降低出生率,导致该害虫的种群密度明显降低。 5.培养液中的酵母菌达到K值后种群数量的变化趋势为减少,原因是培养液中营养物质的减少、有害物质的积累、pH的改变等。 6.若调查酵母菌种群数量,可采用抽样检测的方法进行计数。摇床又称为自动振荡器,培养时需将锥形瓶置于摇床上进行振荡,目的是摇晃震动可以增加培养液中的溶氧量,同时有利于酵母菌和营养物质的充分接触。 7.在“S”形曲线中,捕鱼的最佳时期是种群数量大于K/2时,捕捞后使鱼群的种群数量处在K/2左右。因为此时种群的增长速率最大,既能持续获得较大的鱼产量,又能使种群数量尽快恢复。若想一次性获得最大捕捞量,应在种群数量达到K值时捕捞。渔网网目不能过小,否则会影响来年鱼产量,原因是渔网网目过小使许多幼鱼也会被捕捞上来,影响鱼种群的年龄结构,从而影响鱼种群的出生率,造成来年鱼产量降低。 1 学科网（北京）股份有限公司 $