种群和群落(谭扬河).ppt

第4章种群和群落第1节种群的特征第2节种群数量的变化,【知识梳理】一、种群特征1.调查种群密度的方法：(1)样方法：适用范围：植物、_的动物。取样关键：_，不能掺入主观因素。常用取样法：_、_等。,活动范围小,随机取样,五点取样法,等距取样法,(2)标志重捕法：适用范围：_、活动范围大的动物。计算公式：_(N为种群数量，M为标记个体数，n为第一次捕捉并标记数量，m为重捕个体中被标记个体数)。,活动能力强,N=Mn/m,2.出生率和死亡率、迁入率和迁出率：某地区某年出生5人，死亡2人，迁入25人，迁出13人，该地区当年年初总人口数为1000人。出生率=新出生的个体数目/个体总数=5死亡率=_=2迁入率=迁入的个体数目/个体总数=_迁出率=_=13,死亡的个体数目/个体总数,25,迁出的个体数目/个体总数,3.年龄组成和性别比例：(1)写出上图中各年龄组成的类型。_，_，_。,增长型,稳定型,衰退型,(2)各年龄组成类型的特点及种群密度的变化趋势：(3)性别比例：种群中_数目的比例。,幼年个体多，老年个体少,基本不变,幼年个体少，老年个体多,雌雄个体,二、种群数量的变化1.研究方法：构建数学模型。步骤：观察研究对象，提出问题提出合理的_根据实验数据，用适当的_表达检验或修正。,假设,数学形式,2.种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线：(1)“J”型曲线。产生原因：_条件充裕、气候适宜、没有敌害等。数学模型：_(N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt为t年后该种群的数量，代表该种群数量是一年前种群数量的倍数)。曲线特点：种群数量以一定的_连续增长。,食物和空间,Nt=N0t,倍数,(2)“S”型曲线。产生原因：受环境条件，如_的制约。曲线特点：种群数量达到_(即K值)后，将停止增长。决定因素：_。影响因素,自然因素：气候、食物、_、_等人为因素：_,空间、食物、天敌,环境容纳量,出生率和死亡率、迁入率和迁出率,天敌,传染病,人类活动,【盲点判断】1.(2011北京高考T2C)用样方法研究固着在岩礁上贝类的种群关系。()2.气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素。()3.出生率、死亡率及迁入率、迁出率都直接影响种群数量的变化。()4.橡树种子常在母树附近形成集群是空间特征，由于薇甘菊入侵导致松树种群死亡率较高属于数量特征。(),5.种群数量的变化也就是指种群数量的增长和波动。()6.对于“S”型曲线，同一种群的K值是固定不变的，与环境因素无关。()7.研究种群数量的变化有利于对有害动物进行防治以及对野生生物资源加以保护和利用。(),【盲点判断点拨】1.固着在岩礁上的贝类活动范围小，可以用样方法研究它们的种群关系。2.影响种群数量变化的外界因素主要是种群生存所需的资源和空间，还受气候、天敌和传染病等因素的影响。3.种群的各个特征对种群的数量变动都有一定的作用，但种群密度、性别比例、年龄组成这三者只是在一定程度上影响种群的个体数量或者对种群的未来发展有一定的作用，而出生率、死亡率及迁入率、迁出率则是直接影响种群个体数量的多少，对种群的个体数量变动起决定作用。,4.集群分布属于种群的空间特征，死亡率属于种群的数量特征。5.种群数量的变化除了增长和波动外，也会下降，甚至消亡。6.种群的K值即环境容纳量，是某一特定环境下的种群最大数量，环境改变，环境容纳量即随之改变。7.研究种群数量变化在野生生物资源的合理利用和保护、害虫的防治等方面有重要意义。,【网络概览】,考点一种群数量特征之间的关系分析及种群密度的取样调查1.各数量特征之间的关系：(1)图解：,(2)分析。最基本的数量特征种群密度。决定种群密度的直接因素出生率和死亡率、迁入率和迁出率。决定种群密度的间接因素年龄组成和性别比例。预测种群数量的变化趋势年龄组成。增长型：出生率死亡率增长稳定型：出生率死亡率基本不变衰退型：出生率迁出率造成的。中国人口的增长出生率死亡率造成的，不能单纯说是出生率高造成的。计划生育政策控制出生率，使增长率下降。利用性外激素诱捕雄蛾改变性别比例来降低出生率。将性外激素释放到大田里，干扰雌雄蛾正常交尾降低出生率。,2.种群密度的调查方法：,捕获数N2标记数N0,选取样方,【高考警示】使用样方法调查种群密度时的三点提醒(1)适用范围：样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某些昆虫卵也可用样方法调查。(2)计数原则：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。(3)样方面积：与调查的植物有关，如乔木的样方面积为100m2，灌木为16m2。,【通关题组】1.(种群特征曲线分析)下图为某地人口出生率和死亡率的变化曲线。则该种群的年龄组成()A.由稳定型变为增长型B.由衰退型变为稳定型C.由增长型变为稳定型D.由稳定型变为衰退型,【解题指南】解答本题需注意两点：(1)正确识图，明确曲线起始时出生率=死亡率，后来出生率死亡率。(2)年龄组成与出生率和死亡率有关，当出生率死亡率时为增长型，出生率=死亡率时为稳定型，出生率=C.试管内种群的K值与试管不同D.试管内的种群数量先于试管开始下降,【解题指南】解答本题要注意两点：(1)K值是指环境容纳量，环境条件越优越，K值就越大，达到K值的时间就越长。(2)K/2时种群增长速率最快。,【解析】选B。当种群迁入一个新环境时，若环境适宜生存，由于起初种群数量不多，环境条件(食物、空间)优越，天敌少，环境阻力小，种群表现出种群增长速率加快。一段时间后，种群数量增多，环境阻力使种群增长速率减缓，种群表现为“S”型增长，在K/2时4支试管内的种群数量增长最快。K值指的是环境容纳量，到达K值的时间与环境阻力的大小呈负相关，因此4支试管内的种群达到K值的时间不同，号试管内的环境阻力最大，因此最先达到K值并积累有毒物质，导致种群数量最先开始下降，所以4支试管内的种群达到K值所用的时间=。,【互动探究】(1)上述实验条件设计表示限制种群数量增长的主要因素是什么？为什么？提示：生存空间。4支试管中酵母菌的起始密度分别为=103个/mL、=103个/mL、=0.5103个/mL、=2103个/mL，即生存空间=。,(2)试管随着培养时间的延长酵母菌种群数量的变化曲线是怎样的？提示：,【解题金手指】利用不同型号的血细胞计数板计数酵母菌的数量(1)1625型的计数板：中央大方格分16中格，每一中格分25个小格。酵母细胞个数/mL=100个小方格细胞总数/10040010000稀释倍数(2)2516型的计数板：中央大方格分25个中方格，每个中方格分16个小方格。酵母细胞个数/mL=80个小方格细胞总数/8040010000稀释倍数,【加固训练】1.为研究酵母菌种群密度的动态变化，某同学用1000mL的锥形瓶作为培养容器，棉塞封口，装入200mL培养液，接种酵母菌后在适宜条件下培养，培养过程中()A.用血细胞计数板计数，不同时间取样后显微镜视野中酵母菌细胞数量不断增加B.一段时间内酵母菌以“J”型方式增长C.氧气的消耗量等于二氧化碳的产生量D.可直接从静置的培养瓶中取出培养原液稀释后进行计数,【解析】选B。酵母菌是兼性厌氧微生物，在生活过程中，既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸，因此氧气的消耗量小于二氧化碳的产生量。一段时间内酵母菌以“J”型方式增长。用血细胞计数板计数，相同时间取样才能说明问题。应该振荡混合均匀取出培养原液稀释后进行计数，而不是直接从静置的培养瓶中取样。,2.在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干，抽样镜检，视野如图甲所示(图中小点代表酵母菌)。将容器放在适宜条件下恒温培养5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，视野如图乙所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是()A.培养过程中，酵母菌的无氧呼吸占优势B.5小时内，酵母菌经历了约1个细胞周期C.培养5小时后，酵母菌种群密度约为原来的200倍D.培养5小时后，酵母菌种群数量已经达到K值,【解析】选C。A错误，酵母菌是兼性厌氧菌，以有氧呼吸占优势。B错误，5小时后，酵母菌数目放大100倍后每格大约是原来的2倍，实际约为原来的2100=200倍，经历了许多个细胞周期。D错误，题中没有说种群数量是否还会增长，不能判断是否达到K值。,【资源平台】种群存活曲线分析存活曲线是反映种群个体在各年龄段的存活状况的曲线，存活曲线以年龄为横坐标，以存活个体数的对数值为纵坐标，分为三种类型，如图所示。,型曲线：幼年期死亡率低，老年期死亡率高，即绝大多数个体都能活到平均生理年龄，如人类和其他一些大型哺乳动物。型曲线：种群各年龄段死亡率基本相同，如小型哺乳动物等。型曲线：幼年期死亡率较高，但一旦到达某一年龄，死亡率就较低且稳定，如树蛙等。,【典例】(2014杭州模拟)下表是调查某野山羊种群生存状况的原始数据，若把表中数据转换为种群存活曲线图并进行分析，下列叙述错误的是(),A.存活曲线图中横坐标采用的数据来源于年龄，纵坐标的数据来源于存活数B.该种群的存活曲线呈凹形(类型)C.该种群中大多数个体在平均生理年龄后死亡D.分析存活曲线可知该种群对环境有较强的适应能力,【解析】选B。由表中数据转化成存活曲线图，横坐标来源于年龄，纵坐标来源于存活数，画出存活曲线可看出，刚开始曲线下降较快，之后曲线下降较慢，然后下降逐渐变快，最后与横轴相交，所以存活曲线呈凸形(类型)。根据表中数据分析，该野山羊种群中大多数个体在平均生理年龄后死亡，属于相对比较高等的动物，对环境有较强的适应能力，故选项C、D描述正确。,分析实验结果解读曲线类【答题模板】1.题型特点：此类题目通常提供一定的实验思路、方案及实验结果(以曲线图的形式呈现)，要求考生分析曲线，得出相关结论。2.模板呈现：,【典例示范】(2012四川高考)为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题：,(1)该农田生态系统的主要成分是，猛禽与田鼠的种间关系是。(2)该生态系统中田鼠的种群密度是由决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是。(3)与曲线相比，曲线所示环境中猛禽的密度_。若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统中的关系，使人们从中更多获益。,【模板套用】第一步识别坐标明确变量曲线图中的横坐标为实验的自变量，纵坐标为实验的因变量，识别坐标以明确实验变量。关键信息：横坐标为“设桩后的时间”，纵坐标为“田鼠种群密度”；三条曲线的标注。推断结论：此实验自变量为时间、处理方法，因变量为田鼠种群密度的变化。,第二步明确特殊点含义曲线图中需要关注的点有：起点、终点、拐点、交点等，每一个点都有特定的意义，明确这些点对应的生物学意义是解题的关键。关键信息：b点株冠形成。推断结论：株冠的形成有利于田鼠隐藏从而躲避天敌。,第三步分析曲线走势曲线图的走势包括上升、下降、稳定、波动等。这些也都具有一定的生物学意义。关键信息：b点以后株冠形成，田鼠种群密度曲线大幅度上升。推断结论：株冠的形成有利于田鼠躲避天敌，田鼠被捕食的概率降低。株冠的形成使田鼠食物增加。,第四步确定曲线关联曲线图中有时不止一条曲线，曲线与曲线之间会存在一定的关系，明确不同曲线之间的关系有助于解决问题。关键信息：曲线比曲线设桩距离近。推断结论：设桩距离近，为肉食性猛禽提供更多栖息场所，猛禽的密度更大，田鼠种群密度更小。,【审题】抓准信息，快速判断,【答题】警示误区，规范答案(1)大豆捕食(2)出生率和死亡率、迁出和迁入株冠的形成有利于田鼠躲避天敌，且食物增加错答：第二空错答为“食物增加”。错因：不能全面分析影响种群密度变化的因素，忽视了株冠形成产生的间接影响。,(3)更大能量流动错答：第一空错答为“更小”。错因：没有认清图中纵坐标所表示的意义，将曲线变化看成了猛禽种群数量的变化。,【类题试做】(2013重庆高考)某山区坡地生态环境破坏严重，人们根据不同坡度，分别采取保护性耕作、经济林种植和封山育林对其进行了治理。(1)陡坡在封山育林后若干年内，经历了一年生草本、多年生草本和灌木三个阶段，其典型物种的种群密度变化如图所示。调查植物种群密度常用的方法是。,图中Oa，物种密度上升，原因是在适宜条件下，物种的；bc，物种逐渐消失，物种密度逐渐降低到相对稳定，原因是物种能耐受；c点后，在适宜气候条件下群落中最终占主导地位的植被类型将是。(2)该坡地经治理后，既扩大了植被覆盖面积、增加了对大气中的固定，又提高了经济产出，初步实现了生态效益和经济效益的同步发展。,【模板套用】抓准信息，快速判断,实验自变量为时间，因变量,为种群密度变化,种群数量由增长到下降是环,境改变所致,种群密度上升主要因为条件适,宜、食物丰富，种群的出生率,大于死亡率；种群密度下降是,因为对环境条件不适应，种群,的出生率小于死亡率,物种分别适应不同的环,境，在灌木阶段，多年生杂草,仍能保持一定数量，说明其能,耐受弱光,【解析】(1)植物种群密度的调查一般用样方法。物种种群密度变化及其原因分析见【模板套用】。(2)该地区经过治理，增大了植被覆盖面积，同时增加的植被可以通过光合作用固定更多碳元素(CO2)，增加了农林产品的产出，实现了生态效益和经济效益的同步发展。答案：(1)样方法出生率大于死亡率弱光乔木(2)碳元素(CO2),【加固训练】下图表示将某绿藻细胞悬液放入密闭的容器中，在保持一定的pH和温度，给予不同条件处理时细胞悬液中溶解氧浓度变化的模式图。请回答下列问题：,(1)据图分析，绿藻细胞只进行细胞呼吸的时间段为，发生该反应的场所是；该绿藻细胞的呼吸速率为微摩尔/分。(2)在乙处给予光照时，瞬间ATP的数量变化为，发生的具体部位是；在丙处添加CO2时，短时间内C5的数量，此时光合作用的阶段增强。(3)在光照开始后，溶解氧浓度稍有增加，但第6分钟后不再增加而稳定，原因是光照后容器中减少，光合作用速率下降，第6分钟后光合作用速率(填“”或“=”)细胞呼吸速率。,(4)若在丁处给予光补偿点(此时光合速率等于呼吸速率)的光强照射，则正确表示溶解氧变化的曲线是ag中的；若在丁处加入光反应抑制剂，则可以表示溶解氧变化的曲线是ag中的。(5)若在丁处给予适宜条件，使溶解氧的变化如图中的b，预计1小时后，实际产生的氧气量为微摩尔。,【模板套用】抓准信息，快速判断,实验自变量为“时间”，因变,量为“溶解氧”反映细胞呼吸,和光合作用的关系,04分钟时绿藻细胞只进行,细胞呼吸,4分钟时开始进行光合作用,光合作用的暗反应增强,溶解氧含量不变(d),绿藻细胞的呼吸速率为2.5微,摩尔/分,6分钟后光合作用不再增加的,原因是CO2减少导致的,绿藻细胞释放氧气的速率为,10微摩尔/分,只进行细胞呼吸，与04分,钟曲线走势相同(e),【解析】(1)绿藻细胞生理活动的分析见【模板套用】。细胞进行有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体，细胞呼吸速率的计算见【模板套用】。(2)光照开始后，光反应开始进行，在类囊体薄膜上产生ATP和H，因此ATP的数量增加。添加CO2后，暗反应中CO2固定增加，C3还原正常，因此C5含量减少。(3)光照开始后溶解氧含量的变化分析见【模板套用】。当溶解氧含量不变时，说明光合作用速率等于细胞呼吸速率。,(4)丁处给予光补偿点的光强照射后溶解氧含量的变化分析、丁处加入光反应抑制剂后溶解氧的变化分析均见【模板套用】。(5)根据实际产氧量=氧气释放量+细胞呼吸氧气消耗量，由【模板套用】可知，实际产氧速率=氧气释放速率+细胞呼吸氧气消耗速率=12.5微摩尔/分，则1小时后实际产氧量=12.560=750(微摩尔)。,答案：(1)04分钟细胞质基质和线粒体2.5(2)增加类囊体(薄膜)减少暗反应(3)CO2=(4)de(5)750,1.(2012海南高考)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。下列做法错误的是()A.随机取样B.选择植物生长茂盛处取样C.根据调查数据估算该种群密度D.根据地段的形状确定取样方法,【解析】选B。用样方法最主要的是进行随机取样，故A正确，B错误；根据调查数据取平均数可估算该种群的种群密度，C正确；根据地段的不同可因地制宜采用不同的取样方法，如五点取样法和等距取样法等，D正确。,【易错提醒】用样方法调查植物种群密度时应注意的问题(1)调查对象：一般不选丛生或蔓生的单子叶草本植物，而选择双子叶草本植物，容易辨别个体数目。(2)样方选取：要随机取样，且选取平坦、开阔、被调查种群分布比较均匀的地段。(3)样方个数：要依总面积的大小而定，总面积大的选取样方要多一些。,2.(2013新课标全国卷)某农场面积约140hm2，农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件，鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度，第一次捕获了100只，标记后全部放掉，第二次捕获了280只，发现其中有2只带有标记。下列叙述错误的是()A.鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度B.该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2C.黑线姬鼠种群数量下降说明该农场群落的丰富度下降D.植物鼠鹰这条食物链，第三营养级含能量最少,【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)利用标志重捕法计算种群密度的计算方法：初次标记数第二次捕获数/第二次标记数，所得数据应再除以调查面积。(2)区分“种群密度”和“物种丰富度”的概念：前者强调同一物种数量的变化，后者强调不同物种种类的变化。,【解析】选C。本题以农场生态系统为命题线索，综合考查种群密度、能量流动等知识。鹰以鼠为食，因而鹰的迁入率增加，会导致黑线姬鼠的种群密度降低，故A正确；该农场黑线姬鼠的种群密度=100280/(2140)=100只/hm2，故B正确；群落丰富度由该群落中物种种类数的多少决定，故C错误；能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，因而在食物链中，营养级越高，所含的能量就越少，故D正确。,【加固训练】(2014湖南十二校联考)下图是某种兔迁入新的环境后种群增长速率随时间的变化曲线。第3年时用标志重捕法调查该兔的种群密度，第一次捕获50只全部标记后释放，一个月后进行第二次捕捉，在第二次捕获中，未标记的60只、标记的20只。估算该兔种群在这一环境中的K值是()A.150只B.200只C.300只D.400只,【解析】选D。本题考查“S”型曲线的种群增长速率及标志重捕法的相关计算。第3年种群的数量：N=200。由曲线图分析，第3年种群增长速率最大，相当于K/2，故估算该兔种群在这一环境中的K值是400只。,3.(2014银川模拟)科研工作者对某草原上一种黄鼠种群进行研究，得出与该种群密度相关的出生率和死亡率变化，如下图1，并依此画出了该种群的增长曲线，如下图2。下列有关叙述错误的是(),A.该种群死亡率增加是食物、空间和天敌等因素导致的B.图1中的B时刻，种群增长速率最大，相当于图2中b点C.图1中D时刻种群增长速率为0，但此时种群数量达到图2中的K值D.图2中b点到c点时种群的数量逐渐增大，年龄组成由增长型逐渐转为衰退型,【解析】选D。A项，种群死亡率增加是由食物、空间、自身疾病、天敌等因素导致的；B项，图1中的B时刻出生率与死亡率差值最大，反映种群增长速率最大，此时种群的年龄组成是增长型，而“S”型曲线中K/2时种群增长速率最大，因此图1中的B时刻相当于图2中b点；C项，图1中D时刻出生率=死亡率，此时种群增长速率为0，种群年龄组成是稳定型，此时种群数量达到了环境最大容纳量，相当于图2中的K值，因此A、B、C三项是正确的，而D项是错误的。,4.(2012重庆高考)题图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是()A.为有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度B.ab段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现D.控制种群数量在de水平，有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性,【解析】选B。据图分析可知，a点表示东亚飞蝗的种群数量增加最快，应该在a点以前控制种群密度，由此判断A正确；东亚飞蝗的增长模式为“S”型增长，增长率与时间呈负相关，又因a点以后种群数量增加，至b点达到最大，种群密度随时间逐渐增大，由此判断B错误；因为c点表示改变环境条件，种群数量达到最大，用性引诱剂诱杀雄虫，可防止c点出现，由此判断C正确；东亚飞蝗属于害虫，应将其数量控制在较低水平，即de段有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性，由此判断D正确。,【易错提醒】种群增长率种群增长速率种群增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，其计算公式为：(这一次总数-上一次总数)/上一次总数100%=增长率。即增长率=出生率-死亡率。如果某种群现有数量为a，一年后，该种群数量为b，那么该种群在当年的增长率为(b-a)/a100%。种群增长速率是指单位时间内增长的数量。其计算公式为：(这一次总数-上一次总数)/时间=增长速率。假设某种群现有数量为a，一年后，该种群数量为b，其种群增长速率为：(b-a)/1年。,【加固训练】(2012山东高考)下图中，曲线、分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后，其未来种群数量变化三种可能的情况。,(1)图中曲线说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线趋近零时，对该动物种群已不宜采取保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群的发生改变，进而导致物种进化。(2)若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会。处于该营养级物种的种间关系是。,(3)若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的功能。(4)人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来，世界人口表现为“J”型增长，因此需控制“J”型增长数学方程式中参数，以实现人口和野生动物资源的协调发展。,【解题指南】解答此题的关键是：(1)理解种群数量变化