2020-2021学年生物人教版必修三教案：第4章种群和群落

第4章种群和群落

第1节种群的特征

学习目标核心素养

1.通过学习种群这个生命系统的数量特征如

1.理解种群概念的内涵种群密度、性别比例等及其影响因素，形成

2.掌握种群的数量特征和空间稳态与平衡观

特征2.通过列表比较样方法与标志重捕法的异同，

3.掌握动植物种群密度的调查培养归纳、比较等分析问题的能力

方法3.通过种群密度调查方法的实验设计与分析，

4.了解种群数量特征之间的关培养科学探究能力

系4.通过学习种群密度在农业、渔业等方面的应

用，养成关注生产实践的态度

迷更自生至号一自主预习。探新知必备知识感知

一、种群的概念及举例

1.概念：在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。

2.举例：下列属于种群的是鱼吟。

⑴池塘中全部鲤鱼。

(2)培养基上培养的大肠杆菌菌落。

(3)被污染培养基上生长的多种细菌菌落。

二、种群密度及调查种群密度的方法

1.概念：种群在单位面积或单位体积中的个体数。它是种群最基本的数量

特征。

2.应用：

⑴农林害虫的监测和预报。

⑵渔业上捕捞强度的确定。

3.调查方法：

(1)样方法

①适用范围：植物的种群密度，昆虫卵的密度、作物植株上蛤虫的密度、

跳螭的密度等。

②步骤

准备：观察地形，注意安全

I

确定调查对象：如一块农田中的葬菜或蒲公英等的种群密度

计数并记录

I

计算种群密度

(2)标志重捕法

①适用范围：适用于活动能力强、活动范围较大的动物。

②步骤

确定调查对象

I

捕获并标记部分个体：在该种群生存环境中，均匀设置捕获点，捕获一部

分个体，做上标记后再放回原来的环境并记录个体数(M)

I

重捕，计数：一段时间后，在原来的捕获点再次捕获一部分个体，并计数

数量(山及其中被标记的个体数的),然后放回原来的环境

计算种群密度

三、种群的其他数量特征

1.出生率和死亡率

⑴出生率是指在单位时间内新产生的仝住数目占该种群个体总数的比率。

⑵死亡率是指在单位时间内死亡的企体数目占该种群个体总数的比率。

2.迁入率和迁出率：对一个种群来说，单位时间内迁入或迁出的个体,占

该种群个体总数的比率。

3.年龄组成

⑴概念

年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。

⑵类型

图例冒老年个体数种群密度变化

类型□成年个体数出生率与死亡率

阿幼年个体数趋势

增长型出生率大于死亡率贴

稳定型出生率等于死亡率基本不变

衰退型出生率小于死亡率减小

4.性别比例

(1)概念：种群中雌雄个体数目的比例。

⑵意义：对种群密度有一定的影响。

(3)应用：性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体f破坏害虫种群正常的

性别比例一降低害虫的种群密度。

四、种群的空间特征

⑴概念：组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。

⑵类型

■均匀分布型H鲍分布型集群分布型

「7基础诊断G

判断对错（正确的打“J”，错误的打“X”）

1.高三某班教室中全部师生可看成一个种群。（）

2.可用每平方米草坪上杂草的数量来表示种群密度。（）

3.五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。（）

4.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：L则出

生率越高。（）

5.某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，应选择植物

生长茂盛处取样。（）

6.研究种群的特征应包括种群的数量特征和空间特征。（）

提示：1.X年级不是自然区域，同时它不具有年龄组成、出生率、死亡率

等种群的数量特征。

2.X草坪上的杂草有很多物种，而种群密度强调的是同一种生物。

3.X行道树灌木丛为长方形，调查其中蜘蛛的种群密度应采取等距取样

法。

4.V

5.X调查该种群密度时，应随机取样。

6.V

重难问题解惑合作探究"攻重难学科素养形成

W究点1种群的数量特征及关系

［问题探究］

下图表示种群数量特征间的关系，依图回答有关问题。

.d

种群数量一J-a

⑴图中a〜f分别表示种群的什么特征？

提示：a〜f分别表示性别比例、年龄组成、种群密度、迁入率和迁出率、

出生率、死亡率。

(2)预测种群数量变化趋势主要依据图中的哪个特征？并说明理由。

提示：图中的b,即年龄组成。因为不同年龄组成的种群中，老年、成年、

幼年的个体数不同，因此可预测其未来的出生率与死亡率进而可预测种群未来

的发展趋势。

(3)利用性引诱剂可有效降低害虫的种群密度，其原理是什么？

提示：破坏了害虫的性别比例，从而降低了害虫的出生率。

「归纳总结1_______________________________________________________

种群特征之间的联系(如图)

；------1性1比例|

“+”、“一”分别表示增加、减小

一表示“直接因素”

-------＞表示“间接因素”

⑴分析

①种群密度是种群最基本的数量特征，可反映种群在一定时期的数量，种

群密度与种群数量呈正相关。

②决定种群大小和种群密度的直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出

率。

改变决定预测

③年龄组成二出生率和死亡率J种群密度2"变化趋势。

改变决定

④性别比例会出生率J种群密度。

(2)应用

①利用性外激素诱捕雄蛾——通过改变性别比例来降低出生率。

②将性外激素释放到田地里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。

1.下图中表示了种群的各个数量特征之间的关系。下列相关叙述正确的是

A.甲为出生率和死亡率，乙为迁入率和迁出率

B.丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度

C.丁为年龄组成，每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期

D.种群密度是种群最基本的数量特征，其他特征都会决定种群密度的变化

B［年龄组成可预测种群密度的变化趋势，不决定种群密度的大小，它与

种群的出生率、死亡率有关，由此判定图中丁为年龄组成；甲、乙分别为由生

率、死亡率，丙为性别比例。年龄组成的每种类型中包括老年、成年及幼年三

个年龄期。综上所述，B项正确。］

［一题多变］（1）图中丁是如何影响种群密度变化的？

提示：年龄组成（丁）是通过影响出生率（甲）和死亡率（乙）来影响种群密度的。

⑵能够直接决定种群密度的除了甲、乙以外，还有哪些因素？

提示：迁入率和迁出率。

-易错提醒：（1）年龄组成能预测但不能决定种群密度的变化。

（2）出生率和死亡率不完全取决于年龄组成，还与气候、食物、天敌等因素

有关，例如，遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。

~~2.种群的年龄组成大致可分为图示①②③三种类型，下列相关说法错误的

是（）

A.我国近年的人口调查显示人口出生率每年在下降，说明我国人口年龄组

成一定为图③类型

B.在渔业生产中，要严格控制渔网孔眼大小以保护幼鱼，捕捞后，该水域

鱼种群的年龄组成可能为图①类型

C.农业生产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施，有可能使该种害虫的

年龄组成变为图③类型

D.在某一处于稳定状态的生态系统中，各种生物种群的年龄组成可能为图

②类型

A［种群数量的增长取决于出生率和死亡率。我国人口从现状看，人口数

量仍为出生率大于死亡率，即人口数量仍在上升，应用图①(增长型)表示，由此

判定A项错误。］

*究点2调查种群密度的方法

［问题探究］

1.下表是某兴趣小组调查某植物的种群密度的结果:

样方

NiN2N4Ns

种群密度/(株-mT)8718X9

其中第四个样方中该植物的分布情况如图所示:

OOO(S

——O-------O~'

(1)如何计数第四个样方的植株数量？该样方的种群密度是多少？

(2)该植物种群密度是多少？M的数量明显高于其他样方，应如何处理？

提示：(1)需要计数样方以内的个体数量，以及上边和左边及其夹角上的个

体数量。个体数量=5+2+1=8,种群密度为8株-mV。

-2

(2)8#-mo舍弃。

2.用标志重捕法调查某动物的种群密度时，若标记个体更易于被捕食，则

调查结果是偏高、偏低，还是不变？为什么？

提示：偏高。若标记个体更易于被天敌捕食，则重捕中被标记的个体数减

小，故种群密度调查的结果会偏高。

I归纳总结I

1.样方法的计数原则

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，即只计数相邻两边及顶角上的个体。

2.利用标志重捕法估算种群密度的误差分析

设种群数量为A只，第一次捕获5只并标记，第二次捕获了。只，其中有

方只被标记，根据公式。=£,得4=等。由上式分析可知：

/IClU

（1）若由于某种原因（如标记物易脱落、被标记个体的被捕机会降低、标记物

导致被标记个体易于被捕食、在被标记个体稀少处捕获等）造成8偏小，则4偏

大。

（2）若由于某种原因（如被标记个体放回后还未充分融入该种群中就被再次

捕获且在被标记个体密集处捕获等）造成）偏大，则A偏小。

（3）若在调查期间，调查区域有较多个体出生和死亡或迁入和迁出，也会造

成估算中出现较大误差。

点练习。

1.某同学拟调查一个面积为100m2的草地上某种双子叶草本植物的种群密

度，设计了4个调查方案，其中最可行的是（）

A.统计该草地上该种植物的全部个体数目

B.设置1个In?的样方，统计样方中该种植物的个体数目

C.随机设置1n?的样方若干，统计每个样方中该种植物的个体数目

D.在该种植物密集处设置1m2的样方若干，统计每个样方中该种植物的

个体数目

C［调查某种植物的种群密度，一般采用样方法，直接统计该草地上该种

植物的全部个体数目难度较大,A错误;只选取一个样方进行调查不具有代表性，

B错误；要随机选择样方，不能只选择所调查植物分布密集的地段，C正确、D

错误。］

2.某科技小组在调查一块面积为2hn?的草场中灰仓鼠的数量时，放置了

100个捕鼠笼，一夜间捕获了50只，将捕获的灰仓鼠做好标记后在原地放生。5

天后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了42只，其中有上次标记的

个体13只。由于灰仓鼠被捕一次后更难捕捉，因此推测该草场中灰仓鼠的种群

数量最可能（）

A.少于92只B.多于92只

C.少于161只D.多于161只

C［标志重捕法中种群数量的计算公式为初次捕获并标记个体数/个体总数

（N）=重捕的标记个体数/再次捕获的个体数，根据题意可知，50/^=13/42,2

161（只），由于灰仓鼠被捕一次后更难捕捉，计算结果会比实际结果偏大，所以

灰仓鼠个体总数应该少于161只。］

［课堂小结］

知识网络构建核心语句归纳

1.种群的数量特征有种群密度、出生率

和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成

和性别比例等，其中种群密度是最基本

的数量特征。

-I增长型I样方法五点取样法|

稳定型2.调查种群密度常用的方法有样方法

---1I等距取样法|

类标志重捕法

_I衰退型I

型和标志重捕法。

|年龄组成上

方向种业J出生率和死亡率h

群3.年龄组成有增长型、稳定型和衰退型

I性别比例I影晌数,；密一望一［迁入率和迁出率I

—变化，度

我的

最基三种类型，年龄组成可以预测种群数量

数量特征

空何集群分布、均匀的变化趋势。

I种群特征卜W分布、随机分布

4.出生率、死亡率和迁入率、迁出率直

接影响种群数量变化。

5.种群的空间特征类型有随机分布、均

匀分布和集群分布。

基础概念考查当堂达标。提素养夫便能力培系

1.下列有关个体、种群、物种的叙述，错误的是（）

A.同一种群内的个体一定属于同一物种

B.不同种群的个体可能属于同一物种

C.个体与种群之间既有区别又有联系

D.物种是所有种群的集合

D［一个种群中的所有生物属于同一个物种，A项正确：不同区域内的同

种生物可以构成不同的种群，B项正确；个体和种群属于生命系统的不同层次，

二者既有区别又有联系，C项正确；物种是所有具有同种生物的种群的集合，D

项错误。］

2.在分析种群年龄特点时，也可将种群的年龄组成分为幼年期（甲）、成年

期（乙）及老年期（丙）三个层级。比较这三个年龄层级的成员数量在种群中所占的

比例，可推测该种群未来的发展情形。下列各项中，最可能成为濒危物种的是

（）

A.甲＞乙＞丙B.甲＞乙=丙

C.甲=乙=丙D.甲＜乙＜丙

D［年龄组成的三个层级的关系发展为甲V乙V丙时，该种群密度会越来

越小，最可能成为濒危物种。］

3.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

B［用样方法调查种群密度的关键是要做到随机取样，不能掺入主观因素，

A正确、B错误；根据调查数据取平均值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地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。］

4.下列叙述中，不是种群空间特征的是（）

A.桃子湖水面上的一群群野鸭

B.盛有5mL培养液的试管培养草履虫64只

C.校园花坛中的狗尾巴草杂乱分布

D.樟树在潇湘大道每隔5米种植一棵

B［盛有5mL培养液的试管培养草履虫64只，由此可得单位体积内草履

虫的个体数量，为种群的数量特征，B项符合题意。］

5.现有一未受人类干扰的自然湖泊，某研究小组考察了该湖泊中处于食物

链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如下表:

年1011

0+1+2+3+4+5+6+7+8+9+212

龄++

个

体92187121706962637264554239264

数

注：表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1、小于2,其他以此类推。

回答下列问题：

(1)通常，种群的年龄结构大致可以分为三种类型，分别是

。研究表明：该鱼在3+时达到性成熟(进入成年)，9+时

丧失繁殖能力(进入老年)。根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体

数的比例为,由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是o

(2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。

标志重捕法常用于调查_______强、活动范围广的动物的种群密度。

解析：(1)种群的年龄结构包括增长型、衰退型和稳定型三种类型。从表格

中的数据可知，幼年个体数为92+187+121=400,成年个体数为70+69+62

+63+72+64=400,老年个体数为55+42+39+264=400,所以三个年龄段的

个体数比例为1：1：1,则该种群的年龄结构为稳定型，该鱼种群数量将保持相

对稳定。

(2)标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。

答案：(1)增长型、衰退型、稳定型1：1：1保持稳定

(2)活动能力

第2节种群数量的变化

学习目标核心素养

1.通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳

态与平衡观

1.掌握建构增长模型的方法2.通过“J”型增长和“S”型增长的数学模型的分

2.理解种群数量变化的“J”型和析与比较，培养归纳、比较及运用模型分析问

题的能力

“S”型曲线

3.通过“探究培养液中酵母菌种群数量的变

3.结合“探究培养液中酵母菌

化”实验的学习，培养实验设计与实施及对实

种群数量的变化”实验，建构种

验结果的交流与评价能力

群数量变化的数学模型4.通过研究种群数量变化及对有害动物的防

治、野生生物资源的保护和利用等，形成关注

社会，主动承担社会责任的态度

迷前自主至包自主预习。探新知必备知:只感知

一、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.研究方法及实例

|观察研究对象，提出问题一祠函每2。min分裂二闪

4U

4J

|检验或修正|---------1观察、统计细菌瓯

二'种群增长的“J”型曲线

1.含义

理想条件下的种群,以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示,

大致呈“J”型。

2.数学模型

⑴模型假设

①条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。

②数量变化：种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年

的九倍。

(2)建立模型：，年后种群数量为弊M£。

(3)模型中各参数的意义：M为该种群的起始数量,f为时间(年)，Nt蓑示t

年后该种群的数量，儿表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。

三、种群增长的“S”型曲线

1.条件：自然界中的资遮和宝回总是有限的。

2.形成原因

［种群密

阿谙大.当出生率=死亡率

1时，达到K值

3.K值

又称环境容纳量,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。

4.应用

建立自然保护区,提高其环境容纳量是保护大熊猫的根本措施。

四、种群数量的波动和下降

1.影响因素

(1)自然因素：如气候、食物、天敌、传染病等。

(2)人为因素：种植业、养殖业的发展，砍伐森林，猎捕动物，环境污染等。

2.数量变化

大多数种群的数量总是在波动中，在不利的条件下，种群数量还会急剧下

降甚至消亡。

3.研究意义

(1)有害动物的防治。

⑵野生生物资源的保护和利用。

⑶濒危动物种群的拯救和恢复。

五、探究培养液中酵母菌种群数量的变化

1.实验原理

(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温

度等因素的影响。

⑵在理想的无限环境中，酵母菌种群数量的增长呈乜”型曲线；在有限的环

境下，酵母菌种群数量的增长呈“s”型曲线。

2.实验步骤

金翘i缅q

判断对错（正确的打“，错误的打“X”）

1.种群数量变化不仅受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响。

2.就食性而言，杂食性鸟类的数量波动小于其他食性的鸟类。

3.外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。

（）

4.种群数量变化的全部内容就是“J”型和“S”型增长。（）

提不：1.V2.J

3.X外来物种进入新环境中，该种群也可能因不适应新环境而被淘汰。

4.X种群数量的变化包括增长、波动、下降，甚至消亡。

重难问题解惑合作探究。攻重难学科南乔欣

3完点］/种群增长数量曲线

［问题探究］

1.据图回答种群数量变化的相关问题

⑴尝试分析曲线a、b之间的阴影部分表示的含义。

提示：阴影部分表示由于环境阻力的存在，在生存斗争中被淘汰的个体数

目。

⑵下列因素中能使图乙中曲线c变为曲线d的有哪些？（填序号）。

①过度放牧对某种牧草种群的影响②硬化地面、管理好粮食对鼠种群的

影响③增加水中的溶氧量对鱼种群的影响④大量引进外来物种对本地物种

的影响⑤引进某种害虫的天敌对害虫种群的影响

提示：①②④⑤。

2.在“S”型曲线中，有一段时期近似于“J”型曲线，这一段是否等同于“J”

型曲线?

⑴判断：（填“是”或“否”）。

Q）理由：_______________________________________________________

提示：⑴否（2）“J”型曲线是理想条件下的种群增长趋势，“S”型曲线是在

环境有限的条件下种群的增长趋势

3.从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？

提示：降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或

减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；

养殖或释放它们的天敌等。

［归纳总结1______________________________________________________

“S”型增长曲线的解读

K/2值时

斗A

蒙

玷

%

:“值时

〃时间

图甲图乙图丙

三图对比分析解读：

(1为之前，种群数量小于A72,由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增

长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。

(2小〜场由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌

数量增加，种群增长速率下降。

(3应时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。

1.下图表示有限环境中某一种群的增长曲线。下列有关叙述正确的是()

①K值是环境条件所允许达到的种群数量最大值

②在K值时，种群的增长速率最大

③如果不考虑迁入和迁出等其他因素，在K值时出生率等于死亡率

④假设该图表示鱼的种群数量变化趋势，当种群达到K值时开始捕捞，可

持续获得最高产量

A.①②B.①④

C.①③D.③④

C［K值为环境容纳量，其含义为特定环境条件所允许的种群数量的最大

值，①正确；K值时种群数量最大，此时种群增长速率为0,即不考虑迁入和迁

出等其他因素时，出生率等于死亡率，②错误、③正确；K/2值时，种群增长速

率最大，在鱼群数量超过K/2时捕捞，并使剩余数量维持在K/2的水平，才可获

得持续高产，④错误。］

［一题多变］(1)影响上题图中K值大小变化的因素有哪些？

(2)下图为种群增长速率随时间变化曲线，根据本题所述，可表示K值的点

是a点还是b点?

种

群

增

长

速

率

b时间

°

等。

候条件

、气

动范围

、活

食物

：（1）

提示

增长

时种辞

b点

A72;

量为

群数

时种

，此

最大

速率

群增长

点时种

点。a

（2）b

值。

即K

大，

到最

量达

群数

时种

0,此

速率为

该种群

长，

型增

群呈S

畜种

种家

的某

散养

原上

某草

假设

卷I）

•全国

（2017

2.

家畜,

获该种

多地收

尽可能

要持续

示。若

如图所

化趋势

量的变

种群数

长率随

的增

）

（

适的是