专题13种群和群落

种群和群落湖南省耒阳市第一中学周伟◆考纲要求与素养定位考纲要求素养定位1.种群的特征（=1\*ROMANI）。2.种群的数量变化（=2\*ROMANII）。3.群落的结构特征（=1\*ROMANI）。4.群落的演替（=1\*ROMANI）。5.探究培养液中酵母菌数量的动态变化（实验）。6.土壤中动物类群丰富度的研究（实验）。1.种群作为一定空间范围内同种生物所有个体的集合，是一个动态开放的生命系统，其个体有出生和死亡、迁入和迁出，而种群作为一个整体不间断地存在和延续着，丰富对生命系统的认识，提升生命的系统观。关于种群“S”型增长的内容，揭示了种群数量在有限条件下通过种内调节维持相对稳定的机制，体现了稳态与平衡观。关于植物分层现象等内容就鲜明地体现了结构与功能观。群落的结构，群落中生物的适应性、群落的演替等，都是以群落为整体来研究的，也体现了生命的系统观。（生命观念）2.建立和运用数学模型，即用数学模型来表征、解释和预测种群的数量变化。进行因果分析，如出生率和死亡率等特征与种群密度的关系，影响种群数量变化的因素等。此外，在种群密度（或数量）的调查方法中，需要运用统计思维。不论研究种群还是群落，都应将种群或群落作为一个整体来研究，突出了系统思维。在情境中运用分析、比较、判断、归纳等方法来解决问题、得出结论。（科学思维）3.调查草地中某种双子叶植物的种群密度和探究培养液中酵母菌种群数量的变化等探究活动，包括提出问题、制订计划、实施计划、得出结论及讨论等环节，将宏观调查方法应用在微观领域，有助于培养严谨求实的科学态度和进行统计思维方法的训练。（科学探究）4.密切联系社会实际，关注濒危物种保护、渔业生产、有害生物防治、人口老龄化和性别比例失衡等问题。展示了我国在人工治沙、退耕还林还草还湖等方面取得的成就，既可以让学生正确看待人与自然的关系，增强保护环境的意识，还能培育学生的爱国情怀。（社会责任）◆知识网络与基础填空【知识网络】【基础填空】1.__________是种群最基本的数量特征，出生率、死亡率、迁入率、__________是决定种群大小和种群密度的直接因素，__________可以预测某种未来的发展趋势。__________法适用于植物种群密度的调查，调查种群密度常用的取样方法有五点取样法和__________。对于活动能力强、活动范围大的动物可采用__________法来估算种群密度。1.种群密度迁出率年龄结构样方等距取样法标志重捕2.种群增长的“J”型曲线是在理想条件下的种群，以______为横坐标，__________为纵坐标画出的曲线图。“J”型增长的前提条件是____________________、气候适宜、没有敌害等，其曲线特点是种群的数量每年以____________增长。“S”型曲线的特点是种群数量达到__________时，增长速率最大，种群数量达到__________后，将停止增大。2.时间种群数量食物和空间条件充裕一定的倍数K/2K3.群落中物种数目的多少称为__________。群落中的种间关系主要有捕食、互利共生、竞争和__________等。群落垂直结构中，影响植物分层的主要环境因素是__________，影响动物分层的主要环境因素是__________。群落的初生演替包括落岩阶段、__________、苔藓阶段、草本植物阶段、灌木阶段和森林等阶段，演替过程中的生物多样性__________，稳定性__________。3.丰富度寄生阳光食物和栖息空间地衣阶段增加增强◆考点突破与例题精讲考点一、种群的数量特征例1（2013·浙江卷）下列关于出生率的叙述，正确的是（）A．若某一种群年初时的个体数为100，年末时为110，其中新生个体数为20，死亡个体数为10，则该种群的年出生率为10%B．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1：1，则出生率越高C．若通过调控环境条件，使某动物的性成熟推迟，则出生率会更高D．若比较三种年龄结构类型的种群，则稳定型的出生率最高【答案】B【解析】年出率为20÷100=20%，A错误；由于该动物的婚配制为一雌一雄，所以当雌雄比例为1：1时，出生率最高，B正确；当动物的性成熟推迟时，出生率会变低，C错误；对于三种年龄结构类型的种群，增长型的出生率最高，稳定型次之，衰退型最低，D错误。【技法点拨】种群数量特征的概念模型【模型解读】（1）种群密度是种群最基本的数量特征，它是指单位面积或单位体积的种群数量。（2）出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群密度变化的直接因素。（3）年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，年龄组成可预测种群密度变动趋势，性别比例则可通过影响出生率而间接影响种群密度。考点二、种群密度的调查例2（2017·全国卷Ⅲ）某陆生植物种群的个体数量减少，若用样方法调查其密度，下列做法合理的是（）A．将样方内的个体进行标记后再计数B．采用五点取样法，适当缩小样方的面积C．采用等距取样法，适当减少样方数量D．进行随机取样，适当扩大样方的面积【答案】D【解析】样方法调查种群密度时，可直接对样方内的个体进行计数，A错误；采用五点取样法，样方的面积大小要适中，B错误；采用等距取样法，要确保一定的样方数量并求平均值，减少误差，C错误；进行种群密度的调查要随机取样，由于陆生植物种群的个体数量减少，所以需要适当扩大样方的面积，使样本数量足够多，以保证所测得数据更加接近真实值，D确。【技法点拨】种群密度调查相关的实验方法适用对象方法计算标志重捕法活动范围大的动物个体捕获部分个体→做上标记→放回环境→重捕→计算种群密度标志个体总数/种群中个体总数=重捕中所含标志数/重捕个体数。样方法植物、虫卵、活动范围小的动物确定调查对象→选择调查地段→确定样方→设计记录表→技术统计→计算种群密度设各样方的种群密度分别为nl、n2、n3……nm，则该种群密度的估计值=（nl+n2+n3+……+nm）／m。取样器取样法活动能力强、身体微小的土壤小动物确定调查对象→准备取样器→确定取样地点→取样→统计种群密度①计名计算法：直接数个体数（一般用于个体较大，种群数量有限的群落）；②目测估计法：分等级测估，如非常多、多、较多、较少、少、很少等。显微计算法肉眼看不见的酵母菌等较大单细胞微生物培养→抽样到计数板→显微计数→计算种群密度较大单细胞微生物个数／1mL=n个小方格细胞总数／n×400×10000×稀释倍数。考点三、种群数量增长的曲线例3（2019·全国卷Ⅰ）某实验小组用细菌甲（异养生物）作为材料来探究不同条件下种群增长的特点，设计了三个实验组，每组接种相同数量的细菌甲后进行培养，培养过程中定时更新培养基，三组的更新时间间隔分别为3h、10h、23h，得到a、b、c三条种群增长曲线，如图所示。下列叙述错误的是（）A．细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物B．培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同C．在培养到23h之前，a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的D．培养基更新时间间隔为23h时，种群增长不会出现J型增长阶段【答案】D【解析】细菌甲是异养生物，通过分解培养基中的有机物获得无机物，给自身提供养分，A正确；更换培养基，为细菌提供了新的营养物质并除去了代谢废物，因此，培养基更换频率的不同，可用来表示环境资源量的不同，B正确；根据题图可知，在23h前，a组细菌甲的生长曲线呈现J型增长，说明a组培养基中资源和空间充足，C正确；由题图曲线可知，培养基更新时间间隔为23h时，种群在早期会出现J型增长阶段，D错误。【技法点拨】种群增长的J型曲线和S型曲线项目“J”型曲线“S”型曲线形成条件资源无限的理想条件资源有限的自然条件增长率不变越来越小有无K值无K值，种群数量持续增长有K值，种群数量可在K值附近上下波动曲线模型种群增长速率曲线【特别提醒】增长率不能等同于增长速率。增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率（等于曲线的斜率）却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率随种群密度上升而逐渐下降，其增长速率（相当于曲线斜率）是先增后减。如下图所示：考点四、群落的结构例4（2017·海南卷）在某一农田生态系统中，大面积单一种植某种农作物（甲）可导致害虫A的爆发，改成条带状合理地间作当地另一种农作物（乙）后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制。对此，不合理的解释是（）A．新的种间关系不利于害虫AB．新的群落空间结构不利于害虫AC．乙的出现使害虫A的环境容纳量下降D．乙和害虫A存在互相抑制的竞争关系【答案】D【解析】由题目所给信息“间作当地另一种农作物（乙）后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制”可以直接推出新的种间关系和群落空间结构对害虫A是不利的且乙的出现使害虫A的环境容纳量下降，ABC正确。由题目所给信息“乙生长良好，害虫A的爆发受到了抑制”可判断出乙和害虫A之间不存在互相抑制的关系，D错误。例5（2018·浙江卷）影响水生群落垂直分层的主要因素不包括（）A．温度B．氧气的垂直分布C．光的穿透性D．大气中颗粒物含量【答案】D【解析】随着水深的增加，溶氧量逐渐减少，光照强度逐渐减弱，水温也会略有下降，这些都会对水生生物产生影响，进而影响水生群落的垂直分层，A、B、C均错误；大气中颗粒物含量，不会对水生生物产生影响，所以不会影响水生群落的垂直分层，D正确。【技法点拨】群落结构相关知识（1）竞争与捕食的比较曲线模型特点实质竞争两种生物生存能力不同，最终结果，一种数量增加，另一种数量下降甚至降为0不同种生物为了争夺资源、空间等生活条件而发生斗争，并不以获取对方当食物为目的捕食数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化一种生物以另一种生物为食，目的是获得食物与能量，用以维持自身的生存（2）群落的垂直结构与水平结构垂直结构水平结构模型现象分层现象镶嵌分布决定因素①植物分层：阳光。②动物分层：栖息空间和食物条件。地形的变化、土壤湿度、盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等考点五、群落的演替例6（2020·全国卷Ⅱ）河水携带泥沙流入大海时，泥沙会在入海口淤积形成三角洲。在这个过程中，会出现3种植物群落类型：①以芦苇为主的植物群落（生长在淡水环境中），②以赤碱蓬为主的植物群落（生长在海水环境中），③草甸植物群落（生长在陆地环境中）。该三角洲上的植物群落是通过群落演替形成的，演替的顺序是（）A．②①③B．③②①C．①③②D．③①②【答案】A【解析】由题干信息可知，该处形成三角洲的过程发生的演替属于次生演替，由于入海口的海水环境，最先形成的群落应是②以碱蓬为主的植物群落，随着河水（淡水）的不断冲刷，此处环境中水中的盐浓度会逐渐下降，植物群落便逐渐演替为①以芦苇为主的植物群落，由于河水中带有泥沙，三角洲处的陆地面积也会有一定的增大，因此会逐渐演替为草甸植物群落，则演替顺序为②①③，A正确。【技法点拨】初生演替与次生演替的比较类型初生演替次生演替起点从来没有被植物覆盖的地面，或原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方原有植被虽已不存在，但土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方条件无有机质和生命胚种有大量有机质和生命胚种时间经历时间长经历时间短速度缓慢较快影响因素自然因素人类活动较为关键实例裸岩、沙丘和冰川泥上进行的演替弃耕农田上和火灾后的草原上发生的演替考点六、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化例7（2020·江苏卷）下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的叙述，错误的是（）A．将酵母菌接种到培养液中，并进行第一次计数B．从静置的培养液中取适量上清液，用血细胞计数板计数C．每天定时取样，测定酵母菌细胞数量，绘制种群数量动态变化曲线D．营养条件是影响酵母菌种群数量动态变化的因素之一【答案】B【解析】将酵母菌接种到培养液后，需要对酵母菌进行初次计数，以获得酵母菌种群密度初始值，A正确；每次计数前，都需要轻缓地将培养液摇匀，使其中的酵母菌分布均匀，再取适量培养液用血细胞计数板计数，B错误；需要定时取样和计数，用于绘制酵母菌种群数量的动态变化曲线，C正确；酵母菌种群数量的动态变化受营养条件、代谢废物、空间等的影响，D正确。【技法点拨】用血细胞计数板计算酵母菌数量的方法（1）显微镜直接计数法是指通过显微镜利用血球计数板进行较大单细胞微生物计数的操作方法。这是一种常用的微生物计数方法，此种方法简便、快速、直观。显微镜直接计数法是将少量待测样品的悬浮液置于一种特别的具有确定面积和容积的载玻片上（血球计数板），在显微镜下直接计数，然后推算出含菌数的方法。血球计数板是常用的计菌器之一。该方法的适用范围为较大单细胞微生物。计算公式是：较大单细胞微生物个数／1mL=n个小方格细胞总数／n×400×10000×稀释倍数。（2）注意事项：①先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗人。多余培养液用滤纸吸去，待细胞全部沉降到计数室底部后再显微计数。②该实验需要重复但不需对照一自身前后已形成对照；③从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡摇匀几次。④浓度过大时需做稀释处理，但最后计算时要考虑稀释倍数。⑤压线计数规则，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，即只计数样方相邻两条边上的个体。教师备用题1．（2017·全国卷Ⅰ）假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长，该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，下列四个种群数量中合适的是（）A．甲点对应的种群数量B．乙点对应的种群数量C．丙点对应的种群数量D．丁点对应的种群数量【答案】D【解析】图中的横轴为种群数量，纵轴为种群增长率，S型曲线中，种群增长率最大的点对应种群数量为K/2，要持续尽可能多的收获该种家畜，则需要让该种家畜种群数量保持在K/2水平，这时种群增长速率最快，由图可知，甲、乙、丙数量没有达到K/2，丁超过K/2，选择丁点可以使每次收获后，家畜的数量降低到K/2，保持最大增长速率，综上所述，D正确，ABC错误。2．（2018·浙江卷）（不定项）在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后，又开展了连续4年的跟踪调查，计算其L值（L=当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量），结果如下图所示。下列有关这4年调查期间的种群致最变化的叙述，正确的是（）A．第1年末甲乙两种群的增长速度不一定相等B．第2年末乙种群数量大于甲C．第3年末乙种群数量达到了最大值D．这4年中甲种群每年增加的数量是不相等的【答案】ACD【解析】第1年末甲乙种群的L值不同，两个种群的起始数量未知，无法确定增长速度，可能相同可能不相同，A正确；甲乙两个种群的起始数量未知，无法确定第2年末甲乙种群数量关系，B错误；根据以上分析可知，第3年之前乙种群数量在增加，第三年之后乙种群数量减少，故第三年末乙种群数量达到了最大值，C正确；甲种群L值=1.5，呈指数增长，符合J型曲线，但是这4年中甲种群每年增加的数量是不相等的，D正确。3．（2015·全国卷Ⅰ）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牌食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如下表：年龄0+1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+≥12个体数92187121706962637264554239264注：表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1、小于2，其他以类类推。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，分别为__________、___________、___________。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个年龄组成个体数的比例为_______________，鱼群的年龄结构为_________，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是_________。（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_____。此方法常用于调查_______________________________强、活动范围广的动物的种群密度。（3）在该湖泊中，能量沿食物链流动时，所具有的两个特点是_______________。【答案】（1）增长型衰退性稳定型分别为400个、420个、400个1∶1∶1稳定型保持稳定（2）标志重捕法活动能力（3）单行流动、逐级递减【解析】（1）种群的年龄结构大致可以分为增长型、衰退型、稳定型三种类型。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（92+187+121）∶（70+69+62+63+72+64）∶（55+42+39+264）=400∶420∶400≈1∶1∶1，显然个年龄区段的比例适中，为稳定性，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是保持