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文档简介
2026届新高考生物三轮热点复习
生态学知识拓展
种群和群落生态学知识拓展
种群生态学1种群数量特征2种群的增长模型、自然种群的数量变动及种群调节3种群的三种存活曲线及生活史对策一
种群的数量特征(山东,11)调查一公顷范围内某种鼠的种群密度时,第一次捕获并标记39只鼠,第二次捕获34只鼠,其中有标记的鼠15只。标记物不影响鼠的生存和活动并可用于探测鼠的状态,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有5只由于竞争、天敌等自然因素死亡,但因该段时间内有鼠出生而种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度最接近于(B)(结果取整数)A.66只/公顷B.77只/公顷C.83只/公顷D.88只/公顷
本题“某种鼠的种群密度的调查”的探究为学科情境,该情境的创设更符合实际实验的真实性。真题再现(山东,12)根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1000条鱼售卖,第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布,则该鱼塘中鱼的初始数量约为(A)A.2×104条 B.4×104条
C.6×104条 D.8×104条
本题以“某封闭鱼塘中鱼的初始数量调查’’的科学实验和探究为学科情境。该情境与2021年种群数量的考法一脉相承。要求学生在对标记重捕法原理准确理解的基础上,灵活运用数学模型进行数据的处理。标记重捕法(模型)
标记重捕法可用于调查活动能力比较强、活动范围较大的动物种群数量,如哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类等。其方法是:在被调查种群的生存环境中,捕获一部分个体,将这些个体进行标记后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕。根据重捕取样中标记个体占总捕获数的比例与种群总数中标记比例相等的假设,来估计该种群的数量。理论计算公式为N/M=n/m(N为估算的种群数值;M为第一次捕获并标记的个体数;n为一段时间后,在原来的捕获点再次捕获的个体数;m为二次捕获的个体数中已标记的数量),转换后得N=M·n/m。
标记重捕法估算种群密度是基于以下几种假设:①标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等;②在调查期内标记的个体没有死亡,没有迁出,标记物没有脱落;③标记个体在种群中均匀分布。(一)
网眼大小不同的渔网捕鱼对标记重捕法估算值的影响
若应用标记重捕法调查鱼种群密度,在前后两次捕鱼的过程中,使用网眼大小不同的渔网捕鱼,是否会导致估算的结果与实际情况误差较大呢?
根据两次捕鱼所用渔网网眼大小,其组合有以下几种:1、第一次和第二次均用大网眼渔网捕鱼结论:
结论:若第一次和第二次均用大网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的鱼种群数量约等于种群中大鱼数量,比实际种群数量小。2、第一次和第二次均用小网眼渔网捕鱼结论:若两次捕鱼都用小网眼渔网,采用标记重捕法估算出的鱼种群数量约等于实际种群数量。3、第一次和第二次分别用小网眼和大网眼渔网捕鱼
结论:若第一次用小网眼渔网捕鱼,第二次用大网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的种群数量与实际种群数量大致相等。4、第一次和第二次分别用大网眼和小网眼渔网捕鱼
结论:若第一次用大网眼渔网捕鱼,第二次用小网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的种群数量与实际种群数量大致相等。3、第一次和第二次分别用小网眼和大网眼渔网捕鱼第一次用小网眼捕鱼
M=M大+M小
n=n大
理论上m≈第二次捕获的大鱼数×池塘中被标记的大鱼的比例
m=n大×
N小M小
N大M大=假设每条鱼捕获概率相等=
MN第二次用大网眼捕鱼
M大N大m=n×
MN(一)
网眼大小不同的渔网捕鱼对标记重捕法估算值的影响
若应用标记重捕法调查鱼种群密度,在前后两次捕鱼的过程中,使用网眼大小不同的渔网捕鱼,是否会导致估算的结果与实际情况误差较大呢?
根据两次捕鱼所用渔网网眼大小,其组合有以下几种:1、第一次和第二次均用大网眼渔网捕鱼结论:
结论:若第一次和第二次均用大网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的鱼种群数量约等于种群中大鱼数量,比实际种群数量小。2、第一次和第二次均用小网眼渔网捕鱼结论:若两次捕鱼都用小网眼渔网,采用标记重捕法估算出的鱼种群数量约等于实际种群数量。3、第一次和第二次分别用小网眼和大网眼渔网捕鱼
结论:若第一次用小网眼渔网捕鱼,第二次用大网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的种群数量与实际种群数量大致相等。4、第一次和第二次分别用大网眼和小网眼渔网捕鱼
结论:若第一次用大网眼渔网捕鱼,第二次用小网眼渔网捕鱼,采用标记重捕法估算出的种群数量与实际种群数量大致相等。
综上所述,只要满足每一条鱼捕获的概率相等,且重捕与初次捕获的概率相等,在采用标记重捕法调查的两次捕鱼中,无需都用相同网眼的小渔网,只要有一次用小网眼渔网捕鱼,在得到足够计数数据的基础上,即能准确估算出池塘中个体超过小网眼的鱼种群数量。实际上,即使是再小的网眼,也总有能穿过网眼的更小的小鱼,故采用这种方法只能调查出池塘中个体大小超过网眼的鱼,估算值一定小于鱼种群的真实值。当然,网眼越小,估算值也越接近真实值。(二)种群中个体年龄、性别不同
在实际操作中,若种群中个体因年龄、性别等不同导致个体捕获概率不同,则用标记重捕法估算种群数量时应尽可能将年龄、性别不同的个体分别计数、标记和计算。例题:用标记重捕法估算某动物种群数量,第一次捕捉到40只(雄性30只,雌性10只)标记后放回,第二次捉到60只(雄性48只,雌性12只),其中有标记9只(雄性6只,雌性3只),假设雌雄捕获率是不同的,则种群数量约为280只(雄240,雌40)分析:若直接用N=M·n/m计算,N=40×60÷9=267(只)。而采用分别计算雌雄个体的方法可以计算出,N雄=M雄·n雄/m雄=30×48÷6=240;N雌=M雌·n雌/m雌=10×12÷3=40;N总=N雄+N雌=240+40=280(只)。由于理论上第一种方法与真实值偏差较大,第二种与真实值更为接近,故答案为280只拓展:种群密度调查方法总数量调查(逐个计数法)取样调查(估算法)样方法标记重捕法去除取样法绝对密度测定(单位面积或者空间内种群的实际个体数)捕捉粪堆计数鸣叫计数皮毛收购记录计数遗留的痕迹相对密度调查(单位面积或者空间内种群的相对数量,只能作为数量高低的相对指标)绝对密度测定例题1(多选)(高考河北卷)我国麋鹿经历了本土野外灭绝、圈养种群复壮、放归野外等历程,成功建立野生种群。2020年,我国麋鹿分布点已从最初的2处发展至81处,数量超过8000只,基本覆盖麋鹿野外灭绝前的栖息地,展现了我国生物多样性保护的智慧。下列叙述正确的是(AB)A.可采用逐个计数法统计麋鹿种群密度B.增加我国麋鹿种群的遗传多样性,有利于种群的进一步发展C.麋鹿种群增长速率最大时,种内斗争最小D.对麋鹿种群进行圈养复壮、放归野外的过程属于就地保护例题2去除取样法是调查种群密度的方法之一,其原理是在一个封闭的种群中,进行随机捕获并去除,随着捕捉次数的增加,种群数量逐渐减少,因此每次捕获的数量逐次减少。以捕获累积量为横坐标,单位捕获量为纵坐标,其关系如图。下列相关叙述错误的是()A.图中曲线与横坐标的交点可作为该种群数量的估计值B.对于标记困难或捕获会影响动物健康的种群可采用该方法捕获累积量C.对于跳蝻、蚜虫等活动能力差的种群,可采用此方法进行种群密度调查D.对于多数种群,逐个计数非常困难,因此常用去除取样法等估算的方法C相对密度调查相对密度测定的不是单位空间中动物密度的绝对值,而是表示种群数量多少的多度等级。散放于地面的捕鼠夹诱捕飞行昆虫的黑光灯捕捉地面动物的陷阱搜集浮游动物的网……例如:调查大鼠时,在同一环境中,沿直线或方格放置100个捕鼠夹,20%的捕获率表示比10%的捕获率的地方相对密度大。捕捉真题再现(山东,19)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(BC)A.水蚤的出生率随种群密度增加而降低B.水蚤种群密度为1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
本题主要是以数学模型的形式考查学生对易混知识点“种群增长率”“种群增长量”和“种群增长速率”的理解应用,学生只需要调动“种群的数量特征”即可解决问题,但对该知识的深度理解和逻辑思维考查要求较高。①“J“曲线
与密度无关的种群增长模型,只有在种群不受资源限制的情况下才会发生。大多数种群的“J“生长都是暂时的,一般仅发生在早期阶段,密度低,资源丰富的情况下。②”S“曲线与密度有关的种群增长模型
二
种群的增长模型
易错:两种模型的增长率和增长速率在种群增长曲线中,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。真题再现(不定项)(山东等级考19)一个繁殖周期后的种群数量可表示为该种群的补充量。某实验水域中定期投入适量的饲料,其他因素稳定。图中曲线Ⅰ表示该实验水域中某种水生动物的亲体数量与补充量的关系,曲线Ⅱ表示亲体数量与补充量相等。下列说法正确的是(
B)A.亲体数量约为1000个时,可获得最大持续捕捞量B.亲体数量约为500个时,单位时间内增加的数量最多C.亲体数量大于1000个时,补充量与亲体数量相等,种群达到稳定状态D.饲料是影响该种群数量变化的非密度制约因素
本题以“某实验水域中水生生物的亲体数量与补充量”的陌生概念,考查学生在教材中“种群数量特征,数量变化和影响种群数量变化的因素”等基础知识的理解。二、自然种群的数量变动及种群调节1.种群数量的波动:在特定环境中,种群的生存资源有限,即使种群数量达到环境容纳量,也在k值上下波动。分为:有规则性的周期性波动(在两个波峰之间相隔时间基本相同)和不规则性的非周期性波动。周期性波动:①年周期性波动(年间周期性波动)例如:北美地区雪兔和猞猁表现为每隔9~10年出现一次数量高峰②季节周期性波动(年内周期性波动、季节消长)例如:一年生草本植物北极点地梅种群数量波动非周期性波动:大多数自然种群属于非周期性波动(年内非周期性波动)例如:东亚飞蝗在草地生态系统中,若遇干旱,土壤中的蝗虫卵成活率就会提高,而年降水量没有特定的规律,造成了蝗虫种群数量的非周期性波动。种群调节:自然界的生物种群大多已达到平衡,这种平衡是动态平衡,受到多种因素调节,主要归为两类①有些因素随种群密度而变化,被称为生物因素(密度制约因素)。种群的相对稳定和有规则的周期性波动与密度制约因素的作用有关,并且主要以反馈调节的方式进行制约。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。例如,同样是缺少食物,种群密度越高,该种群受食物短缺的影响越大,因此,这些因素称为密度制约因素。②非生物因素(非密度制约因素)非密度性制约因素对种群密度的影响一般是猛烈的、灾难性的。但可以通过密度制约因素的反馈调节机制来恢复。气温和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,因此被称为非密度制约因素。例如:某些物理因素(干旱、大寒、地震、火灾等)或人为活动(杀虫剂等)使种群死亡率增加。三、种群的三种存活曲线及生活史对策
生物在生存斗争中获得的生存对策,称为生态对策,或生活史对策。在生物进化的过程中形成了多种生活史对策,例如生殖对策、捕食对策、迁移对策等。
生殖对策:r-选择和K-选择r-选择K-选择气候多变,难以预测、不确定稳定、可预测、较确定死亡常是灾难性,无规律,非密度制约比较有规律,受密度制约存活存活曲线Ⅲ型,幼体存活率低存活曲线Ⅰ、Ⅱ型,幼体存活率高种群大小时间上变动较大,不稳定,通常低于环境容纳量时间上稳定,密度临近环境容纳量选择倾向发育快、增长力高、提早生育、体型小、单次生殖发育缓慢、竞争力高、延迟生育、体型大、多次生殖寿命短,通常小于1年长,通常大于1年最终结果高繁殖力高存活力Ⅰ型:如大型哺乳动物和人的存活曲线。Ⅱ型:如一些鸟类中出现的模式。鸟类在出生后很短的一段时间内,幼体死亡率很高,呈现Ⅲ型模式,但1年后死亡率趋于稳定,为Ⅱ型模式。Ⅲ型:如产卵鱼类/贝类和松树的存活模式。例题4生活史对策是指生物种群在其整个生活周期中为适应生境及干扰而形成的一整套生物及生态学特征,包括r对策和k对策。r对策是指生物所采取的低寿命、小个体、高扩散能力的生活史对策。K对策是指生物所采取的高寿命、大个体、低扩散能力的生活史对策。存活曲线可以反映生活史中各时期的死亡率,分为类型I、类型Ⅱ、类型Ⅲ。下列有关说法错误的是(D)A.存活曲线为类型Ⅱ的种群在各年龄段的死亡率基本相同B.当种群基数较少时,K对策生物种群增长率可能为负值C.存活曲线为类型Ⅲ的生物生活史对策更接近r对策D.K对策者繁殖时间较早,从而可以使种群数量迅速接近环境容纳量【分析】由题意及图可知,类型Ⅰ属于K对策,类型Ⅱ处于r对策和K对策之间,类型Ⅲ属于r对策。【详解】A、存活曲线为类型Ⅱ的斜率趋近于-1,其种群在各年龄段的死亡率基本相同,A正确;B、当种群基数较少时,其出生率较低,K对策生物种群增长率可能为负值,B正确;C、由图及题意可知,存活曲线为类型Ⅲ的生物寿命较短,故更接近r对策,C正确;D、K对策者高寿命、大个体、低扩散能力,故繁殖时间较晚,种群数量接近环境容纳量较慢
例题5如图所示是草原上某两类生物种群数量变化的动态曲线,其中r对策生物通常个体小,寿命短,生殖力强但存活率低,亲代对后代缺乏保护。K对策生物通常个体大,寿命长,生殖力弱但存活率高,亲代对后代有很好的保护。请回答下列问题:(6分)(1)通过散放于草原上的捕鼠夹,获取的捕获率数据,反映的是田鼠种群的__________(填“绝对密度”或“相对密度”)。一般情况下,田鼠的寿命只有两年,几乎全年均可繁殖,属于r对策生物,这类生物很难消灭,选择__________(填“化学防治”或“生物防治”或“机械防治”)控制此类动物危害的技术比较科学。(2分)(2)K对策生物的种群数量高于或低于__________(填“S”或“X”)点时都会趋向K值种群通常能稳定在一定数量水平。(1分)(3)野马等珍稀濒危动物,其数量一旦低于X点就会逐渐走向灭绝,对此可采取的保护措施有:①改善其栖息环境,包括提供充足的__________资源,控制其天敌的数量等。(1分)②建立__________,为该濒危动物提供最后的生存机会。(1分)③消除两个种群之间的空间屏障,便于两地种群之间进行__________,以保护该濒危动物种群的基因库。(1分)(1)相对密度;生物防治(2)S(3)①食物和空间②动物园或人工繁殖中心③基因交流例题6(浙江1月选考)下图为一个昆虫种群在某时期的年龄结构图。下列叙述正确的是(D)A.从图中的信息可以得出该种群的存活曲线为凹型B.用性引诱剂来诱杀种群内的个体,对生殖后期的个体最有效C.环境条件不变,该种群的年龄结构可由目前的稳定型转变为增长型D.与其他年龄组相比,生殖前期个体获得的杀虫剂抗性遗传给后代的概率最大群落生态学:1
原始合作2
地下分层(
植物的垂直分层主要与对光的利用率有关,这种分层现象提高了群落对光能的利用率。陆生群落中,决定植物地上分层的环境因素还有温度等,地下分层的环境因素有水分,无机盐等。
3生态位4群落的季节性5群落的主要类型生态位:
生态位是生态学中的一个重要概念,主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。随着机体的发育,它们可能改变生态位。例如,蟾蜍在变态前占据水体环境(是藻类和碎屑的取食者),当变成成体时它成为陆生的和食虫的。一个物种能够占据的生态位空间是受竞争者和捕食强度所影响的。一般来说,没有竞争和捕食的胁迫物种能够在更广的条件和资源范围内得到繁荣,这种潜在的生态位空间就是基础生态位,即物种所能栖息的理论上的最大空间。然而,种暴露在竞争者和捕食者面前是很正常的事,很少有物种能全部占据基础生态位,一个物种实际占有的生态位空间叫做实际生态位。例如,孔雀鱼和刺鱼的实验启示,捕食的接近,把鱼限制在隐蔽的地方内进行取食,因为那里的捕食风险低。还应指出,互利共生也影响有机体的实际生态位,但它与捕食者和竞争者不同,互利共生者的存在倾向于扩大实际生态位,而不是缩小它。比较极端的情况下,如单个种的生态位是不存在的。例题7一个物种在没有竞争者和捕食者时所拥有的生态位称为基础生态位,在竞争者或捕食者存在时所拥有的生态位称为实际生态位。大草履虫和绿草履虫属于两个物种,下图分别为两者单独培养(图a
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