第9单元 第30课 种群及其动态

生物与环境

第30课种群及其动态

»学业质・水平要求＜

1.通过分析种群各数量特征与种群数量的关系，认识种群是繁殖的基本单

位。（生命观念）

2.通过对“J”形增长和形增长的数学模型的分析与比较，培养归纳、比

较及运用模型分析问题的能力。（科学思维）

3.通过“调查草地中某种双子叶植物的种群密度〃及“培养液中酵母菌种

群数量的变化”实验，掌握实验方案的设计与实施，及对实验结果的分析与评

价能力。（科学探究）

4.依据非生物因素对种群数量的影响，解决生产实践中的相关问题。（社会

责任）

Q属级=构建必备知识培养关键能力

考点一种群的特征

概念梳理

i.种群密度的调查方法

项目样方法标记重捕法

植物或活动能力弱、活动范活动能力强、活动范围大的动

调查对象

围小的动物物

确定调查对象

确定调杳对象

1

1

捕获并标记个体数(数量为M)

选取样方

4

/五点取样法

调查程序1等距取样法重捕、(捕获个体数〃

计数1标记个体数〃？

1

计数

计算种群数量：

1

计算种群密度•取平均值N=M•—

m

2.种群的数量特征

团老年个体数

口成年个体数

8幼年个体数

增K型稳定型衰退型

।~r~।

I年龄结构I而豆丽I]

Bi测变影响数

化趋势址变动

pl出生率上赤种温大小及我应

T迁入率卜

决定种群动态的变ht

(1)和野蜜度是种群最基本的数量特征。

(2)直接决定种群密度的是出生率和死亡率、迁出率和迁入率。

(3)年龄结构在一定程度上能预测种群数量的变化趋势。年龄结构是通过影

响山生率和死亡率间接影响种群密度的。

(4)性别比例是通过影响出生率间接影响种群密度的。

概念辨析

1.种群出生率升高，种群密度一定增大。(X)

2.性别比例是通过影响种群的出生率和死亡率间接影响种群密度的。

(X)

3.草地中跳螭的种群密度一般不采用样方法进行调查。(X)

4.用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度时，一般用五点取样法。

(X)

概念除研

1.样方法调查种群密度应注意的问题

(1)调查对象要选熟悉的又容易计数的植物。例如一般不选丛生或蔓生的单

子叶草本植物，而选择个体数目容易辨别的双子叶草本植物。

(2)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物如昆虫

卵、场虫、跳蠕等也可用样方法调查。

(3)植物的大小不同，样方面积也应不同。如乔木的样方面积一般为100m2,

2

灌木为16m2,草本植物为1m0

(4)选取样方时，要注意随机取样。对于方形地块常用五点取样法，狭长地

块常用等距取样法。

(5)样方法中的计数要准确。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“只计数相邻两边及顶角上的个体”的原则，如右图所示。

2.标记重捕法调查种群密度误差分析

设种群数m为A只，第一次捕获B只并标记,

-第二次捕获只,其中有〃只被标记,根据

公式与=”得自竽

|Aab

标若由于某种原因(如标记物易脱落、被标记个

记

而「体的被承捕机会降低、标记物导致被标记个

捕

法体易于被捕食、在被标记个体稀少处捕获等)

造成b偏小.则彳偏大

若由于果种原因(如被你仁个体放回后还未

充分做入该种群中就再次被捕获且在被标记

个体密集处捕获等)造成人偏大，则才偏小

若在调杳期间，调杳区域有较多个体出生和

L死亡或迁入和迁出，也会造成估算中出现较

大误差

「案例导引」

考向1|种群密度的调查

1.(2021・湖北襄阳模拟)近日科研团队找到推算雪豹种群密度的方法—照

片重复取样法。在祁连山某区域内布设了60台红外相机，这些相机在海拔2

100-4100m的深山中连续拍摄了3个多月，研究人员确定研究区域约有20只

雪豹。根据数学模型推算，估测在这个区域内每100km2生活有3只雪豹。下列

有关叙述不正确的是（）

A.雪豹的种群密度调查可采用标记重捕法，不适合采用样方法

B.决定雪豹种群密度的因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率

C.利用照片重复取样法可用于调查一些大型稀少野生动物的种群密度

D.若研究区域有12。只雪豹，则估测该区域的种群密度是16只/lOOkn?

D解析：雪豹是活动能力强的动物，可采用标记重捕法估算其种群密度，

A正确；出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度，B正确；一些大型稀

少野生动物的种群密度可用照片重复取样法进行调查，C正确；根据数学比例推

算，即20：3=120：X,则X=18,因此该区域内的种群密度应为18只/lOOkn?,

D错误。

【方法规律】“两看法”选择合适的种群密度调查方法

产（逐个计敕法）植物和活动这

T样方法］

个体国小、活动能

£数量力弱的动物

考向2|种群特征及其相互关系

2.图1是种群数量特征的概念图，图2是某地人口出生率和死亡率的变化

曲线。下列相关叙述中，正确的是（）

所占比例,出生率

（迁入率、迁出率

觑色一出I

死亡率4b

时间/年

图2

A.图1中的c是种群最基本的数量特征，能反映该种群在一段时间内的变

化趋势

B.图1中的b是年龄结构，每种类型中包括幼年、中年和老年三个年龄期

C.图2所示种群的年龄结构由稳定型变成增长型

D.a为性别比例，生殖期动物个体雌雄比例越接近1：1,出生率越高

C解析：题图1中的c是种群密度，是种群最基本的数量特征，不能反映

种群数量的变化趋势，A错误；题国1中的b是年龄结构，每种类型中包括幼

年、成年和老年三个年龄期，B错误；题图2所示起始阶段出生率等于死亡率，

年龄结构为稳定型，随着时间的延续，出生率大于死亡率，年龄结构变为增长

型，C正确；a为性别比例，处于生殖期的个体雌多于雄，种群出生率会比较高,

D错误。

3.蚂蚁种群中蚁后（吃富含蛋白质食物的雌性蚂蚁幼虫发育而成）负责产卵,

工蚁（雌性蚂蚁幼虫因摄食蛋白质食物较少发育而成）负责照顾蚁后和幼崽、觅食

等，但其很可能永远不会有自己的后代。下列相关叙述正确的是（）

A.只有蚁后具有繁殖能力，出生率很低，不利于种群的维持

B.年龄结构为增长型的蚂蚁种群，其未来种群数量不一定会增多

C.用性引诱剂诱杀蚂蚁雄性个体，主要以增大死亡率来降低其种群密度

D.采用样方法调查该种蚂蚁的种群密度时，应在富含蛋白质的地区取样

B解析：蚂蚁种群只有蚁后这种雌性个体具有繁殖能力，但繁殖能力很强，

一定时间内的出生率并不低，且这是长期进化的结果，对其种群的维持是有利

的，A错误；年龄结构为增长型的蚂蚁种群，在环境条件不变的情况下，其种群

数量可能会增多，若环境条件变差，种群数量也可能下降，B正确；利用性引诱

剂诱杀蚂蚁种群中的雄性个体，主要使种群中性别比例失调，从而使出生率降

低，进而导致种群密度下降，C错误；采用样方法调查蚂蚁种群密度时，应随机

取样，D错误。

考点二种群数量的变化及其应用

概念梳理

1.建构种群增长的数学模型

⑴表达形式。

①数学方程式：科学、准确，但不够直观。

②曲线图：直观，但不够精确。

⑵建构步骤。

观察研究对象提出旧题|------T提出突理的蛹~|一

检验或根据实验数据JU适当的数学形式时M物的

修正门性质进行表达（建立数学模型）

2.种群的“J”形增长

•*J*•

形彩成食物和空间条件充裕.气候适宜、没有天敌和

丽其他竞争物种等

线M：该种群的起始教地

教学t：时间

短心'"'A'M：，年后该种胖的数收

A：该种群敦量是前一年种群敦量的倍数

3.种群的“S”形增长

圾资源、空间有限

"S"原因----------

形

曲前线「种群数试达到这时,增长速率址大

线而一种祚数最达到砂筌空当即K值)后,将停止增长

厂减小环境网力一增大Kffi-保护野生资源

年-增大环境阻力一佳组K值-防治有害生物

L草原最大载帝址不超过K值一合理确定载畜址

中等强度的捕捞(捕捞收在R汪右)有利于

持续荻得较大的色产盘

K/2前防治有害生.物.严防达到K/2处

4.影响种群数量变化的因素

(1)非生物因素：包括阳光、温度、水等。

①林下植物的种群密度主要取决于其受到的逊强度。

②种子春季萌发、昆虫冬季死亡主要受温度影响。

③非生物因素对种群数量的影响往往是综合性的。

(2)生物因素。

①种群内部生物因素：种群的增长会使种群增长受到限制。

②种群外部生物因素：主要包括种群间的捕食、竞争和寄生关系。

5.种群研究的应用

(1)濒危动物的保护：了解其生存状态,预测其种群数量变化趋势,采取合

理保护对策。

(2)有害生物的防治：通过减少其获得食物的机会或引入其天敌降低其五境

容纳量。

概念辨析

1.环境容纳量是指种群的最大数量。X)

2.不同种生物种群的K值各不相同，但同种生物种群的K值固定不变。

(X)

3.从较长时间来看，自然界中不存在种群的形增长。(V)

4.使用药物杀死有害动物可降低其环境容纳量。(X)

【教材细节命题】

(选择性必修2P12科学家的故事)蝗虫属于卵生动物，雌性蝗虫把卵产在土

壤中。土壤中的螳虫卵若被霉菌侵染,则不能孵化。“先涝后旱”是娃虫大暴

发的普遍规律，其原因是土壤湿润有利于雌性螳虫产卵，干旱环境中螳虫卵上

不容易滋生霉菌，孵化率较高。

「梃念探研」

1.准确分析曲线

。510152025303540时间仰

(1)。段：心＞1且恒定，种群数量呈形增长。

(2)6段：入尽管下降，但仍大于1,此段种群出生率大于死亡率，则种群数

量一直增长。

(3)c段：)=1,种群数量维持相对稳定。

(4)d段：入VI,种群数量逐年下降。

(5)e段：尽管九呈上升趋势，但仍未达到1,故种群数量逐年下降。

2.明确K值的三个易错点

(1小值不是一成不变的。X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；当环境条件状况改善时，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，而

会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种

群数量回到K值。

（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

受破坏的前提下，一定空间中所能维持的种群最大数量；种群所达到的最大值

会超过X值，但这个值存在的时间很短，因为环境条件己遭到破坏。

案例导引

考向1|“「形增长和哆”形增长曲线

1.（2021•广东卷）图示某“S”形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关

系。当种群达到环境容纳量（K值）时，其对应的种群数量是（）

A.aB.bC.cD.d

B解析：分析题图可知，在力点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加;

在8点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示该种群数量已达到环境

容纳量（K值），B正确。

【归纳总结】不同曲线模型中的“K值”与“瓦/2值

增长速率个体百分比

不一一生率

0A'A时间时间

|个体白分^死亡率

七/出生率

一

OcC料群密度

图中A、B、C、。对应的种群数量为K值，A'、。、〃对应的种群数量为

K/2值。

考向2|种群数■的变化及应用

2.下列关于环境容纳量（K值）的叙述，正确的是（）

A.K值是种群的最大数量，种群数量任何时候都不可能超过K值

B.人为地一次性捕杀部分家鼠后，其K值迅速降低

C.改善空间和资源条件会使种群数量增加，但K值不变

D.建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的K值

D解析：种群数量在环境容纳量上下波动，因此冲群数量可以超过环境容

纳量，A错误；人为地一次性捕杀家鼠，不能使其环境容纳量降低，只是使种群

数量降低，B错误；改善空间和资源条件会使种群数量增加，同时K值也会增

加，C错误；建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量，即

K值,D正确。

3.(2021•广东华南师大附中三模)某科研小组调查东亚飞蝗种群数量的变化

情况，绘制出如图曲线。用关叙述正确的是()

种群数址人

b.

A.环境阻力出现在方点之后

B.c点数量代表环境容纳量

C.为提高防治效率应在。点时捕杀蝗虫

I).防治蝗灾的有效措施是降低蝗虫的出生率

I)解析：环境阻力一直存在，A错误；c点不是环境容纳量，种群数量在

K值上下波动，B错误；〃点种群增长速率最大，。点时捕杀螳虫效果最差，应

该在。点之前捕杀，效果较好，C错误；降低蝗虫的出生率，可以降低其种群密

度，是防治蝗灾的有效措施，D正确。

考点三(探究,实践)探究培养液中酵母菌种群数量的变化

概念梳理

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。

(2)检测方法：抽样检测法。

(3)计数方法：用血细胞计数板进行显微计数。

2.实验流程

酵呼菌培养液体培养基.无菌条件

(2)|振媪养基管■

使用母菌均匀分布亍培养液中

①将含彳］-酵母菌的培养液濡在计数板

上区玻片边缘,让培养液H行渗入.

用漉纸吸去多余的培养液：

（）观察并计数-

3②待醉母菌细胞全部沉降到计数空底

里在显微搅卜.计数一个小方格内解

母菌的数址：

③估算10mL培养液中解母菌总数

（4）糠⑵⑶-I连续观察7天,统汁数目

!f*HK__________________________

将所得数值用曲线&示出来.得

出醉母菌种群痴丽J变化规律

3.结果分析

⑴开始一段时间内，酵母菌的增长符合"S”形曲线增长模型。

（2）de段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐

积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。

概念辨析

1.显微镜计数时，不应计数压在小方格界线上的酵母菌。（X）

2.从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次。（V）

3.本实验不需要设置对照实验和重复实验。（X）

4.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数。

（V）

5.若先滴加酵母菌培养液，再盖盖玻片，统计数值会偏小。（X）

【教材细节命题】

1.（选择性必修2Pli“探究•实践”）从试管中吸出培养液进行计数前，需将

试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中酵母菌分布均匀。

2.（选择性必修2Pli“探究・实然”）对重复所获得的实验数据，应进行的

处理是求平均值,目的是降低实验误差。

「梃念探研」

血细胞计数板及相关计算

（1）血细胞计数板（25X16型，如下图所示）。

盖玻片

说明：血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每

个计数室划分为9个大方格（如上图A所示），每个大方格的面积为1mm2,加盖

玻片后的深度为0.1mm。因此，每个大方格的容积为0.1mu?。另外，中央大

方格以细线等分为25个中方格（如上图B所示）。每个中方格又等分为16个小方

格，供细胞计数用。

（2）计算公式。

①在计数时，先统计（图B所示）5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的

平均值再乘以25,就得出一个大方格的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总

菌数。

②设5个中方格中的总菌数为用菌液稀释倍数为心则0/mn?菌液中的

总菌数为。+5X25X6。已知lmL=lcm3=1000mm3,1mL菌液的总菌数=

“+5X25X10000X6=50000。•b。

「案例导引」

考向1|实验方法与过程

1.在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，观察到血细胞计数

板（图1,规格为1mmX1mmX0.1mm）计数室的某一个方格中酵母菌如图2分

布。下列有关叙述正确的是（）

图2

A.该方格中酵母菌的数量应计为9个

B.实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞

C.该血细胞计数板上有2个计数室，玻片厚度为0.1mm

D.制片时，先用吸管滴加样液，再将盖玻片放在计数室上

B解析：计数方格中酵母菌数量时，只计数内部和相邻两边及其夹角处的

酵母菌，故题图所示方格中酵母菌的数量应计为7个，A错误；由于细胞膜的选

择透过性，实验中被甲紫溶液染成紫色的酵母菌为死细胞，B正确；血细胞计数

板盖玻片下液体的厚度为0.1mm,而不是玻片厚度为0.1mm,C错误；在制片

时，先将盖玻片放在计数室上，再用吸管滴加样液，D错误。

考向2|实验拓展与应用

2.某小组开展酵母菌培养实验，下图是摇瓶培养中酵母菌种群变化曲线。

下列相关叙述正确的是（）

种群密度”X18个/mL）

在250r/min

♦200r/min

150r/min

10时间/h

A.培养初期，酵母菌因种内竞争强而生长缓慢

B.培养后期，酵母菌的呼吸场所由胞外转为胞内

C.该实验中酵母菌计数应采用取样器取样法

D.转速为150r/min时，预测种群增长曲线呈“S”形

D解析：培养初期，摇瓶中酵母菌数量较少，种内竞争较弱，是因为数量

基数小而增长缓慢，A错误；无论培养初期还是后期，细胞呼吸场所都是胞内，

B错误：该实验中酵母菌计数应该采用拈样检测法,不能用取样器取样法,C错

误；在一定时间范围内，转速为150r/min时，种群密度不断增大，但由于营养

物质和空间有限且代谢物积累，预测后期种群数量增长速度变小直至保持相对

稳定，符合“S”形增长曲线，D正确。

层级之凝练学科素养探析高考命题

【命题动态】本考点常以种群数量变化的曲线或表格数据为载体，考查种

群各数量特征之间的关系及种群数量变化规律的分析，常以选择题形式出现，

难度中等。

对接高考真题

1.（2020•山东卷改编］在互花米草入侵地栽种外来植物无瓣海桑，因无瓣海

桑生长快，能迅速长成高大植株形成荫蔽环境，使互花米草因缺乏光照而减少。

与本地植物幼苗相比，无瓣海桑幼苗在荫蔽环境中成活率低，逐渐被本地植物

替代，促进了本地植物群落的恢复。下列说法错误的是（）

A.在互花米草相对集中的区域选取样方以估算其在入侵地的种群密度

B.由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程属于群落演替

C.逐渐被本地植物替代的过程中，无瓣海桑种群的年龄结构为衰退型

D.应用外来植物治理入侵植物的过程中，需警惕外来植物潜在的入侵性

［思维培养］

信

息①样方法调杳互花米草种群密度;

获②栽种无瓣海桑使互花米草减仅

取③无海海桑被本地植物取代

知

识

调

川

A解析：在利用样方法进行种群密度的调查时，取样的关键是随机取样，

A错误；群落演替是指随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，由

互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程属于群落演替，B正确；由题干信

息“无瓣海桑幼苗在荫蔽环境中成活率低”可知，逐渐被本地植物代替的过程

中，无瓣海桑种群的年龄结构为衰退型，C正确；应用外来植物治理入侵植物的

过程中，需警惕外来植物没有天敌抑制其快速繁殖，导致本地物种缺乏资源而

灭绝，D正确。

2.（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尢机物

B.培养基更换频率不同，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”形增长阶段

［思维培养］

信

息①弁养生物；

获②每组接种相等数I4的细菌；

取③定时更新培春国.更新时间间除不同

知

识异养生物:必定期更新培养液：可空间、资源充

调须利用现成的-以为细菌生长补充营足时,种群增

用有机物生活养物质,清除代谢废物长类似“J”形

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形增长，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，培恭基更新时间间隔为23h

时，种辞在早期会出现“J”形增长阶段，D错误。

r情境试题预测j

1.（科学实验和探究情境）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，随着捕捉次数的增加，种群数量的减少，每次捕获的

生物数量逐次减少.以单位捕获量为纵坐标，捕获累积量为横坐标，可以得到

一个如图所示的回归曲线，可以认为单位捕获量为零时，捕获累积量即为种群

数量的估计值。下列相关说法错误的是（）

A.上图为去除取样法所得数据绘制的曲线，该曲线与横轴的交点M代表

的数值可以认为是种群数量的估计值

B.对于因标记困难或捕获行为对调查结果有明显影响而不宜用标记重捕法

调查种群密度的种群，可用该方法调查其种群密度

C.若想调查蛎虫的种群密度，选择此方法很合适

D.该方法不能用来调查物种丰富度

C解析：根据题干信息可知，图中曲线与横坐标的交点"可作为该种群

数量的估计值,A正确；对于标记困难或捕获行为对调查结果有明显影响的种群,

可用该方法调查其种群密度，B正确；对于跳蛹、财虫等活动能力弱的种群，可

采用样方法进行种群密度调