1、高考生物,新高考专用,第八单元生物与环境专题二十一种群及其动态,考点一种群的数量特征,一、种群的数量特征1.种群密度:种群最基本的数量特征。2.出生率和死亡率、迁入率和迁出率:直接决定种群密度。3.年龄结构:可预测种群数量变化趋势。通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度。,注:分别表示老年、成年、幼年个体数。,4.性别比例:通过影响出生率间接影响种群密度。,知识归纳种群的数量特征之间的关系,二、种群密度调查1.调查方法,2.估算法1)样方法适用对象:植物(不包括丛生或蔓生的单子叶草本植物)或活动范围小、活动能力弱的动物,如调查草地上蒲公英的密度,农田中某种昆虫卵的密度,作物植株上蚜虫的密度、跳
2、蝻的密度等。,取样:随机取样,样方大小适中,样方数量不宜太少。,调查程序,知识归纳样方内的个体全部计数,甲图中边界线上的个体只计数样方相邻两边及其顶点上的,乙图中边界线上的个体只计数虚线一侧压线个体。要遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。,2)标记重捕法适用对象:活动范围大、活动能力强、体型较大、种群密度适当的动物。调查程序,易混易错标记重捕法(计算公式为N/N1=N2/N0)的误差分析(1)N0的大小对调查结果影响较大,如标记物脱落、个体因标记而易被天敌捕杀等,会使N0变小导致实验结果偏大。(2)若两次捕获间隔时间较短,标记个体放回后与其他个体未充分混匀而再次被捕,可使N0变大,导致调查结
3、果偏小。(3)调查期间,调查区域有较多个体出生、死亡或迁入、迁出,也会造成估算值出现较大误差。,知识拓展隐蔽、复杂环境中的动物常用红外触发相机法调查;有趋光性的昆虫可用黑光灯诱捕法(也可调查物种丰富度)调查。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.通过种群密度能预测种群数量的变化趋势。()2.若某动物的婚配制为一雌一雄,生殖期个体性别比接近11,则出生率最高。()3.某种群年龄结构为增长型,则该种群的种群密度不一定会逐渐增大。()4.可用每平方米草坪上杂草的数量来表示种群密度。()5.用标记重捕法调查田鼠种群密度,若标记的田鼠部分被鼬捕食,则会导致调查结果偏低。()6.五点取样法适合用来调查
4、灌木类行道树上某种蜘蛛的种群密度。(),答案1.通过年龄结构能预测种群数量的变化趋势。2.3.4.杂草的种类有很多,一个草坪上的杂草可构成多个种群。5.若部分标记的田鼠被鼬捕食,则会导致调查结果偏高。6.行道树为狭长排列,调查其上某种蜘蛛的种群密度应用等距取样法取样。,考点二种群数量的变化、影响因素及应用,一、种群数量增长的两种模型,1.“J”形增长1)形成条件:食物和空间条件充裕,气候适宜、无天敌和其他竞争物种等。2)特点:种群数量每年以一定的倍数增长,即第二年的数量是第一年的倍,无(有/无)K值(K值即环境容纳量,为一定的环境条件所能维持的种群最大数量)。3)模型:t年后种群数量为Nt=N
5、0。N0为种群起始数量,t为时间,Nt为t年后该种群的数量,为该种群数量是前一年种群数量的倍数。4)适应范围:实验室控制的理想条件下;种群迁入一个新的理想环境中的最初的一段时间。,2.“S”形增长1)形成原因:自然状态下,资源、空间等有限,种内竞争随种群数量增加而加剧。2)特点:种群经过一段时间的增长后,数量达到环境容纳量(K值),可维持相对稳定。3)模型:“S”形增长过程中,种群增长速率先加快后减慢,K/2时增长速率最快,K值时增长速率为0。4)图中阴影部分表示环境阻力,按自然选择学说,是在生存斗争中被淘汰的个体,为两种增长曲线有差异的主要原因。,易混易错(1)K值不是一成不变的,会随着环境
6、的改变而发生变化。当环境遭到破坏时,K值会变小,环境改善时,K值会变大。(2)种群数量会在K值附近上下波动。(3)K值种群数量的最大值。种群所达到的最大值可能会超过K值,但维持时间很短,因为环境可能已遭到破坏。(4)在自然界中,大多数生物种群数量总是在波动中,当种群长期处于不利条件时,种群数量会出现持续性的或急剧的下降。,二、影响种群数量变化的因素1.非生物因素:阳光、温度、水等。2.生物因素1)种内关系:种内竞争等。2)种间关系:原始合作、互利共生、寄生、种间竞争、捕食等。,知识拓展(1)密度制约因素:一般来说,食物和天敌等对种群数量的作用强度与该种群的密度相关的因素。如同样是缺少食物,种群
7、密度越高,种群受食物短缺的影响就越大。(2)非密度制约因素:对种群数量起限制作用,但其作用强度和种群密度无关的因素,如干旱、降雪等气候因素及地震、火灾等自然灾害。如在遭遇寒流时,有些昆虫种群不论其种群密度高低,所有个体都会死亡。(3)无论密度制约因素还是非密度制约因素,它们都是通过影响种群的出生率、死亡率或迁入率、迁出率而起着控制种群数量的作用的。,三、种群研究的应用1.野生生物资源的合理利用和保护:减少环境阻力,增大K值。2.防治有害生物:增大环境阻力,减小K值,严防有害生物的种群数量达到K/2处。3.K值和K/2值的具体应用,知识拓展由于城市建设、森林砍伐、开垦耕地等人类活动,导致动物种群
8、生境破碎化,使种群生存空间受到制约,种群密度降低,同时生境破碎化会加快物种的灭绝,导致群落中物种丰富度降低。,考点训练(请判断下列说法是否正确),1.环境容纳量指种群最大数量。()2.在自然条件下,种群的环境容纳量(即K值)是固定不变的。()3.合理密植会增加种群数量并提高K值。()4.在“S”形增长曲线中,当种群数量超过K/2后,种群增长速率减慢,其对应的年龄结构为衰退型。()5.外来物种刚迁入一个新环境中,必定表现为“J”形增长。(),答案1.环境容纳量是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。2.环境容纳量取决于环境条件,环境条件变化必然引起环境容纳量的变化。3.合理密植不能改变环境条件
9、,环境容纳量也不会因种群密度而改变。4.种群数量超过K/2后,种群增长速率降低,但种群数量仍在增长,对应的年龄结构为增长型。5.外来物种刚迁入一个新的适宜环境中,在最初一段时间可能表现为“J”形增长。,提升一种群数量增长的模型分析,1.K值的表示方法,1)图甲、乙:种群数量在K/2时种群增长速率最快,K值时增长速率为0。2)图丙:K值随环境改变而改变。3)图丁:猎物种群数量超过N2,则引起捕食者种群数量增加;捕食者种群数量超过P2,则引起猎物种群数量减少,猎物和捕食者相互作用,使两者的种群数量在N2、P2水平保持动态平衡。,2.增长率、增长速率1)增长率和增长速率公式增长率=(单位时间增加的个
10、体数量/初始个体数量)100%(增长率无单位);增长速率=一段时间内增加的个体数量/时间=(出生数-死亡数)/时间(即单位时间内个体数的增加量,有单位,如“个/年”)。2)种群增长速率和增长率模型,“J”形“S”形,3.种群增长倍数()1)种群增长倍数公式:=当年种群数量/前一年种群数量(无单位)。2)种群增长倍数变化曲线模型分析a段:1且恒定,种群数量呈“J”形增长。b段:虽逐渐减小,但始终大于1,种群数量仍增长。c段:=1,种群数量相对稳定且暂时达到最大值。d、e段:1(不包括d、e两点),种群数量下降,e点时种群数量最少。,知识拓展和增长率的关系推导设第t年的种群数量为Nt,第t+1年的
11、种群数量为Nt+1;=;增长率=-1。,提升二培养液中酵母菌种群数量的变化,1.实验原理1)酵母菌种群的增长受培养液的成分、pH、温度等因素的影响。2)酵母菌种群在理想环境中呈“J”形增长;在自然环境中一定时间内呈“S”形增长。酵母菌种群数量达到K值后在培养液中继续培养,酵母菌数量会逐渐下降,甚至全部死亡。3)对酵母菌计数可用抽样检测的方法显微计数法。,2.实验步骤及结果1)实验步骤:酵母菌振荡培养观察并计数绘图分析。2)实验结果:在一定的液体培养基中,酵母菌种群数量前期呈“S”形增长,后期因营养物质匮乏、代谢废物积累、pH变化等因素导致酵母菌生境恶化,种群出生率小于死亡率,使酵母菌种群数量逐
12、渐下降甚至全部死亡。,3.酵母菌计数操作应注意的问题1)酵母菌种群数量变化在时间上形成前后自身对照,无需设置对照实验,但要获得准确的实验数据,需经多次重复实验。2)培养液要适度稀释,每天计数时间要固定。3)从试管中取样前要轻轻振荡试管,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减少实验误差。4)制片时应先“盖片”,再滴液,让培养液自行渗入后用滤纸吸去多余的培养液。5)制片后稍等片刻,待菌体全部沉降到计数室底部再计数。6)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,只计相邻两边及其顶点上的菌体,遵循“计上不计下、计左不计右”的计数原则。,4.血细胞计数板及计数方法 图1 图2 图31)血细胞计数板:有两
13、个方格网,每个方格网刻有9个大方格,中央的一个大方格为计数室(如图1),计数室通常有两种规格(如图2、图3),两种规格的计数室都均分为400个小方格。一个大方格长和宽各为1 mm,深度为0.1 mm,容积为0.1 mm3(110-4 mL)。,2)计数方法:对于图2 25(中方格)16(小方格)型计数板而言,可计四角及正中间共5个中方格,共计516=80个小方格中的菌体数量;对于图3 16(中方格)25(小方格)型计数板而言,可计四角的4个中方格,共计425=100个小方格中菌体的数量。3)计算方法:假设统计的中方格(图2、3铺底的中方格)中共有A个菌体,菌液稀释倍数为B。2516型:1 mL培养液中菌体数=A/8040010-4B;1625型:1 mL培养液中菌体数=A/10040010-4B。,易混易错血细胞计数板计数的结果包括死亡菌体,使统计结果偏大;可用台盼蓝染色后对未染色的菌体计数,则检测的结果为活的菌体总数。,例已知血细胞计数板的方格为1 mm1 mm,若盖玻片下经稀释100倍的培养液厚度为0.1 mm,计数时一个计数室内观察值为M,则10 mL培养液中酵母菌的总数约为个。,解题导引先计数0.1 mm3稀释液中的菌体数(题中已给出,无需再计算),再换算为10 mL稀释液中的菌体数,最后乘以稀释倍数,即M10-410100=M107个。,答案M107,