資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人教(2019)生物選擇性必修2（知識點+跟蹤檢測）
第1講 種群的特征和數量變化
【課標導航】
2.1.1　列舉種群具有種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構、性別比例等特征
2．1.2　嘗試建立數學模型解釋種群的數量變動
2．1.3　舉例說明陽光、溫度和水等非生物因素以及不同物種之間的相互作用都會影響生物的種群特征
一、種群的特征
1．種群的數量特征
2．種群的空間特征
3．種群年齡組成類型的表示方法
(1)曲線圖和柱形圖
增長型 穩定型 衰退型
曲線圖
柱形圖
(2)統計圖
二、種群的數量變化
[基礎微點練清]
1．判斷正誤
(1)某林場中繁殖力極強老鼠種群數量的增長會受密度制約 (√)
(2)種群的S型增長是受資源因素限制而呈現的結果(√)
(3)一塊草地上所有蒲公英的數量就是這個蒲公英種群的種群密度(×)
[新人教版選擇性必修2 P6“概念檢測”T1(1)]
(4)將一種生物引入一個新環境中，在一定時期內，這個生物種群就會出現“J”形(型)增長(×)
[新人教版選擇性必修2 P12“概念檢測”T1(1)]
(5)在互花米草相對集中的區域選取樣方以估算其在入侵地的種群密度 (×)
(6)種群是生物進化的基本單位，種群內出現個體變異是普遍現象 (√)
(7)用樣方法調查某種雙子葉植物種群密度時，為避免調查者主觀因素的影響，要做到隨機取樣(√)
(8)大量誘殺雄性個體不會影響種群的密度(×)
2．(新人教版選擇性必修2 P12“概念檢測”T2)對一個生物種群來說，環境容納量取決于環境條件。據此判斷下列表述正確的是(　　)
A．對甲、乙兩地的蝮蛇種群來說，環境容納量是相同的
B．對生活在凍原的旅鼠來說，不同年份的環境容納量是不同的
C．當種群數量接近環境容納量時，死亡率會升高，出生率不變
D．對生活在同一個湖泊中的鰱魚和鯉魚來說，環境容納量是相同的
解析：選B　環境容納量是由環境決定的，不同的種群所處的環境不同，導致環境容納量不同，同一區域內的不同種群因為物種不同，環境容納量也不同；當種群數量接近環境容納量時，種群的出生率降低，死亡率升高。
3．下列關于種群的說法，錯誤的是(　　)
A．種群是生物進化的基本單位
B．種群密度是種群最基本的數量特征
C．雜草的水平分布屬于種群的空間特征
D．可通過建構數學模型研究種群數量變化
解析：選C　種群是一定自然區域內同種生物的所有個體，雜草包括多個生物種群，C錯誤。
4．圖甲、圖乙為某種生物種群的年齡組成曲線，如不考慮其他因素，種群甲和種群乙未來個體數量的發展趨勢是(　　)
A．衰退型和增長型　　　　　 B．增長型和衰退型
C．穩定型和衰退型 D．穩定型和增長型
解析：選B　圖甲中幼年個體多，老年個體少，屬于增長型；圖乙中幼年個體少，老年個體多，屬于衰退型。
5．(新人教版選擇性必修2 P16內容拓展)對于種群的研究有哪些應用？
提示：在瀕危動物的保護方面，只有通過調查獲知種群密度、出生率和死亡率、性別比例、年齡結構等特征，以及影響該種群數量變化的因素，才能準確了解該種群的生存狀態，預測該種群的數量變化趨勢，進而采取合理的保護對策。在漁業上，怎樣確定合適的捕撈量呢？這就需要研究捕撈量與種群數量變化之間的關系。從理論上說，“S”形(型)增長的種群在種群數量達到K值時，出生率與死亡率相等，這時即使不捕撈，種群數量也不會增加。研究表明，中等強度的捕撈(捕撈量在K/2左右)有利于持續獲得較大的魚產量。在有害生物的防治方面，種群研究同樣具有重要意義。例如，在鼠害發生時，既適當采用化學和物理的方法控制現存害鼠的種群數量，又通過減少其獲得食物的機會等方法降低其環境容納量，才能使鼠害得到有效防治。
一、種群的數量特征及種群密度的調查方法
[試考題·查欠缺]
1．(全國卷Ⅲ)某陸生植物種群的個體數量較少，若用樣方法調查其密度，下列做法合理的是(　　)
A．將樣方內的個體進行標記后再計數
B．進行隨機取樣，適當擴大樣方的面積
C．采用等距取樣法，適當減少樣方數量
D．采用五點取樣法，適當縮小樣方面積
解析：選B　根據題干信息“某陸生植物種群的個體數量較少”，在用樣方法調查時，選取的樣方過小，可能導致收集到的數據較少，偶然性較大，因此需要適當擴大樣方的面積或者增加樣方的數量，C、D項不合理，B項合理。用樣方法調查植物種群密度時不需要對樣方內的個體進行標記，A項不合理。
2．(浙江選考)某小島上生活著自然壽命為一年半左右的某種鼠，數量較多且無遷入和遷出。研究人員通過等距布放鼠籠開展每月一次、為期一年的標志重捕，進行其種群特征的研究。下列敘述正確的是(　　)
A．利用標志重捕法所得的全部數據，可繪制該種群的存活曲線
B．標志重捕法可以估算該鼠的種群密度，但不能估算總個體數
C．若不同雄鼠很少在相同鼠籠布放點上被重捕，說明雄鼠具有領域
D．若資源均勻分布且有較強的種內競爭，其種群的分布型為隨機分布
解析：選C　存活曲線是表示種群中全部個體死亡過程和死亡情況的曲線，所以利用標志重捕法所得的全部數據，不可繪制該種群的存活曲線，A錯誤；標志重捕法可以估算該鼠總個體數，進而計算種群密度，B錯誤；若不同雄鼠很少在相同鼠籠布放點上被重捕，說明雄鼠具有領域，C正確；若資源均勻分布且有較強的種內競爭，其種群的分布型為均勻分布，D錯誤。
3．(浙江選考)下列關于種群特征的敘述，正確的是(　　)
A．種群密度越大種群數量增加越快
B．性比率(性別比例)對種群密度的影響在生殖前期最大
C．自然增長率小于1時種群的數量開始減少
D．年齡金字塔表示取樣期間各年齡組個體數量在種群中的比例
解析：選D　種群密度反映了種群在一定時期的數量，種群數量的增加受種群密度的制約。種群密度較小時，隨種群密度的增大，種群數量增加較快，但種群密度較大時，隨種群密度的增大，種群數量增加變慢；性比率對種群密度的影響在生殖期最大；只要自然增長率大于0，種群數量就在增加；年齡金字塔是根據各年齡階段個體數量在種群中的比例繪制的。
[強知能·補欠缺]
1．運用概念圖熟記種群數量特征之間的關系
2．明辨種群數量特征的四個易誤點
(1)種群數量≠種群密度：種群密度是種群在單位面積或單位體積中的個體數，強調“單位面積或單位體積”，即種群數量多，種群密度不一定大。
(2)決定種群密度變化的直接因素：出生率和死亡率、遷入率和遷出率。在具體環境中的種群要根據實際情況分析。
(3)決定種群密度的間接因素：年齡組成和性別比例。其中年齡組成既能影響出生率，又能影響死亡率，而性別比例只能影響出生率。
(4)預測種群數量的變化趨勢：年齡組成。但這種趨勢不一定能實現，還要看影響種群密度變化的其他因素，如氣候、食物、天敵等環境因素的變化。
3．樣方法與標志重捕法的比較
項目 樣方法 標志重捕法
調查對象 植物或活動范圍小、活動能力弱的動物 活動范圍大、活動能力強的動物
調查程序
注意事項 ①隨機取樣 ②樣方大小適中 ③樣方數量不宜太少 ①調查期間沒有遷入和遷出、出生和死亡 ②標志物對所調查動物生命活動無影響
4．樣方法的計數原則
同種生物個體無論大小都要計數，若有正好處在邊界線上的，應遵循“計上不計下，計左不計右”的原則，如圖：
注：圖甲為方形樣方，圖乙為圓形樣方，實心圈表示要統計或測量的個體，虛線表示圓形樣方的直徑。
5．樣方法調查種群密度應注意的問題
(1)調查對象要選熟悉的又容易計數的植物。如一般不選叢生或蔓生的單子葉草本植物，而選擇個體數目容易辨別的雙子葉草本植物。
(2)樣方法并非只適用于植物。對于活動能力弱、活動范圍小的動物如昆蟲卵、蚜蟲、跳蝻等也可用樣方法調查。
(3)植物的大小不同，樣方面積也應不同。如喬木的樣方面積為100 m2，灌木為16 m2，草本植物為1 m2。
(4)選取樣方時，要注意隨機取樣。對于方形地塊常用五點取樣法，狹長地塊常用等距取樣法。
[練題點·全過關]
1．在退化荒丘上建成的塞罕壩林場是我國荒漠化治理的典范。為更好地管理、利用林木資源，科研人員研究了不同砍伐強度對塞罕壩林場落葉松人工林的林木生物量影響，結果如下表所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
生物量/thm－2 砍伐強度
24.0 % 25.9 % 38.6 %
齡組 10年 13.24 14.73 15.64
20年 72.54 75.09 81.08
30年 161.87 166.10 171.12
A．應采用樣方法調查不同齡組各砍伐強度下的生物量
B．各齡組的林木生物量隨砍伐強度的變化趨勢基本一致
C．適當砍伐改變了落葉松種群的水平結構，減少了競爭
D．適度砍伐可以實現經濟效益和生態效益的統一
解析：選C　調查不同齡組各砍伐強度下的生物量可采用樣方法，A正確； 分析圖表可知，各齡組的林木生物量隨砍伐強度的增加而增加，變化趨勢基本一致，B正確；適當砍伐改變的是群落的水平結構，種群無水平結構，C錯誤；適度砍伐有利于提高生物量，可以實現經濟效益和生態效益的統一，D正確。
2．關于種群數量調查及實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．可用樣方法調查某一園林中蚜蟲的密度
B．可用標志重捕法調查某草原上斑馬的種群數量
C．對酵母菌抽樣檢測時，先將培養液加入計數室，再蓋蓋玻片
D．調查土壤中小動物類群的豐富度可采用取樣器取樣的方法
解析：選C　蚜蟲為活動能力較弱的個體，可用樣方法調查其種群密度，A正確。斑馬為活動能力較強的個體，可用標志重捕法調查其種群密度，B正確。對酵母菌抽樣檢測時，先蓋蓋玻片，再將培養液加入計數室，C錯誤。調查土壤中小動物類群的豐富度，因土壤小動物活動能力強，身體微小，可采用取樣器取樣法，D正確。
[方法技巧]
“兩看法”選擇合適的種群密度調查方法
3．如圖為甲、乙、丙三個國家的人口年齡結構示意圖。按進入老齡化社會的速度由快到慢排序，正確的是(　　)
A．甲>乙>丙　　　　　　　 B．甲>丙>乙
C．乙>丙>甲 D．丙>甲>乙
解析：選C　甲國家中幼年個體很多，老年個體很少，正處于發展時期，種群密度會越來越大，屬于增長型；乙國家中幼年個體較少，而老年個體較多，正處于衰退時期，種群密度會越來越小，屬于衰退型；丙國家中各年齡期的個體比例適中，數目接近，正處于穩定時期，種群密度在一段時間內會保持穩定，屬于穩定型。按進入老齡化社會的速度由快到慢排序：乙>丙>甲。
[方法技巧]
種群年齡組成類型的判斷技巧
無論何種圖形，均應注意各年齡段個體的比例——增長型中的幼年個體多、老年個體少；穩定型中的各年齡段個體比例適中；衰退型中的幼年個體少、老年個體多。
二、種群數量的變化及應用
[試考題·查欠缺]
1.(2018·浙江選考)在對某自然保護區內甲、乙兩個不同物種的種群數量進行了調查之后，又開展了連續4年的跟蹤調查，計算其L值(L＝當年末種群個體數量/前一年末種群個體數量)，結果如圖所示。下列關于這4年調查期間的種群數量變化的敘述，錯誤的是(　　)
A．第1年末甲乙兩種群的增長速度不一定相等
B．第2年末乙種群數量不一定大于甲
C．第3年末乙種群數量達到了最大值
D．這4年中甲種群每年增加的數量是相等的
解析：選D　由于兩個種群初始數量未知，第一年末甲種群L＝1.5，乙的L值稍大于1.0，兩個種群具體增加的個體數量無法得知，故兩個種群的增長速度不一定相等；由于甲、乙兩個種群初始數量未知，第二年末乙種群數量不一定大于甲；第3年末乙種群L＝1.0，且在接下來的時間內L小于1.0，即種群數量在減少，故第3年末是乙種群數量的最大值；這4年中，甲種群L均為1.5，每年增加的數量都較前一年多。
2．(2018·全國卷Ⅰ)種群密度是種群的數量特征之一。下列敘述錯誤的是(　　)
A．種群的S型增長是受資源因素限制而呈現的結果
B．某林場中繁殖力極強老鼠種群數量的增長會受密度制約
C．魚塘中某種魚的養殖密度不同時，單位水體該魚的產量有可能相同
D．培養瓶中細菌種群數量達到K值前，密度對其增長的制約逐漸減弱
解析：選D　當空間、資源有限時，種群呈S型增長；林場空間、資源有限，老鼠種群數量的增長會由于密度增加而逐漸減慢；魚塘中某種魚的養殖密度不同時，由于魚的大小不同等，單位水體中產量有可能相同；培養瓶中細菌種群數量達到K值前，由于環境阻力逐漸增大，密度對其增長的制約逐漸增強。
[強知能·補欠缺]
1．研究種群數量的方法——構建數學模型
觀察研究對象，提出問題→提出合理的假設→根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達→通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正。
2．種群數量增長的“J”型曲線和“S”型曲線
項目 “J”型曲線 “S”型曲線
增長模型
前提條件 理想狀態：資源無限、空間無限、不受其他生物制約 現實狀態：資源有限、空間有限、受其他生物制約
K值有無 無K值 有K值
種群增長率變化
種群增長速率變化
適用范圍 實驗條件下或理想條件下 自然種群
聯系 兩種增長曲線的差異主要是環境阻力大小不同，因而對種群增長的影響不同
3．在不同圖形中識別K值與K/2值
[練題點·全過關]
1．數學模型可用來描述一個生態系統或它的性質，種群增長的數學模型有曲線圖和數學方程式，下列關于種群的“J”型增長敘述錯誤的是(　　)
A．數學方程式模型可表示為：t年后種群數量為Nt＝N0λt(第二年的數量為第一年的λ倍)
B．條件是食物和空間充裕、氣候適宜、沒有敵害等
C．出生率遠大于死亡率
D．增長速率是固定的
解析：選D　“J”型增長的數學模型：t年后種群數量為Nt＝N0λt，其中N0為種群起始數量，Nt為t年后種群數量，λ表示該種群數量為前一年的倍數，A正確；“J”型增長的條件：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下，B正確；“J”型增長時，出生率遠大于死亡率，C正確；種群“J”型增長的增長速率逐漸增大，增長率保持不變，D錯誤。
2.(2021·晉中調研)20世紀30年代，環頸雉被引入美國的一個島嶼后，其種群數量的增長如圖實線所示。相關敘述錯誤的是(　　)
A．可用標志重捕法調查環頸雉的種群密度
B．實線呈“Z”型的原因可能是環頸雉越冬時死亡率上升
C．環頸雉種群數量的增長近似于“J”型曲線(Nt＝N0λt)，其中λ>1
D．環頸雉為重要的經濟禽類，每年應捕獲其種群數量的1/2
解析：選D　環頸雉活動能力強，活動范圍廣，可用標志重捕法調查環頸雉的種群密度，A正確；實線呈“Z”型的原因可能是環頸雉越冬時出生率下降，死亡率上升，B正確；由圖可知，環頸雉種群數量的增長近似于“J”型曲線(Nt＝N0λt)，其中λ>1，C正確；環頸雉為重要的經濟禽類，每年超過K/2時捕獲，且捕獲后使其剩余量保持在K/2水平，D錯誤。
3．(2019·張家口月考)如圖表示某種群在理想環境中(圖1)和有環境阻力條件下(圖2)的數量增長曲線，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．圖1中a點和b點時的增長率相等
B．圖2中d點時的增長速率最快
C．防治蝗災最好在圖2中e點對應的時刻進行
D．水葫蘆入侵云南滇池的開始階段，種群數量的增長情況可用圖1表示
解析：選C　圖1為“J”型增長曲線，增長率始終不變，其中a點和b點時的增長率相等，A正確；圖2為“S”型增長曲線，d點時種群的數量達到K/2，此時的增長速率最快，B正確；防治蝗災最好在圖2中c點對應的時刻進行，可以有效地將蝗蟲數量控制在較低水平，C錯誤；當種群遷入一個新環境的初期，若環境適宜，資源豐富、空間充裕，會經歷“J”型增長，因此水葫蘆入侵云南滇池的開始階段，種群數量的增長情況可用圖1表示，D正確。
三、探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化(實驗)
[試考題·查欠缺]
1．(2019·海南高考)將接種在馬鈴薯培養液中的酵母菌培養一段時間后，充分混勻并隨機分成不等的兩組后分別進行培養。下列說法錯誤的是(　　)
A．酵母菌種群增長所需的能量全部來自馬鈴薯培養液
B．若要估算培養液中酵母菌的數量，可借助顯微鏡進行
C．培養液被分成上述兩組時其中的酵母菌種群密度是不同的
D．給營養充足的培養液通入O2有利于酵母菌種群數量的增加
解析：選C　酵母菌種群增長所需的能量來自有機物的氧化分解，所需的有機物全部來自馬鈴薯培養液，A正確；若要估算培養液中酵母菌的數量，可用血細胞計數板計數法，需要借助顯微鏡，B正確；培養液與酵母菌充分混勻后被分成不等的兩份，其中的酵母菌數量不同，由于是充分混勻的，故酵母菌的種群密度相同，C錯誤；給營養充足的培養液通入O2有利于酵母菌進行有氧呼吸，種群數量會增加，D正確。
2．(2020·江蘇高考)下列關于“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．將酵母菌接種到培養液中，并進行第一次計數
B．從靜置的培養液中取適量上清液，用血細胞計數板計數
C．每天定時取樣，測定酵母菌細胞數量，繪制種群數量動態變化曲線
D．營養條件是影響酵母菌種群數量動態變化的因素之一
解析：選B　該實驗在時間上形成前后對照，因此將酵母菌接種到培養液中時要進行第一次計數，A正確；抽樣檢測時，需將培養液振蕩、搖勻后取樣，B錯誤；每隔一定時間測定酵母菌細胞數量，繪制種群數量動態變化曲線，C正確；營養、溫度、pH、有害物質的積累等都是影響酵母菌種群數量變化的因素，D正確。
[強知能·補欠缺]
1．探究培養液中酵母菌種群數量的變化
(1)實驗原理
①用液體培養基培養酵母菌，種群的數量增長受培養液的成分、培養的空間、pH、溫度等因素的影響。
②在理想環境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環境條件下，酵母菌種群的增長呈“S”型曲線。在恒定培養液中當酵母菌種群數量達K值后，還會轉而下降直至全部死亡(營養物質消耗、代謝產物積累及pH變化所致)。
③計算酵母菌數量可用抽樣檢測的方法——顯微計數法。
(2)實驗流程
(3)實驗注意事項
①本實驗不需要設置對照實驗，因不同時間取樣已形成對照；需要做重復實驗，目的是盡量減少誤差，需對每個樣品計數三次，取其平均值。
②從試管中吸出培養液進行計數前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養液中的酵母菌均勻分布，減小誤差。
③制片時，先將蓋玻片放在計數室上，用吸管吸取培養液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養液自行滲入。多余培養液用濾紙吸去。
④制好裝片后，應稍待片刻，待酵母菌全部沉降到計數室底部，再用顯微鏡進行觀察、計數。
⑤顯微鏡計數時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應遵循“數上線不數下線，數左線不數右線”的原則計數。
⑥如果一個小方格內酵母菌過多，難以數清，應當稀釋培養液重新計數，以每小方格內含有4～5個酵母細胞為宜。稀釋培養液時要進行定量稀釋，便于計算。
⑦每天計數酵母菌數量的時間要固定。結果的記錄最好用記錄表，如：
時間(d) 1 2 3 4 5 6 ……
數量(個) ……
2．血細胞計數板及相關計算
(1)血細胞計數板(如圖所示)
血細胞計數板由一塊厚玻璃片特制而成，其中央有兩個計數室。每個計數室劃分為9個大方格(如圖A所示)，每個大方格的面積為1mm2，加蓋玻片后的深度為0.1mm。因此，每個大方格的容積為0.1mm3。計數室通常有兩種規格，一種是一個大方格分成16個中方格，每個中方格又分成25個小方格(如圖B所示)；另一種是一個大方格分成25個中方格，每個中方格又分成16個小方格(如圖C所示)。但無論哪種規格的計數板，每個大方格都有16×25＝400個小方格。
(2)計數方法
對于16×25的方格網，計四角的4個中方格共計100個小方格中的個體數量；而對于25×16的方格網，計四角和正中間的(共5個)中方格共計80個小方格中的個體數量。
(3)計算方法
大方格長度為1 mm，高度為0.1 mm(即規格為1 mm×1 mm×0.1 mm)，則每個大方格的體積為0.1 mm3(10－4 mL)，故1 mL培養液中細胞個數＝(中方格中的細胞總數/中方格中小方格個數)×400×104×稀釋倍數。
(4)注意事項：搖勻取樣，適當稀釋。
[練題點·全過關]
1．(2019·江蘇高考)如圖是一種酵母通氣培養的生長曲線，a、b是相同培養條件下兩批次培養的結果，下列敘述合理的是(　　)
A．a批次中可能有大量細菌污染
B．b批次的接種量可能高于a批次
C．t1時兩批次都會產生較多的乙醇
D．t2時兩批次發酵液中營養物質剩余量相同
解析：選B　a批次和b批次的最大細胞密度相同，故a批次中不可能含有大量細菌，否則a批次中的最大細胞密度會變小，A不合理；由于培養條件相同，b批次達到最大細胞密度所需的時間短，可能是接種量較高，酵母菌更快進入對數期，B合理；t1時兩批次的酵母菌繁殖速度都較快，酵母菌主要進行有氧呼吸，產生較少的乙醇，C不合理；因t2前兩批次的酵母菌數量和代謝強度不同，故t2時兩批次發酵液中營養物質剩余量不同，D不合理。
2．(2021·揚州模擬)如圖為某同學取1 mL培養液稀釋100倍后，用血細胞計數板(1 mm×1 mm×0.1 mm)通過顯微鏡觀察到的培養液中的酵母菌在血細胞計數板中的分布情況。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．該培養液中酵母菌的數量為6×108個/mL
B．選擇圖示乙規格的計數室，含25個中方格、400個小方格
C．一個血細胞計數板中央僅含有一個計數室
D．取樣時滴管從靜置的培養液底部吸取，會導致數據偏大
解析：選C　乙中一個中方格含24個酵母菌，則一個大方格中含600個，因大方格體積為0.1 mm3，且培養液稀釋了100倍，所以酵母菌為6×108個/mL，A正確；該血細胞計數板的規格為25個中方格×16個小方格，即一個大方格中含有400個小方格，B正確；一個血細胞計數板含有兩個計數室，C錯誤；靜置的培養液中酵母菌細胞沉到底部，直接從底部吸取會導致細胞數目偏多，數據偏大，D正確。
科學思維——種群數量增長的曲線模型分析
[典例]　(2019·全國卷Ⅰ)某實驗小組用細菌甲(異養生物)作為材料來探究不同條件下種群增長的特點，設計了三個實驗組，每組接種相同數量的細菌甲后進行培養，培養過程中定時更新培養基，三組的更新時間間隔分別為3 h、10 h、23 h，得到a、b、c三條種群增長曲線，如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細菌甲能夠將培養基中的有機物分解成無機物
B．培養基更換頻率的不同，可用來表示環境資源量的不同
C．在培養到23 h之前，a組培養基中的營養和空間條件都是充裕的
D．培養基更新時間間隔為23 h時，種群增長不會出現“J”型增長階段
[解析]　細菌甲為異養微生物，能夠將培養基中的有機物分解成無機物，A正確。培養基更換頻率的不同，可用來表示環境資源量的不同：更換頻率快，環境資源相對豐富；更換頻率慢，環境資源相對匱乏，B正確。通過對比題圖中三條曲線可知，a組為培養基更新時間間隔為3 h的實驗組，細菌數量呈“J”型增長，由此可知其營養和空間條件都是充裕的，C正確。培養基更新時間間隔為23 h時，在培養的初始階段，由于營養和空間條件充裕，因此種群增長也會出現“J”型增長階段，D錯誤。
[答案]　D
[思維建模]
(一)種群數量增長曲線常見模式圖
[模型解讀]
1．圖1中曲線甲表示種群在資源和空間無限的理想條件下的“J”型增長曲線，曲線乙是資源和空間有限條件下的“S”型增長曲線。兩種增長曲線的差異主要是由環境阻力的有無造成的。
2．圖2中“J”型增長曲線的增長率和增長速率曲線分別是①③，“S”型增長曲線的增長率和增長速率曲線分別是②④。
3．圖3中對應的種群數量為K值的點有A、B、C、D，種群數量為K/2的點有A′、C′、D′。
(二)關于K值和“λ”的模型分析
[模型解讀]
1．關于K值模式圖分析
K值即“在環境不受破壞”的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量——實際環境中種群數量往往在K值上下波動，如圖1所示。
(1)對圖甲模型解讀
K值是可變的。K值會隨著環境的改變而發生變化，當環境遭到破壞時，K值會下降，達到一個新的K值；當環境條件狀況改善后，K值會上升，如圖甲所示。
達到K值后種群數量仍是可變的，會在K值附近上下波動。當種群數量偏離K值的時候，會通過負反饋調節使種群數量回到K值，如圖甲。
K值并不是種群數量的最大值。K值是環境容納量，即在保證環境不被破壞的前提下一定空間中所能容納種群數量的最大值；種群所能達到的最大值會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為已超過環境承載量。
(2)對圖乙模型的解讀：被捕食者種群數量超過N2，則引起捕食者種群數量增加；捕食者種群數量超過P2，則引起被捕食者數量減少。兩者相互作用，使被捕食者和捕食者的數量分別在N2和P2水平上保持動態平衡，從而判斷被捕食者和捕食者的K值分別為N2和P2。
2．關于“λ”的模式圖分析(如圖2所示)
(1)“λ”≠增長率
種群“J”型增長的數學模型：Nt＝N0λt中，λ代表某時段結束時種群數量為初始數量的倍數，不是增長率。
增長率＝(末數－初數)/初數×100%＝(N0λt＋1－N0λt)/N0λt×100%＝(λ－1)×100%。
(2)圖2曲線分析
a段——λ>1且恒定，種群數量呈“J”型增長；
b段——“λ”盡管下降，但仍大于1，此段種群出生率大于死亡率，則種群數量一直增加；
c段——λ＝1，種群數量維持相對穩定；
d、e段——λ<1，種群數量逐年下降。
[析題用模]
1．(2021·南平模擬)如圖表示種群在理想環境中和有環境阻力條件下的增長曲線，下列有關種群數量增長曲線的敘述，正確的是(　　)
A．圖甲為“J”型增長，每年增加的個體數量始終不變
B．圖乙為“S”型增長，e點時增長速率達到最大值
C．防治蝗災應在害蟲數量達到d點時進行
D．漁業捕撈后剩余量應該在c點左右
解析：選D　圖甲為“J”型增長，數學模型為Nt＝N0·λt，λ代表增長倍數，保持不變，但每年增加的個體數量在不斷上升，A錯誤。圖乙中e點時種群的數量不再變化，增長速率為0，B錯誤。防治蝗災應該在b點之前進行，超過b點，蝗蟲增長速率加快，滅蟲效果差，C錯誤。漁業捕撈應該在超過K/2時進行，且每次捕撈后的剩余量應保持在c點左右，此時種群的增長速率最大，D正確。
2.假設某草原上散養的某種家畜種群呈“S”型增長，該種群的增長速率隨種群數量的變化趨勢如圖所示。若要持續盡可能多地收獲該種家畜，則應在種群數量合適時開始捕獲，下列四個種群數量中合適的是(　　)
A．甲點對應的種群數量　　　
B．乙點對應的種群數量
C．丙點對應的種群數量
D．丁點對應的種群數量
解析：選D　根據題圖，種群數量約為環境容納量的1/2時，種群增長速率最大，種群有最大持續產量。與甲、乙、丙點相比，在丁點時捕獲，捕獲后使種群處于最大增長速率附近，能達到持續盡可能多地收獲該種家畜的目的。
3．如圖三種曲線是同一生物在同樣條件下的培養結果，以下分析錯誤的是(　　)
A．圖1中a點和圖3中e點的增長速率與圖2中的c點對應
B．圖1中b點和圖3中f點的增長速率與圖2中的d點對應
C．圖1、2、3都可以表示該種群在有限環境條件下的增長規律
D．圖1、2、3中的b、c、f點都可以表示種群數量達到了環境容納量
解析：選D　圖1中a點、圖2中的c點和圖3中e點對應種群數量為K/2，此時增長速率最大，A正確；圖中b、d、f點都可以表示種群數量達到了環境容納量，種群增長速率為0，B正確；圖1、2、3都是“S”型增長，都可以表示該種群在有限環境條件下的增長規律，C正確；b、d、f點都可以表示種群數量達到了環境容納量，c時為K/2，D錯誤。
4．科學家對某種群的數量進行了13年的連續研究，結果如圖所示(λ表示該種群數量是一年前種群數量的倍數)。下列分析正確的是(　　)
A．前4年間，該種群數量相對穩定，年齡組成為穩定型
B．第4年到第5年間，該種群數量不斷下降
C．第5年到第9年間，該種群數量達到K值并保持相對穩定
D．從第11年開始該種群數量不斷上升，到第13年達到K值
解析：選C　由圖可知，在第1年到第4年之間λ＝1.5，種群數量在不斷增加，前4年間種群數量呈“J”型增長，年齡組成為增長型，A錯誤；第4年到第5年間λ減小，但仍然大于1，則種群數量在不斷增加，B錯誤；第5年到第9年間λ＝1，該種群數量達到K值并保持相對穩定，C正確；從第11年到第12年λ＜1，種群數量一直在不斷減少，12年后λ＞1，該種群數量不斷上升，第13年該種群的數量要比第5年的少，D錯誤。
一、選擇題
1．(2021年1月新高考8省聯考·重慶卷)我國熱帶雨林物種豐富，有巨大的生態價值，成為科學家們競相研究的“伊甸園”。下列說法正確的是(　　)
A．熱帶雨林生態環境優越，某種群在入侵初期單位時間內的增長倍數一定
B．熱帶雨林的物種豐富，生態價值高，體現了生物多樣性的潛在價值
C．某種群數量在短期內保持穩定，則其年齡組成不可能為增長型
D．測定雨林內蜘蛛、蜈蚣等動物的種群密度需用標志重捕法
解析：選A　熱帶雨林生態環境優越，某種群在入侵初期種群數量成J型曲線增長，故單位時間內的增長倍數一定，A正確；熱帶雨林的生態價值，體現了生物多樣性的間接價值，B錯誤；種群的年齡組成可以預測種群的發展趨勢，但影響種群數量的因素很多，比如氣候、食物、天敵和傳染病等，故當種群的年齡組成為增長型時，某種群的數量在短期內也可能保持穩定，C錯誤；蜘蛛、蜈蚣活動能力弱，活動范圍小，應該用樣方法調查種群密度，D錯誤。
2．下列關于種群特征的敘述，正確的是(　　)
A．增長型年齡結構預示著種群數量將增多
B．害蟲種群密度不能作為生物防治的依據
C．性別比例的改變不會影響種群密度
D．所有生物的種群都會經歷增長期、穩定期、衰退期
解析：選A　增長型年齡結構，幼年個體多，老年個體少，在未來的一段時間內，出生率大于死亡率，所以預示著種群數量將增多，A正確；害蟲種群密度在一定程度上可以反映出蟲害的嚴重情況，能作為生物防治的依據，B錯誤；性別比例的改變會通過影響出生率而影響種群密度，C錯誤；因自然資源和空間有限，加之影響種群數量的因素有很多，所以大多數生物的種群在經歷增長期、穩定期達到K值后，種群數量總是在波動中，在不利的條件下會進入衰退期，甚至消亡，D錯誤。
3．(2020·山東等級考)為研究甲、乙兩種藻的競爭關系，在相同條件下對二者進行混合培養和單獨培養，結果如下圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．單獨培養條件下，甲藻數量約為1.0×106個時種群增長最快
B．混合培養時，種間競爭是導致甲藻種群數量在10～12天增長緩慢的主要原因
C．單獨培養時乙藻種群數量呈“S”型增長
D．混合培養對乙藻的影響較大
解析：選B　由圖可知，單獨培養條件下，甲藻種群的環境容納量(K值)為2.0×106個，在K/2(1.0×106個)時種群增長最快，A正確；混合培養時，在10～12天甲藻種群數量接近K值，而乙藻種群數量接近0，此時導致甲藻種群數量增長緩慢的主要因素是種內競爭，B錯誤；由圖中曲線可知，乙藻單獨培養時種群數量呈“S”型增長，C正確；混合培養時，甲、乙兩種藻起始數量相同，到10～12天時甲藻數量接近環境容納量，而乙藻接近滅絕，可知混合培養對乙藻的影響較大，D正確。
4．某小組進行“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”實驗時，同樣實驗條件下分別在4個試管中進行培養(見下表)，均獲得了“S”型增長曲線。根據實驗結果判斷，下列說法錯誤的是(　　)
試管號 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
培養液體積(mL) 10 5 10 5
起始酵母菌數(103個) 10 5 5 10
A．4個試管內的種群初始階段都經歷了“J”型增長
B．4個試管內的種群同時達到K值
C．試管Ⅲ內種群的K值與試管Ⅱ不同
D．試管Ⅳ內的種群數量先于試管Ⅱ開始下降
解析：選B　開始時營養充分、條件適宜，4個試管內的種群初始階段都經歷了“J”型增長。如就試管Ⅰ和Ⅲ而言，則是試管Ⅰ內的種群先達到K值。試管Ⅲ內種群的K值比試管Ⅱ的要大。試管Ⅳ內的種群數量先于試管Ⅱ達到K值，試管Ⅳ內的種群數量也先于試管Ⅱ開始下降。
5．標志重捕法和樣方法是調查種群密度的兩種常用方法。下列有關說法錯誤的是(　　)
A．隨機取樣方n個，每個樣方的生物個體數量為X1、X2、…Xn，則樣方內生物個體數量的平均值為(X1＋X2＋…＋Xn)/n
B．調查動物的種群密度時一般采用標志重捕法
C．計數時同種生物個體無論大小都要計數
D．標志重捕法中種群數量的估算公式：(標志個體數×重捕標志個體數)/重捕個體數
解析：選D　標志重捕法中種群數量的估算公式是：(標志個體數×重捕個體數)/重捕標志個體數。
6.下列有關“S”型曲線的說法，與事實相符合的是(　　)
A．該圖可表示密閉的恒定容器培養液中酵母菌種群數量增長的變化曲線
B．若該種群為海洋經濟魚類，種群數量最好保持在c的水平
C．ab段種群數量增長速率變慢，其主要原因是受天敵、生活空間和資源等的影響
D．該曲線是在理想條件下測得的，人工培養中不會出現這樣的曲線
解析：選C　在探究培養液中酵母菌種群數量變化的實驗中，空間與資源是有限的，由于代謝產物的積累、pH變化、溶解氧不足等原因，酵母菌的種群數量在后期可能減少，A錯誤；若該種群為海洋經濟魚類，種群數量最好保持在a的水平，因為a時期種群增長速率最快，B錯誤；ab段種群數量增長速率變慢，其主要原因是受天敵、生活空間和資源等的影響，C正確；理想條件下測得的曲線為“J”型曲線，人工培養可以得到“S”型曲線，D錯誤。
7.如圖表示某海域大黃魚種群數量與種群數量增長速率的變化曲線。下列有關說法正確的是(　　)
A．圖中a點種群年齡組成為增長型，c點種群年齡組成為衰退型
B．a點和c點對應的種群增長速率相同，所以種內斗爭程度相同
C．在環境條件不受破壞的情況下，該海域大黃魚種群的K值約為b點種群數量的2倍
D．用標志重捕法調查該種群密度時，若標記個體易于被捕食則估計值偏小
解析：選C　c點種群增長速率大于0，種群年齡組成為增長型；c點比a點種群數量多，所以種內斗爭程度較激烈；種群的增長速率在K/2時最大，即該海域大黃魚種群的K值為b點種群數量的2倍；標志重捕法中種群數量的估算公式為：第一次捕獲并標記的個體數×第二次捕獲的個體數÷第二次捕獲的個體中有標記的個體數，若標記個體易于被捕食，則估計值將偏大。
8.科研小組對某地兩個種群的數量進行了多年的跟蹤調查，并研究隨時間的變化趨勢，結果如圖所示(圖中Nt表示第t年的種群數量，Nt＋1表示第t＋1年的種群數量)。下列分析正確的是(　　)
A．甲種群在O～t3段的年齡結構為增長型
B．乙種群在O～t1段的種群數量呈“J”型增長
C．乙種群在t2時數量最少
D．甲種群在t3后數量相對穩定，可能是生存條件得到了改善
解析：選B　從圖中可以看出，甲種群在O～t3段，先增大后不變，但開始的一段時間該比值小于1，所以整個種群數量先減少后增多，而年齡結構為增長型的種群的數量一直上升，A錯誤；乙種群在O～t1段，>1且該比值沒有變化，表明種群數量呈一定倍數增加，B正確；當<1時種群數量都在減少，所以乙種群數量最少的時間在t2之后，C錯誤；甲種群在t3后>1，種群數量一直在增長，D錯誤。
9.科學家研究某區域中田鼠的種群數量變化，得到該種群在數年內的出生率和死亡率的比值曲線，如圖所示(其中R＝出生率/死亡率)。在不考慮遷入遷出的情況下，下列說法正確的是(　　)
A．該區域中田鼠存在垂直結構和水平結構分布
B．該田鼠種群增長方式為“S”型增長，c點時種群密度最小
C．田鼠種群數量在a～d 之間經歷了先上升后下降，其中c～d 期間一直在下降
D．若不考慮其他因素，僅由圖可知，a、b兩點時對應的種群的年齡組成分別為增長型和衰退型
解析：選C　垂直結構和水平結構是群落的特征而不是種群的特征，A錯誤；從圖示可知，出生率/死亡率＞1時，種群數量增加，小于1時種群數量減少，c～d時間內種群數量仍減少，d點種群數量最少，B錯誤；田鼠種群數量在a～d之間經歷了先上升后下降，其中c～d期間出生率與死亡率的比值小于1，種群數量一直在下降，C正確；若不考慮其他因素，僅由圖可知，a、b兩點時出生率大于死亡率，對應的種群的年齡組成均為增長型，D錯誤。
10．20世紀初，人們將駝鹿引入加拿大密執根湖的一個孤島。該種群從1915年～1960年的數量(×103只)變化情況如下表所示。下列分析錯誤的是(　　)
年份 1915 1917 1921 1925 1928 1930 1934 1947 1950 1960
數量 0.2 0.3 1 2 2.5 3 0.4 0.6 0.5 0.6
A．島上駝鹿的種群數量主要由出生率和死亡率決定
B．駝鹿種群在1917～1921年間增長率最大
C．1930～1934年駝鹿的種群數量急劇下降，最可能的原因是天敵數量增加
D．島上駝鹿種群的K值是可以變化的
解析：選C　決定種群密度的主要因素是出生率和死亡率，A正確；根據表格數據分析，種群在1915～1930年間數量一直在增長，其中在1917～1921年間增長率最大，B正確；1930～1934年間，環境容納量的改變使得數量急劇下降，C錯誤；K值指的是環境不被破壞的情況下，一定空間中所能容納的最大種群數量，所以環境條件改變，K值也會發生變化，D正確。
二、非選擇題
11．(2019·全國卷Ⅲ)回答下列與種群數量有關的問題。
(1)將某種單細胞菌接種到裝有10 mL液體培養基(培養基M)的試管中，培養并定時取樣進行計數。計數后發現，試管中該種菌的總數達到a時，種群數量不再增加。由此可知，該種群增長曲線為______型，且種群數量為______時，種群增長最快。
(2)若將該種菌接種在5 mL培養基M中，培養條件同上，則與上述實驗結果相比，該種菌的環境容納量(K值)________(填“增大”“不變”或“減小”)。若在5 mL培養基M中接種該菌的量增加一倍，則與增加前相比，K值________(填“增大”“不變”或“減小”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)液體培養基中的營養物質、空間等是有限的，試管中該種菌的種群數量達到a時不再增加，所以該種群增長曲線為S型，K值為a，種群數量在a/2時增長最快。(2)K值為在環境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量。當培養基由10 mL減少到5 mL后，環境容納量減小；若都是5 mL培養基，且培養條件不變，由于環境資源量不變，即使該種菌的起始接種量增加一倍，K值也不會改變。
答案：(1)S　a/2　(2)減小　不變　K值是由環境資源量決定的，與接種量無關
12.據圖回答以下有關生態學的問題：
某地區曾做過一項實驗：將大量的鴨子引入農田防治水稻蝗蟲，對蝗蟲進行了有效控制。為研究蝗蟲種群數量變化規律，該實驗還建立了如圖所示的模型。
(1)從模型建構的類型角度分析，圖示模型屬于________模型，該模型表明，引入鴨子后該地區蝗蟲的K值為________。
(2)引入鴨子前，若蝗蟲每天增加3%，并呈“J”型增長，最初有N0只，則t天后種群數量為________只。
(3)通過研究蝗蟲種群數量變化規律，該地區又進一步提出“改治結合、根除蝗害”的治蝗戰略，一方面通過改造蝗蟲發生地，降低蝗蟲的____________；另一方面利用昆蟲信息素誘捕蝗蟲進行________防治，該信息素屬于生態系統的________信息。
解析：(1)題圖所示的曲線圖是數學模型的一種表現形式。引入鴨子后該地區蝗蟲的數量圍繞N2上下波動，因此蝗蟲的K值為N2。(2)依題意可知，蝗蟲種群的數量最初為N0只，蝗蟲種群的數量為前一天的倍數λ＝1＋3%＝1.03，則t天后種群數量為Nt＝N0λt＝1.03tN0只。(3)改造蝗蟲的發生地，可以降低蝗蟲的K值(環境容納量)；利用昆蟲信息素誘捕蝗蟲屬于生物防治，昆蟲信息素屬于化學信息。
答案：(1)數學　N2　(2)1.03tN0　(3)K值(環境容納量)　生物　化學
13．首次遷入一個新區域的種群通常被稱為侵殖種群，在它們剛剛遷入時，種群個體越來越多，個體數量呈現指數增長，會形成急劇上升的“J”型曲線。然而，這種情況在自然界幾乎是不會發生的。實際上，當種群數量達到一定時，增長便會慢下來，并穩定在某一個環境能承受的水平上。
(1)兔在剛引入澳大利亞最初一段時間，種群數量呈指數增長，這是因為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)穩定的種群會以一種有規律的方式在________值上下波動。有些種群的數量波動很小、比較穩定，而有些則波動會較大。
(3)當在某一區域引入新物種后，可能會對當地其他生物的環境容納量產生影響，如當鳳眼藍(水葫蘆)進入某一河流時，因為它的迅速生長會導致許多環境資源衰竭，使________的環境容納量降低；而在條件適宜的沙漠地區引種植物，最大的可能就是會使當地________的環境容納量提高。
解析：(1)兔在剛引入澳大利亞的最初一段時間，種群數量呈指數增長，會形成急劇上升的“J”型曲線，原因是食物和空間條件充足、沒有天敵、氣候適宜等。(2)穩定的種群會以一種有規律的方式在K值上下波動。(3)引入新物種后，該生物種群的迅速增長可能會導致許多資源衰竭，使其他生物的環境容納量降低。但是，如果在沙漠某地區成功引種某些植物，環境條件適宜時，會提高當地動物種群的環境容納量。
答案：(1)食物和空間條件充足、沒有天敵、氣候適宜等　(2)K　(3)其他生物　動物種群
14．(2020·海南高考)用4種不同方式培養酵母菌，其他培養條件相同，酵母菌種群數量增長曲線分別為a、b、c、d，如圖所示。回答下列問題：
(1)培養酵母菌時需要將溫度控制在20 ℃左右，原因是
________________________________________________________________________。
(2)曲線a所示的種群數量增長最快，主要原因是種群增長所需的____________ 最豐富。
(3)曲線d為對照組，對照組的培養方式是________________________________________________________________________。
該組酵母菌數量增長到一定程度后，種群增長逐漸變慢，其限制因素有________________________________________________________________________
_________________________________(答出2點即可)。
(4)隨著培養時間的延長，在有限的空間中，每組酵母菌種群數量都會達到環境容納量。環境容納量是指___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)由于20 ℃左右最適合酵母菌繁殖，故培養酵母菌時需要將溫度控制在20 ℃左右。(2)曲線a所示的種群數量增長最快，這是因為種群增長所需的營養物質最豐富。(3)曲線d為對照組，應該不換培養液。該組酵母菌數量增長到一定程度后，種群增長逐漸變慢，其限制因素有營養物質的消耗、有害代謝產物的積累等。(4)略。
答案：(1)20 ℃左右最適合酵母菌繁殖　(2)營養物質　(3)不換培養液　營養物質的消耗、有害代謝產物的積累　(4)在環境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量

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