資源簡介

新人教生物一輪復習學案
第30講 種群的數量特征、數量變化及影響因素
【素養目標】　1.通過分析種群各數量特征與種群數量的關系，認同種群是繁殖的基本單位。(生命觀念)　2.通過“J”形增長和“S”形增長的數學模型的分析與比較，培養歸納、比較及運用模型分析問題的能力。(科學思維)　3.通過“調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”及“培養液中酵母菌種群數量的變化”實驗，掌握實驗方案的設計與實施，及對實驗結果的分析與評價能力。(科學探究)　4.依據非生物因素對種群數量的影響，解決生產實踐中的相關問題。(社會責任)
考點一　種群的數量特征及種群密度的調查方法
1．種群密度及其調查方法
(1)種群密度的概念
種群在單位面積或單位體積中的個體數。
(2)種群密度的調查方法
①“兩看法”選擇合適的種群密度調查方法
②樣方法與標記重捕法的比較
【拾遺補缺】　(1)源于選擇性必修2 P2：黑光燈誘捕昆蟲和性外激素誘殺害蟲的原理相同嗎？分別屬于生態系統中的何種信息傳遞？
提示　原理不同。前者利用了昆蟲的趨光性，后者利用了昆蟲之間通過化學物質傳遞信息的原理。前者屬于物理信息，后者屬于化學信息。
(2)源于選擇性必修2 P6“生物科技進展”
調查種群數量的其他方法
①用紅外觸發相機拍攝照片和視頻；②根據動物的糞便特征計數；③通過動物的聲音特征進行計數。
2．種群的數量特征及相互關系
(1)種群密度是種群最基本的數量特征。
(2)直接決定種群密度的因素是出生率和死亡率、遷入率和遷出率。
(3)年齡結構和性別比例不直接決定種群密度，年齡結構通過影響種群的出生率和死亡率，從而預測種群數量變化趨勢，性別比例能夠影響種群的出生率間接影響種群密度。
【拾遺補缺】　源于選擇性必修2 P4“思考·討論2”：年齡結構為穩定型的種群，種群數量在近期一定能保持穩定嗎？ 不一定(填“一定”或“不一定”)；原因是出生率和死亡率不完全取決于年齡結構，還受食物、天敵、氣候等多種因素影響，且種群數量還受遷入率和遷出率的影響。
(1)種群出生率升高，種群密度一定增大(　　)
(2)性別比例是通過影響種群的出生率和死亡率間接影響種群密度的(　　)
(3)草地中跳蝻的種群密度一般不采用樣方法進行調查(　　)
(4)用樣方法調查草地中某種雙子葉植物的種群密度時，要選擇植物生長茂盛處取樣(　　)
(5)同一物種的種群密度是不會發生變化的(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
1．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。例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9 m2，草本植物為1 m2。
(4)選取樣方時，要注意隨機取樣。例如對于方形地塊常用五點取樣法，狹長地塊常用等距取樣法。
(5)樣方法中的計數要準確：同種生物個體無論大小都要計數，若有正好在邊界線上的，應遵循“計上不計下，計左不計右”的原則，如圖所示。
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。
2．標記重捕法調查種群密度誤差分析
[典例剖析]
(2021·山東卷，11)調查1公頃范圍內某種鼠的種群密度時，第一次捕獲并標記39只鼠，第二次捕獲34只鼠，其中有標記的鼠15只。標記物不影響鼠的生存和活動并可用于探測鼠的狀態，若探測到第一次標記的鼠在重捕前有5只由于競爭、天敵等自然因素死亡，但因該段時間內有鼠出生而種群總數量穩定，則該區域該種鼠的實際種群密度最接近于(結果取整數)(　　)
A．66只/公頃 B．77只/公頃
C．83只/公頃 D．88只/公頃
B　[分析題意可知：調查1公頃范圍內某種鼠的種群密度時，第一次捕獲并標記的39只鼠中有5只由于競爭、天敵等自然因素死亡，故可將第一次標記的鼠的數量視為39－5＝34只，第二次捕獲34只鼠，其中有標記的鼠15只，設該區域該種鼠的種群數量為X只，根據計算公式可知，X∶34＝15∶34，解得X≈77.07，面積為1公頃，故該區域該種鼠的實際種群密度最接近于77只/公頃。故B正確。]
【名師點撥】　掌握信息轉化能力
信息提取 信息1：標記物不影響鼠的生存和活動并可用于探測鼠的狀態
信息2：若探測到第一次標記的鼠在重捕前有 5 只由于競爭、天敵等自然因素死亡
信息3：但因該段時間內有鼠出生而種群總數量穩定
信息轉化 1.種群密度調查時的干擾信息
2.排除干擾信息對調查結果的影響
3.動態平衡
素養考查 生命觀念：結構與功能觀
【角度轉換】提升語言表達能力
題干“則該區域該種鼠的實際種群密度最接近于______(結果取整數)”中，使用“最接近于”這種描述的原因是標記重捕法是一種估算種群密度的方法；分析題意可知，該鼠種群死亡個體中有些被標記，有些沒有被標記，但新出生個體均未被標記。
考向一　種群密度及調查方法
1．(2022·山東卷，12)根據所捕獲動物占該種群總數的比例可估算種群數量。若在某封閉魚塘中捕獲了1 000條魚售賣，第2天用相同方法捕獲了950條魚。假設魚始終保持均勻分布，則該魚塘中魚的初始數量約為(　　)
A．2×104條 B．4×104條
C．6×104條 D．8×104條
A　[由題目中的“根據所捕獲動物占該種群總數比例可估算種群數量”可知，假設該種群總數為x，則有1 000/x＝950/(x－1 000)，計算得出x＝2×104，即該魚塘中魚的初始數量為2×104條，A正確，B、C、D錯誤。]
2．(2022·衡陽高三模擬)某研究小組對洞庭湖地區2公頃范圍內褐家鼠的種群密度進行調查，第一次捕獲并標記393只鼠，第二次捕獲340只鼠，其中有標記的鼠85只。標記物不影響鼠的生存和活動，但鼠有記憶，再次被捕概率會降低，若探測到第一次標記的鼠在重捕前有93只由于競爭、天敵等自然因素死亡，但因該段時間內有鼠出生而種群總數量穩定，則下列相應敘述正確的是(　　)
A．該調查結果比實際值偏小
B．調查期間褐家鼠的死亡率是93只/公頃
C．調查期間，褐家鼠種群的數量波動不會引起穩定平衡密度發生改變
D．通過計算可得該地區褐家鼠的種群密度為1 200只/公頃
C　[標記物不影響鼠的生存和活動，但鼠有記憶，再次被捕概率會降低，因此會導致第二次捕獲的個體中含有標記的個體數減少，根據種群中的個體數＝第一次捕獲數×第二次捕獲數÷標記后重新捕獲數，可知該調查結果會比實際值偏大，A錯誤；根據題干信息分析可知，種群中的個體數＝第一次捕獲數×第二次捕獲數÷標記后重新捕獲數＝(393－93)×340÷85÷2≈600只/公頃，調查期間褐家鼠的死亡率是93÷600×100%＝15.5%，B錯誤；根據題意可知“因該段時間內有鼠出生而種群總數量穩定”，因此褐家鼠種群的數量波動沒有引起穩定平衡密度發生改變，C正確；根據B項解釋可知，該地區褐家鼠的種群密度為600只/公頃，D錯誤。]
考向二　種群的數量特征及其相互關系
3．(2022·江門高三模擬)下圖為我國第七次全國人口普查內容，其中有助于獲得種群(人口)數量特征相關的信息有(　　)
A．3項 B．4項
C．5項 D．6項
C　[年齡和性別體現的種群數量特征是年齡組成和性別比例；遷移流動體現的種群數量特征是遷入率與遷出率；婚姻生育和死亡體現的種群數量特征是出生率和死亡率，因此人口普查內容中有助于獲得種群(人口)數量特征相關的信息有5項，C正確，A、B、D錯誤。]
4．(2022·龍巖高三模擬)研究種群和群落的特征在野生動物資源的合理利用和保護、害蟲的防治等方面有著重要意義。
下圖是某群落中甲、乙、丙三個不同生物種群的個體數量與年齡結構示意圖，相關敘述錯誤的是(　　)
A．若甲、乙、丙都是動物種群，則一段時間后種群數量可能下降的是丙
B．若甲、乙、丙是具有捕食關系的三個動物種群，甲為植食性動物，則乙、丙的關系可能是競爭或捕食
C．若甲、乙、丙可以構成食物鏈甲→乙→丙，則乙種群和丙種群的能量去向不完全相同
D．在研究該群落時，可通過統計多個樣方內的植物種類并取平均值的方式調查植物豐富度
D　[若甲、乙、丙都是動物種群，則一段時間后種群數量可能下降的是丙，因為其年齡組成是衰退型，A正確；若甲、乙、丙是具有捕食關系的三個動物種群，甲為植食性動物，則乙可能捕食丙，或者丙捕食乙，或者乙和丙共同捕食甲，乙、丙為競爭或捕食關系，B正確；若甲、乙、丙種群構成的食物鏈是甲→乙→丙，乙種群的能量去向包括呼吸散失、流入下一營養級、遺體殘骸流入分解者和未利用；丙種群的能量去向中沒有流入下一營養級，乙種群和丙種群的能量去向不完全相同，C正確；調查群落中的植物豐富度時，取平均值會影響調查結果的準確性，D錯誤。]
考點二　種群數量的變化及其應用
1．種群數量變化的研究方法
(1)研究方法：建立數學模型。
(2)一般步驟：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，即建立數學模型→通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正。
2．種群的“J”形增長
【拾遺補缺】　源于選擇性必修2 P9“正文”
(1)種群的增長率＝(λ－1)×100%，對于“J”形曲線，增長率不變(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)①λ>1時，種群密度增大；②λ＝1時，種群密度穩定不變；③λ<1時，種群密度減小(均填變化趨勢)。
3．種群的“S”形增長
4．種群數量的波動
(1)大多數生物的種群數量總是在波動中。處于波動中的種群，在某些特定條件下可能出現種群爆發。
(2)當種群長久處于不利條件下，種群數量會出現持續性的或急劇的下降。
(3)當一個種群數量過少，種群可能會由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。
(1)不同種生物種群的K值各不相同，但同種生物種群的K值固定不變(　　)
(2)種群“J”形增長曲線中的增長率和增長速率均恒定不變(　　)
(3)種群數量的變化就是種群數量的增長和波動(　　)
(4)為有效防治蝗災，應在種群數量為K/2時及時控制種群密度(　　)
(5)在“S”形增長曲線中，當種群數量超過K/2后，種群增長速率減慢，其對應的年齡結構為衰退型(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
1．準確分析“λ”曲線
(1)a段——λ＞1且恒定，種群數量呈“J”形增長。
(2)b段——λ盡管下降，但仍大于1，此段種群出生率大于死亡率，則種群數量一直增長。
(3)c段——λ＝1，種群數量維持相對穩定。
(4)d段——λ＜1，種群數量逐年下降。
(5)e段——盡管λ呈上升趨勢，但仍未達到1，故種群數量逐年下降。
2．明確K值的三個易錯點
(1)K值不是一成不變的：K值會隨著環境的改變而發生變化，當環境遭到破壞時，K值可能會下降；當環境條件狀況改善時，K值可能會上升。
(2)在環境條件穩定，K值一定的情況下，種群數量也不是一成不變的：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。
(3)K值并不是種群數量的最大值：K值是環境容納量，即在保證環境條件不受破壞的前提下，一定空間中所能維持的種群最大數量；種群所達到的最大值會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為環境條件已遭到破壞。
[典例剖析]
(多選)(2021·山東卷，19)種群增長率是出生率與死亡率之差，若某種水蚤種群密度與種群增長率的關系如圖所示。下列相關說法錯誤的是(　　)
A．水蚤的出生率隨種群密度增加而降低
B．水蚤種群密度為1個/cm3時，種群數量增長最快
C．單位時間內水蚤種群的增加量隨種群密度的增加而降低
D．若在水蚤種群密度為32個/cm3時進行培養，其種群的增長率會為負值
BC　[隨著種群密度的增加，種內斗爭加劇，資源空間有限，所以出生率降低，A正確；水蚤種群密度為1個/cm3時，種群增長率最大，但由于種群數量少，所以此時不是種群數量增長最快的時刻，B錯誤；單位時間內水蚤種群的增加量隨種群密度的增加不一定降低，例如當種群密度為1 cm3，增長率為30%，增長量為0.3，而當種群密度為8個/cm3時，增長率大約為20%，增長量為1.6，C錯誤；結合圖示信息可知，當種群密度達到24個cm3，種群增長率為0，說明其數量達到最大，可以推測當種群密度為32個/cm3時，種內斗爭進一步加劇，出生率將小于死亡率，增長率為負值，D正確。]
【名師點撥】　掌握信息轉化能力
信息提取 信息1：水蚤種群密度與種群增長率的關系＋題圖
信息2：種群數量增長
信息3：單位時間內水蚤種群的增加量
信息轉化 1.某種水蚤種群增長率隨種群密度的增加而減小
2.種群增長率最大不等于種群數量增長最快，種群數量增長量＝種群數量×種群增長率
3.種群的增加量(增長量)＝種群數量×種群增長率，種群的增加量不一定隨種群密度的增加而降低
素養考查 生命觀念：穩態與平衡觀 學科思維：建構模型能力
【角度轉換】　提升語言表達能力
題圖中該種水蚤種群增長率隨種群密度增加而降低的原因是隨著種群密度的增加，種內競爭加劇，資源空間有限，所以出生率降低、死亡率升高。
考向一　“J”形增長和“S”形增長曲線
5．(多選)(2022·淮安高三檢測)下圖表示的是自然條件下某種群數量的動態變化模型。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中A 點后種群的增長速率減小
B．圖中該種群的環境容納量(K 值)為b
C．當種群數量處于K時，該種群生物種內斗爭最激烈
D．若要預測該種群數量的后期變化，主要依據是a～b 之間的差值
BD　[種群數量在K/2時種群增長速率達到最大，以后逐漸下降，A點在K/2以后，故圖中A 點后種群的增長速率減小，A正確；由圖可知，圖中該種群的環境容納量(K值)為a～b之間的值，B錯誤；當種群數量處于K時，該種群生物種內斗爭最激烈，C正確；若要預測該種群數量的后期變化，主要依據是出生率和死亡率之間的差值，D錯誤。]
6．(2022·石家莊高三檢測)科學家研究了某種群數量與種群瞬時增長量的變化規律，結果如圖所示。有關分析不正確的是(　　)
A．該種群瞬時增長量大于0時，種群數量將上升
B．該種群數量為40萬時，種群瞬時增長量最大
C．該種群數量大于80萬后呈現下降趨勢
D．該種群數量達到K值時，種內斗爭最劇烈
D　[分析圖像可知：曲線表示種群瞬時增長量隨種群數量的變化，當種群數量大于80萬個時，種群數量下降，所以80萬個為種群數量的最大值即K值；當種群數量為20萬個時，種群的瞬時增長量等于0，所以20萬個是種群數量的最小值。據以上分析可知，種群瞬時增長量大于0時，種群數量上升，A正確；由圖可知種群數量為40萬時，種群瞬時增長量最大，為2 000個，B正確；依題分析80萬個為種群數量最大值，即大于80萬后會出現下降趨勢，C正確；種群種內斗爭最劇烈的是K值以上，種內競爭會淘汰部分個體，又恢復到K值，D錯誤。]
【歸納總結】　不同曲線模型中的“K值”與“K/2值”
圖中A、B、C、D對應的種群數量為K值，A′、C′、D′對應的種群數量為K/2值。
考向二　種群數量的變化及應用
7．(2023·揚州高三檢測)下圖表示一個生態系統中鹿的種群數量隨時間變化的情況，相關分析正確的是(　　)
A．a點和c點時鹿種群的增長速率相同
B．ab段顯示出鹿群的出生數量大于死亡數量
C．d點時鹿群的種內斗爭最為激烈
D．c點和d點鹿的種群數量差值越大，說明該鹿群抗干擾能力越強
B　[種群增長速率＝一定時間內增長的數量/時間，a點和c點種群數量相同，但a點時種群數量上升，c點時種群數量下降，a點和c點時鹿種群的增長速率不相同，A錯誤；ab段種群數量逐漸增加，鹿群的出生數量大于死亡數量，B正確；種群數量最多時種內斗爭最為激烈 ，b點時鹿群的種內斗爭最為激烈，C錯誤；c點和d點鹿的種群數量差值越大，說明該鹿群抗干擾能力越弱，D錯誤。]
8．(2023·洛陽高三檢測)植物存在明顯的種群密度效應，其中存在兩個法則：“最后產量衡值法則”，即植物種群在一定的密度范圍內，其產量與密度無關，最后產量總是一樣的；“－3/2自疏法則”，即在高密度的樣方中，有些植株成為競爭的勝利者，獲得足夠的資源而繼續生長發育，有些植株因不能獲得足以維持生長發育的資源而死亡。根據以上概念分析，下列說法正確的是(　　)
A．“最后產量衡值法則”降低了植物種群的環境容納量
B．植物種群數量變化的各時期均符合“最后產量衡值法則”
C．“－3/2自疏法則”表明競爭的勝利者可能存在有利變異
D．高密度種植時，有些植株會死亡，不利于植物種群發展
C　[環境條件未改變，植物種群的環境容納量就不會改變，A錯誤；大于或小于一定的密度范圍時，植物種群數量的變化不符合“最后產量衡值法則”，B錯誤；“－3/2自疏法則”，即在高密度的樣方中，有些植株成為競爭的勝利者，獲得足夠的資源而繼續生長發育，有可能存在有力變異更加適應環境，C正確；高密度種植時，有些植株會死亡，從而降低種群密度，有利于植物種群發展，D錯誤。]
考點三　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，種群的增長受培養液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。
(2)在理想的環境條件下，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線增長；在有環境阻力的條件下，酵母菌種群的增長呈“S”形曲線增長。
(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．結果分析
(1)開始一段時間內，酵母菌的增長符合“S”形曲線增長模型。
(2)de段曲線下降的原因可能有營養物質隨著消耗逐漸減少，有害產物逐漸積累，培養液的pH等理化性質發生改變等。
1．實驗注意事項及分析
(1)顯微鏡計數時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應遵循“計上不計下，計左不計右”的原則。
(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)本實驗不需要設置對照實驗，因不同時間取樣已形成自身對照；需要做重復實驗，目的是盡量減小誤差，應對每個樣品計數三次，取其平均值。
(4)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。稀釋的目的是便于酵母菌懸液的計數，以每個小方格內含有4～5個酵母細胞為宜。
(5)每天計數酵母菌數量的時間要固定。
2．血細胞計數板及相關計算
(1)血細胞計數板(如下圖所示)
血細胞計數板由一塊厚玻璃片特制而成，其中央有兩個方格網。每個方格網劃分為9個大方格(如圖A所示)，每個大方格的面積為1 mm2，加蓋玻片后的深度為0.1 mm。因此，每個大方格的容積為0.1 mm3。另外，中央大方格(計數室底部)以雙線等分為25個中方格(如圖B所示)。每個中方格又等分為16個小方格，供細胞計數用。
(2)計算公式
①在計數時，先統計(圖B所示)5個中方格中的總菌數，求得每個中方格的平均值再乘以25，就得出一個大方格中的總菌數，然后再換算成1 mL菌液中的總菌數。
②設5個中方格中總菌數為a，菌液稀釋倍數為b，則0.1 mm3菌液中的總菌數為(a/5)×25×b。已知1 mL＝1 cm3＝1 000 mm3，1 mL菌液的總菌數＝(a/5)×25×b×10 000＝50 000 a·b。
考向一　實驗過程和結果分析
9．(2023·南京高三檢測)某同學在“探究培養液中酵母菌種群數量變化”的實驗中，可能觀察到的細胞分散情況如圖2所示。下列推斷錯誤的是(　　)
圖1　血細胞計數板的結構示意圖
圖2　細胞分散情況
A．該血細胞計數板上有2個計數室，計數室的高度為0.1 mm
B．若實驗中多次出現圖2中c的現象，可能是由于樣液未充分搖勻或稀釋倍數不夠所致
C．若計數板1個大方格中有16個中方格，4個中方格中酵母菌總數為55個，則10 mL培養液中酵母菌的數量為2.2×106個
D．本實驗不需要設置對照實驗，可用臺盼藍染液增加計數結果的有效性
C　[該血細胞計數板上有2個計數室，計數板上標識的“0.1 mm”是指計數室的高度，A正確；圖2中的c中細胞重疊，不能清晰分辨每個細胞，如果在實驗中多次出現圖2中c的現象，最可能的原因為樣液未充分搖勻或稀釋倍數不夠所致，需重新實驗，B正確；4個中方格中酵母菌總數為55個，若計數板1個大方格中有16個中方格，一個大方格中酵母菌總數為55×4＝220，一個大方格的體積是0.1 mm3，1 mL＝103mm3，因此10 mL培養液中酵母菌的數量為2.2×107個，C錯誤；本實驗不需要設置對照實驗，因不同時間取樣已形成對照，臺盼藍可以對死細胞染色，可用臺盼藍染液增加計數結果的有效性，D正確。]
10．(2022·婁底高三模擬)某學習小組為了探究酵母菌種群增長的最適溫度，設置了5組實驗，每隔2 h取樣檢測一次，連續取樣8次。下表是他們進行相關探究實驗所得到的結果。下列敘述錯誤的是(　　)
溫度/℃ 不同時間酵母菌種群數量/(106個·mL－1)
0 h 2 h 4 h 6 h 8 h 10 h 12 h 14 h
15 1.2 1.5 2.0 2.3 2.5 4.8 8.5 8.4
20 1.2 1.8 3.0 4.0 7.8 13.2 20.3 19.4
25 1.2 2.0 3.8 5.8 8.9 19.5 19.0 18.5
30 1.2 3.5 7.2 15.2 35.1 88.2 88.1 81.0
35 1.2 4.8 9.2 20.1 75.2 73.1 70.2 68.1
A．可用抽樣檢測的方法對培養液中的酵母菌進行計數
B．不同溫度條件下酵母菌種群數量隨時間變化規律相同
C．實驗中需要嚴格控制營養物質的濃度、溶氧量、pH等
D．同一溫度下，提高培養液濃度會使該組別的K值增加
D　[對培養液中的酵母菌進行計數，常用抽樣檢測的方法，A正確；不同溫度條件下酵母茵種群數量隨時間變化的規律都是先升高后下降，B正確；因為營養物質的濃度、溶氧量、pH等因素都會影響實驗結果，因此為了使實驗數據更加準確，需要嚴格控制實驗中營養物質的濃度、溶氧量、pH等因素，C正確；若培養液濃度過高會使酵母菌過度失水而死亡，D錯誤。]
考向二　實驗的拓展與應用
11．(2023·江淮十校高三聯考)如圖是科學家用5種不同方式培養酵母細胞實驗時酵母種群的增長曲線，分別設置每隔3 h、12 h、24 h更換培養液、保持恒定酸性和對照組，下列對此分析正確的是(　　)
A．培養液保持恒定酸性最符合的曲線為③曲線
B．幾種培養方式在20～60 h過程中酵母菌種群增長率均不斷下降
C．80 h后對照組在數量上將一直保持相對穩定
D．該實驗培養酵母菌需要在有氧條件下，統計酵母菌數量可以用顯微鏡直接計數法
D　[酵母菌為兼性厭氧型，呼吸時有CO2的產生，隨著不斷培養，培養液pH會有下降，不利于酵母菌生存，保持恒定酸性有利于酵母菌的生存，容納量會增加，所以最符合曲線為④，A錯誤；①曲線呈現J形指數增長，增長率保持不變，B錯誤；80 h后繼續培養一段時間后，隨著培養液中養料的消耗，代謝物的累積，環境阻力越來越大，對照組酵母菌數量會逐漸下降，C錯誤；為了使實驗現象更明顯，培養酵母菌需要在有氧條件下，此條件下酵母菌進行有氧呼吸產生的CO2更多，使pH變化更明顯從而使實驗現象更明顯，統計酵母菌數量可以用顯微鏡直接計數法，D正確。]
12．(2023·湛江高三檢測)某興趣小組探究了不同濃度的葡萄糖溶液中酵母菌數量變化的趨勢，結果如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．本實驗中酵母菌的種群數量可用抽樣檢測的方法進行統計
B．20～24 h，葡萄糖濃度為2%的酵母菌種群數量增長速率比濃度為7%的慢
C．葡萄糖濃度為4%時，后期數量下降可能與酒精含量升高以及pH降低有關
D．葡萄糖濃度為7%時，酵母菌數量較多是由于無氧呼吸供能較多
D　[計算酵母菌數量可用抽樣檢測的方法——顯微計數法進行統計，A正確；20～24 h，葡萄糖濃度為2%的酵母菌種群數量由從40×105增長到50×105，葡萄糖濃度為7%的酵母菌種群數量由從400×105增長到600×105，所以20～24 h，葡萄糖濃度為2%的酵母菌種群數量增長速率比濃度為7%的慢；葡萄糖濃度為4%時，在后期可能氧氣不足，酵母菌無氧呼吸產生大量乙醇和CO2，使發酵液pH值下降，導致酵母菌數量下降，C正確；葡萄糖濃度為7%時，酵母菌數量較多是由于原料充足，利于酵母菌繁殖，而無氧呼吸供能一般較少，D錯誤。]
考點四　影響種群數量變化的因素
1．影響種群數量變化的因素
【拾遺補缺】　來源于選擇性必修2 P16“小字部分”：
食物和天敵等生物因素對種群數量的作用強度與該種群的密度是相關的，稱為密度制約因素，而氣溫和干旱等氣候因素以及地震、火災等自然災害，對種群的作用強度與該種群的密度無關，稱為非密度制約因素。
2．種群研究的應用
(1)意義：研究種群的特征和數量變化的規律，在野生生物資源的合理利用和保護、有害生物的防治等方面都有重要意義。
(2)應用
①有利于為瀕危動物的保護采取合理的保護對策。
②在漁業上的應用：中等強度的捕撈(捕撈量在左右)有利于持續獲得較大的魚產量。
③在有害生物防治中的應用：既適當采用化學和物理的方法控制現存害鼠的種群數量，又可以通過引入天敵、減少食物等方法，降低其環境容納量。
(1)非生物因素對種群數量變化的影響是綜合性的(　　)
(2)食物匱乏，動物種群會出現出生率降低死亡率升高的現象(　　)
(3)氣溫、干旱、傳染病等都屬于非密度制約因素(　　)
(4)引入天敵，有利于將害蟲的數量控制在較低水平(　　)
(5)食物不足時種群內部必然會發生激烈競爭導致種群密度保持穩定(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×
[典例剖析]
(2022·浙江1月選考，14)沙蝗的活動、遷徙有“逐水而居”的傾向。某年，沙蝗從非洲經印度和巴基斯坦等國家向中亞遷徙，直到阿富汗以及我國西北邊境，擴散和遷徙“戛然而止”。下列敘述正確的是(　　)
A．沙蝗停止擴散的主要原因是種內競爭加劇
B．沙蝗種群的數量波動表現為非周期性變化
C．天敵對沙蝗的制約作用改變了沙蝗的生殖方式
D．若沙蝗進入我國西北干旱地區將呈現“J”型(形)增長
B　[沙蝗停止擴散的主要原因是阿富汗以及我國西北邊境干旱缺水，不有利于沙蝗的繁殖，A錯誤；由于沙蝗不斷的遷徙活動，使得其生存環境條件具有不確定性，因而蝗蟲種群的數量波動表現為非周期性，B正確；天敵對沙蝗的制約作用會影響沙蝗的出生率，但不會改變沙蝗的生殖方式，C錯誤；在資源無限、空間無限和不受其他生物制約的理想條件下，種群就會呈“J”型(形)增長，若沙蝗進入我國西北干旱地區，由于我們會采取一定的措施且缺水、不利于沙蝗，所以其種群數量變化不會呈現“J”型(形)增長，D錯誤。]
【名師點撥】　掌握信息轉化能力
信息提取 信息1：沙蝗的活動、遷徙有“逐水而居”的傾向
信息2：沙蝗停止擴散
信息3：呈現“J”型(形)增長
信息轉化 1.生命活動離不開水
2.我國西北邊境干旱缺水
3.理想條件下，種群就會呈“J”型(形)增長
素養考查 生命觀念：穩態與平衡觀 學科思維：邏輯思維能力
【角度轉換】　提升語言表達能力
沙蝗遷徙到新環境后種群密度短期內迅速增加的直接原因是出生率大于死亡率、遷入率大于遷出率。
考向一　影響種群數量變化的因素
13．(2022·山東卷，19)一個繁殖周期后的種群數量可表示為該種群的補充量。某實驗水域中定期投入適量的飼料，其他因素穩定。圖中曲線Ⅰ表示該實驗水域中某種水生動物的親體數量與補充量的關系，曲線Ⅱ表示親體數量與補充量相等。下列說法正確的是(　　)
A．親體數量約為1 000個時，可獲得最大持續捕撈量
B．親體數量約為500個時，單位時間內增加的數量最少
C．親體數量大于1 000個時，補充量與親體數量相等，種群達到穩定狀態
D．飼料是影響該種群數量變化的非密度制約因素
C　[親體數量約為1 000個時，該種群的補充量等于親體數量，即出生率等于死亡率，是K值，根據種群的增長率變化可知，捕撈后種群數量處于K/2時獲得最大持續捕撈量，A錯誤；種群數量處于K/2時單位時間內增加的數量最多，即親體數量約為500個時，B錯誤；由圖可知，親體數量大于1 000個時，補充量與親體數量相等，達到K值，種群達到穩定狀態，C正確；一般來說，食物和天敵等生物因素對種群數量的作用強度與該種群的密度是相關的，這些因素稱為密度制約因素，飼料是影響該種群數量變化的密度制約因素，D錯誤。]
14．(2022·張家口高三檢測)麻雀是雀科、麻雀屬的27種(物種)小型鳥類的統稱，上體呈棕黑色的斑雜狀，因而俗稱麻雀。除繁殖、育雛階段外，麻雀非常喜歡群居，秋季易形成數百只乃至數千只的大群，冬季多結成十幾只或幾十只一起活動的小群。除冬季外，麻雀幾乎總處在繁殖期，每窩產卵六枚左右，每年至少繁殖2窩。下列相關分析正確的是(　　)
A．某地區所有家麻雀、樹麻雀和山麻雀所含的全部基因構成了一個基因庫
B．麻雀群居時數量多，故季節變化不是影響其種群密度的非生物因素
C．麻雀的繁殖能力強、出生率高，是其種群數量增長較快的重要原因之一
D．麻雀雖生活環境隱蔽、復雜，但調查種群密度時仍需要采用標記重捕法
C　[家麻雀、樹麻雀和山麻雀屬于不同的物種，基因庫是一個種群中所有個體所含的全部基因，A錯誤；麻雀秋季易形成數百只乃至數千只的大群，冬季多結成十幾只或幾十只一起活動的小群，因此季節變化也是影響其種群密度的非生物因素，B錯誤；出生率高是決定麻雀種群數量增長較快的重要原因之一，C正確；調查隱蔽、復雜環境的動物，一般采用不需要觀察或捕捉就能調查種群密度的方法。D錯誤。]
考向二　種群研究的應用
15．(2022·邵陽高三檢測)雄安新區的白洋淀是典型的北方濕地，享有華北明珠之譽。白洋淀水產資源豐富，是有名的淡水魚場，加之水生植物遍布，野鴨、大雁棲息，有著得天獨厚的旅游資源。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．通過調查大雁的種群密度可以預測大雁的種群數量變化
B．限制漁網的孔徑大小是為了控制魚種群的年齡組成
C．從岸邊的綠地到淀中的荷花、蘆葦，體現了群落的水平結構
D．用性外激素誘殺害蟲是通過影響害蟲的出生率來控制害蟲數量
A　[通過調查大雁的種群密度可以反映某一時期種群數量的多少，不能預測種群數量的變化，A錯誤；限制漁網的孔徑大小可捕捉大魚而放走小魚，是為了控制魚種群的年齡組成，B正確；從岸邊的綠地到淀中的荷花、蘆葦，群落呈鑲嵌分布，體現了群落的水平結構，C正確；用性外激素誘殺害蟲改變了種群的性別比例，通過影響害蟲的出生率來控制害蟲數量，D正確。]
16．(2023·廣東高三聯考)幾十年前，我國東北地區廣袤的森林里，生活著很多東北豹。但隨著人類活動的加劇，東北豹幾乎銷聲匿跡。近年來，國家采取了一系列保護措施，使得東北豹逐漸回歸原棲息地，種群數量得以增加。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．棲息地喪失和碎片化是東北豹銷聲匿跡的重要原因
B．近年來東北豹數量增加的主要原因是出生率大于死亡率
C．禁止商業性采伐森林是保護東北豹的有效措施之一
D．建立自然保護區以提高K值是保護東北豹的根本措施
B　[棲息地喪失和碎片化會導致生物之間的基因交流受阻，是東北豹銷聲匿跡的重要原因，A正確；根據題意可知，近年來，國家采取一系列措施，東北豹逐漸遷回原棲息地，種群數量得以增加，說明近年來東北豹數量增加的主要原因是遷入率大于遷出率，B錯誤；禁止商業性采伐森林可以保護東北豹的生存環境，是保護東北豹的有效措施之一，C正確；K值是指在自然條件不被破壞的情況下種群所能維持的最大數量，建立自然保護區以提高K值是保護東北豹的根本措施，D正確。]
(三十)生態對策(R對策和K對策)
1．R對策
(1)概念：生活在條件嚴酷和不可預測環境中的種群，其死亡率通常與種群密度無關，種群內常把較多的能量用于生殖而把較少的能量用于生長代謝和增強自身的競爭能力。
(2)R對策種群的特點：它的種群數量經常處于邏輯斯蒂增長曲線的上升階段，表示種群生殖力強。屬于R對策的生物通常是短命的，壽命一般不足一年，它們的生殖率很高。可以產生大量后代，但后代存活率低，發育快。R對策種群的發展常常要靠機會，也就是說它們善于利用小的和暫時的生境，而這些生境往往是不穩定的和不可預測的。在這些生境中，種群的死亡率主要由環境變化引起的，而與種群密度無關。R對策種群常常出現在群落演替的早期階段。
2．K對策
(1)概念：生活在條件優越和可預測環境中的種群，其死亡率大都由與密度相關的因素引起，生物之間存在著激烈競爭，因此，種群內的個體常把更多的能量用于除生殖以外的其他各種活動。
(2)K對策種群的特點：它的種群數量常常穩定在邏輯斯蒂曲線漸近于K值(環境容納量)的附近。屬于K對策的種群通常是長壽的，種群數量穩定，競爭能力強；生物個體大但生殖力弱，只能產生很少的種子、卵或幼仔；親代對子代提供很好的照顧和保護。如果是植物的種子，種子中貯備著豐富的營養物質能增強出生苗的競爭能力。K對策種群的死亡率主要是由與種群密度相關的因素引起的。K對策種群對它們的生境有極好的適應能力，能有效地利用生境中的各種資源，但它們的種群數量通常是穩定在環境負荷量的水平上或附近，并受資源的限制。K對策者由于其自身的特點，在新生境中定居的能力較弱，它們常常出現在群落演替的后期階段。
3．R對策種群和K對策種群是在不同的自然選擇壓力下形成的。
R對策和K對策只代表一個連續系列的兩個極端實際上R對策和K對策之間存在著一系列的過渡類型。所以R對策和K對策之間只具有相對意義。這兩種生殖對策不僅出現在不同種類的植物中，而且也會被同一種植物的不同種群所采用，如果這些種群的生活環境很不相同的話。因此，這兩種對策要協同進化。
[對點訓練]
1．(2022·十堰高三檢測)根據生活史的不同，生物學家將生物分為R對策生物和K對策生物。如圖所示兩條曲線分別表示R對策和K對策兩類生物當年的種群數量(Nt)和一年后的種群數量(Nt＋1)之間的關系，虛線表示Nt＋1＝Nt。K對策生物的種群數量動態曲線有兩個平衡點，即穩定平衡點(S點)和滅絕點(X點)，當種群數量高于X點時，種群可以回升到S點，但是種群數量一旦低于X點，種群就會走向滅絕。下列說法正確的是(　　)
A．R對策生物的種群數量在S點左右時，種群數量就是環境容納量
B．K對策生物的種群增長率始終大于等于零
C．有害的R對策生物由于個體小，壽命短，很容易被人們徹底清除
D．K對策生物在X點時，種群增長速率最大
A　[不論是R對策生物還是K對策生物，S點都為穩定平衡點，當種群數量高于或低于S點時，都會趨向該平衡點，因此該平衡點的種群數量就是環境容納量，A正確；當種群基數低于滅絕點(X點)時，K對策生物種群可能走向滅絕，增長率為負值，B錯誤；有害的R對策生物只有穩定平衡點(S點)，沒有滅絕點(X點)，很難被人們徹底清除，C錯誤；K對策生物的種群數量增長符合“S”形曲線，其增長速率最大是在K/2時，而X點的種群增長速率為零，D錯誤。]
2．(2022·東營高三檢測)生態學家將生物大體上分為兩種不同的生活史對策，即R對策和K對策。R對策生物通常是個體小、壽命短、繁殖能力強、擴散能力強，親代對后代缺乏保護；K對策生物通常是個體大、壽命長、繁殖能力弱、擴散能力弱，親代對后代有很好的保護。制約種群數量的因素分為兩類：密度制約因素和非密度制約因素。下列說法錯誤的是(　　)
A．華南虎的生活史對策為K對策，K對策的生物易受密度制約因素影響
B．老鼠的生活史對策為R對策，R對策的生物易受非密度制約因素影響
C．R對策生物能在短時間內產生較多后代，后代存活率高
D．一般情況下，K對策生物的進化方向是使種群數量維持在環境容納量附近
C　[華南虎是哺乳動物，后代個體大、壽命長、生殖力弱但存活率高，其生活史為K對策，易受密度因素的制約，A正確；根據題意可知，老鼠的生活史對策為R對策，個體小生殖能力強，但是成活率低，易受非密度因素的制約，B正確；根據題意可知，R對策生物通常是個體小、壽命短、生殖力強但存活力低，親代對后代缺乏保護，如蝗蟲能在短時間內產生較多后代，但是親代對后代缺乏保護，使種群后代成活率低，C錯誤；根據以上分析可知，K對策的生物易受密度制約因素影響，因此種群密度限制了種群數量的增加，生物的進化方向是使種群數量維持在環境容納量附近，D正確。]
1．(2022·浙江6月選考，6)許多因素能調節種群數量。下列屬于內源性調節因素的是(　　)
A．寄生 B．領域行為
C．食物 D．天敵
B　[外源性調節包括氣候、食物、疾病、寄生和捕食(天地)等，A、C、D錯誤；內源性調節因素有行為調節和內分泌調節，領域行為屬于內源性調節因素，B正確。]
2．(2022·海南卷，8)某學者提出，島嶼上的物種數取決于物種遷入和滅亡的動態平衡。圖中曲線表示面積大小不同和距離大陸遠近不同的島嶼上物種的遷入率和滅亡率，S1、S2、S3和S4表示遷入率和滅亡率曲線交叉點對應的平衡物種數，即為該島上預測的物種數。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．面積相同時，島嶼距離大陸越遠，預測的物種數越多
B．與大陸距離相同時，島嶼面積越大，預測的物種數越多
C．物種數相同情況下，近而大的島，遷入率高；遠而小的島，遷入率低
D．物種數相同情況下，小島上的物種滅亡率高于大島
A　[解答本題的關鍵是比較曲線得出結論：
]
3．(2022·河北卷，13)20世紀70年代褐家鼠由外地進入新疆，對當地生態系統造成危害。研究發現，新疆某地褐家鼠種群的周限增長率為1.247(t＋1年與t年種群數量的比值)，種群年齡組成如下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．該種群老年個體占比較低，屬于衰退型種群
B．依據其年齡組成和周限增長率推測，該種群很難被去除
C．該種群擴大過程中，當地生態系統物種豐富度提高，食物網更復雜
D．作為近緣物種，褐家鼠與當地的鼠類具有相同的種群增長能力
B　[根據題圖分析可知，該種群老年個體占比較低，屬于增長型種群，A錯誤；該種群年齡組成為增長型，周限增長率為1.247(t＋1年與t年種群數量的比值)，種群數量增長曲線為J形，種群數量增長較快，很難被去除，B正確；該種群擴大過程中，對當地生態系統造成危害，當地生態系統物種豐富度降低，食物鏈變少，C錯誤；作為近緣物種，褐家鼠引進新疆后，從周限增長率來看，其種群增長能力強，在與當地的鼠類競爭中占優勢，種群增長率高于當地鼠類，D錯誤。]
4．(2021·福建卷，10)生境破碎指因人類活動等因素導致生物的生存環境被隔斷成碎片。隔斷后的碎片稱為生境碎片。為研究生境破碎對瀕危植物景東翅子樹種群數量的影響，2019年科研人員對某地不同類型生境碎片進行了相關調查，設置的樣地總面積均為15 000 m2，調查結果如下表所示。
生境碎片類型 植株數(株)
幼樹 小樹 成樹 合計
5公頃碎片 21 9 3 33
15公頃碎片 57 8 17 82
連續森林 39 22 26 87
下列敘述錯誤的是(　　)
A．15 000 m2應是設置的多塊調查樣地面積之和
B．生境碎片的面積與其維持的種群數量呈正相關
C．生境破碎利于景東翅子樹種群的生存和發展
D．不同樹齡植株的數量比例反映該種群的年齡組成
C　[結合題意可知，科研人員對某地不同類型生境碎片進行了相關調查，設置的樣地總面積均為15 000 m2，故15 000 m2應是設置的多塊調查樣地面積之和，A正確；據表格數據可知，5公頃碎片、15公頃碎片和連續森林的景東翅子樹種群數量分別為33、82和87，故生境碎片的面積與其維持的種群數量呈正相關，可推知生境破碎不利于景東翅子樹種群的生存和發展，B正確，C錯誤；年齡組成是指一個種群中各年齡期個體數目的比例，不同樹齡植株(如幼樹、小樹和成樹)的數量比例反映該種群的年齡組成，D正確。]
5．(2021·湖北卷，14)20世紀末，野生熊貓分布在秦嶺、岷山和小相嶺等6大山系。全國已建立熊貓自然保護區40余個，野生熊貓棲息地面積大幅增長。在秦嶺，棲息地已被分割成5個主要活動區域；在岷山，熊貓被分割成10多個小種群；小相嶺山系熊貓棲息地最為破碎，各隔離種群熊貓數量極少。下列敘述錯誤的是(　　)
A．熊貓的自然種群個體數量低與其繁育能力有關
B．增大熊貓自然保護區的面積可提高環境容納量
C．隔離阻礙了各種群間的基因交流，熊貓小種群內會產生近親繁殖
D．在不同活動區域的熊貓種群間建立走廊，可以提高熊貓的種群數
D　[動物的繁育能力可影響種群的出生率，進而影響種群數量，故熊貓的自然種群個體數量低與其繁育能力有關，A正確；建立自然保護區可改善生存環境，進而提高環境容納量，是保護野生大熊貓的根本措施，B正確；隔離(地理隔離等)導致熊貓不能相遇，阻礙了各種群間的基因交流，熊貓小種群內會產生近親繁殖，C正確；由于地理阻隔導致大熊貓不能相遇，熊貓種群數量增多，在不同活動區域的熊貓種群間建立走廊，可以使熊貓匯集，多個種群集合成為一個，熊貓的種群數下降，D錯誤。]

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