第四章 种群和群落 第33讲 种群的特征及其数量变化

教材基础回扣 一､种群的特征 1.概念 在一定自然区域内的[1]同种生物的全部个体｡ 2.数量特征 (1)种群密度 ①概念:种群在单位面积或单位体积中的个体数｡是种群最基本的[2]数量特征｡ ②意义:反映了种群在一定时期的数量｡

③调查方法 a.样方法:提出问题→[3]制订计划→实施计划→得出结论 b.标志重捕法

(2)出生率和死亡率 ①概念:单位时间内新产生或死亡的个体数目占种群个体[4]总数的比率｡ ②意义:是决定种群大小和[5]种群密度的重要因素｡ (3)迁入率和迁出率 ①概念:单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率｡ ②意义:也是决定种群大小和种群密度的因素｡

(4)年龄组成 ①概念:一个种群中各年龄期的个体数目的比例｡ ②类型:增长型;稳定型;[6]衰退型｡ ③意义:可预测种群数量的[7]变化趋势｡

思考1.年龄组成能完全预测种群密度的变化趋势吗? (5)性别比例:种群中雄雄个体数目的比例｡ 提示:年龄组成只是预测种群密度的变化趋势,但趋势不一定能实现,因为影响种群数量变化的还有气候､食物､天敌等｡ 3.空间特征:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局｡

二､种群数量的变化 1.变化趋势 增长､波动､[8]稳定､下降｡ 2.两种增长曲线 (1)“J”型曲线 ①产生原因:食物､空间条件[9]充裕､气候适宜､无敌害等｡ ②特点:种群数量[10]连续增长｡

(2)“S”型曲线 ①产生原因:受[11]环境条件如空间､食物､敌害的制约｡ ②特点:种群数量达到环境条件所允许的[12]环境容纳量(K值)后,将停止增长｡ 3.决定因素:[13]出生率和死亡率､迁入率和迁出率｡

4.影响因素 (1)自然因素:气候､食物､被捕食､传染病｡ 思考2.自然界中生物种群的增长常表现“S型增长”的实质是什么? 提示:种群的增长率在各个阶段不相同所致｡ (2)人为因素:受[14]人工控制的种群数量不断增加;野生动植物[15]种群数量不断减少｡

思考3.种群的K值是固定不变的吗? 提示:不是,K值与环境条件有关｡

5.研究意义 合理利用､保护野生生物资源;[16]防治虫害｡ 考点迁移互动 考点1 种群及其特征 1.个体､种群和物种的比较 (1)种群的概念及理解 种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体｡

①两个要素:“同种”和“全部”｡ ②两个条件:“时间”和“空间”,即种群具有一定的时空限制,离开一定的空间和时间的种群是不存在的｡ ③两个方面 a.从生态学的观点来看:种群是生物繁殖的基本单位,又是生物群落的基本组成单位｡ b.从进化的观点来看:种群是生物进化的基本单位,也是基因库的最小单位｡

(2)种群与个体的关系 ①种群虽然是由许多同种生物个体组成的,但它绝不是个体的简单相加,而是通过种内关系组成了一个有机整体｡ ②个体和种群之间是部分与整体的关系,每个个体携带有本种群基因库的部分基因｡ (3)种群与物种的关系 ①种群是指一定区域内同种生物个体总和,即种群是物种存在的形式,是物种在自然界存在的基本单位｡ ②物种是指能够在自然状态下相互交配,并且产生可育后代的一群生物｡

特别提醒:种群在空间上和时间上的界限多少是随研究工作者的方便而划分的,如大到全世界的蓝鲸种群,小到实验室内饲养的一群小家鼠｡种群的特征是个体所不具有的,个体只能具有性别､年龄､出生､死亡等特征｡

2.种群的特征

(2)种群特征间的关系 ①在种群的四个基本特征中,种群密度是最基本的特征｡种群密度越高,一定范围内种群个体数量越多,即种群密度与种群数量呈正相关 ②出生率､死亡率以及迁入率､迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素｡出生率高､迁入数量多时,种群数量增加;反之,种群数量减少｡ ③年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率而间接影响着种群密度和种群数量的,是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据,如下图:

注“+”､“-”表示增加､减少; “→”､“┄→”表示直接作用､间接作用｡

【例析1-1】 (2011·广州普通高中毕业班综合测试)如图是种群特征的概念图,下列叙述错误的是( )

A.利用性引诱剂诱杀害虫会影响③ B.种群密度是种群最基本的数量特征 C.预测种群数量变化的主要依据是④ D.春运期间,广州人口数量变化主要取决于图中的①② [解析] 图示中①~④分别是死亡率､出生率､性别比例､年龄组成｡利用性引诱剂诱杀害虫主要是诱捕雄性昆虫;年龄组成是预测种群数量变化的主要依据;春运期间,广州人口数量变化主要取决于迁入率和迁出率｡ [答案] D

【例析1-2】 如图为三个种群的年龄组成曲线图,请据图回答:

(1)三个种群密度变化趋势由大到小依次是________｡ (2)据统计,70年代初,我国人口年龄组成与图A相似,所以在这以后一段时间内的发展趋势是____________________｡因此我们要认真执行人口的________政策｡ (3)利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体,最终使害虫种群年龄组成变为三图中________类型｡ (4)东海渔场因捕捞过度造成产量下降,现在当地政府采取控制网眼大小来“抓大放小”,一段时间后,年龄组成会变成________所示｡ A､B､C 人口密度越来越大 计划生育 C A

[解析] A曲线表示年幼个体多而年长个体少,为增长型｡我国70年代时人口就属于A型,表现为人口大幅增长｡B曲线中表示各年龄段的个体数比例相当,属稳定型｡C曲线中老年个体相对较多,属于衰退型｡在捕鱼业中只有通过合理的措施使种群的数量稳定,才能实现可持续捕捞｡用性引诱剂干扰害虫正常交尾,使幼虫数量锐减,害虫年龄组成将成为衰退型｡在渔场中采用“抓大放小”的措施,会使幼年个体所占比例上升,年龄组成将成为增长型｡

[方法技巧] 从题干中获取的信息为:坐标系中表示年龄与个体数的关系;解答本题时,首先应分析三条曲线对应的年龄组成类型,再结合各小题作答｡

【互动探究1-1】 下图是某地人口年龄金字塔｡造成该地人口年龄金字塔出现一对“翅膀”的原因是( )

A.大量老人和少年儿童迁往外地 B.有大量外来劳动力涌入该地就业 C.年轻夫妇多不愿生孩子 D.中年人多外出打工

[解析] 人口金字塔的一对“翅膀”是25~29岁､20~24岁和15~19岁三个年龄段的人口比重大造成的,根据人口自然增长规律,在某一年龄段人口急剧增加,尤其是该图集中在青壮年段,一定是人口大量迁入造成的｡大量老人和少年儿童迁往外地违背人口迁移的一般规律,迁移的人口大多是青壮年,另外从图中看出,60岁以上的人口比重并不少｡年轻夫妇多不愿生孩子,不会影响到10~14岁年龄段｡ [答案] B

【互动探究1-2】 下列四项中能正确表示某池塘鱼个体的平均增长量与种群密度关系的是( )

[解析] 本题考查种群的知识以及分析判断能力｡池塘鱼个体的平均增长量与个体的平均资源占有量有关｡在一定的种群密度范围内,个体平均资源占有量充足,所以,个体平均增长量变化不大｡种群密度过大时,因个体平均资源占有量不足,所以,随鱼类种群密度增加,鱼个体的平均增长量下降｡ [答案] B

考点2 种群密度的调查方法 1.样方法 (1)原理 种群密度是指种群在单位面积或单位体积中某种群的个体数量｡研究者常常只计数种群的一小部分,用来估计整个种群的种群密度,这种方法称为取样调查法｡在对植物和移动能力差的小型动物种群密度的取样调查中,常常采用样方法,也就是在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过计数每个样方内的个体数,

求得每个样方的种群密度,以所有样方种群密度的分布范围平均值作为该种群的种群密度估计值｡

(2)方法步骤 以双子叶草本植物种群密度的取样调查为例,来说明种群密度取样调查的常用方法｡ ①确定调查对象:确定以某一地段中的某种双子叶草本植物的种群(如苦荬菜､蒲公英､独行菜等)为调查对象｡ ②选取样方:随机选择一个长方形地块,将该地块按长度划分成10等份,在每份的中央划一个样方｡样方为长和宽各l m的正方形｡ ③计数:计数每个样方内该种群的数量,做好记录｡

④计算种群密度:计算各个样方内种群数量的平均值,就可以作为该种群的种群密度的估计值｡

(3)调查时注意事项 ①调查时,要选熟悉的,又容易计数的植物｡ ②选取样方时,按照事先设计好的原则随机选取,不能随意更换位置和面积｡ ③样方数目的确定｡取样多少随调查地段的总体面积而定｡总体面积大,样方数多些｡一般地说,选取的样方越多,求得的种群密度越接近实际情况｡

④样方大小的确定｡视被调查的植物类型及种群密度的大小而定｡ 一般地说,个体大,种群密度小的,样方宜大些,个体小,种群密度大的,样方宜小些｡ ⑤计数｡若有正好长在边界线上的,只计样方相邻两条边上的个体,加上样方内个体数｡ ⑥常用的取样方法:五点取样法和等距取样法｡要根据被调查地段的形状确定用哪种方法｡

2.标志重捕法 (1)原理 适用于动物的活动能力强,活动范围大的特点,在调查动物的种群密度时,一般多采用标志重捕法(捉放法)｡ 标志重捕法的前提是,标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等｡

(2)方法步骤 确定调查对象 ↓ 捕获并标记个体: 在该种群生存环境中,均匀设置 捕获点,捕获一部分个体,对其进 行标记并记录个体数(M)后,在 原地将其放回 重捕并计数:一段时间后,在原来的捕获点再次捕获

一部分个体,并计数总数(n)及其中被 标记的个体数(m) ↓ 计算种群密度:利用公式 计算出N,即为该种群 的个体总数,再根据环境面积,可以计 算出种群密度的估计值

(3)注意事项 ①标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生关于寿命和行为的伤害｡ ②标志不能过分醒目｡ ③标志符号必须能够维持一定的时间,在调查研究期间不能消失｡

【例析2】 (2011·济南模拟)种群是构成群落的基本单元｡种群研究的核心问题是种群数量的变化规律｡

(1)研究种群数量变化的规律有着重要意义｡试举一例:_______________________｡ 害虫防治(只要合理均可)

(2)如图表示某小组的同学在进行双子叶草本植物苦荬菜种群密度调查时确定的小样方之一,圆圈表示个体｡请将应该计数的圆圈涂黑｡ [答案] 只要是计数样方内部和相邻两边及顶角个体的均正确(提示:统计边角的原则一般是计上不计下,计左不计右)

(3)下表是该班级10个小组的调查结果｡则该地块中苦荬菜的种群密度为____________｡ 3株/m2 组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 株数/m2 12

[解析] (1)研究种群数量的变化规律,对于指导生产､合理利用资源､保护生态平衡及社会可持续发展等具有重要意义,如害虫防治｡ (2)取样调查要求随机取样才具有科学性｡计数样方内部和相邻两边及顶角的所有个体｡ (3)要大胆舍弃特别悬殊的数值,取多组邻近数据的平均值｡该块地中苦荬菜的种群密度为:

[方法技巧] 从题干中获取的信息有:①对种群密度调查的对象为双子叶植物,采用的方法为样方法;②给出了10个小组的调查结果,然后进行组织答案｡

【互动探究2】 种群密度的取样调查对于不同种类的生物采用的方法存在着差异｡

(1)植物——样方法｡某同学采用样方法对一种植物进行计数,右面是其中一个样方中该植物的分布情况(图中黑点表示该种植物),对该样方中该种植物进行计数时,应记录的数目是__________｡ (2)动物——标志重捕法｡在对某池塘内鲫鱼种群数量调查时,第一次捕获200尾,全部进行标志后放生;第二次捕获160尾,其中有标志的鲫鱼有10尾,则该池塘内鲫鱼的总数为__________｡ 8株 3 200尾

(3)细菌——显微记数法｡每单位面积上平均有50个细菌,放在显微镜下观察,在液体中培养4 h后稀释10倍,与以前相同的条件下再在显微镜下观察,这次观察到每单位面积上平均有80个细菌｡则细菌细胞分裂的平均时间为__________小时｡ 1

(4)昆虫——去除取样法｡对于某些隔离带的稳定种群,可以通过连续捕捉一定次数,根据捕获量的减小来估计种群大小｡由于每次捕获后不放回,理论上种群数量应当越来越少,因此,我们把每次捕获数加到前面所捕获的总数上,得到捕获积累数,以推算种群数量｡以捕获积累数为X轴,每次捕获数为Y轴,根据数据描点作直线向右延伸与X轴的交点即为种群估计数｡假如在某田块(120平方米)连续捕虫8次,得到下表数据:

捕获次数 1 2 3 4 5 6 7 8 每次捕获数(Y) 72 63 44 32 23 17 16 15 捕获积累数(X) 135 179 211 234 251 267 282

①依数据作图,并据图分析该昆虫种群平均密度大约是__________只/平方米｡ ②如果你捕获到的昆虫数并不是递减的,请分析发生这种情况的可能原因｡ ____________________________｡ 3 可能有外来昆虫的迁入

考点3 种群数量增长的两种曲线及其在生产上的应用 一､“J”型曲线和“S”型曲线的比较 1.曲线比较

增长到一定数量,保持相对稳定,增长率先增大后降至0 2.列表比较 项目 “J”型曲线 “S”型曲线 前提条件 环境资源无限 环境资源有限 种群增长特点 连续增长;增长率保持不变 增长到一定数量,保持相对稳定,增长率先增大后降至0 K值的有无 无K值 有K值 曲线形成的原因 无种内斗争,缺少天敌 种内斗争加剧,天敌数量增多

3.联系:两种增长曲线的差异主要是因环境阻力大小不同,对种群增长的影响不同｡因而有: “J”型曲线 “S”型曲线｡

二､种群数量变化规律在生产中的应用 1.对于濒危动植物而言,由于环境污染､人类破坏等,造成环境对于此种生物的K值变小,通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量,是保护这些生物的根本措施｡ 2.在“S”型曲线中,种群数量达到环境容纳量的一半(K/2)时,种群增长速率最大,资源再生能力最强｡因此,在野生生物资源合理开发利用方面,要保证捕捞或利用后,生物种群数量不得低于K/2,这样既可获得最大利用量,又可保持种群的高速增长,不影响资源的再生｡

[深化拓展] 对“S”型曲线及其种群增长速率曲线对应关系辨析不清 (1)种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的不同

说明:图甲为种群数量的增长曲线,图乙为种群增长速率曲线｡两图中t1时种群数量为K/2,t0~t2时种群增长为“S”型曲线｡在t1时种群增长速率最大;在t2时种群数量最多,但种群增长速率为零,而且出生率等于死亡率,因此种群增长率也为零｡

(2)“增长率”是否就是曲线的斜率 种群数量的两种增长曲线(如下图):“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)｡

其实,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｡“J”型增长曲线的增长率不变,但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大｡“S”型增长曲线的种群增长率一直下降,其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减｡

(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线 答案是否定的,这个问题可以从两个方面来理解: ①“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的,而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变｡ ②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线,如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕､气候适宜､没有敌害的理想环境,迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长,不存在适应过程;而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应调整阶段,始终存在环境阻力｡

【例析3】 每年的7月11日被定为“世界人口日”,人口问题越来越受到国际社会的重视｡下图表示三种可能的人口增长曲线,请回答:

(1)16世纪以来,世界人口增长表现为图中a曲线,人口剧增带来的严重后果有_____________________________________________｡如果这种现状不能得到有效改善,人口增长趋势终将表现为图中________曲线｡ (2)按生态学原理,世界人口增长应该表现为图中________曲线,该曲线与a曲线产生差别的原因是__________________｡若地球环境对人类种群的容纳量(K)为110亿,则全球人口的最适数量为________｡ 环境污染(环境破坏､生态破坏)､资源短缺(生物多样性降低､可耕地减少) c b 环境阻力(资源或空间有限) 55亿

(3)为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况,人类可以适当改变膳食结构｡若将(草食)动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶4,地球可供养的人口数量是原来的________倍｡(能量传递效率按10%计算,结果精确到小数点后两位数字) (4)我国现阶段实行计划生育政策,提倡晚婚晚育,一对夫妇只生一个孩子｡这一政策能有效地控制人口增长过快的趋势,原因是__________________________________________｡ 1.96 延长世代长度(延长繁衍一代的时间),减少新生儿个体数,降低人口出生率

[解析] 本题以世界人口增长这一热点问题为背景,考查种群的数量变化曲线及其应用､影响种群变化的因素､人口增长带来的环境与生态问题､生态系统的能量流动等方面的基础知识,较全面地覆盖了生态学中的知识点｡读题要认真,抓住关键字并按要求解答是做本题的关键,如题干中的“人口增长趋势终将表现为什么”“人口增长应该表现为什么”等｡

①人口剧增会导致粮食短缺､耕地､煤炭等资源的锐减,同时会加剧环境污染､生态的破坏等,从而使人的生存阻力增大,生存斗争加剧,最终表现为图中的c曲线所示的变化｡人口增长合理的曲线应是b曲线,人口的最适数量为K/2值｡计划生育､晚婚晚育等人为措施控制人口增长,从根本上是降低了人口的出生率｡

②能量流动的特点是单向､逐级递减｡某生物所处的营养级越低,获得的能量越多,维持存活的该生物的个体数量就会越多｡若生态系统中植物固定的总能量为a,将(草食)动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为l∶4时(能量传递效率按10%计算),人获得的能量将由a/55变为a/28,则是原来的55/28=1.96倍｡

【互动探究3-1】 如图表示出生率､死亡率和种群密度的关系,据此分析得出的正确表述是( )

A.在K/2时控制有害动物最有效 B.图示规律可作为控制人口增长的依据 C.该图可用于实践中估算种群最大净补充量 D.在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量

[解析] 本题考查种群增长方面的知识,意在考查考生的识图能力和知识运用能力｡K/2时种群的增长率最大,此时不利于对有害动物的控制,A错误;控制人口数量的关键是控制出生率,B错误;K/2时捕捞得到的不是最大日捕获量,得到最大日捕获量应在K时,D不正确｡根据该图可以估算最大净补充量,用于指导实际生产,C正确｡ [答案] C

【互动探究3-2】 下图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图,据图回答(1)~(5)题｡

(1)图中表示种群数量最大的一点是________｡ (2)图中表示种群增长速度最快的一点是________｡ (3)该种群的增长速率由缓慢到增大是在迁入________年后开始的｡ (4)此动物种群增长的曲线呈________型｡ (5)种群数量达到环境条件所允许的最大值的点是________,既要获得最大的捕获量,又要使动物资源的更新不受破坏,应该使该动物种群的数量保持在________点上｡ d b 2 S d b

[解析] 考查种群数量增长曲线及应用｡种群增长在无限制的环境中呈指数增长,曲线是“J”型;而在有限的环境中增长,曲线是“S”型,环境中有一个最大种群容纳量｡种群增长速度取决于某点切线斜率的大小,斜率大,增长速度快｡由于环境容纳量是一定的,到达最大容纳量后数量已不再增加,所以在资源利用时既要获得最大的捕获量,又要使动物资源的更新不受破坏,应使种群数量保持在b点最为合适｡

考点4 种群的存活曲线 存活曲线是表示一个种群在一定时期内存活量的指标,也是衡量种群增长的基本参数｡一般分为三种类型,如图所示:

Ⅰ型 曲线呈凸型,表示在接近生理寿命前只有少数个体死亡｡例如,大型兽类和人的存活曲线｡ Ⅱ型 曲线呈对角线,各年龄死亡率相等｡许多类生物接近Ⅱ型｡ Ⅲ型 曲线呈凹型,幼年期死亡率很高｡藤壶的存活曲线接近Ⅲ｡

存活曲线以环境条件和对有限资源的竞争为转移｡例如,人类的存活曲线因营养､医药卫生条件不同而有很大的变化｡如果环境变得合适,死亡率变得很低,种群就会突然爆发｡不少农业害虫爆发就是这种原因｡例如东亚飞蝗的大发生,主要是由于在黄河､淮河等大河三角洲的湿生草地上,连年干旱使土壤中蝗卵的存活率提高｡

实际意义:我们可以在正常条件下绘制各种生物所固有的存活曲线,应用在野生种群的保护方面,如发现某种群和正常存活曲线不一致,我们可通过调查限制种群存活的年龄段,制定出相应的保护措施｡

【例析4】 如图为种群的三种存活曲线,请据图回答:

(1)ab段表示甲动物________________________｡ (2)cd段可表示乙动物________________________｡ (3)丙曲线表示________________________｡ 如果丙为野生动物,据此我们应做好__________的保护工作｡ 在中年以前死亡率很低 在幼年期死亡率高 该动物幼年时死亡率极高 幼年个体

[解析] 从图中可看出,甲曲线代表的生物幼年时死亡率很低,而成年后死亡率很高;乙图代表的生物在各年龄段死亡率几乎相等;丙图代表的生物幼年期死亡率很高,而达到成年后死亡率下降,几乎都能活到生理寿命｡

【互动探究4-1】 据上例图解判断以下说法错误的是( ) A.甲曲线代表狒狒 B.丙曲线代表的动物繁殖能力一般比狒狒低 C.哺乳动物幼体存活率高 D.乙曲线表示在不同的年龄阶段个体的死亡率基本相同

解析:据图可知,甲曲线表示的种群中大多数个体均能实现其平均的生理寿命,幼体存活率高,在到达平均的生理寿命时,几乎同时死亡,可代表哺乳动物狒狒｡丙曲线代表幼体存活率较低但其繁殖能力不一定比狒狒低｡ [答案] B

【互动探究4-2】 下图曲线a、b表示两类生物种群密度与存活率之间的关系｡下列分析错误的是( )

A.曲线a代表的种群个体一般体型较大,营养级较高 B.依据曲线b,人工养蜂时种群密度中等最好 C.对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大 D.种群密度为d时,曲线b代表的种群个体间竞争最剧烈

[解析] 根据曲线a,随着种群密度的增大,存活率逐渐减小,说明种群中个体数量越少,越有利于生存,因此a代表的种群营养级较高,个体数少,但个体一般体型较大;同时也说明对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大;种群密度超过d时,曲线b代表的种群个体间种内斗争逐渐加剧,因此d点时并非最剧烈｡D项中“竞争”一词也有误,竞争指的是种间关系,而本题强调种内关系｡ [答案] D

技巧热点探究 探究“培养液中酵母菌种群数量的变化” 1.实验原理 (1)酵母菌属兼性厌氧型微生物,有氧时产生二氧化碳和水,无氧时产生二氧化碳和酒精｡ (2)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｡ (3)在理想的环境中,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线,在有限的环境下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线｡

试管编号 A B C 管内液体 培养液/mL 10 无菌水/mL 酵母菌/mL 0.1 温度条件 28℃ 5℃ 2.设计对照实验 本实验要设置对照实验,除设置养料､温度等条件不同形成对照外,接种的酵母菌量要相同,其他培养条件也要相同｡ 试管编号 A B C 管内液体 培养液/mL 10 无菌水/mL 酵母菌/mL 0.1 温度条件 28℃ 5℃

3.实验步骤 (1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中｡ (2)将酵母菌接种入试管中的培养液｡ (3)将试管放在25℃条件下培养｡ (4)每天取样计数酵母菌数量｡ (5)分析数据,画出曲线｡

4.注意事项 (1)我们测定的酵母菌种群数量变化是在恒定容积的培养基中培养测定的,与自然界中的数量变化有差异｡ (2)在进行酵母菌计数时,由于酵母菌是单细胞微生物,因此必须在显微镜下计数,且我们不能准确计数其个数,只能估算｡ (3)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,以保证估算的准确性,减少误差｡

(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定｡ (5)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,要将其培养液稀释一定倍数,再重新记数｡ (6)计数时,对于在小方格界线上的酵母菌,应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌｡

(7)结果的记录最好以记录表来记录,表格如下: 时间/天 1 2 3 4 5 6 …… 数量/个

(8)本实验需要进行重复实验,使获得数据更准确｡

5.表达和交流 (1)根据实验数据可得如图所示的增长曲线｡

(2)增长曲线的总趋势是种群数量先增加,然后趋于相对稳定,如果再继续培养,种群数量又逐渐减少｡ 原因是在开始时培养液的营养充足,空间充裕,条件适宜,因此酵母菌大量繁殖,种群数量剧增,随着酵母菌数量的不断增多,营养消耗,pH变化等,使生存条件恶化,酵母菌死亡率高于出生率,种群数量下降｡

(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料､温度､pH及有害代谢废物等｡

实验组 A B C D 培养液中葡萄糖质量分数/% 4.0 0.8 培养液体/mL 200 800

(1)图中曲线①､②和③分别是________组､________组和________组的结果｡ (2)B组和A组的实验结果不同的原因是B组___________________________________________｡ (3)D组和B组的实验结果不同的原因是D组__________________________________________｡ (4)在整个实验过程中,直接从静置培养瓶中取培养原液计数的做法是错误的,正确的方法是_____________________和_________________________｡ B A D 培养液较多,与空气接触面积较小,故供氧较少 葡萄糖浓度较低,故营养物质供应较少 摇匀培养液后再取样 培养后期的样液稀释后再计数

(5)实验结束后,用试管刷蘸洗涤剂擦洗血球计数板的做法是错误的,正确的方法是________｡ 浸泡和冲洗

[思维导析] 本题考查酵母菌的种群数量变化及酵母菌的代谢特点｡表格中数据表明影响种群密度的因素有两个:营养物质和氧气｡在容积一定的环境中培养酵母菌,营养物质限制了酵母菌的K值｡同时酵母菌是兼性厌氧型菌,在氧气充足情况下才能快速繁殖,因此氧气含量限制了酵母菌的繁殖速度｡分析可知,曲线①所示应为营养丰富,但氧气较少条件下的酵母菌数量变化,对应B组;曲线②所示应为营养丰富､氧气充足条件下的酵母菌数量变化,对应A组;

曲线③所示应为营养较少､氧气较少条件下的酵母菌数量变化,对应D组;曲线④所示应为营养较少､氧气充足条件下的酵母菌数量变化,对应C组｡取样时为保证数据准确,应将培养液摇匀后取样,并且要稀释后计数｡清洗血球计数板的方法应为浸泡和冲洗,切勿用硬物刷洗｡

样 品 1 2 3 4 酵母菌数量(个/mm3) 1210 820 1000 pH 4.8 5.6 3.7 5.0 应用·拓展 将10mL酵母菌液放在适宜的温度下培养,并于不同时间内等量均匀取样4次,分别测定样品中酵母菌的数量和pH,结果如下表所示: 样 品 1 2 3 4 酵母菌数量(个/mm3) 1210 820 1000 pH 4.8 5.6 3.7 5.0

(1)表中样品的取样先后次序为:____________｡ (2)对酵母菌而言,10mL该培养液的环境负荷量为________个｡ (3)若第5次均匀取样时,样品中的酵母菌数量为760个/mm3,产生这一结果的原因是_______________________________________________________｡ 2､4､1､3 1.21×107 培养液中的营养物质不断被消耗,部分酵母菌因营养缺乏而 死亡并解体

(4)如果把酵母菌种群数量变化用曲线描述下来,应是图中________｡ A

(5)根据达尔文学说,酵母菌数量不能无限增长的原因是____________________________｡ 空间和营养有限,数量过多,导致种内斗争激烈

[解析] 由于酵母菌细胞呼吸生成的CO2溶于水生成H2CO3,会使溶液的pH逐步降低,依据这一点在酵母菌培养中,四次取样顺序应为2→4→1→3｡在不更换培养基的前提下,酵母菌的生长规律符合“生长曲线”,且先后经历调整期､对数期､稳定期和衰亡期,从种群个体数上看是先增加后稳定再减少,并在稳定期达到数量最大值｡由于空间和营养有限,数量过多,导致种内斗争激烈,所以酵母菌数量不能无限增长｡

高考模拟备选 1.(2009·广东,11)下列叙述中,不属于种群空间特征描述的是( ) A.斑马在草原上成群活动 B.每毫升河水中有9个大肠杆菌 C.稗草在稻田中随机分布 D.木棉树在路旁每隔5米种植 解析:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局叫做种群的空间特征｡B没有体现空间特征｡ 答案:B

2.(2009·广东理基,50)太平洋一个小岛上的某野兔种群数量变化如下表: 该种群变化率最大的时期为( ) A.1925年~1930年 B.1930年~1935年 C.1940年~1945年 D.1945年~1950年 年份(年) 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 数量(百只) 130 200 398 990 1350 1290 1190

解析:从1930年的39800只到1935年的99000只,数量增加了一倍多,高于其他时期变化率｡ 答案:B

3.(2009·安徽理综,3)用牛奶瓶培养黑腹果蝇,观察成虫数量的变化,结果如下表: 根据表中数据分析,下列结论正确的是( ) A.第13~25天,成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快 B.第17~29天,成虫增长率上升､死亡率下降 C.第21~37天,成虫增长率的下降与种群密度的改变有关 D.第1~37天,成虫数量呈“J”型增长 时间(天) 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 成虫数(只) 6 10 28 71 131 207 270 302 327 341

解析:第13~25天,成虫数量增长快的主要原因是个体的繁殖加快,A错｡第17~29天,成虫数量增长逐渐缓慢,说明增长率下降,死亡率上升,B错｡第21~37天,成虫数量逐渐增多,种群密度增大,导致生存斗争加剧,成虫增长率下降,C正确｡第1~37天,成虫数量呈“S”型增长,D错｡ 答案:C

4.(2009·广东,15)有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验,正确的叙述是( ) A.改变培养液的pH值不影响K值(环境容纳量)大小 B.用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化 C.取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数 D.营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素

解析:A项中,改变培养液的pH会影响酵母菌的繁殖,从而影响K值大小;B､C选项中,应用血球计数板对酵母菌数量进行计算;D项中,营养条件､pH､温度等都是影响酵母菌种群数量变化的因素｡

5.(1)研究人员将S1和S2两个种群放在一起培养,在环境温度为T1和T2条件下,测得种群数量的变化如A图和B图所示:

竞争 ①S1种群与S2种群的关系是________｡

②如果环境温度是不稳定的,在一定频率下发生T1､T2的交替变化,S1种群数量随时间的变化如C图,S2种群数量变化将会怎样 ②如果环境温度是不稳定的,在一定频率下发生T1､T2的交替变化,S1种群数量随时间的变化如C图,S2种群数量变化将会怎样?试在C图的坐标中表示出来｡

答案:如图:

(2)科研人员对海洋中的某种食用生物进行研究,得出了与种群密度相关的出生率和死亡率的变化,如图所示｡分析下图,回答问题:

①在________点时,种群数量的净增长量最大;在________点时,表示种群的环境所允许的最大值(K值)｡ ②该图所示的原理在海洋生物捕捞中有什么指导意义? B D 可以根据种群的变化规律以及环境最大的负荷量,确定最适捕捞量,实现每年既能捕到比较多的海洋生物,又不危及海洋生物种群以后的持续生存,实现可持续生产(或从具体每年的最大捕捞量､具体达到多少开始捕捞等角度回答问题亦可)

解析:(1)A图和B图都表现出“你死我活”的竞争曲线关系,由A图知在T1=15℃时,S1在竞争中获胜｡在T2=25℃时,S2在竞争中获胜｡若T1和T2交替变化时,它们的关系仍符合竞争曲线｡ (2)由图可知,在B点时,出生率—死亡率的差值最大,种群的净增量最大,而在D点时,种群出生率=死亡率,种群数量稳定,达到K值｡

6.“标志(记)重捕法”是动物种群密度调查中的一种常用取样调查法:在被调查种群的生存环境中,捕获一部分个体(M)全部进行标记后释放,经过一段时间后进行重捕,根据重捕中标记个体数(m)占总捕获数(n)的比例,估计该种群的数量(N)｡某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠——布氏田鼠进行了调查｡调查样方总面积为2 hm2｡(1 hm2=10 000m2),随机布设100个鼠笼,放置一夜后,统计所捕获鼠的数量､性别等,进行标记后放归;3日后进行重捕与调查｡所得到的调查数据如下表｡ (单位:只)

捕获数 标记数 雌性个体数 雄性个体数 初捕 32 14 18 重捕 36 4

(1)假定重捕取样中标记比例与样方总数中标记比例相等,写出样方中种群总数(N)的计算公式__________｡ (2)该草地布氏田鼠的平均种群密度为__________只/hm2｡事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏__________｡ (3)综合两次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为__________｡ N=Mn/m 144 高 8/9(或32/36)

(4)在上述调查的同时,还对样方中布氏田鼠的洞口数进行了调查(假设样方中只有这一种鼠),平均每100 m2有3 2.5∶1

解析:用标记重捕法估算种群密度大小的公式是:第一次捕获数/种群总数=第二次捕获标记数/第二次捕获总数,则种群的数量(N)=Mn/m｡该地种群的总数是:32×36/4=288只,则该草地布氏田鼠的平均种群密度为144只/hm2｡由于田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,这样使得第二次捕获的个体随机性差一些,计算出来的数值可能偏高｡从表中的统计数据很容易得出该田鼠种群的性别比例(♀/♂)为32/36｡假设平均每100 m2有3.6个洞口,则每100 m2有1.44只田鼠,二者的比例是3.6∶1.44=2.5∶1｡