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《优化方案》2013高考总复习生物(江苏专用)必修3第三章 第一节


第一节

生物群落的基本单位——种群

课标领航 学习目标:1.明确种群的概念 2.列举说明种群的特征和影响种群数量变动的因素 3.样方法调查种群密度的基本方法 能力目标:能尝试用样方法调查周边地区双子叶植 物的种群密度,并能据所得数据进行准确计算,作 出合理的分析和判断,提高探究、收集信息、分析 和解决问题的能力 情感目标:1.体验、领

悟科学研究的方法,培养不断 创新精神 2.通过学习人类活动对种群数量变化的影响,形成 可持续发展的观点

情景导引 1859年,英国人托马斯· 奥斯汀到澳州定居, 带来的24只野兔,经一个世纪之后,这24只野 兔的后代达到6亿只之多。 导致植被破坏、水土流失。你能解释其中的缘 由吗?

基础自主梳理

核心要点突破

第一节
实验探究创新

知能过关演练

基础自主梳理

一、种群的特征 同种 1.种群:在一定时间内占据一定空间的_____ 所有 生物的_____个体。 2.种群密度 (1)概念:种群在单位面积或单位体积中的全部 个体数。 (2)调查方法为取样调查法。 标志重捕法 样方法 动物:___________;植物:_______。

3.出生率和死亡率 (1)概念:单位数量个体在单位时间内新出生或死 亡的个体数。 决定 (2)意义:_____种群大小和密度的最直接因素。 4.年龄结构 (1)概念:一个种群中各年龄期的个体数目比例。 增长型 (2)类型:_______:年幼个体较多,老年个体较 少,出生率大于死亡率,密度将增大。

稳定型 ________:各年龄期个体比例适中,出生率与死 亡率大致相等,密度较稳定。 衰亡型 ________:老年个体较多,幼年个体较少,死亡 率大于出生率,密度将减少。 5.性别比例 (1)概念:种群中雌雄个体数目的比例。 影响 (2)意义:在一定程度上_____种群密度。

思考感悟

1.我国严禁利用超声波等技术进行非医学需
要的胎儿性别鉴定,从生物学角度分析它有

什么意义?
【提示】 会影响男孩和女孩的出生率,从

而影响人口性别比例,不利于人口发展。

二、种群研究的核心问题及意义 1.种群研究的核心问题:种群数量的变化。 2.影响种群数量变化的因素 出生率和死亡率 迁入和迁出 (1)________________ 、___________是决定种群 数量变化的主要因素。 预测种群数量变化 (2)年龄组成、性别比例是_________________的 主要依据。 3.实践意义 珍稀濒危生物 (1)保育______________。 有害生物 (2)监测、预报和有效控制__________。 (3)监控人口数量。

三、种群数量的增长规律 1.建立数学模型 (1) 地 位 : 对 种 群 进 行 动 态 研 究 过 程 中 的 关键环节 ___________。 (2)过程:表达与验证。 自然种群动态变化 (3)目的:阐明__________________的规律及其调 节机制。 2.种群增长的“J”型曲线 条件充裕 气候适宜 (1)形成的条件:食物和空间________、_________ 和没有敌害等理想条件下。

起始数量 (2)公式:Nt=N0λt。N0为种群__________,λ为每 增长率 代的_______,Nt为种群第t代的数量。 3.种群增长的“S”型曲线 (1)形成条件:在有限的环境中,随种群密度的上 加剧 升,种群个体间的竞争_____,以该种群生物为 增加 食的捕食者数量______。 有限环境 (2)K值:在_________的情况下,环境条件能维持 的种群最大数量。

思考感悟

2.种群数量达到K值后,数量能维持恒定不变吗?
为什么?

【提示】

不能。由于环境是时刻发生变化的,

故其容纳量也会发生变化,其数量会发生波动。

4.探究:培养液中酵母菌种群数量的变化 酵母菌 (1)材料选择:_________繁殖速度快,个体小, 作为研究种群变化的材料,容易建立具有代表意 义的科学模型。 (2) 研 究 计 划 : 根 据 已 经 掌 握 的 知 识 , 设 计 酵母菌的培养条件 _________________;设计计数的时间和方法; 设计研究结果的记录表格。 曲线 (3)总结交流:用_____表示酵母菌数量随时间的 变化过程。

核心要点突破

种群密度变化的判断 1.影响种群密度的因素

(1)直接因素:出生率、死亡率、迁入、迁出,出 生率高、迁入多时,种群密度增大;死亡率高、 迁出多时,种群密度减小。 (2)间接因素:年龄结构、性别比例通过影响出生 率和死亡率而间接影响种群密度。 2.预测种群密度的变化趋势 年龄结构和性别比例是影响种群密度的间接因素, 是预测种群密度未来变化趋势的重要依据。分别 依据年龄结构和性别比例,推测出种群出生率和 死亡率的关系,从而确定种群的变化趋势。

?增长型:出生率>死亡率→种群密度增大 年龄 ? 稳定型:出生率≈死亡率→种群密度基本不变 结构 ? ? 衰退型:出生率<死亡率→种群密度减小 ?

例1 根据下面甲、乙两个国家各年龄段的人口

数量曲线图,判断下列叙述正确的是(

)

A.甲属于人口稳定型国家,乙属于人口衰退 型国家 B.甲属于人口增长型国家,乙属于人口稳定 型国家 C.甲属于人口增长型国家,乙属于人口衰退 型国家 D.甲属于人口衰退型国家,乙属于人口稳定 型国家 【尝试解答】 B

【解析】 能力。

本题主要考查年龄结构的类型及识图

【互动探究】

(1)若干年后,甲国家、乙国家人

口数量将发生怎样的变化?
(2)采取什么措施可降低甲国家的人口数量?

【提示】

(1)甲国家人口数量增加,乙国家人口

数量基本不变。 (2)实行计划生育,降低出生率。

跟踪训练 下列有关种群的叙述,正确的是( ) ①内蒙古草原上的全部牛是一个种群 ②池塘中 所有的鱼是一个种群 ③稻田中所有的三化螟是 一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄结构、 性别比例 ⑤影响种群密度大小的直接因素是出 生率和死亡率 A.①③⑤ B.②④ C.②④⑤ D.③⑤

解析:选D。内蒙古草原上的全部牛一般不是

由同一种牛组成的;池塘里的鱼也不是单一的
物种;稻田里的三化螟是由同一种生物个体组

成的,是一个种群;年龄结构和性别比例对种
群密度不起决定性作用,出生率和死亡率才是

决定种群密度大小的直接因素。

种群密度的测定 1.样方法 (1)样方法的含义及适用范围 ①含义: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,将所有样方种群密度取 平均值作为该种群密度的估计值。 ②适用范围:多用于植物和某些活动能力弱、活 动范围小的动物,如某昆虫卵的密度、作物植株 上的蚜虫的密度、跳蝻的密度等。

(2)样方的选取 ①样方数目的确定。样方数目的多少随调查地 段的总体面积而定。总体面积大,选取的样方 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。 ②样方大小的确定依据。 a.视调查的植物类型而定。温带地区样方的大 小,一般地说,乔木为100 m2,灌木为16 m2, 草本植物为1 m2。 b.视调查对象的分布情况而定。一般而言,对 于分布不规则的种群,多数小样方取样比少数 大样方取样效果好。 ③常用取样方法:五点取样法和等距取样法。

特别提醒 样方确定原则: (1)随机取样。 (2)样本数量足够大。 (3)取样过程不许掺入任何主观性。 2.标记重捕法 在被调查种群的样地中,捕获一部分个体,将这 些个体进行标记后再放回到原来的环境中,经过 一段时间后进行重捕,根据重捕取样中的标记比 例,来估计该种群的种群密度,这种方法就叫做 标记重捕法。

(1)标记重捕法适用于对动物种群的调查,对 植物种群不适用。因为植物个体不能运动, 不可能标记后再在种群中均匀分布。

特别提醒 (1)利用标记重捕法计算的种群密度要和实际相符 必须满足以下两个条件: ①该区域无较多个体出生和死亡。 ②该区域无较多个体迁入和迁出。 (2)标记物和标记方法必须对动物不会产生伤害; 标记符号不能过分醒目,如果过分醒目,可能会 改变被标记个体在自然界中与其他生物的关系, 从而导致结果失真;标记符号必须能维持一定的 时间,在调查期间不能消失。

例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。

(1)请将应该计数的圆圈涂黑。 (2)某调查小组对苦荬菜调查的结果进行统计。 下表是10个小组的调查结果,则该块地苦荬菜的 种群密度为________株/m2。

组别 1
株数 0

2
2

3
3

4
3

5
4

6
8

7
4

8
2

9
3

10
3

【尝试解答】

(1)略(只要是计数样方内部和相

邻两边及顶角个体即可。不是相邻四边,如果每
个样方都是四边都计数,肯定要比实际值偏大)

(2)3(第1组和第6组明显偏离平均值,应舍弃不计)
【解析】 (1)要遵循样方统计原则,选取任意相

邻两边及其顶角个体涂黑。(2)选取的样方必须具 有代表性,不具有代表性的样方应舍弃,如第1 组和第6组。

跟踪训练 (2011年江苏泰州高二检测)生态工 作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的 草原进行调查。下表是不同调查面积的物种数 量统计结果。
调查面
(cm×cm)

草原类型 A B C

100 10× 20× 40× 80× 90× ×1 10 20 40 80 90 00 3 5 8 14 16 17 3 5 6 9 11 13 2 3 5 8 8 8

110 ×1 10 19 13 8

120 ×1 20 20 13 8

130 ×1 30 20 13 8

140 ×1 40 ? ? ?

在调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时, 设计如下调查步骤。 ①选取40 cm×40 cm为最佳样方面积。 ②在该物种分布较密集的地方取5个样方。 ③计数每个样方内该植物的个体数。若计数结果 由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5,则将N3作 为种群密度的估计值。 请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。

解析:所取样方应随机确定,样方面积应取物种 种类数达到稳定的最小面积,分析表格可知为 100 cm×100 cm时种群密度为各样方的平均数。 答案:(1)选取的样方面积不对。应取物种种类数 达到稳定的最小面积100 cm×100 cm。 (2)取样方法不对。应在B草原中随机取样。 (3)对种群密度值的估算方法不对。应以调查样方 的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密 度的估计值。

种群数量增长的数学模型
“J”型曲线 “S”型曲线 理想状态: 现实状态: (1)食物、空间条件充裕 (1)食物、空间有限 (2)气候适宜 (2)各种生态因素综合作用 (3)没有敌害、疾病 种群数量达到环境容纳量 种群数量以一定的倍数 K值后,将在K值上下保持 连续增长 相对稳定 无K值 有K值

产生条件

特点 环境容纳量 (K值) 种群增长率 曲线

保持稳定

先增加后减少

1.“J”型数量增长的两种情形

(1)实验室条件下。
(2)当一个种群刚迁入一个新的适宜环境时。

2.在自然条件下,曲线不像数学模型所预测的
那样光滑、典型。 3.“J”型和“S”型两种增长方式的差异主要在 于有无环境阻力对种群数量增长的影响。

特别提醒 (1)“J”型、“S”型增长曲线横坐标代表时间,纵 坐标代表个体数量。若纵坐标改为增长率,则 “J”型应为稳定不变;“S”型曲线对应的应为先 增大后减小,其中在K/2时达到最大,K时为0。 (2)“S”型曲线中的K/2,在生产中常被称为“控制 点”,有益生物的数量控制在此点,会得到更快 的增长,有害生物的数量控制在此点以下,会限 制其快速增长。

例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: 时间( 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 天) 成虫数 6 10 28 71 131 207 270 302 327 341 (只)

根据表中数据分析,下列结果正确的是(

)

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

【思路点拨】 本题考查影响种群数量变化的 因素及数量增长模型。解答本题可从以下角度 分析: (1)明确影响种群数量变化的因素。 (2)回顾“J”型曲线和“S”型曲线的特点。 (3)正确分析表格提供的信息进行解答。 【尝试解答】 C

【解析】

分析题目中的表格可知,第13~

25天,成虫数量增长快的主要原因是营养丰 富、环境条件适宜;第17~29天,成虫增长

率下降;第21~37天,成虫增长率的下降与
种群密度的改变有关;第1~37天,成虫数

量表现为“S”型增长,所以C正确。

跟踪训练 (2010年高考山东卷)右图表示出生率、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:选C。据图可知,K/2时种群的净补充量最 大,所以控制有害动物应在其种群数量达到K/2 之前,种群密度很小即该种群处于发展初期时进 行控制最为有效;控制人口增长不能选择在K/2 时,且控制人口不能通过控制死亡率实现,而是 通过降低出生率实现;种群在K/2时净补充量最 大,该图可以为实践中估算最大净补充量提供依 据;在K/2时捕捞鱼类可使鱼类资源得到持续性 发展,但要得到最大日捕捞量应在达到环境容纳 量即K值时进行。

实验探究创新

探究培养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)在理想的无限环境中,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。

2.设计对照实验 试管编号 培养液/mL A 10 0.1 B 10 C

管内 液体

无菌水/mL
酵母菌/mL 0.1

10
0.1

温度条件/℃

28

5

28

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中混合均匀。 (3)将试管在28 ℃条件下连续培养7 d。 (4)每天取样计数酵母菌数量,采用抽样检测法: 将盖玻片放在计数板上,用吸管吸取培养液,滴 于盖玻片边缘,让培养液自行渗入到计数板小方 格内,显微观察并计数一个小方格内的菌种数, 已知小方格的培养液厚度为0.1 mm,计算出培养 液体积,换算出10 mL培养液中酵母菌总数。

(5)分析结果、得出结论:将所得数值用曲线图表 示出来,分析实验结果,得出酵母菌种群数量变 化规律。 4.注意事项 (1)显微镜计数时,对于压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。 (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,目的是使培养液中的酵母菌均匀分 布,减少误差。

(3)结果的记录最好用记录表。表格如下:

时间/天 1 数量/个

2

3

4

5

6

??

(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)培养和记录过程要尊重事实,不能主观

臆造,应真实记录。

将 10 mL 酵母菌放在适宜温度下培养,并在不同 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。 根据此表分析, 下列判断不正确的是( ) .

样品 1 2 3 4

酵母菌数量(个/mm3) 1210 820 1210 1000

pH 4.8 5.4 3.7 5.0

A.样品取样的先后顺序为2,4,1,3 B.样品取样的先后顺序为3,1,4,2 C.对酵母菌而言,10 mL该培养液的环境容纳量 为1.21×107个 D.若第五次均匀取样,10 mL样品中的酵母菌数 量有可能低于1.21×107个 【解析】 选B。本题考查培养液中酵母菌数量 变动的实验原理、种群数量增长等知识。随酵母 菌在培养液中呼吸作用的不断进行,培养液中 CO2的浓度不断增加,pH不断下降,所以样品取 样的先后顺序为2→4→1→3,可以看出K值为 1.21×107个/10 mL。


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