資源簡介

第1節 種群的數量特征
【學習目標】
1.基于對種群的數量特征的分析，理解各數量特征之間的關系，明確研究種群數量特征的意義，建立普遍聯系的觀念。(生命觀念、科學思維)
2.進行“調查草地中某種雙子葉植物的種群密度”實驗，培養對實驗方案的設計與實施能力及對實驗結果的分析與評價能力。(生命觀念、科學思維、科學探究)
【自主預習】
一、種群和種群的數量特征
1.種群:在一定的空間范圍內，　同種生物所有個體　形成的集合。
2.種群的數量特征:包括　種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構和性別比例　。
二、種群密度及其調查方法
1.種群密度:指種群在　單位面積或單位體積　中的個體數。種群密度是種群　最基本　的數量特征。
2.種群密度的應用:　瀕危　動物保護、農田雜草狀況調查、　農林害蟲　的監測和預報、　漁業　上捕撈強度的確定等，都需要對種群密度進行調查研究。
3.種群密度的調查方法
(1)逐個計數法:適用于　分布范圍較小、個體較大　的種群。
(2)估算法
①樣方法
a.適用范圍:植物和活動范圍　小　、活動能力　弱　的生物，如　昆蟲卵、蚜蟲、跳蝻　等。
b.操作步驟:隨機選取若干個樣方→計數每個樣方內的　個體數　 →求每個樣方的　種群密度　→求所有樣方種群密度的　平均值　。
c.取樣原則: 　隨機取樣　、樣方數量和面積適當。
②標記重捕法
a.適用范圍:活動能力　強　、活動范圍　大　的生物，如鳥、狼等動物。
b.實施步驟:捕獲一部分個體(記作M)，做上標記→放回原來的環境→一段時間后進行重捕(重捕個體總數記作n，其中帶有標記的個體記作m)→估算種群個體總數(記作N)。計算公式為M/N=　m/n　。
③黑光燈誘捕法:主要適用于有　趨光性　的昆蟲的種群。
三、出生率和死亡率
1.出生率:在單位時間內　新產生　的個體數目占該種群個體總數的比值。
2.死亡率:在單位時間內　死亡　的個體數目占該種群個體總數的比值。
四、遷入率和遷出率
遷入率或遷出率:在單位時間內遷入或遷出的個體占該種群個體總數的　比值　。
五、年齡結構和性別比例
1.年齡結構
(1)概念:一個種群中　各年齡期　的個體數目的比例。
(2)類型
提示　A—c—Ⅱ　B—a—Ⅰ　C—b—Ⅲ
2.性別比例:指種群中雌雄個體數目的比例。性別比例對種群密度也有一定的　影響　。
六、調查草地中某種雙子葉植物的種群密度
1.探究步驟:提出問題→制訂計劃→實施計劃→結論→討論。
2.樣方的多少:依據被調查地段的　總面積　確定樣方的多少。
3.樣方的大小:一般以　1 m2　的正方形為宜。如果該種群個體數較少，樣方面積可適當擴大。
4.常用的取樣方法:　五點取樣法、等距取樣法　。
【合作探究】
情境導入　
材料一:豹是國家一級保護動物，20世紀后半葉，我國華北、西北等地野生豹數量急劇下降。近年來，隨著人類活動的減少和森林植被的增加，野生豹種群在其傳統棲息地逐漸恢復。在陜西子午嶺的長期定位監測顯示，該區域豹的種群密度達到每100平方公里2.4只，種群數量達到110只左右，這是迄今我國已知數量最大、密度最高的野生豹區域種群。
材料二: 東北虎豹國家公園是我國東北虎、東北豹種群數量最多、活動最頻繁、最重要的定居和繁育區域，也是重要的野生動植物分布區和北半球溫帶區生物多樣性最豐富的地區之一。其面積為 141 萬公頃，其中吉林省占 68%，黑龍江省占 32%。目前大約有50只東北虎和60只東北豹，并有向周邊地區擴散的跡象。2023年3月24日，在天橋嶺林區拍攝到一只成年雌性東北虎及兩只小虎，這是該林區首次拍攝到雌性野生東北虎影像。
問題探討:
1.虎、豹作為食物鏈頂端捕食者，為什么會瀕危呢？
提示　棲息地喪失和碎片化。
2.在東北虎豹國家公園中，東北虎、東北豹的種群密度分別是多少？
提示　0.35只/100平方公里。0.43只/100平方公里。
3.東北虎、東北豹的種群數量是逐個計數得出的還是估算得出的？如何統計農田中某種雙子葉雜草和青蛙的種群密度？
提示　估算。樣方法、標記重捕法。
任務1　認識種群的數量特征
活動1　認識種群的數量特征
1.如何理解種群的含義？以下屬于種群的有哪幾項？
①某池塘中的全部魚　②某菜市場的全部鯉魚　③某農田中的所有雌性青蛙　④某湖泊中的全部鯉魚
提示　要領:(1)兩個要素:“同種”和“所有”。“同種”即同一物種，要求能相互交配和繁殖，產生可育后代，如某湖泊中的所有鯉魚；“所有”包括各個年齡段的個體，有性別差異的生物包括雌雄個體。
(2)兩個條件:“時間”和“空間”。種群具有一定的時間和空間限制，離開一定時間和空間的種群是不存在的。
(3)兩個基本單位:種群既是生物繁殖的基本單位，又是生物進化的基本單位。
這4項中屬于種群的只有④。
2.2021年5月11日上午10時，國務院新聞辦公室舉行新聞發布會，介紹第七次全國人口普查主要數據結果并答記者問。下列摘錄的會議內容中，不包含種群數量特征的是　　　　　。
A.全國人口共141 178萬人，東部地區人口占39.93%。與2010年相比，東部地區人口所占比重上升2.15個百分點，其中人口遷入是一個重要因素
B.總人口性別比(以女性為100，男性對女性的比例)為105.07，略低于2010年；出生人口性別比為111.3，比2010年下降6.8
C.0~14歲人口占17.95%，15~59歲人口占63.35%，60歲及以上人口占18.70%，少兒人口比重回升，人口老齡化程度進一步加深
D.具有大學文化程度的人口為21 836萬人，與2010年相比，每10萬人中具有大學文化程度的由8930人上升為15 467人
提示　D
3.春節期間，深圳人口密度變化的主要因素是什么？
提示　遷入率和遷出率。
4.海洋孤島上某動物種群密度變化的主要因素是什么？為什么？
提示　出生率和死亡率，因為對于海洋孤島來說，可以忽略遷入和遷出帶來的變化。
5.下圖A、B和C分別代表哪種年齡結構？判斷的依據是什么？還有其他哪些表示方法？
提示　(1)A幼年個體多，老年個體少，一般出生率>死亡率，種群數量逐漸增加，年齡結構屬于增長型；B各年齡段個體數目比例適中，一般出生率和死亡率相當，種群數量相對穩定，年齡結構屬于穩定型；C幼年個體少，老年個體多，一般出生率<死亡率，種群數量逐漸減小，年齡結構屬于衰退型。
(2)①曲線圖(如下圖):圖甲幼年個體多，老年個體少，一般出生率>死亡率，種群數量增加，年齡結構屬于增長型；而圖乙相反，年齡結構應為衰退型。
②柱形圖(如下圖):圖A中幼年個體少，老年個體多，年齡結構為衰退型； 圖B中幼年個體多，老年個體少，年齡結構為增長型；圖C中各年齡段個體比例適中，年齡結構為穩定型。
③統計圖(如下圖):A國家各年齡段個體比例適中，年齡結構應為穩定型；B國家幼年個體多，老年個體少，年齡結構應為增長型。(注:圖A、B為兩個國家人口的年齡結構圖，縱軸表示年齡，橫軸表示各年齡段人口占總人口的百分比)
6.性別比例與年齡結構在影響種群的數量變化方面有何異同？
提示　年齡結構可同時影響種群的出生率和死亡率，而性別比例只影響種群的出生率。
7.下圖表示種群數量特征間的相互關系，圖中A~F分別代表什么？
提示　A代表遷入率，B代表出生率，C代表性別比例，D代表年齡結構，E代表遷出率，F代表死亡率。
認知生成
1.種群數量不等于種群密度，種群密度是種群在單位面積或單位體積中的個體數。
種群密度=
強調“單位面積或單位體積”，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。當出生率高于死亡率，遷入率高于遷出率時，種群密度增大；反之，種群密度減小。
3.影響種群密度變化的間接因素:年齡結構和性別比例。年齡結構可通過影響出生率和死亡率間接影響種群密度，而性別比例是通過影響出生率間接影響種群密度的，與死亡率無關。
4.預測種群數量變化趨勢的依據:年齡結構。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、天敵等因素的變化。
例1　(2022·浙江卷)經調查統計，某物種群體的年齡結構如圖所示。下列分析合理的是(　　)。
A.因年齡結構異常不能構成種群
B.可能是處于增長狀態的某昆蟲種群
C.可能是處于增長狀態的某果樹種群
D.可能是受到性引誘劑誘殺后的種群
【答案】B
【解析】種群是在一定的空間范圍內，同種生物所有個體形成的集合，年齡結構是種群的數量特征之一，即使年齡結構異常也能構成種群，A不合理；據圖可知，該群體幼年(生殖前期)個體數相對較多，老年(生殖后期)個體數相對較少，其年齡結構為增長型，故該群體可能是處于增長狀態的某昆蟲種群，B合理；縱坐標是周齡，而果樹大多是多年生木本植物，且果樹一般是兩性花植物，無雌性和雄性之分，C不合理；性引誘劑會誘殺生殖期的雄性個體，而題圖中處于生殖期的雄性個體較多，因此該群體不可能是受到性引誘劑誘殺后的種群，D不合理。
對點練1　(改編)下圖是種群數量特征的概念圖，下列相關敘述正確的是(　　)。
A.種群都具有a、b、c以及出生率、死亡率等數量特征
B.用性引誘劑滅殺雄蝗蟲會改變蝗蟲種群的特征b
C.根據圖中的特征c可以預測種群數量的變化趨勢
D.春節期間某地人口密度變化主要與遷入率和遷出率有關
【答案】D
【解析】性別比例影響出生率，而年齡結構影響出生率和死亡率，故a是性別比例，b是年齡結構，c是種群密度。并非所有的生物種群都具有性別比例，只有雌雄異體的生物種群才具有性別比例，A錯誤；用性引誘劑滅殺雄蝗蟲會改變蝗蟲種群的性別比例(a)，進而影響出生率，B錯誤；根據年齡結構(b)可以預測種群數量的變化趨勢，根據種群密度(c)并不能預測種群數量的變化趨勢，C錯誤；春節期間人口流動大，某地人口密度變化主要與遷入率和遷出率有關，D正確。
素能提升　運用種群的數量特征對社會實際作出合理解釋，培養社會責任素養(科學解釋能力)
1.2003年，我國頒布法律，禁止非醫學需要的胎兒性別鑒定和選擇性別的人工終止妊娠，請簡要說明這一規定的意義。
提示　受傳統觀念的影響，非醫學需要的胎兒性別鑒定和選擇性別的人工終止妊娠可能導致新生兒中女嬰數量減少。禁止非醫學需要的胎兒性別鑒定和選擇性別的人工終止妊娠，可防止我國人口性別比例被破壞。若性別比例被破壞，人口出生率將受到影響，進而影響人口年齡結構，最終甚至影響社會的穩定和發展。
2.第七次全國人口普查數據顯示，我國60歲及以上人口已達2.64億，占總人口的18.70%，我國人口老齡化程度進一步加深。請從種群數量特征等生物學角度分析，我國人口老齡化進程加快的原因是什么？請針對我國老齡化現象給社會帶來沉重的負擔這一情況，提出相應的對策。
提示　我國人口老齡化進程加快的原因主要有人口生育率降低導致出生率下降，平均壽命提高導致死亡率下降等。老齡化社會中，除了提倡生育之外，還應重視提高國民素質，提高生產力，完善社會服務和保障體系等。
3.由于人類采伐林木，建設鐵路等，某地區東北豹幾近消失，隨后全面禁獵、建立自然保護區等措施的實施又使該地區東北豹的種群密度增加，請從種群數量特征的角度對此進行分析。
提示　人類活動破壞環境，使東北豹遷出率、死亡率增加，種群密度減小；環境改善使東北豹遷入率增加，死亡率減少，種群密度增加。
例2　(2023·安康開學考)2021年5月11日，國家統計局公布了第七次全國人口普查主要數據。數據顯示，全國人口共141 178萬人，2010—2020年年平均增長率為0.53%，比2000年到2010年(第六次人口普查)的年平均增長率下降0.04個百分點；總人口性別比(以女性為100，男性對女性的比例)為105.07，出生人口性別比為111.3，較2010年下降6.8；與2010年相比，0至14歲、15至59歲、60歲及以上人口的比重分別上升1.35個百分點、下降6.79個百分點、上升5.44個百分點。下列敘述正確的是(　　)。
A.上述數據是通過科學的抽樣調查所得的，可有效判斷我國人口種群特征
B.較第六次人口普查，我國性別比例進一步失衡，應嚴禁胎兒的性別鑒定
C.較第六次人口普查，我國0至14歲人口比重上升，老齡化程度將有所緩解
D.根據上述數據可知，我國人口增長率在降低，人口總數可能在未來出現峰值
【答案】D
【解析】題述數據是普查結果，不是抽查的結果，A錯誤；根據題意，我國出生人口性別比例較2010年下降，說明性別比例失調有所緩解，B錯誤；根據題干信息“與2010年相比，0至14歲、15至59歲、60歲及以上人口的比重分別上升1.35個百分點、下降6.79個百分點、上升5.44個百分點”可知，我國老齡化程度加劇，C錯誤。
對點練2　(2023·重慶月考)島嶼由于與大陸隔離而成為研究生態學問題的天然實驗室。“麥克阿瑟平衡說”認為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或滅亡率，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，即該島上預測的物種數。下列有關敘述錯誤的是(　　)。
A.物種數相同情況下，遠而小的島物種遷入率最低
B.物種數相同情況下，大島上的物種滅亡率低于小島
C.面積相同時，距離大陸越近，預測島上的物種數越少
D.距離大陸遠近相同的島嶼，面積越小，預測島上的物種數越少
【答案】C
【解析】題圖橫坐標表示物種數，縱坐標表示遷入率或滅亡率，物種數相同的情況下，遷入率的大小關系為近大島>近小島>遠大島>遠小島，A正確；物種數相同的情況下，物種滅亡率的大小關系為小島>大島，B正確；面積相同時，距離大陸越近的島上，遷入率和滅亡率曲線的交叉點對應的數值越大，預測島上的物種數越多，C錯誤；距離大陸遠近相同的島嶼，面積越小，遷入率和滅亡率曲線的交叉點對應的數值越小，預測島上的物種數越少，D正確。
任務2　掌握調查種群密度的方法
活動2　掌握樣方法和標記重捕法
1.哪些生物的種群密度調查適合用樣方法？樣方法的基本過程有哪些？
提示　樣方法適合用于調查植物的種群密度，也可用于調查農田中某種昆蟲卵的密度以及某些活動能力較弱、活動范圍較小的動物(如蚜蟲、跳蝻等)的種群密度。樣方法的基本過程:隨機選取若干個樣方，通過計數每個樣方內的個體數，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估算值。
2.利用樣方法調查種群密度時取樣的關鍵是什么？人為選擇密度較大或較小的地點取樣，會給調查結果帶來怎樣的影響？
提示　關鍵是要做到隨機取樣，不能摻入主觀因素。人為選擇密度較大或較小的地點取樣，會導致結果誤差較大。
3.常用的取樣方法有哪些？選擇的依據是什么？
提示　常用的取樣方法有五點取樣法和等距取樣法。對于方形地塊采取五點取樣法，對于條形地塊采取等距取樣法。
4.下表是某興趣小組調查某植物的種群密度的結果:
樣方 N1 N2 N3 N4 N5
種群密度/(株·m-2) 8 7 8 X 9
每個樣方的面積為1 m2，其中，第四個樣方中該植物分布情況如下圖所示:
該樣方的種群密度是多少？該植物的種群密度是多少？
提示　依據計相鄰兩邊及其夾角上的個體數時的原則“計上不計下，計左不計右”，該樣方的種群密度為8株·m-2。該植物的種群密度=(8+7+8+8+9)/5=8株·m-2。
5.標記重捕法是以局部推測整體的一種經典方法，哪些生物的種群密度調查適合用標記重捕法？其方法步驟是怎樣的？如何依據調查數據進行計算？
提示　標記重捕法適合用于調查活動能力強、活動范圍大的動物的種群密度。方法步驟:捕獲→標記、放回→重捕→計算。計算公式:種群個體總數(N)/初次捕獲并標記數(M)=重捕的個體總數(n)/重捕的標記個體數(m)。
認知生成
1.比較樣方法和標記重捕法
項目 樣方法 標記重捕法
調查 對象 植物和活動能力弱、 活動范圍小的動物 活動能力強、 活動范圍大的動物
調查 程序 確定調查對象 計數 計算種群密度 (取平均值) 確定調查對象 (個體總數為N) 捕獲并標記 (數量為M) 重捕、
計數 計算種群密度 (=)
注意 事項 ①隨機取樣；②樣方大小和數量適宜；③宜選擇雙子葉植物 ①調查時沒有遷入和遷出；②標記物應不易脫落且不能過于醒目
2.樣方計數原則: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，如圖甲、乙。(注:圖甲為方形樣方，圖乙為圓形樣方，實心圈表示統計或測量的個體，虛線表示圓形樣方的直徑)
例3　(不定選)下列關于種群密度調查的敘述，正確的是(　　)。
A.樣方法只能用來調查植物的種群密度
B.可以采用逐個計數法調查長白山東北豹的種群密度
C.帶有標記的個體被再次捕獲的概率降低會導致最終的統計結果偏大
D.用樣方法調查植物的種群密度時，樣方面積取1 m2大小最合適
【答案】BC
【解析】對于蚜蟲等活動能力弱的動物，可以采用樣方法調查其種群密度，A錯誤；調查分布范圍小、個體較大且種群數量較少的種群的密度時，可以采用逐個計數法，B正確；采用標記重捕法調查種群密度時，根據公式N=nM/m可知，若帶有標記的個體被再次捕獲的概率降低，最終的統計結果會偏大，C正確；用樣方法調查植物種群密度時，樣方的面積與被調查植物的種類有關，不一定取1 m2，如調查灌木和喬木的種群密度時，應該擴大樣方的面積，D錯誤。
技巧歸納　　統計“誤差”成因分析
1.標記重捕法誤差成因——主要取決于重捕中標記個體數偏大或偏小
據公式N總=初次捕獲并標記數(M)×重捕個體數(n)÷重捕中標記個體數(m)可推知誤差類型為:
(1)m偏大導致N總偏小，如被標記個體放回后還未充分融入該種群中就再次被捕獲。
(2)m偏小導致N總偏大
①標記物使動物受驚嚇，從而不易被捕到。
②標記物影響被標記個體的活動能力，使其更易被天敵捕食而減少。
③標記物易脫落，從而導致可計數的m變小。
④調查期間被標記的動物放回后部分死亡。
2.樣方法誤差成因
(1)未做到隨機取樣，在種群密度過大或過小處取樣。
(2)調查時摻入了主觀因素。
(3)未求平均值。
(4)計數時未計算相鄰兩邊及其夾角個體，或將四邊及四角個體均計入。
對點練3　(2022·山東卷)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1000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
【答案】A
【解析】假設該種群總數為x，則有1000/x=950/(x-1000)，求出x=2×104，即該魚塘中魚的初始數量約為2×104條，A符合題意。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.對于有趨光性的昆蟲，可以用黑光燈進行燈光誘捕來估算它們的種群密度。 (√) 2.種群密度能反映種群在一定時期內的數量及其變化趨勢。 (×) 3.調查分布范圍小、個體較大的種群的密度時，可以逐個計數。 (√) 4.繁殖能力強的種群一般出生率高，種群增長快。 (√) 5.所有生物的種群都具有性別比例，且存在個體遷入和遷出的現象。 (×) 6.可以通過改變害蟲種群正常的性別比例來降低其種群密度。 (√) 7.單子葉植物比雙子葉植物更易于辨別個體數目。 (×) 8.如果調查的樣方中種群個體數較少，可以適當擴大樣方面積。 (√)
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