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生物选择性必修2第2节 种群数量的变化精练
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这是一份生物选择性必修2第2节 种群数量的变化精练，共14页。
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
[基础检查]
1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。调查某种一年生植物的种群时有下列情形:只有80%的种子能发育为成熟植株,每株植物平均产400粒种子。目前有a粒种子,则m年后种子数量为( )
A.0.8a·400m B.400a·0.8m C.a·320m D.320am
解析:由于每株植物每年平均产400粒种子,只有80%能发育为成熟植株,即320粒,则m年后变为320m,现有a粒种子,则m年后种子数量为a·320m。
答案:C
2.下图是种群数量增长曲线,下列叙述正确的是( )
A.鱼类种群数量的增长不受自身种群密度的制约
B.气候条件的改变不会影响种群的环境容纳量
C.防治蝗灾应在害虫数量达到C点时进行
D.渔业捕捞后剩余量需控制在C点以保持最高的增长速率
解析:由于环境资源有限,种群密度越大,种内竞争越剧烈,从而影响种群数量的增长;种群的环境容纳量受环境(包括气候条件)的影响;C点时种群的增长速率最大,不利于防治蝗灾,防治蝗灾应在害虫数量达到C点前进行,且越早防治效果越好;渔业捕捞后剩余量需控制在C点,有利于种群数量迅速恢复。
答案:D
3.向某天然牧场引入良种肉牛100只,自然放养,任其自然繁殖。下图表示种群增长速率随时间变化的曲线,下列叙述正确的是( )
A.在t0~t2时间内,种群数量呈“J”形增长
B.若在t2时种群的数量为N,则在t1时种群的数量约为N/2
C.捕杀肉牛的最佳时期为t1时
D.在t1~t2时,该肉牛的种群数量呈下降趋势
解析:在t0~t2时间内,种群数量呈“S”形增长;t2时种群达到环境容纳量,所以t1时种群的数量约为K/2,即N/2;捕杀肉牛的最佳时期为t1~t2时,捕杀后的肉牛种群数量应为K/2;在t1~t2时,种群增长速率下降,但种群数量仍然呈上升趋势。
答案:B
4.下列关于种群的叙述,正确的是( )
A.种群密度是种群最基本的数量特征,这一特征能反映种群数量的变化趋势
B.呈“J”形增长的不同种群,其数学模型中的参数λ也可能不同
C.种群数量在K/2~K值时,其增长速率在下降、年龄结构为衰退型
D.培养瓶中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度对其增长的制约逐渐减弱
解析:年龄结构能够预测种群数量的变化趋势,种群密度不能反映种群数量的变化趋势;种群数量在K/2~K值时,其增长速率在下降,但种群数量一直在增加,故年龄结构为增长型;培养瓶中酵母菌种群数量达到K值前,随着种群数量的增加,种群密度对其增长的制约逐渐增强。
答案:B
5.下列关于环境容纳量的叙述,错误的是( )
A.种群数量在K/2时增长最快
B.同一群落各种群的环境容纳量是相同的
C.环境容纳量会随着环境条件的改变而改变
D.环境容纳量是种群数量在生存环境中的稳定平衡密度
解析:在实际环境中,种群呈“S”形增长,种群数量在K/2时增长最快,A项正确;同一群落内,不同种群在同一环境中的环境容纳量是不同的,B项错误;环境容纳量会受到环境的影响,随环境条件的改变而改变,C项正确;在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近上下波动,故环境容纳量是种群数量在生存环境中的稳定平衡密度,D项正确。
答案:B
6.田鼠是主要生活在农田中的植食性鼠类,当田鼠种群刚迁入一个新的栖息地后,种群数量开始增长,随着时间的推移,种群数量停止增长并维持相对稳定。下列有关叙述正确的是( )
A.田鼠种群数量停止增长时,出生率和死亡率均为零
B.人为地一次性捕杀田鼠后,其环境容纳量迅速降低
C.田鼠的种群数量总是在环境容纳量之下波动
D.田鼠种群增长速率大于零时,其天敌黄鼬的增长速率可能小于零
解析:田鼠种群数量停止增长时,出生率和死亡率均不为零,但是二者的差值为零,A项错误;人为地一次性捕杀田鼠后,其种群数量迅速降低,但是环境容纳量不变,B项错误;种群数量增长到K值后,将在K值上下波动,C项错误;田鼠种群增长速率大于零时,其天敌黄鼬的增长速率可能小于零,因为黄鼬的种群数量还受其天敌的影响,D项正确。
答案:D
7.假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”形增长,该种群的增长速率随种群数量的变化趋势如下图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获。下列四个种群数量中合适的是( )
A.甲点对应的种群数量 B.乙点对应的种群数量
C.丙点对应的种群数量 D.丁点对应的种群数量
解析:题图所示曲线的最高点所对应的种群增长速率最大值,对应的种群数量为K/2。为持续尽可能多地收获该种家畜,应在种群数量超过K/2时捕获,使剩余量保持在K/2,此时种群增长速率最大,可使种群数量快速恢复。
答案:D
8.科研小组对某地两个种群的数量进行了多年的跟踪调查,并研究随时间的变化趋势,结果如下图所示[图中Nt表示第t年的种群数量,Nt+1表示第(t+1)年的种群数量]。下列分析正确的是( )
A.甲种群在0~t3时的年龄结构为增长型
B.乙种群在0~t1时的种群数量呈“J”形增长
C.乙种群在t2时种群数量最少
D.甲种群在t3后种群数量相对稳定可能是生存条件比较理想
解析:若λ=,当λ=1时,代表种群数量趋于稳定;当λ<1时,种群数量减少;当λ>1时,种群数量增加。甲种群在0~t3时,种群数量先减少再增加,A项错误;乙种群在0~t1时,λ>1且不变,种群数量呈“J”形增长,B项正确;乙种群在t2之后,种群数量还有一段时间在减少,因此乙种群在t2时种群数量不是最少的,C项错误;甲种群在t3后λ>1且不变,种群数量呈“J”形增长,D项错误。
答案:B
9.用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌,其数量随时间变化情况如图甲所示,a为每3 h换一次培养液的培养曲线,b为不更换培养液的培养曲线。请据图回答下列问题。
甲 乙
(1)曲线a表示种群呈“ ”形增长。理论上讲,呈现这种增长模型的条件是 、 、 等。
(2)曲线b表示种群呈“ ”形增长。属于这种增长模型的种群,随种群密度的增加,其增长速率的变化是 。当种群数量达到K/2时,种群的增长速率达到 。
(3)在实际情况下,某绵羊种群增长情况如图乙所示,说明在自然界中,种群数量变化会出现 现象。
解析:(1)曲线a对应的酵母菌种群,在每3 h更换一次培养液的情况下,处于理想状态,故呈“J”形增长。呈现“J”形增长的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。(2)曲线b对应的酵母菌种群,由于不更换培养液,生活条件受到限制,故呈“S”形增长。呈现“S”形增长的种群,其增长速率先增大,后减小,最后为零。当种群数量达到环境容纳量的一半时,种群的增长速率达到最大。(3)图乙显示种群数量达到K值时并非固定不变,而是在K值附近波动。
答案:(1)J 食物和空间充裕 气候适宜 没有天敌和其他竞争物种 (2)S 先增大,再减小,最后为零 最大 (3)波动
[拓展应用]
10.(2022·珠海)某生物学研究小组,以绿眼虫为研究对象开展了一系列探究实验。实验一:通过培养液培养绿眼虫探究其种群数量变化,实验结果如图1所示。实验二:探究不同时期太湖水体中绿眼虫的运动活性与水体透明度之间的关系,实验结果如图2所示。依据实验结果分析,下列叙述正确的是 ( )
A.实验一在连续观察的5周时间内需定期更换培养液
B.实验一为单一种群培养体系,不存在影响种群数量的生物因素
C.由图2可知,随着水体透明度的降低,绿眼虫的数量不断下降
D.实验二结果表明,可利用绿眼虫进行初步的水质检测
解析:实验一是“S”形增长曲线,说明在连续观察的5周时间内,因为营养物质短缺且培养液中有代谢废物蓄积,从而影响绿眼虫的繁殖,A项错误;实验一虽为单一种群培养体系,但也存在影响种群数量的生物因素,比如因营养物质短缺出现的种内竞争,B项错误;由图2可知,实验的自变量为水体透明度和不同时期的太湖水体,并不是单一变量,不能得出“随着水体透明度的降低,绿眼虫的数量不断下降”的结论,C项错误;实验二结果表明,同一时期太湖水体中绿眼虫的运动活性与水体透明度的变化趋势相同,因此可利用绿眼虫进行初步的水质检测,D项正确。
答案:D
11.(2022·揭阳)下图所示为某种鱼迁入太平湖后种群增长速率随时间变化的曲线,根据该曲线可以得出 ( )
A.该种鱼迁入太平湖后呈“J”形增长
B.该种鱼在太平湖中的环境容纳量为第10年时鱼数量的两倍
C.第20年后该种鱼在太平湖中将逐渐消失
D.第10年该种鱼在太平湖中的种内竞争最激烈
解析:该种鱼迁入太平湖后,种群数量呈“S”形增长,A项错误;第10年时该种鱼的种群增长速率达到最大,此时种群数量约为环境容纳量的一半,所以该种鱼在太平湖中的环境容纳量为第10年时鱼数量的两倍,B项正确;第20年时种群增长速率为0,说明该种鱼的数量达到K值,并在K值上下波动,或由于资源有限逐渐减少,C项错误;第20年时种群增长速率为0,说明该种鱼的数量达到K值,种内竞争最激烈,D项错误。
答案:B
12.(2022·深圳)种群在理想环境中呈“J”形曲线增长(如图中曲线甲);在有环境阻力的条件下,呈“S”形曲线增长(如图中曲线乙)。结合下图分析,下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是 ( )
A.为保护鱼类资源,捕捞的最佳时机应选择在e点
B.若乙表示草履虫种群增长曲线,则e点后增长速率为0
C.若乙表示蝗虫种群增长曲线,则虫害防治应在c点之后
D.K值是环境容纳量,一般不随环境的变化而改变
解析:为保护鱼类资源,捕捞的最佳时机是大于K/2小于K处,使得捕捞后种群数量为K/2,即c点,A项错误;e点种群数量达到K值,此时增长速率为0,B项正确;防治蝗虫的时机应在种群数量及增长率较低时,所以应在b点之前进行,C项错误;K值是环境容纳量,同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响,随着生物生存环境的改善,K值会上升,D项错误。
答案:B
13.调查草原田鼠数量变化对畜牧业有一定的指导意义。假如某时期有一批田鼠迁入某草原,该田鼠以某种优质牧草的根为食。某科研小组对该草原的这一批田鼠进行了长期追踪调查,并绘制了如下图所示的曲线图,请据图回答下列问题。
(1)图中虚线表示在 条件下田鼠种群的增长方式,该增长方式中 (选填“增长率”或“增长速率”)保持不变。
(2)图中实线表示该田鼠种群在该草原上的实际增长情况,图中AB段内实线和虚线重合的原因是 ,而B点以后同一时刻虚线与实线的差值表示 。
(3)牧民为了减少田鼠的数量,在图中 (选填“B”“C”“D”或“E”)点投放鼠药效果最好。
(4)若在图中E点之后,由于过度放牧导致草原退化,请在图中描绘E点之后田鼠的数量变化曲线。
解析:(1)图中虚线表示田鼠数量呈“J”形增长,是在食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下产生的,该过程中增长率保持不变。(2)田鼠迁入之初草原上的食物和空间充足,并且没有天敌,近似理想条件,所以图中AB段内实线和虚线重合。B点以后同一时刻虚线与实线的差值表示生存斗争中被淘汰的个体数。(3)牧民为了减少田鼠的数量,在图中B点投放鼠药效果最好。(4)在图中E点之后,由于过度放牧导致草原退化,则田鼠数量会下降。
答案:(1)食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等 增长率 (2)田鼠迁入之初草原上的食物和空间充足,并且没有天敌,近似理想条件 生存斗争中被淘汰的个体数 (3)B (4)如下图所示
探究实践课:培养液中酵母菌种群数量的变化
一、实验目的
1.了解培养液中酵母菌种群数量的变化。
2.学会绘制种群数量变化曲线图。
3.了解影响酵母菌种群数量变化的因素。
二、实验原理
1.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。
2.在理想的无限环境中,酵母菌种群数量的增长呈“J”形曲线;在有限的环境下,酵母菌种群数量的增长呈“S”形曲线。
3.计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
三、实验材料
酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、血细胞计数板、试管、锥形瓶、酒精灯、超净工作台、滴管、显微镜等。
四、探究过程
五、实验操作
1.操作提醒。
(1)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次。
(2)制片时,先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余的培养液用滤纸吸去。
(3)制片后,应稍等片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,再用显微镜进行观察、计数。
(4)用显微镜计数时,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(类似于“样方法”)。
(5)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。
(6)实验结束后,应将血细胞计数板冲洗干净后自然晾干或烘干,培养液等进行高压蒸汽灭菌处理。
2.实验报告。
实验时间
某年某月某日。
实验地点
实验室。
实验环境
常压、无菌。
实验结果
(1)实验记录。
组别
起始
1
2
3
4
5
6
7
甲
乙
丙
平均值
答案:略(根据具体实验结果记录即可)。
(2)绘制曲线。
将测量数值的平均值换算成10 mL培养液中酵母菌的总数,并以此为纵坐标,以培养天数为横坐标,绘制曲线。
答案:略(根据具体实验记录进行绘制)。
实验结论
开始时酵母菌种群数量呈“J”形增长;随着时间的推移,种群数量呈“S”形增长。
实验反思
成功
之处
利用血细胞计数板进行数量统计。
不足
之处
初时在计数时,由于稀释倍数过低导致一个小方格内酵母菌数量过多,难以数清,而后通过增大稀释倍数解决此问题。
3.实验拓展。
若7d后继续培养酵母菌,记录实验结果并绘制酵母菌种群数量变化曲线。
提示:由于培养液中的营养物质是有限的,而且是不能循环的,当消耗殆尽时种群数量变为0,种群数量变化曲线如下图所示。
实验精炼
血细胞计数板及其使用方法
(1)血细胞计数板。
A
B
①血细胞计数板(如图A所示)由一块厚玻璃片特制而成,其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如图B所示),每个大方格的面积为1 mm2,加盖玻片后的深度为0.1 mm,因此,每个大方格的容积为
0.1 mm3。
②计数室通常有两种规格:一种是16×25,即一个大方格分成16个中方格,而每个中方格又分成25个小方格;另一种是25×16,即一个大方格分成25个中方格,而每个中方格又分成16个小方格。但无论是哪种规格的计数板,每一个大方格中的小方格数都是相同的,即16×25=400(个)小方格。
(2)计数方法。
如果是25×16的计数板,一般选取计数室四个角及中央共5个中方格(共80个小方格)进行计数;如果是16×25的计数板,要取左上、右上、左下、右下4个中方格(即100个小方格)进行计数。
(3)计算方法。
①25×16的血细胞计数板:酵母菌种群密度(个/mL)=(5个中方格内酵母菌个数/80)×400×104×稀释倍数。
②16×25的血细胞计数板:酵母菌种群密度(个/mL)=(4个中方格内酵母菌个数/100)×400×104×稀释倍数。
实验评价
1.下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是( )
A.先将培养液滴在血细胞计数板上,轻盖盖玻片防止气泡产生
B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧
C.早期培养不需取样,培养后期每天取样一次
D.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
解析:制片时,应先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,再将培养液滴于盖玻片边缘,让其自行渗入,A项错误;酵母菌主要进行有氧呼吸,所以在培养酵母菌时,不能去除培养液中的溶解氧,B项错误;早期培养和培养后期每天都需要取样一次,C项错误;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上的酵母菌,D项正确。
答案:D
2.下图是酵母菌通气培养的生长曲线示意图,a、b是相同培养条件下两批次培养的结果,下列叙述合理的是 ( )
A.a批次中可能有大量细菌污染
B.b批次的接种量可能高于a批次的
C.t1时两批次都会产生较多的乙醇
D.t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同
解析:a批次若有大量细菌污染,则K值会下降,与题图不符,A项错误;b批次先达到K值,可能是b批次的接种量高于a批次的,B项正确;图中曲线是在通气的条件下绘制的,t1时种群增长速率较大,说明此时氧气充足,而酒精发酵需要在无氧条件下进行,故此时产生的酒精很少或几乎没有,C项错误;t2时,a、b两批次均达到K值,但由于b批次酵母菌数量首先达到K值,故消耗的营养物质较多,则营养物质的剩余量相对较少,D项错误。
答案:B
3.下图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母菌数量的动态变化。下列关于酵母菌数量的叙述,正确的是( )
A.种内竞争导致初始阶段增长缓慢
B.可用数学模型Nt=N0λt表示
C.可用取样器取样法计数
D.K值约为120000个
解析:初始阶段酵母菌数量少,个体之间几乎不存在种内竞争。在资源和空间有限的环境中,酵母菌的数量呈“S”形增长,而Nt=N0λt为“J”形增长的数学模型。对培养液中的酵母菌进行计数,可采用抽样检测的方法(具体用血细胞计数板进行计数)。由题图可知,1 mL培养液中最多含12 000个酵母菌,则10 mL 培养液中的K值约为120 000个。
答案:D
4.在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干,抽样镜检,如图甲所示(图中黑点代表酵母菌)。将容器放在适宜温度下恒温培养5h后,稀释100倍,再抽样镜检,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
甲 乙
A.培养5h后,酵母菌种群密度增加400倍左右
B.探究酵母菌的种群数量变化可以用标记重捕法
C.用血细胞计数板计数酵母菌数量时只统计方格内的菌体
D.培养5h后,酵母菌种群数量不一定达到K值
解析:用血细胞计数板计数时,除统计方格内的酵母菌外,还要统计相邻两边及其顶角上的酵母菌。5 h前每个小方格内约有5个酵母菌,而5 h后每个小方格内约有10个酵母菌,这是稀释100倍后的值,所以5 h后种群密度增加200倍左右,此时无法判断酵母菌种群数量是否达到K值。
答案:D
5.温度在15~35℃时,酵母菌种群数量增长较快。下表是同学们进行相关探究实验得到的结果(单位:×106个/mL),下列分析错误的是( )
温度/
℃
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
第6次
第7次
第8次
0h
24h
48h
72h
96h
120h
144h
168h
15
1.2
3.0
3.8
4.6
4.0
3.2
2.8
2.5
20
1.2
5.0
5.3
4.2
2.1
1.2
0.8
0.6
25
1.2
5.2
5.6
4.6
2.9
1.0
0.6
0.2
30
1.2
4.9
5.5
4.8
2.2
1.3
0.7
0.5
35
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
1.3
0.8
0.6
A.可以用血细胞计数板在显微镜下对酵母菌进行计数
B.据表分析,酵母菌种群数量增长的最适温度约为25℃
C.不同温度条件下酵母菌种群数量达到K值所需的时间不同
D.每天取样检测一次即可,不需要固定取样的时间
解析:每天取样检测一次即可,但需要固定取样的时间,否则无法比较酵母菌在每天某一特定时间的数量的变化。
答案:D
6.(2021·佛山)某实验小组为了探究不同培养条件下酵母菌种群数量的变化,取A、B、C、D四支试管,这四支试管中加入的溶液和所处的温度如下表所示。下列相关说法错误的是( )
试管编号
A
B
C
D
试管内
的溶液
无菌马铃薯葡萄
糖培养液/mL
10
10
5
5
无菌水/mL
—
—
5
5
活化酵母菌液/mL
0.1
0.1
0.1
0.1
温度/℃
5
25
5
25
A.该实验的目的是探究温度和培养液浓度对酵母菌种群数量增长的影响
B.四支试管中都会产生CO2
C.试管C的环境容纳量大于试管D的
D.吸取培养液进行计数前,要对四支试管进行振荡处理
解析:表格中自变量为葡萄糖含量和温度,能探究温度和培养液浓度对酵母菌种群数量增长的影响,A项正确;四支试管中的酵母菌都能利用葡萄糖进行有氧呼吸,产生CO2,B项正确;试管C、D中葡萄糖的含量相同,但培养温度不同,与试管C相比,试管D的温度条件更适合酵母菌生长、繁殖,试管D的环境容纳量应大于试管C,C项错误;计数前需对四支试管振荡处理,使酵母菌在培养液中分布均匀,减少误差,D项正确。
答案:C
7.某同学在进行探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时,根据实验的结果绘制出了下图所示的酵母菌种群数量变化曲线。下列有关实验的分析,错误的是( )
A.实验过程中酵母菌种群的年龄结构先是增长型,后是稳定型,最后变为衰退型
B.在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率
C.DE段种群的数量开始下降,其主要原因是营养物质的缺乏
D.本实验中不存在对照,统计酵母菌个体数常用抽样检测法
解析:由题图可知,种群数量先增加,然后维持稳定,最后减少,表明种群的年龄结构先是增长型,然后是稳定型,最后变为衰退型;AC段接近种群数量增长的“S”形曲线,增长速率先增大后减小,当种群数量为K/2时,增长速率最大,因此在种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率;DE段种群的数量开始下降,其主要原因是营养物质的缺乏;本实验属于时间上的自身相互对照,统计酵母菌个体数常用抽样检测法。
答案:D
8.请分析并回答下列与种群数量有关的问题。
(1)将某种单细胞菌接种到装有10mL液体培养基(培养基M)的试管中,培养并定时取样进行计数。计数后发现,试管中该种菌的总数达到a时,种群数量不再增加。由此可知,该种群的增长曲线为“ ”形,且种群数量为 时,种群增长最快。
(2)若将该种菌接种在5mL培养基M中,培养条件同上,则与上述实验结果相比,该种菌的环境容纳量(K值)会 (选填“增大”“不变”或“减小”)。若在5mL培养基M中接种该菌的量增加一倍,则与增加前相比,K值会 (选填“增大”“不变”或“减小”),原因是 。
解析:(1)“J”形曲线中种群数量呈指数增长,没有峰值。“S”形曲线中,由于环境阻力(培养液有限、试管体积有限等),种群数量先增加后不变。该单细胞菌数量达到a时,种群数量不再增加,故该种群的增长曲线为“S”形,种群数量为K/2,即a/2时,种群增长速率最大;达到K值,即a时,种群增长速率为0。(2)若把该种单细胞菌接种到装有5 mL培养基M的试管中,由于培养基减少,营养物质减少,故该菌的K值会下降。若该菌的接种量增加一倍,则会较快达到K值,但由于培养基的量不变,K值是由环境资源量决定的,与接种量无关,故K值不变。
答案:(1)S a/2 (2)减小 不变 K值是由环境资源量决定的,与接种量无关
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
[基础检查]
1.数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。调查某种一年生植物的种群时有下列情形:只有80%的种子能发育为成熟植株,每株植物平均产400粒种子。目前有a粒种子,则m年后种子数量为( )
A.0.8a·400m B.400a·0.8m C.a·320m D.320am
解析:由于每株植物每年平均产400粒种子,只有80%能发育为成熟植株,即320粒,则m年后变为320m,现有a粒种子,则m年后种子数量为a·320m。
答案:C
2.下图是种群数量增长曲线,下列叙述正确的是( )
A.鱼类种群数量的增长不受自身种群密度的制约
B.气候条件的改变不会影响种群的环境容纳量
C.防治蝗灾应在害虫数量达到C点时进行
D.渔业捕捞后剩余量需控制在C点以保持最高的增长速率
解析:由于环境资源有限,种群密度越大,种内竞争越剧烈,从而影响种群数量的增长;种群的环境容纳量受环境(包括气候条件)的影响;C点时种群的增长速率最大,不利于防治蝗灾,防治蝗灾应在害虫数量达到C点前进行,且越早防治效果越好;渔业捕捞后剩余量需控制在C点,有利于种群数量迅速恢复。
答案:D
3.向某天然牧场引入良种肉牛100只,自然放养,任其自然繁殖。下图表示种群增长速率随时间变化的曲线,下列叙述正确的是( )
A.在t0~t2时间内,种群数量呈“J”形增长
B.若在t2时种群的数量为N,则在t1时种群的数量约为N/2
C.捕杀肉牛的最佳时期为t1时
D.在t1~t2时,该肉牛的种群数量呈下降趋势
解析:在t0~t2时间内,种群数量呈“S”形增长;t2时种群达到环境容纳量,所以t1时种群的数量约为K/2,即N/2;捕杀肉牛的最佳时期为t1~t2时,捕杀后的肉牛种群数量应为K/2;在t1~t2时,种群增长速率下降,但种群数量仍然呈上升趋势。
答案:B
4.下列关于种群的叙述,正确的是( )
A.种群密度是种群最基本的数量特征,这一特征能反映种群数量的变化趋势
B.呈“J”形增长的不同种群,其数学模型中的参数λ也可能不同
C.种群数量在K/2~K值时,其增长速率在下降、年龄结构为衰退型
D.培养瓶中酵母菌种群数量达到K值前,种群密度对其增长的制约逐渐减弱
解析:年龄结构能够预测种群数量的变化趋势,种群密度不能反映种群数量的变化趋势;种群数量在K/2~K值时,其增长速率在下降,但种群数量一直在增加,故年龄结构为增长型;培养瓶中酵母菌种群数量达到K值前,随着种群数量的增加,种群密度对其增长的制约逐渐增强。
答案:B
5.下列关于环境容纳量的叙述,错误的是( )
A.种群数量在K/2时增长最快
B.同一群落各种群的环境容纳量是相同的
C.环境容纳量会随着环境条件的改变而改变
D.环境容纳量是种群数量在生存环境中的稳定平衡密度
解析:在实际环境中,种群呈“S”形增长,种群数量在K/2时增长最快,A项正确;同一群落内,不同种群在同一环境中的环境容纳量是不同的,B项错误;环境容纳量会受到环境的影响,随环境条件的改变而改变,C项正确;在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近上下波动,故环境容纳量是种群数量在生存环境中的稳定平衡密度,D项正确。
答案:B
6.田鼠是主要生活在农田中的植食性鼠类,当田鼠种群刚迁入一个新的栖息地后,种群数量开始增长,随着时间的推移,种群数量停止增长并维持相对稳定。下列有关叙述正确的是( )
A.田鼠种群数量停止增长时,出生率和死亡率均为零
B.人为地一次性捕杀田鼠后,其环境容纳量迅速降低
C.田鼠的种群数量总是在环境容纳量之下波动
D.田鼠种群增长速率大于零时,其天敌黄鼬的增长速率可能小于零
解析:田鼠种群数量停止增长时,出生率和死亡率均不为零,但是二者的差值为零,A项错误;人为地一次性捕杀田鼠后,其种群数量迅速降低,但是环境容纳量不变,B项错误;种群数量增长到K值后,将在K值上下波动,C项错误;田鼠种群增长速率大于零时,其天敌黄鼬的增长速率可能小于零,因为黄鼬的种群数量还受其天敌的影响,D项正确。
答案:D
7.假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”形增长,该种群的增长速率随种群数量的变化趋势如下图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获。下列四个种群数量中合适的是( )
A.甲点对应的种群数量 B.乙点对应的种群数量
C.丙点对应的种群数量 D.丁点对应的种群数量
解析:题图所示曲线的最高点所对应的种群增长速率最大值,对应的种群数量为K/2。为持续尽可能多地收获该种家畜,应在种群数量超过K/2时捕获,使剩余量保持在K/2,此时种群增长速率最大,可使种群数量快速恢复。
答案:D
8.科研小组对某地两个种群的数量进行了多年的跟踪调查,并研究随时间的变化趋势,结果如下图所示[图中Nt表示第t年的种群数量,Nt+1表示第(t+1)年的种群数量]。下列分析正确的是( )
A.甲种群在0~t3时的年龄结构为增长型
B.乙种群在0~t1时的种群数量呈“J”形增长
C.乙种群在t2时种群数量最少
D.甲种群在t3后种群数量相对稳定可能是生存条件比较理想
解析:若λ=,当λ=1时,代表种群数量趋于稳定;当λ<1时,种群数量减少;当λ>1时,种群数量增加。甲种群在0~t3时,种群数量先减少再增加,A项错误;乙种群在0~t1时,λ>1且不变,种群数量呈“J”形增长,B项正确;乙种群在t2之后,种群数量还有一段时间在减少,因此乙种群在t2时种群数量不是最少的,C项错误;甲种群在t3后λ>1且不变,种群数量呈“J”形增长,D项错误。
答案:B
9.用一定量的培养液在适宜条件下培养酵母菌,其数量随时间变化情况如图甲所示,a为每3 h换一次培养液的培养曲线,b为不更换培养液的培养曲线。请据图回答下列问题。
甲 乙
(1)曲线a表示种群呈“ ”形增长。理论上讲,呈现这种增长模型的条件是 、 、 等。
(2)曲线b表示种群呈“ ”形增长。属于这种增长模型的种群,随种群密度的增加,其增长速率的变化是 。当种群数量达到K/2时,种群的增长速率达到 。
(3)在实际情况下,某绵羊种群增长情况如图乙所示,说明在自然界中,种群数量变化会出现 现象。
解析:(1)曲线a对应的酵母菌种群,在每3 h更换一次培养液的情况下,处于理想状态,故呈“J”形增长。呈现“J”形增长的条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等。(2)曲线b对应的酵母菌种群,由于不更换培养液,生活条件受到限制,故呈“S”形增长。呈现“S”形增长的种群,其增长速率先增大,后减小,最后为零。当种群数量达到环境容纳量的一半时,种群的增长速率达到最大。(3)图乙显示种群数量达到K值时并非固定不变,而是在K值附近波动。
答案:(1)J 食物和空间充裕 气候适宜 没有天敌和其他竞争物种 (2)S 先增大,再减小,最后为零 最大 (3)波动
[拓展应用]
10.(2022·珠海)某生物学研究小组,以绿眼虫为研究对象开展了一系列探究实验。实验一:通过培养液培养绿眼虫探究其种群数量变化,实验结果如图1所示。实验二:探究不同时期太湖水体中绿眼虫的运动活性与水体透明度之间的关系,实验结果如图2所示。依据实验结果分析,下列叙述正确的是 ( )
A.实验一在连续观察的5周时间内需定期更换培养液
B.实验一为单一种群培养体系,不存在影响种群数量的生物因素
C.由图2可知,随着水体透明度的降低,绿眼虫的数量不断下降
D.实验二结果表明,可利用绿眼虫进行初步的水质检测
解析:实验一是“S”形增长曲线,说明在连续观察的5周时间内,因为营养物质短缺且培养液中有代谢废物蓄积,从而影响绿眼虫的繁殖,A项错误;实验一虽为单一种群培养体系,但也存在影响种群数量的生物因素,比如因营养物质短缺出现的种内竞争,B项错误;由图2可知,实验的自变量为水体透明度和不同时期的太湖水体,并不是单一变量,不能得出“随着水体透明度的降低,绿眼虫的数量不断下降”的结论,C项错误;实验二结果表明,同一时期太湖水体中绿眼虫的运动活性与水体透明度的变化趋势相同,因此可利用绿眼虫进行初步的水质检测,D项正确。
答案:D
11.(2022·揭阳)下图所示为某种鱼迁入太平湖后种群增长速率随时间变化的曲线,根据该曲线可以得出 ( )
A.该种鱼迁入太平湖后呈“J”形增长
B.该种鱼在太平湖中的环境容纳量为第10年时鱼数量的两倍
C.第20年后该种鱼在太平湖中将逐渐消失
D.第10年该种鱼在太平湖中的种内竞争最激烈
解析:该种鱼迁入太平湖后,种群数量呈“S”形增长,A项错误;第10年时该种鱼的种群增长速率达到最大,此时种群数量约为环境容纳量的一半,所以该种鱼在太平湖中的环境容纳量为第10年时鱼数量的两倍,B项正确;第20年时种群增长速率为0,说明该种鱼的数量达到K值,并在K值上下波动,或由于资源有限逐渐减少,C项错误;第20年时种群增长速率为0,说明该种鱼的数量达到K值,种内竞争最激烈,D项错误。
答案:B
12.(2022·深圳)种群在理想环境中呈“J”形曲线增长(如图中曲线甲);在有环境阻力的条件下,呈“S”形曲线增长(如图中曲线乙)。结合下图分析,下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是 ( )
A.为保护鱼类资源,捕捞的最佳时机应选择在e点
B.若乙表示草履虫种群增长曲线,则e点后增长速率为0
C.若乙表示蝗虫种群增长曲线,则虫害防治应在c点之后
D.K值是环境容纳量,一般不随环境的变化而改变
解析:为保护鱼类资源,捕捞的最佳时机是大于K/2小于K处,使得捕捞后种群数量为K/2,即c点,A项错误;e点种群数量达到K值,此时增长速率为0,B项正确;防治蝗虫的时机应在种群数量及增长率较低时,所以应在b点之前进行,C项错误;K值是环境容纳量,同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响,随着生物生存环境的改善,K值会上升,D项错误。
答案:B
13.调查草原田鼠数量变化对畜牧业有一定的指导意义。假如某时期有一批田鼠迁入某草原,该田鼠以某种优质牧草的根为食。某科研小组对该草原的这一批田鼠进行了长期追踪调查,并绘制了如下图所示的曲线图,请据图回答下列问题。
(1)图中虚线表示在 条件下田鼠种群的增长方式,该增长方式中 (选填“增长率”或“增长速率”)保持不变。
(2)图中实线表示该田鼠种群在该草原上的实际增长情况,图中AB段内实线和虚线重合的原因是 ,而B点以后同一时刻虚线与实线的差值表示 。
(3)牧民为了减少田鼠的数量,在图中 (选填“B”“C”“D”或“E”)点投放鼠药效果最好。
(4)若在图中E点之后,由于过度放牧导致草原退化,请在图中描绘E点之后田鼠的数量变化曲线。
解析:(1)图中虚线表示田鼠数量呈“J”形增长,是在食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下产生的,该过程中增长率保持不变。(2)田鼠迁入之初草原上的食物和空间充足,并且没有天敌,近似理想条件,所以图中AB段内实线和虚线重合。B点以后同一时刻虚线与实线的差值表示生存斗争中被淘汰的个体数。(3)牧民为了减少田鼠的数量,在图中B点投放鼠药效果最好。(4)在图中E点之后,由于过度放牧导致草原退化,则田鼠数量会下降。
答案:(1)食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等 增长率 (2)田鼠迁入之初草原上的食物和空间充足,并且没有天敌,近似理想条件 生存斗争中被淘汰的个体数 (3)B (4)如下图所示
探究实践课:培养液中酵母菌种群数量的变化
一、实验目的
1.了解培养液中酵母菌种群数量的变化。
2.学会绘制种群数量变化曲线图。
3.了解影响酵母菌种群数量变化的因素。
二、实验原理
1.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。
2.在理想的无限环境中,酵母菌种群数量的增长呈“J”形曲线;在有限的环境下,酵母菌种群数量的增长呈“S”形曲线。
3.计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
三、实验材料
酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、血细胞计数板、试管、锥形瓶、酒精灯、超净工作台、滴管、显微镜等。
四、探究过程
五、实验操作
1.操作提醒。
(1)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次。
(2)制片时,先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余的培养液用滤纸吸去。
(3)制片后,应稍等片刻,待酵母菌全部沉降到计数室底部,再用显微镜进行观察、计数。
(4)用显微镜计数时,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(类似于“样方法”)。
(5)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。
(6)实验结束后,应将血细胞计数板冲洗干净后自然晾干或烘干,培养液等进行高压蒸汽灭菌处理。
2.实验报告。
实验时间
某年某月某日。
实验地点
实验室。
实验环境
常压、无菌。
实验结果
(1)实验记录。
组别
起始
1
2
3
4
5
6
7
甲
乙
丙
平均值
答案:略(根据具体实验结果记录即可)。
(2)绘制曲线。
将测量数值的平均值换算成10 mL培养液中酵母菌的总数,并以此为纵坐标,以培养天数为横坐标,绘制曲线。
答案:略(根据具体实验记录进行绘制)。
实验结论
开始时酵母菌种群数量呈“J”形增长;随着时间的推移,种群数量呈“S”形增长。
实验反思
成功
之处
利用血细胞计数板进行数量统计。
不足
之处
初时在计数时,由于稀释倍数过低导致一个小方格内酵母菌数量过多,难以数清,而后通过增大稀释倍数解决此问题。
3.实验拓展。
若7d后继续培养酵母菌,记录实验结果并绘制酵母菌种群数量变化曲线。
提示:由于培养液中的营养物质是有限的,而且是不能循环的,当消耗殆尽时种群数量变为0,种群数量变化曲线如下图所示。
实验精炼
血细胞计数板及其使用方法
(1)血细胞计数板。
A
B
①血细胞计数板(如图A所示)由一块厚玻璃片特制而成,其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如图B所示),每个大方格的面积为1 mm2,加盖玻片后的深度为0.1 mm,因此,每个大方格的容积为
0.1 mm3。
②计数室通常有两种规格:一种是16×25,即一个大方格分成16个中方格,而每个中方格又分成25个小方格;另一种是25×16,即一个大方格分成25个中方格,而每个中方格又分成16个小方格。但无论是哪种规格的计数板,每一个大方格中的小方格数都是相同的,即16×25=400(个)小方格。
(2)计数方法。
如果是25×16的计数板,一般选取计数室四个角及中央共5个中方格(共80个小方格)进行计数;如果是16×25的计数板,要取左上、右上、左下、右下4个中方格(即100个小方格)进行计数。
(3)计算方法。
①25×16的血细胞计数板:酵母菌种群密度(个/mL)=(5个中方格内酵母菌个数/80)×400×104×稀释倍数。
②16×25的血细胞计数板:酵母菌种群密度(个/mL)=(4个中方格内酵母菌个数/100)×400×104×稀释倍数。
实验评价
1.下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作,正确的是( )
A.先将培养液滴在血细胞计数板上,轻盖盖玻片防止气泡产生
B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧
C.早期培养不需取样,培养后期每天取样一次
D.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
解析:制片时,应先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,再将培养液滴于盖玻片边缘,让其自行渗入,A项错误;酵母菌主要进行有氧呼吸,所以在培养酵母菌时,不能去除培养液中的溶解氧,B项错误;早期培养和培养后期每天都需要取样一次,C项错误;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上的酵母菌,D项正确。
答案:D
2.下图是酵母菌通气培养的生长曲线示意图,a、b是相同培养条件下两批次培养的结果,下列叙述合理的是 ( )
A.a批次中可能有大量细菌污染
B.b批次的接种量可能高于a批次的
C.t1时两批次都会产生较多的乙醇
D.t2时两批次发酵液中营养物质剩余量相同
解析:a批次若有大量细菌污染,则K值会下降,与题图不符,A项错误;b批次先达到K值,可能是b批次的接种量高于a批次的,B项正确;图中曲线是在通气的条件下绘制的,t1时种群增长速率较大,说明此时氧气充足,而酒精发酵需要在无氧条件下进行,故此时产生的酒精很少或几乎没有,C项错误;t2时,a、b两批次均达到K值,但由于b批次酵母菌数量首先达到K值,故消耗的营养物质较多,则营养物质的剩余量相对较少,D项错误。
答案:B
3.下图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母菌数量的动态变化。下列关于酵母菌数量的叙述,正确的是( )
A.种内竞争导致初始阶段增长缓慢
B.可用数学模型Nt=N0λt表示
C.可用取样器取样法计数
D.K值约为120000个
解析:初始阶段酵母菌数量少,个体之间几乎不存在种内竞争。在资源和空间有限的环境中,酵母菌的数量呈“S”形增长,而Nt=N0λt为“J”形增长的数学模型。对培养液中的酵母菌进行计数,可采用抽样检测的方法(具体用血细胞计数板进行计数)。由题图可知,1 mL培养液中最多含12 000个酵母菌,则10 mL 培养液中的K值约为120 000个。
答案:D
4.在一定量的酵母菌培养液中放入活酵母菌若干,抽样镜检,如图甲所示(图中黑点代表酵母菌)。将容器放在适宜温度下恒温培养5h后,稀释100倍,再抽样镜检,如图乙所示。下列叙述正确的是( )
甲 乙
A.培养5h后,酵母菌种群密度增加400倍左右
B.探究酵母菌的种群数量变化可以用标记重捕法
C.用血细胞计数板计数酵母菌数量时只统计方格内的菌体
D.培养5h后,酵母菌种群数量不一定达到K值
解析:用血细胞计数板计数时,除统计方格内的酵母菌外,还要统计相邻两边及其顶角上的酵母菌。5 h前每个小方格内约有5个酵母菌,而5 h后每个小方格内约有10个酵母菌,这是稀释100倍后的值,所以5 h后种群密度增加200倍左右,此时无法判断酵母菌种群数量是否达到K值。
答案:D
5.温度在15~35℃时,酵母菌种群数量增长较快。下表是同学们进行相关探究实验得到的结果(单位:×106个/mL),下列分析错误的是( )
温度/
℃
第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
第6次
第7次
第8次
0h
24h
48h
72h
96h
120h
144h
168h
15
1.2
3.0
3.8
4.6
4.0
3.2
2.8
2.5
20
1.2
5.0
5.3
4.2
2.1
1.2
0.8
0.6
25
1.2
5.2
5.6
4.6
2.9
1.0
0.6
0.2
30
1.2
4.9
5.5
4.8
2.2
1.3
0.7
0.5
35
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
1.3
0.8
0.6
A.可以用血细胞计数板在显微镜下对酵母菌进行计数
B.据表分析,酵母菌种群数量增长的最适温度约为25℃
C.不同温度条件下酵母菌种群数量达到K值所需的时间不同
D.每天取样检测一次即可,不需要固定取样的时间
解析:每天取样检测一次即可,但需要固定取样的时间,否则无法比较酵母菌在每天某一特定时间的数量的变化。
答案:D
6.(2021·佛山)某实验小组为了探究不同培养条件下酵母菌种群数量的变化,取A、B、C、D四支试管,这四支试管中加入的溶液和所处的温度如下表所示。下列相关说法错误的是( )
试管编号
A
B
C
D
试管内
的溶液
无菌马铃薯葡萄
糖培养液/mL
10
10
5
5
无菌水/mL
—
—
5
5
活化酵母菌液/mL
0.1
0.1
0.1
0.1
温度/℃
5
25
5
25
A.该实验的目的是探究温度和培养液浓度对酵母菌种群数量增长的影响
B.四支试管中都会产生CO2
C.试管C的环境容纳量大于试管D的
D.吸取培养液进行计数前,要对四支试管进行振荡处理
解析:表格中自变量为葡萄糖含量和温度,能探究温度和培养液浓度对酵母菌种群数量增长的影响,A项正确;四支试管中的酵母菌都能利用葡萄糖进行有氧呼吸,产生CO2,B项正确;试管C、D中葡萄糖的含量相同,但培养温度不同,与试管C相比,试管D的温度条件更适合酵母菌生长、繁殖,试管D的环境容纳量应大于试管C,C项错误;计数前需对四支试管振荡处理,使酵母菌在培养液中分布均匀,减少误差,D项正确。
答案:C
7.某同学在进行探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时,根据实验的结果绘制出了下图所示的酵母菌种群数量变化曲线。下列有关实验的分析,错误的是( )
A.实验过程中酵母菌种群的年龄结构先是增长型,后是稳定型,最后变为衰退型
B.在酵母菌种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率
C.DE段种群的数量开始下降,其主要原因是营养物质的缺乏
D.本实验中不存在对照,统计酵母菌个体数常用抽样检测法
解析:由题图可知,种群数量先增加,然后维持稳定,最后减少,表明种群的年龄结构先是增长型,然后是稳定型,最后变为衰退型;AC段接近种群数量增长的“S”形曲线,增长速率先增大后减小,当种群数量为K/2时,增长速率最大,因此在种群数量增长的不同阶段,可能具有相同的增长速率;DE段种群的数量开始下降,其主要原因是营养物质的缺乏;本实验属于时间上的自身相互对照,统计酵母菌个体数常用抽样检测法。
答案:D
8.请分析并回答下列与种群数量有关的问题。
(1)将某种单细胞菌接种到装有10mL液体培养基(培养基M)的试管中,培养并定时取样进行计数。计数后发现,试管中该种菌的总数达到a时,种群数量不再增加。由此可知,该种群的增长曲线为“ ”形,且种群数量为 时,种群增长最快。
(2)若将该种菌接种在5mL培养基M中,培养条件同上,则与上述实验结果相比,该种菌的环境容纳量(K值)会 (选填“增大”“不变”或“减小”)。若在5mL培养基M中接种该菌的量增加一倍,则与增加前相比,K值会 (选填“增大”“不变”或“减小”),原因是 。
解析:(1)“J”形曲线中种群数量呈指数增长,没有峰值。“S”形曲线中,由于环境阻力(培养液有限、试管体积有限等),种群数量先增加后不变。该单细胞菌数量达到a时,种群数量不再增加,故该种群的增长曲线为“S”形,种群数量为K/2,即a/2时,种群增长速率最大;达到K值,即a时,种群增长速率为0。(2)若把该种单细胞菌接种到装有5 mL培养基M的试管中,由于培养基减少,营养物质减少,故该菌的K值会下降。若该菌的接种量增加一倍,则会较快达到K值,但由于培养基的量不变,K值是由环境资源量决定的,与接种量无关,故K值不变。
答案:(1)S a/2 (2)减小 不变 K值是由环境资源量决定的,与接种量无关
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