備課素材：種群密度調(diào)查方法-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修二

種群密度調(diào)查方法人教2019版高中生物學(xué)選擇性必修二提到，種群密度調(diào)查的方法有；實(shí)際上，在生態(tài)學(xué)研究中，還會(huì)用到一些方法。生物多樣性是衡量自然保護(hù)區(qū)和國(guó)家公園保護(hù)工作的重要指標(biāo)之一，其中大型野生動(dòng)物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等變化非常敏感，可以作為自然保護(hù)區(qū)和國(guó)家公園生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的指示物種。然而，由于大型野生動(dòng)物的天然密度較低、難以接近，傳統(tǒng)基于地面的調(diào)查方式對(duì)動(dòng)物有一定干擾，且存在視線遮擋、成本高等問題，野生動(dòng)物種群數(shù)量調(diào)查工作難以長(zhǎng)期開展，且精度低、難以重復(fù)。近年來，無人機(jī)以成本低、操作靈活等優(yōu)勢(shì)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但還鮮有學(xué)者研究如何將無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用于大型野生動(dòng)物調(diào)查工作，以及研究將其應(yīng)用于野生動(dòng)物調(diào)查的效率和精度。種群密度是指單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)。是種群最基本的數(shù)量特征。種群密度的調(diào)查方法:（1）逐個(gè)計(jì)數(shù)法:分布范圍較小,個(gè)體較大的個(gè)體。如柳樹、琪桐等。（2）估算法：估算種群密度時(shí)，常用樣方法、標(biāo)記重捕法和黑光燈誘捕法。①樣方法一般適用于植物，也可以用于昆蟲卵的數(shù)量調(diào)查及一些活動(dòng)范圍較小的動(dòng)物，如作物植株上的蚜蟲、跳蜻等，在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)小大小相同的樣方，一般采用五點(diǎn)取樣法或者等距取樣法，通過計(jì)數(shù)每個(gè)樣方的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)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，其步驟是確定調(diào)查對(duì)象→選取樣方→計(jì)數(shù)→計(jì)算種群密度。②活動(dòng)能力大的動(dòng)物常用標(biāo)志重捕法，其步驟是確定調(diào)查對(duì)象→捕獲并標(biāo)志個(gè)體→重捕并計(jì)數(shù)→計(jì)算種群密度。種群個(gè)體總數(shù)=標(biāo)志數(shù)(第一次捕獲)×重捕個(gè)體數(shù)/重捕中標(biāo)志個(gè)體數(shù)。③具有趨光性的昆蟲常用黑光燈誘捕法，如飛蛾等。（3）其他方法:不需要直接觀察或捕捉，就能調(diào)查種群密度或種群數(shù)量的新方法。原因是在調(diào)查生活在隱蔽、復(fù)雜環(huán)境中的動(dòng)物，特別是猛禽和猛獸時(shí)，這些方法就不適用了。為此，科學(xué)家開發(fā)出一些不需要直接觀察或捕捉就能調(diào)查種群密度或種群數(shù)量的新方法。例如，航拍法、紅外觸發(fā)相機(jī)、分析糞便、標(biāo)記聲音等。①航拍法：一種基于無人機(jī)航拍影像對(duì)大型野生動(dòng)物種群數(shù)量進(jìn)行調(diào)查。將無人機(jī)應(yīng)用于野生動(dòng)物調(diào)查工作的方法和流程，可以避免了對(duì)野生動(dòng)物的干擾，大幅減少了野外調(diào)查工作量，提高調(diào)查精度和效率，并使調(diào)查工作變得易于重復(fù)和具有了更高的對(duì)比性。②紅外觸發(fā)相機(jī)：在動(dòng)物的棲息地布設(shè)若干臺(tái)紅外觸發(fā)相機(jī)，恒溫動(dòng)物一靠近，就會(huì)觸發(fā)相機(jī)自動(dòng)拍攝照片或視頻。經(jīng)過一段時(shí)間，科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)分析處理這些照片或視頻，就能確定所調(diào)查動(dòng)物的種群數(shù)量。運(yùn)用這種方法，我國(guó)科學(xué)家于2015年查明，我國(guó)東北長(zhǎng)白山脈北部地區(qū)至少有27只東北虎和42只東北豹。③分析糞便：不同動(dòng)物的糞便具有不同的特征，先區(qū)分糞便來自哪種動(dòng)物，在分析這種動(dòng)物的糞便來自多少個(gè)個(gè)體，就可以獲得總?cè)旱臄?shù)量信息。例如，在四川王朗國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，科學(xué)家采集了大量大熊貓的糞便，通過分析其中的微衛(wèi)星DNA分子標(biāo)記（又被稱為短串聯(lián)重復(fù)序列(STRs)或簡(jiǎn)單重復(fù)序列（SSR），是均勻分布于真核生物基因組中的簡(jiǎn)單重復(fù)序列，由2～6個(gè)核苷酸的串聯(lián)重復(fù)片段構(gòu)成，重復(fù)單位的重復(fù)次數(shù)在個(gè)體間呈高度變異性并且數(shù)量豐富，具體方法可以參考文章后的鏈接：科技偵探：Y染色體－STR基因檢測(cè)技術(shù)的原理和應(yīng)用），查明在2003年到2004年，這些地區(qū)大熊貓的種群數(shù)量為66只，其中雄性35只，雌性31只。④標(biāo)記聲音：動(dòng)物的聲音也存在個(gè)體差異，成熟個(gè)體的聲音特征往往可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。因此，動(dòng)物的聲音可以作為一種非損傷、低干擾的標(biāo)記，用于對(duì)不同個(gè)體進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而進(jìn)行種群數(shù)量的監(jiān)測(cè)。利用這套基于聲音的個(gè)體識(shí)別技術(shù)，科學(xué)家成功地對(duì)鯨、長(zhǎng)臂猿等哺乳動(dòng)物以及鸮、秧雞等鳥類開展了野外種群數(shù)量的監(jiān)測(cè)。例1、某研究小組借助空中拍照技術(shù)調(diào)查草原上地面活動(dòng)的某種哺乳動(dòng)物的種群數(shù)量,主要操作流程是選取樣方、空中拍照、識(shí)別照片中該種動(dòng)物并計(jì)數(shù)。回答下列問題。（1）為保證調(diào)查的可靠性和準(zhǔn)確性,選取樣方是應(yīng)注意的主要事項(xiàng)有

(答出3點(diǎn)即可)。（2）已知調(diào)查區(qū)域總面積為S,樣方面積為m,樣方內(nèi)平均個(gè)體數(shù)為n,則該區(qū)域的種群數(shù)量為

。（3）與標(biāo)志重捕法相比,上述調(diào)查方法的優(yōu)勢(shì)有

(答出2點(diǎn)即可)。答案：（1）隨機(jī)取樣、樣方大小一致、樣方數(shù)量適宜（2）(S×n)/m（3）對(duì)野生動(dòng)物的不良影響小、調(diào)查周期短,操作簡(jiǎn)便解析：（1）采用樣方法估算種群密度時(shí)，隨機(jī)選取若干個(gè)小大小相同的樣方，一般采用五點(diǎn)取樣法或者等距取樣法，通過計(jì)數(shù)每個(gè)樣方的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)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，需要注意一定要隨機(jī)取樣,并且樣方大小一致、樣方數(shù)量適宜等問題。故答案為:隨機(jī)取樣、樣方大小一致、樣方數(shù)量適宜。（2）某一區(qū)域的種群數(shù)量=區(qū)域面積×種群密度，種群密度=樣方內(nèi)平均個(gè)體數(shù)/樣方面積，故若調(diào)查區(qū)域總面積為S，樣方面積為m，樣方內(nèi)平均個(gè)體數(shù)為n，則種群密度=n/m，種群數(shù)量=區(qū)域面積×種群密度=s×n/m=(S×n)/m。故答案為:(S×n)/m。（3）由題意可知，題目中使用的估算種群密度的方法為航拍法，航拍法不需要直接觀察或捕捉，就能調(diào)查科種群密度或種群數(shù)量，減少了對(duì)野生動(dòng)物的影響，并且操作簡(jiǎn)單、調(diào)查周期短。故答案為:對(duì)野生動(dòng)物的不良影響小、調(diào)查周期短，操作簡(jiǎn)便。例2、為保護(hù)和合理利用自然資源，某研究小組對(duì)某林地的動(dòng)植物資源進(jìn)行了調(diào)查?；卮鹣铝袉栴}。（1）調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某種哺乳動(dòng)物種群的年齡結(jié)構(gòu)屬于增長(zhǎng)型，得出這一結(jié)論的主要依據(jù)是發(fā)現(xiàn)該種群中

。（2）若要調(diào)查林地中某種雙子葉植物的種群密度，可以采用的方法是

；若要調(diào)查某種鳥的種群密度，可以采用的方法是

。（3）調(diào)查發(fā)現(xiàn)該林地的物種數(shù)目很多。一個(gè)群落中物種數(shù)目的多少稱為

。（4）該林地中，植物對(duì)動(dòng)物的作用有

（答出2點(diǎn)即可）；動(dòng)物對(duì)植物的作用有

（答出2點(diǎn)即可）。答案：（1）幼年個(gè)體偏多，成年和老年個(gè)體偏少（2）樣方法

標(biāo)志重捕法（3）豐富度（4）為動(dòng)物提供食物

為動(dòng)物提供棲息場(chǎng)所（合理即可）

為植物提供CO2和肥料；利于植物的傳粉和種子傳播（合理即可）解析：（1）年齡結(jié)構(gòu)為增長(zhǎng)型的種群中，老年和成年個(gè)體數(shù)目較少，幼年個(gè)體數(shù)目較多。（2）一般采用樣