重難點(diǎn)(一)　種群的“J”形和“S”形增長曲線模型的分析及應(yīng)用

精研重難點(diǎn)(一)種群的“J”形和“S”形增長曲線模型的分析及應(yīng)用

從“高度”上研究高考思維建模|利用λ值判斷種群數(shù)量變化“λ”表示種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量為第一年的λ倍。若λ＝1，則種群數(shù)量不變(穩(wěn)定)；若λ>1，則種群數(shù)量增長，λ>1且恒定時種群數(shù)量呈“J”形增長；若λ<1，則種群數(shù)量下降。如下圖所示：[典例]

(2022·山東高考)一個繁殖周期后的種群數(shù)量可表示為該種群的補(bǔ)充量。某實(shí)驗水域中定期投入適量的飼料，其他因素穩(wěn)定。圖中曲線Ⅰ表示該實(shí)驗水域中某種水生動物的親體數(shù)量與補(bǔ)充量的關(guān)系，曲線Ⅱ表示親體數(shù)量與補(bǔ)充量相等。下列說法正確的是

(

)A．親體數(shù)量約為1000個時，可獲得最大持續(xù)捕撈量B．親體數(shù)量約為500個時，單位時間內(nèi)增加的數(shù)量最多C．親體數(shù)量大于1000個時，補(bǔ)充量與親體數(shù)量相等，種群達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)D．飼料是影響該種群數(shù)量變化的非密度制約因素

解題關(guān)鍵——破譯新情境情境信息化新為熟一個繁殖周期后的種群數(shù)量可表示為該種群的補(bǔ)充量按教材模型理解：假定繁殖周期為一年，補(bǔ)充量就是一年后的種群數(shù)量曲線Ⅰ表示該實(shí)驗水域中某種水生動物的親體數(shù)量與補(bǔ)充量的關(guān)系補(bǔ)充量/親體數(shù)量＝λ，曲線Ⅰ的λ值不是恒定不變的曲線Ⅱ表示親體數(shù)量與補(bǔ)充量相等λ＝1時，一個繁殖周期后的種群數(shù)量不變[答案]

B[解析]親體數(shù)量約為1000個時，該種群的補(bǔ)充量等于親體數(shù)量，即出生率等于死亡率，是K值，根據(jù)種群的增長速率變化可知，捕撈后種群數(shù)量處于K/2時獲得最大持續(xù)捕撈量，A錯誤；種群數(shù)量處于K/2時單位時間內(nèi)增加的數(shù)量最多，即親體數(shù)量約為500個時，單位時間內(nèi)增加的數(shù)量最多，B正確；由圖可知，親體數(shù)量等于1000個時，補(bǔ)充量與親體數(shù)量已經(jīng)相等，種群達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，C錯誤；一般來說，食物和天敵等生物因素對種群數(shù)量的作用強(qiáng)度與該種群的密度是相關(guān)的，這些因素稱為密度制約因素，飼料是影響該種群數(shù)量變化的密度制約因素，D錯誤。從“深度”上提升知能1．“S”形增長的不同曲線模型分析(1)曲線模型(2)模型分析①t1之前，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間相對充裕，種群數(shù)量增長較快；當(dāng)種群數(shù)量為K/2時，出生率遠(yuǎn)大于死亡率，種群增長速率達(dá)到最大值。②t1～t2，由于資源和空間有限，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長速率下降。③t2時，種群數(shù)量達(dá)到K值，此時出生率等于死亡率，種群增長速率為0。2．“S”形增長中K值的確認(rèn)K值即一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量。實(shí)際環(huán)境中種群數(shù)量往往在K值上下波動，如圖所示：3．“S”形增長中K值的變化圖示分析(1)K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值可能會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值可能會上升。(2)在環(huán)境條件穩(wěn)定、K值一定的情況下，種群數(shù)量也不是一成不變的：會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值時，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。(3)K值并不是種群數(shù)量的最大值：K值是環(huán)境容納量，種群數(shù)量所達(dá)到的最大值有時會超過K值，但這個值存在的時間很短，因為在一定的環(huán)境條件下不能維持該值。從“細(xì)度”上修補(bǔ)疏漏生態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)查方法誤差分析歸類匯總1．樣方法2．標(biāo)記重捕法3．抽樣檢測法(1)未做到每天取樣時間一致。(2)取樣時未“振蕩”，而是從靜置培養(yǎng)液上層或下層取樣。(3)計數(shù)板有氣泡。(4)檢測時培養(yǎng)液滲入后沒有稍等片刻而直接觀察(酵母菌還沒有沉降到計數(shù)室底部)。4．取樣器取樣法(1)未能給予最適“誘捕”條件，即未能充分利用土壤動物“趨濕”“避光”特性，如未打開電燈可導(dǎo)致誘捕到的動物個體減少。(2)未做到土壤類型、取樣時間、土層深度保持一致而導(dǎo)致誤差。(3)對“不知名”的動物不予計數(shù)而導(dǎo)致誤差(正確做法是記為“待鑒定××”，并記下其特征)。從“精度”上拓展訓(xùn)練1．下列有關(guān)生物種群數(shù)量調(diào)查的方法中，錯誤的是

(

)A．調(diào)查跳蝻，用樣方法B．調(diào)查馬尾松，小樣方劃分為1m2左右C．調(diào)查蒲公英，要計數(shù)小樣方內(nèi)的個體數(shù)和兩個相鄰的邊及頂角處的個體數(shù)D．調(diào)查趨光性的農(nóng)業(yè)害蟲，可用定位設(shè)置燈光誘捕，定時計數(shù)法答案：B

解析：由于跳蝻的活動能力較弱，一般用樣方法調(diào)查其種群密度，A正確；馬尾松是大型植物，1m2左右的樣方太小，一般樣方面積用100m2左右，B錯誤；調(diào)查蒲公英種群密度用樣方法，統(tǒng)計數(shù)據(jù)時要包括位于樣方邊線上的個體，一般遵從計上不計下，計左不計右的原則，即一般計數(shù)小樣方內(nèi)的個體數(shù)和兩個相鄰的邊及頂角處的個體數(shù)，C正確；用黑光燈進(jìn)行燈光誘捕可以用于調(diào)查具有趨光性的農(nóng)業(yè)害蟲，在研究區(qū)域內(nèi)定位設(shè)置燈光誘捕，定時計數(shù)即可，D正確。2．下列有關(guān)生物學(xué)實(shí)驗操作、材料、條件等方面的敘述，正確的是

(

)A．“用樣方法調(diào)查某地某植物種群密度”實(shí)驗中，統(tǒng)計所有樣方該植物的總數(shù)，除以單個樣方面積，即為該植物的種群密度B．“探究酵母菌種群數(shù)量動態(tài)變化”實(shí)驗中，吸取培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前需要振蕩，否則會導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果偏大C．可以采用取樣調(diào)查法調(diào)查水體中小動物類群豐富度D．“探究土壤微生物的分解作用”實(shí)驗中對土壤進(jìn)行高溫處理組為對照組答案：C

解析：計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，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，A錯誤；吸取培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前需要振蕩，目的是使菌體在培養(yǎng)液中混合均勻，否則會導(dǎo)致統(tǒng)計結(jié)果偏大或偏小，B錯誤；可以采用取樣調(diào)查法調(diào)查水體中小動物類群豐富度，C正確；探究土壤微生物的分解作用實(shí)驗中自變量是土壤微生物的有無，因此對土壤進(jìn)行高溫處理組為實(shí)驗組，D錯誤。3．(2023·深圳一模)月季長管蚜是月季的主要害蟲，生產(chǎn)實(shí)踐中常用白僵菌對月季長管蚜進(jìn)行生物防治。生物防治時月季長管蚜的感染死亡率需達(dá)到90%以上?？蒲腥藛T為了確定白僵菌孢子懸浮液合適的濃度，進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果如右圖。下列敘述錯誤的是

(

)A．月季、月季長管蚜、白僵菌共同構(gòu)成群落B．可以用樣方法調(diào)查月季長管蚜的種群密度C．與使用殺蟲劑相比，利用白僵菌進(jìn)行生物防治有利于保護(hù)環(huán)境D．使用108spores·mL－1的孢子懸浮液4天后能達(dá)到防治效果答案：A

解析：群落是指相同時間聚集在一定區(qū)域中所有生物種群的集合體，月季、月季長管蚜、白僵菌只是該區(qū)域中的部分生物，不能構(gòu)成一個群落，A錯誤；月季長管蚜活動能力弱、活動范圍小，可用樣方法調(diào)查其種群密度，B正確；使用殺蟲劑容易造成環(huán)境污染，進(jìn)行生物防治可保護(hù)環(huán)境，C正確；根據(jù)題意可知，生物防治時月季長管蚜的感染死亡率需達(dá)到90%以上，結(jié)合圖示可知，使用108spores·mL－1的孢子懸浮液4天后能達(dá)到感染死亡率90%以上，即達(dá)到防治效果，D正確。4．(2023·武漢一模)右圖中甲、乙兩條曲線分別表示燕鵒和蝗蟲當(dāng)年的種群數(shù)量(Nt)和一年后的種群數(shù)量(Nt＋1)之間的關(guān)系，虛線表示Nt＋1＝Nt。下列敘述錯誤的是

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)A．研究燕鵒和蝗蟲的關(guān)系屬于種群層次B．當(dāng)種群數(shù)量處于S點(diǎn)時，年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型C．當(dāng)燕鵒種群數(shù)量低于X點(diǎn)時，該種群數(shù)量會逐年下降D．當(dāng)種群數(shù)量較少時，蝗蟲會在短時間內(nèi)快速增長答案：A解析：研究燕鵒和蝗蟲的關(guān)系屬于群落層次，A錯誤；當(dāng)種群數(shù)量處于S(Nt＋1＝Nt)點(diǎn)時，種群數(shù)量保持相對穩(wěn)定，年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型，B正確；當(dāng)燕鵒種群數(shù)量低于X點(diǎn)時，Nt＋1與Nt比值小于1，說明該種群數(shù)量的變化趨勢是逐年下降，C正確；當(dāng)蝗蟲種群數(shù)量較少時，Nt＋1與Nt比值大于1，說明蝗蟲會在短時間內(nèi)快速增長，D正確。5．(2023·蘇州模擬)鱈魚是具有較高經(jīng)濟(jì)效益的海洋魚類，其種群數(shù)量的變化受多種因素影響?？蒲腥藛T基于數(shù)據(jù)構(gòu)建圖示模型，用以預(yù)測捕撈強(qiáng)度、網(wǎng)眼大小(160mm和130mm)等人為因素對種群的影響。回答下列問題：(1)即使沒有捕撈，鱈魚種群數(shù)量也不可能無限增長，原因是___________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn))。(2)模型顯示，不同網(wǎng)眼(160mm和130mm)捕撈條件下，種群數(shù)量變化不同，原因是網(wǎng)眼不僅直接影響捕獲數(shù)量，還改變鱈魚種群的____________，從而使________下降導(dǎo)致種群衰退。鱈魚是冷水魚類，對洋流溫度變化敏感，因此模型構(gòu)建時需要考慮________________(填種群特征)。(3)海洋中存在“浮游植物→浮游動物→低營養(yǎng)級魚類→高營養(yǎng)級魚類”的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，高營養(yǎng)級魚類多具有較高經(jīng)濟(jì)效益，為提高高營養(yǎng)級魚類的捕獲量，從營養(yǎng)結(jié)構(gòu)角度可采取的措施是減少______________________。解析：(1)由于受到資源和空間的限制，并且也存在天敵和其他競爭物種，即使沒有捕撈，鱈魚種群數(shù)量也不可能無限增長。(2)不同網(wǎng)眼(160mm和130mm)捕撈條件下，捕獲個體的大小不同，會改變鱈魚種群的年齡結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響出生率，所以不同網(wǎng)眼捕撈條件下，鱈魚的種群數(shù)量變化不同。鱈魚是冷水魚類，對洋流溫度變化敏感，即鱈魚種群會因為洋流溫度的變化而出現(xiàn)大量的遷入和遷出，因此模型構(gòu)建時需要考慮遷入率和遷出