人教版必修三种群的特征学案

第4章种群和群落

第1节种群的特征

灵璧一中赵斌

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导言

物种：是指分布在一定的，具有一定的，而且在下能够，并能够产生出的一群生物个体。

种群：生活在一定的个体的总和。

思考：①马和驴是同一物种吗?为什么?②一个池塘中所有的鱼是一个种群吗?

提示：①不能产生可育后代。②不是，鱼有许多种。

1.调查种群密度的方法

种群密度是指种群在中的个体数量。（种群密度是种群最基本的）思考：样方法和标志重捕法一般适用于调查什么生物?

提示：植物；哺乳类、鸟类、鱼类、昆虫和腹足类等

2.出生率和死亡率

出生率是指在单位时间内的个体数目占该种群个体总数的比率。

死亡率是指在单位时间内的个体数目占该种群个体总数的比例。

3. 迁入率和迁出率

对一个种群来说，单位时间内的个体，占该种群个体总数的比率，分别称为迁入率和迁出率。

4.年龄组成和性别比例

种群的年龄组成是指一个种群中各年龄期的。

性别比例是指种群中雌雄个体数目的。

预览答案自然区域形态结构和生理功能自然状态相互交配和繁殖可育后代自然区域同种生物单位面积（或体积）数量特征新产生死亡迁入和迁出个体数目的比例比例

问题探讨

怎样估算这地草地中蒲公英的数量?

提示：可采用课本介绍的两种取样方法取样，用样方法进行估算。也可以将模拟草地平均分成若干等份，求得其中一份的数量后，再估算整体的数量。

本节聚焦

本节学习重点是：种群的特征；学习难点是：样方的选择和确定。学习时要从探究方法着手，理解种群的概念和特征，发展探究能力。

学习过程

物种是指分布在一定的自然区域，具有一定的形态结构和生理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生出可育后代的一群生物个体。

种群是指生活在一定自然区域的同种生物个体的总和。作为一个种群不仅占有一定的空间，而且具有一定的结构，同一种群内的个体间具有交换基因的能力。

一调查种群密度的方法

（一）样方法

样方法的方法繁多，依生物种类、具体环境不同而有所不同。样方的面积有大有小，样方形状也有方形、长方形、圆形、条带状等多种，但是各种方法的原理却是相同的。首先，在要调查的生物群落中，确定一个或数个范围相对较大区域作为样地；再在样地中随机选取若干个样方；然后计数各样方中的全部个体数量；最后，计算全部样方个体数量的平均数，通过数理统计，对种群总体数量进行估计。

探究用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度

1．样方：从研究对象的总体中，抽取出来的部分个体的集合，就叫做样方。样方也叫做样本。

2．随机取样：在抽样时，如果总体中每一个个体被抽选的机会均等，且每一个个体被选与其他个体间无任何牵连，这样就满足了随机性，叫做随机取样。随机取样不允许掺入任何主观性。

3.植物种群密度的取样调查实施步骤

(1)确定调查对象→(2)选择调查地段→(3)确定样方(符合随机取样原则)→(4)设计计数记录表→(5)实地计数记录→(6)计算种群密度

分析讨论

1.实地调查与本节课“问题探讨”活动中的模拟调查有什么不同？

提示：“问题探讨”中调查对象是完全随机分布的，且调查区域是规则的，调查对象与其他物体的区分是显而易见的，因此，采用样方法得到的估算值与真实情况比较容易接近（误差小）。而在实地调查中，调查对象的分布往往不是随机的，调查区域也往往不是规则的，还有许多其他因素会干扰和影响调查的准确性，因此，采用同样的方法其结果误差会比较大一些。但是，只要掌握了科学的调查统计方法，其误差会控制在允许的范围之内。

2.为什么要强调随机取样？

提示：为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果（估算值）能更接近真实的情况。

3.样方的多少会影响调查结果吗？

提示：样方的数量太少，其统计结果的误差可能就较大；一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。

4.比较各小组对同一种群的种群密度的调查结果，就发现的问题进行讨论。

提示：不同小组对同一种群的种群密度调查结果可能是不一样的。种群密度的调查结果应当允许在一定范围内波动，例如5%以内。如果超出了此范围，在其他条件相同的情况下，造成不一样的原因应当首先归结为采取不同的样方法所致。所以，要针对实际情况，讨论取样方法是否存在问题。

（二）标志重捕法

标志重捕法是在一个有比较明确界限的区域内，捕捉一定量生物个体进行标记，然后放回，经过一个适当时期（标记个体与未标记个体重新充分混和分布后），再进行重捕。根据重捕样本中标记者的比例，估计该区域的种群总数。这种方法一般适用于哺乳类、鸟类、鱼类、昆虫和腹足类等动物种群数量的绝对估计。

假定在调查区域中，捕获M个个体进行标记，然后放回原来的自然环境，经过一段时间后进行重捕，重捕的个体数为n，其中已标记的个体数为m，根据总数N中标记比例与重捕取样中标记比例相等的原则，即N∶M=n∶m，可得调查区域种群数量N=M×n/m。

例题种群是指一个生态系统中

A．同种生物所有成熟个体的总和B．所有生物成熟个体的总和

C．同种生物所有个体的总和D．所有生物个体的总和

解析：种群是指一定时间、空间内同种生物个体的总和。不同的生物不属于同一个种群；同一时间、空间内的同种个体是一个种群，这些个体不仅包括所有成熟个体，也包括所有幼年、青年、老年等所有个体。但种群不是同种生物简单的相加，而是具有一系列一个个体所不具备的种群特征。即具有种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等特征，才能成为真正的种群。

答案：C

例题下列关于种群密度调查的叙述，合理的是( )。

A.宜选择蔓生或丛生的单子叶植物作为抽样调查的对象

B.宜采用样方法调查活动能力强的高等动物的种群密度

C.取样的关键是要做到随机取样

D.种群密度能准确反映种群数量的变化趋势

解析：蔓生或丛生植物不宜作为抽样调查的对象，高等动物常用标志重捕法调查，种群密度能大体反映种群数量变化。

答案：C

例题运用标志重捕法对动物野外调查，下列哪一项假设不符合这一方面的调查( )。

A.被标志的动物在种群中完全混合

B.个体被捕捉的概率相等，与标志状况、年龄和性别无关

C.被标志的动物物种明显地群聚

D.动物在行为上不受标志物的影响，标志物不脱落

解析：标志重捕法要尽量排除人为因素的干扰，注意随机性。

答案：C

同步拓展

调查种群密度的方法

在取样调查中，常用的取样方法有许多种，一般根据种群

在空间中的分布类型确定的理论样方数，分别采用随机抽样法

(随机数字)、五点式、对角线式、棋盘式、平行线式以及“z”

字形方式等取样方法，用不同的取样方法估计种群密度都有一

定的误差。

(3)标志的常用方法：

标志法就是将动物自然种群中的一部分个体标上记号，再放回到自焴环境中去，与未标群体混合，以便定时地追踪观察，了解生物种群在行为、活动上的规律，以及种群分布和数量变动的规律。由于这种方法独特，在某些方面具有不可取代的优点，因而在种群生态的研究工作中得到很大的发展。常用的方法有以下几种：

①电子标志法：对于大型动物来说，微型电子技术已用于自动化的跟踪研究。对于鸟类、鱼类的群体标记，可以从中了解许多生态行为规律，该方法已经成为生态学研究的重要方法。

②颜色标志法：适用于群体标记，用来做标记的颜色必须易粘着，无毒，不易脱落，不影响行为，便于识别。对于不同种类可以采用不同的着色方法和颜色类型。

③同位素标志法：是一种广泛适用的标记方法，可以作体表涂布标记和内服吸收标记。

④标签与符号标志法：这种标志法一般用于较大型的动物，这是比较简单的标志方法。

(4)应用标志重捕法应注意以下几个问题

①标志方法必须不会影响动物正常的生长发育和活动如选用着色的标志时，要注意色素无害、溶剂无毒；用切趾、剪翅等方法标志动物时，不能影响它正常的生命活动或者导致疾病、感染等。

②标志不能过分醒目因为过分醒目的个体，在自然界中有可能改变与捕食者之间的关系，最终有可能改变样本中标志个体的比例而导致结果失真。

③标志物持续时间不得短于研究时间

④在下次取样之前，被标志的动物必须在种群中完全混合均匀，这也是进行标志重捕的前提。

⑤种群是封闭的，即没有个体迁入或迁出，即使有迁移现象，也是可以测定的

⑥在研究期问没有出生或死亡，或能够测出出生和死亡的数量。

在满足这些条件后，可以用标志重捕法估计动物的种群数量和计算种群密度。

例题：农业科技人员在对草原鼠害进行调查时，随机选定某区域，第一次放置了100只鼠笼，捕获68只鼠，标记后原地放回，一段时问后在相同位置放置了100只鼠笼，捕获54只鼠，其中标记的鼠有12只，下列有关说法中错误的是( )。

A.该区域中鼠的种群密度较大，约为306只，必须积极防治

B.这种调查方法称为样方法

C.草原上鼠与牛、羊等是竞争关系，鼠害会严重影响畜牧业发展

D.如果在再次捕鼠期间发生草原大火，统计结果是不准确的

解析：本题主要考查动物种群密度的调查方法。植物种群密度的取样调查常采用样方法。由于动物的活动能力强，范围大，不宜用样方法而常采用标志重捕法。估算种群密度可利用如下关系式：N：第一次捕获并标志的鼠数=第二次捕获的鼠数：第二次捕获鼠中的标忓鼠数，根据题意可知：N：68=54：12，N=306。如果在两次捕鼠期间发生草原大火，个体被捕捉的概率就不相等，统计结果就不准确。

答案：B

二种群的特征

(一)种群密度

种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。种群密度是种群最基本的数量特征

种群密度反映了种群在一定时期的数量，在农林害虫的预报、渔业上捕捞强度的确定等方面有重要意义。

(二)出生率和死亡率

出生率是指在单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比率。例如，1983年，我国平均每10万人中出生1862个孩子，我国人口在这一年的出生率就是1.862％。

死亡率是指在单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。例如，某个有200个个体的种群，在一年中有40个个体死亡，这个种群的死亡率就是20％。

注意：出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。

(三)迁入率和迁出率

许多生物的种群都存在着个体迁入和迁出的现象。

迁出是指种群内个体由于种种原因而离开种群的领地，迁入是个体由别的种群进入领地。对一个种群来说，单位时间内迁入或迁出的个体，占该种群个体总数的比率，分别称为迁入率或迁出率。

出生和迁入是使种群增加的因素。死亡和迁出是使种群减少的因素，

它们都将通过影响种群密度这个基本特征来影响种群数量，因此可以称为

初级种群参数。

如果你研究一座城市的人口变化，那么迁入和迁出更是不可忽略的因素。

种群的初级参数即以上特征，次级种群参数为年龄组成和性别比例等

(四)年龄组成和性别比例

种群的年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数日在该种群中的比例。种群的年龄组成表示如图。

思考与讨论

1.图4—3中A、B、C三种年龄组成的种群，哪种类型的种群数量会越来越大，属于增长型?哪种类型的种群数量会越来越小，属于衰退型?哪种类型的种群数量会在一段时间内保持稳定，属于稳定型?为什么?

提示：图中A种群属于增长型，C种群属于衰退型，B种群属于稳定型。这是由于种群中年轻个体越多，一般来

说出生率会越高，死亡率会越低。

2.年龄组成为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗?年龄组成为衰退型的种群呢?

提示：年龄组成为稳定型的种群，种群数量也不一定总是保持稳定。这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄组成，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。此外，种群数量还受迁入率和迁出率的影响。年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般来说会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、迁入率提高等原因而使种群数量

增长的情况。

性别比例(sex rati0)是指种群中雌雄个体数目的比例。性别比例对种群密度也有一定的影响。例如，利用人工合成的性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体，破坏了害虫种群正常的性别比例，就会使很多雌性个体不能完成交配，从而使该种害虫的种群密度明显降低。

三种群的空间特征

组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局叫做种群的空间特征。

同步拓展

1．对种群特征的理解。种群的特征应从不同角度来理解：

空间特征：有一定分布区。每一物种都有一定的生活习性，要求一定的居住场所，但在这一物种整个的分布区内，可能生存的场所总是被不能够生存的场所隔开，因此，每一物种总是在分散的不连续的居住场所或地点，形成大大小小的群体单元，每一个群体单元就是一个种群。

遗传特征：种群内的雌雄个体能通过有性生殖产生后代，实现基因的交流。一个种群全部个体所带的全部基因称为种群基因库，生物进化的实质是种群基因库组成(基因频率)的改变。

数量特征：种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等都可以影响种群的数量，

2.种群特征之间的相互关系

(1)种群密度是种群的基本特征。

(2)出生率、死亡率以及迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。

(3)年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，但是能够用来预测种群密度的变化趋势。

具体图示如下：

3．预测种群密度变化趋势的方法

(1)根据年龄组成来预测种群密度的变化趋势

年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。年龄组成类型如下：

增长型(图A)：种群中幼年个体较多，老年个体较少，出生率＞死亡率，种群密度增大。

稳定型(图B)：种群中各年龄期个体数目的比例适中，出生率≈死亡率，种群密度基本不变。

衰退型(图C)：种群中幼年个体很少，老年个体很多。出生率＜死亡率，种群密度减小。

特别提醒年龄组成为稳定型的种群，种群数量不一定保持稳定。因为出生率和死亡率不完全取决于年龄结构，还与气候、食物、天敌有关，譬如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。此外种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。

(2)根据性别比例来预测种群密度的变化趋势

①种群的性别类型

雌雄相当，多见于高等动物

雌多于雄，多见于人工控制的种群，如人工饲养的鸡等

雄多于雌，多见于营社会性生活的昆虫，如蜜蜂、蚂蚁等

②性别比例影响种群密度的原因

4.

组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或空间布局叫做种群的空间特征或分布型。种群的空间分布一般可概括为三种基本类型：随机分布、均匀分布和集群分布。

随机分布（random distribution）指的是每一个个体在种群分布领域中各个点出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。随机分布比较少见，只有在环境资源分布均匀一致、种群内个体间没有彼此吸引或排斥时才容易产生。例如，森林地被层中一些蜘蛛的分布与面粉中黄粉虫的分布，以种子繁殖的植物在自然散布于新的地区时也经常体现为随机分布。

均匀分布（uniform distribution）的特征是，种群的个体是等距分布，或个体间保持一定的均匀的间距。均匀分布形成的原因主要是由于种群内个体之间的竞争。例如，森林中植物为竞争阳光（树冠）和土壤中营养（根际），沙漠中植物为竞争水分都能导致均匀分布。虫害或种内竞争发生时也可造成种群个体的均匀分布。地形或土壤物理性状呈均匀分布等客观因素或人为的作用，都能导致种群的均匀分布。均匀分布在自然种群中极其罕见，而人工栽培的种群（如农田、人工林），由于人为保持其株距和行距一定则常呈均匀分布。

集群分布（clumped distribution）的特征是，种群个体的分布很不均匀，常成群、成簇、成块或成斑块地密集分布，各群的大小、群间的距离、群内个体的密度等都不相等，但各群大都是随机分布。其形成原因是：①环境资源分布不均匀，丰富与贫乏镶嵌；②植物传播种子的方式使其以母株为扩散中心；③动物的社会行为使其结合成群。集群分布是最广泛存在的一种分布格局，在大多数自然情况下，种群个体常是成群分布，如放牧中的羊群，培养基上微生物菌落的分布，另外，人类的分布也符合这一特性。

例题预测一个国家和地区的人口数量未来动态的信息主要来自( )。

A.居住人口不同年龄组成的比例

B.现有人口数量和密度

C.出生率、死亡率和迁移率

D.人口男女性别比

解析出生率、死亡率和迁移率可决定当前种群数量，若不知道年龄组成，从当前种群数量不能预测种群未来动态。年龄组成(尤其是幼年个体所占比例)才可以预测种群未来变化趋势，故此题选A更合理些。

答案 A

例题下图表示的是四种不同种群中不同年龄的个体所占的比例，其中种群密度可能会越来越小的是( )。

解析种群年龄组成有三类，其中衰退型年龄组成的种群密度将越来越小。

答案 A

例题试根据下图所示我国人口年龄性别构成回答：

(1)图形的左右两边大致对称，表明男女人数基本平衡，出现这一现象的自然生理原因是。

(2)图中I阶段表明当时我国人口发展的主要特点是。

(3)图中Ⅱ阶段表明我国人口发展的主要特点是，产生这一结果的主要原因是。

解析此图是我国人口统计资料的年龄性别结构混合图，是一种复合式的统计直条图它通过不同颜色的直条长短分别代表男女性别每个年龄段(5岁为一段)的人口数值。直条越长，代表这一年龄段的人口越多。如果从中间将此图分开，单看一边，则为男(或女)性的年龄组成图。

比较每一个年龄段中代表男女人口数值的直条长短可以发现，明暗直条基本相等，要从人类性别决定方面着手考虑。人类属于XY型的性别决定方式，男性可以产生两种含X或Y染色体且数量大致相等的精子，女性只产生一种含X 染色体的卵细胞。两种不同类型的精子与卵细胞的结合机会相等，受精后，含xY染色体的受精卵发育成男性，含XX 染色体的受精卵发育成女性。结果所生后代男女比例为1：1。

分析图I中所表示的年龄区间内人口数量的变化情况，随着年龄的减小，直条越来越长，表明这一时期我国人口发展的主要特点是增长型的，即出生率迅速增高，处在一个生育高峰时期。再看图中Ⅱ所表示的年龄区间内，直条越来越短，表明这一时期我国人口发展的重要特点是衰退型的，即人口出生率不断下降，其原因正是我国推行计划生育政策取得了实际性的效果。

答案 (1)新生儿中男、女可能性均为50％(2)人口出生率迅速增高 (3)人口出生率不断下降推行计划生育政策取得实效

课堂练习

1.用标志重捕法来估计某个种群的数量，例如在对某种鼠群的种群密度的调查中，第一次捕获并标志39只，第二次捕获34只，其中有标志鼠15只，则对该种群的数量估计，哪一项是不正确的（）A．种群数量可用N表示 B．种群数量大约为88只

C．该种群数量大约为100只 D．N＝39×34÷15

2、人口数量变化趋势主要由下列哪一项预测（）

A．种群数量和种群密度 B．种群年龄组成

C．种群性别比例 D．出生率和死亡率

3、利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了种群正常的性别比例，该害虫种群密度将（）

A．明显增大 B．明显减小 C．先减后增 D．相对稳定

4、下图是依据我国三次人口普查数据，绘制的人口年龄组成图。下面对三图的描述，完全正确的是（）

A．图甲是增长型，从图丙可以看出计划生育政策初见成效 B．图甲、图乙、图丙都是衰退型

C．图乙是典型的稳定型，可以看出计划生育政策初见成效 D．图甲、图乙、图丙都是稳定型

5、（多选）下列哪些情况会导致种群的密度越来越小（）

A．种群处于稳定期 B．种群内雄性趋于不育

C．种群死亡率超过出生率 D．种群迁出率超过迁入率

6、生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原地行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果：

（1）A、B、C三种类型的草原对放牧干扰的抵抗力稳定性由强到弱的顺序是。导致这三种类型的草原物种数量不同的关键生态因素是。如果将A草原与我国东北针叶林相比，两者之间恢复力稳定性较强的是。

（2）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40cmX40cm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。

练习答案：1.C 2.B 3.B 4.A 5.BCD 6.（1）A、B、C 水 A草原（2）①选取的样方面积不对。应取物种数量达到稳定的最小面积100cm×100cm。②取样方法不对。应在B草原中随机取样。③对种群密度值的估计方法不对。应以调查样方的单位面积中种群个体数量的均数作为种群密度的估计值。

基础题

1.约386条。

2.调查鼠的密度可用标志重捕法，调查蚯蚓的密度可用样方法。

3.B。

拓展题

1.提示：个体往往有性别、大小、年龄等特征，种群不具备这些特征。将一定地域中同种生物的所有个体作为一个整体（即种群）来看时，这个整体就会出现个体所不具备的特征，如种群密度、出生率和死亡率等。可见，由部分组成的整体不是部分的简单加和，而是会出现新的属性。

2.提示：随着营养和医疗水平的不断提高，我国人口的平均寿命还会延长；由于实施计划生育，出生率仍将维持在较低水平，因此，老年人在总人口中所占比例可能还会升高。关于现行计划生育政策是否应当调整，可让学生自由发表意见，不求统一的答案。