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2019年高考生物 母題題源系列 專題15 種群數量的變化(含解析)

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2019年高考生物 母題題源系列 專題15 種群數量的變化(含解析)_第1頁
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1、母題15 種群數量的變化 【母題來源一】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理綜生物(全國Ⅰ卷) 【母題原題】某實驗小組用細菌甲(異養(yǎng)生物)作為材料來探究不同條件下種群增長的特點,設計了三個實驗組,每組接種相同數量的細菌甲后進行培養(yǎng),培養(yǎng)過程中定時更新培養(yǎng)基,三組的更新時間間隔分別為3 h、10 h、23 h,得到a、b、c三條種群增長曲線,如圖所示。下列敘述錯誤的是 A.細菌甲能夠將培養(yǎng)基中的有機物分解成無機物 B.培養(yǎng)基更換頻率的不同,可用來表示環(huán)境資源量的不同 C.在培養(yǎng)到23 h之前,a組培養(yǎng)基中的營養(yǎng)和空間條件都是充裕的 D.培養(yǎng)基更新時間

2、間隔為23 h時,種群增長不會出現J型增長階段 【答案】D 【解析】 【分析】分析曲線可知,更新培養(yǎng)基時間間隔越短,細菌甲的種群數量隨培養(yǎng)時間延長數量越多。培養(yǎng)基更新時間間隔為3 h(對應a曲線)時,種群增長為J型曲線,培養(yǎng)基更新時間間隔為10 h(對應b曲線)時,種群增長類似于J型曲線,但增長速度較緩慢,而培養(yǎng)基更新時間間隔為23 h(對應c曲線)時,種群增長為S型曲線。 【詳解】細菌甲是異養(yǎng)生物,通過分解培養(yǎng)基中的有機物獲得無機物,給自身提供養(yǎng)分,A正確;更換培養(yǎng)基,為細菌提供了新的營養(yǎng)物質并除去了代謝廢物,因此,培養(yǎng)基更換頻率的不同,可用來表示環(huán)境資源量的不同,B正確;根據題圖可

3、知,在23 h前,a組細菌甲的生長曲線呈現J型增長,說明a組培養(yǎng)基中資源和空間充足,C正確;由題圖曲線可知,培養(yǎng)基更新時間間隔為23 h時,種群在早期會出現J型增長階段,D錯誤。故選D。 【母題來源二】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試生物(江蘇卷) 【母題原題】如圖是一種酵母通氣培養(yǎng)的生長曲線,a、b是相同培養(yǎng)條件下兩批次培養(yǎng)的結果,下列敘述合理的是 A.a批次中可能有大量細菌污染 B.b批次的接種量可能高于a批次 C.t1時兩批次都會產生較多的乙醇 D.t2時兩批次發(fā)酵液中營養(yǎng)物質剩余量相同 【答案】B 【解析】a批次若有大量細菌污染,則K值會下降,與題圖不

4、符,A錯誤;b先達到K值,可能是接種量高于a,B正確;圖中曲線是在通氣的條件下繪制,t1時種群增長速率最大,說明此時氧氣充足,酒精發(fā)酵需要在無氧條件下進行,故此時產生的酒精很少或幾乎沒有,C錯誤;t2時,a、b均達到K值,但由于b條件下酵母菌數量首先達到K值,故消耗的營養(yǎng)物質較多,則營養(yǎng)物質的剩余量相對較少,D錯誤。故選B。 【母題來源三】 2019年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理綜生物(全國Ⅲ卷) 【母題原題】回答下列與種群數量有關的問題。 (1)將某種單細胞菌接種到裝有10 mL液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)基M)的試管中,培養(yǎng)并定時取樣進行計數。計數后發(fā)現,試管中該種菌的總數達到a時,種群

5、數量不再增加。由此可知,該種群增長曲線為_________型,且種群數量為時_________,種群增長最快。 (2)若將該種菌接種在5 mL培養(yǎng)基M中,培養(yǎng)條件同上,則與上述實驗結果相比,該種菌的環(huán)境容納量(K值)_________(填“增大”“不變”或“減小”)。若在5 mL培養(yǎng)基M中接種該菌的量增加一倍,則與增加前相比,K值_________(填“增大”“不變”或“減小”),原因是_________。 【答案】(1)S a/2 (2)減小 不變 K值是由環(huán)境資源量決定的,與接種量無關 【解析】 【分析】種群的數量特征:種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出

6、率、年齡組成、性別比例。 種群的數量變化曲線有J型曲線和S型曲線,前者需要理想的條件,后者出現的原因是由環(huán)境阻力。 【詳解】(1)J型曲線中種群數量呈指數增長,沒有峰值。S型曲線中,由于環(huán)境阻力(培養(yǎng)液有限、試管體積有限),種群數量先增加后不變,該單細胞菌數量達到a不變,即為K值,故該種群的增長曲線為S型,種群數量為K/2即a/2時,增長速率最快;達到K值時,增長速率為0。 (2)若把上述單細胞菌接種到含5 mL培養(yǎng)基的試管中,由于培養(yǎng)液減少,營養(yǎng)物質減少,故該菌的K值會出現下降。若該菌的接種量增大一倍,則會較快達到K值,但由于培養(yǎng)液量不變,K值是由環(huán)境資源量決定的,與接種量無關,故K值

7、不變。 【點睛】K值指環(huán)境條件不受破壞的情況下,一定空間所能維持的種群數量的最大數量。S型曲線中K/2時增長速率最大。 【命題意圖】通過分析影響種群數量變化的因素,建立生物與環(huán)境相統(tǒng)一的觀點;通過“J”型增長和“S”型增長的數學模型的分析與比較,培養(yǎng)歸納、比較及運用模型分析問題的能力。 【命題規(guī)律】主要從以下兩個角度命題:①給予具體情境,綜合考查影響種群數量變化的各種環(huán)境因素;②挖掘種群增長曲線中隱藏的規(guī)律,綜合考查兩種增長曲線產生的條件及曲線變化規(guī)律。 【得分要點】 1.種群數量增長的兩種類型 (1)A圖為“J”型曲線。 ①產生原因:食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵

8、害等。 ②曲線特點:種群數量每年以一定的倍數增長。 ③數學模型:Nt=N0λt (N0為該種群的起始數量,t為時間,Nt為t年后該種群的數量,λ表示該種群數量是一年前種群數量的倍數)。 (2)B圖為“S”型曲線。 ①產生原因:受環(huán)境條件,如空間、食物、天敵等的制約。 ②曲線特點:種群數量達到環(huán)境容納量 (即K值)后,將停止增長。 ③決定因素:出生率和死亡率、遷入率和遷出率。 2.種群數量增長的“J”型和“S”型兩種曲線模型的構建 項目 “J”型增長 “S”型增長 曲線模型 前提條件 理想狀態(tài):資源無限、空間無限、不受其他生物制約 現實狀態(tài):資源有限、空間

9、有限、受其他生物制約 增長率和增長速率 K值有無 無K值 有K值 聯系 兩種增長曲線的差異主要是環(huán)境阻力大小不同,對種群數量增長的影響不同 3.正確區(qū)分種群增長率與增長速率 (1)含義 ①種群增長率:指單位數量的個體在單位時間內新增加的個體數, 即:增長率=×100%。 ②種群增長速率:指單位時間內新增加的個體數(即種群數量增長曲線的斜率),即增長速率=一定時間內增長的數量/時間。 (2)計算方法 假設某一種群的數量在某一單位時間t(如一年)內,由初始數量N0增長到數量Nt,則該種群的增長率和增長速率的計算公式分別為:增長率=[(末數-初數)/初數]×10

10、0%=[(Nt-N0)/N0]×100% (無單位);增長速率=(末數-初數)/單位時間=(Nt-N0)/t(有單位,如個/年)。 4.對K值(環(huán)境容納量)的解讀 (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,當環(huán)境遭到破壞時,K值會下降;當環(huán)境條件狀況改善時,K值會上升。 (2)K值并不是種群數量的最大值 K值是環(huán)境容納量,即在保證環(huán)境不被破壞的前提下所能維持的種群最大值,如圖所示: (3)在環(huán)境不遭受破壞的情況下,K值會在平均值附近上下波動。當種群偏離平均值的時候,會通過負反饋調節(jié)機制使種群數量回到一定范圍內。 5.種群“S”型增長曲線的分析及在實踐中的應用

11、 (1)曲線分析 (2)實踐應用 b點的應用 消滅害蟲應盡早進行,將種群數量控制于加速期(b點)之前,嚴防種群增長進入加速期 c點(K/2值)的應用 對有害生物:嚴防種群數量達該點,如滅鼠達K/2時,鼠害將難以控制 對有益資源:黃金利用點,當資源利用后維持于該點時將具最強更新能力,符合可持續(xù)發(fā)展原則 e點(K值)的應用 對有害生物:限制生存條件,降低環(huán)境容納量,如封存糧食、硬化地面以限制鼠的種群數量 對有益生物:改善生存條件,盡量提升K值,如建立自然保護區(qū),保護大熊貓 1.觀察下圖,分析下列相關敘述中,錯誤的是 A.種群呈現“J”型增長的前提條件是環(huán)境、資源非

12、常優(yōu)越,生存空間無限 B.呈現“S”型增長的種群,隨著時間的推移,種群增長所受的環(huán)境阻力不斷加大 C.種群增長的“J”型曲線有K值,只是K值較大,圖中沒有表示出來 D.在自然界中,種群的增長曲線一般是“S”型曲線 【答案】C 【解析】1.“J”型曲線:指數增長函數,描述在食物充足,無限空間,無天敵的理想條件下生物無限增長的情況。2.自然界的資源和空間總是有限的,當種群密度增大時,種內競爭就會加劇,以該種群為食的動物的數量也會增加,這就使種群的出生率降低,死亡率增高,有時會穩(wěn)定在一定的水平,形成“S”型增長曲線。 在食物充足,無限空間,無天敵等理想條件下種群無限增長,呈現“J”型曲線,A

13、正確;自然狀態(tài)下的種群隨著時間的推移,增長所受的環(huán)境阻力不斷加大,種群數量不能無限長大,呈現S型曲線,B正確;“J”型曲線中種群能無限增長,沒有K值,S型曲線存在環(huán)境容納量,即K值,C錯誤;在自然界中,由于資源和空間是有限的,種群的增長呈現“S”型曲線,D正確。 2.自然界中某種群死亡率如圖中曲線Ⅱ,出生率如圖中曲線Ⅰ,下列分析正確的是 A.種群在c點之前呈J型增長,c點之后呈S型增長 B.種群數量增長最快的時期是c點時期 C.c點時期此種群的個體總數達到其環(huán)境容納量(K值) D.曲線表明種群數量變化受食物的影響 【答案】C 【解析】由圖可知,種群在c點之前增長率一直下降,增長曲

14、線不是“J”型曲線,因為“J”型曲線增長率不變,c點之后增長率小于零,種群數量下降,也不為“S”型曲線,A錯誤;種群數量增長最快的時期應該是增長率最大的時候,由圖可知c點之前出生率大于死亡率,c點時出生率=死亡率,故c點之前增長率比c點時要大,c點時期增長率為零,B錯誤;c點時出生率等于死亡率,增長率為零,種群數量達到最大值,即種群的個體總數達到環(huán)境負荷量,C正確;曲線只表明了種群的出生率與死亡率的變化,不能得出種群數量變化受食物的影響,D錯誤。 3.有關“探究培養(yǎng)液中酵母菌數量動態(tài)變化”的實驗,正確的敘述是 A.改變培養(yǎng)液的pH值不影響K值大小 B.用樣方法調查玻璃容器中酵母菌數量的變化

15、 C.取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對酵母菌準確計數 D.營養(yǎng)條件并非影響酵母菌種群數量變化的唯一因素 【答案】D 【解析】探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的動態(tài)變化實驗的原理: (1)酵母菌可以用液體培養(yǎng)基來培養(yǎng),培養(yǎng)液中的酵母菌種群的增長情況與培養(yǎng)液中的成分、空間、pH、溫度等因素有關,我們可以根據培養(yǎng)液中的酵母菌數量和時間為坐標軸做曲線,從而掌握酵母菌種群數量的變化情況。 (2)利用血球計數板在顯微鏡下直接計數是一種常用的細胞計數法,這種方法可以直接測定樣品中全部的細胞數目,所以一般用于單細胞微生物數量的測定,由于血球計數板上的計數室蓋上蓋玻片后的容積是一定的,所以可根據在顯微鏡下觀察

16、到的細胞數目來計算單位體積的細胞的總數目。 改變培養(yǎng)液的pH會改變K值(環(huán)境容納量)大小,A錯誤;樣方法是調查植物種群密度的方法,肉眼看不見的微生物采用抽樣檢測法,B錯誤;應用血球計數板對培養(yǎng)液中酵母菌數量進行抽樣檢測,C錯誤;營養(yǎng)、溫度、pH、有害物質的積累等都是影響酵母菌種群數量變化的因素,D正確。 4.如圖為某天鵝種群數量增長的“J”型曲線和“S”型曲線。若不考慮遷入和遷出,下列有關敘述不正確的是 A.建立自然保護區(qū),改善其棲息環(huán)境,可使K值提高 B.對該種群密度的取樣調查可以采用標志重捕法 C.bc段種群增長速率逐漸下降,出生率小于死亡率 D.比較曲線Y與曲線X,表明自然狀

17、態(tài)下種群最長增大速率無法超出理想狀態(tài)下的最大增長速率 【答案】C 【解析】“J”型曲線:指數增長函數,描述在食物充足,無限空間,無天敵的理想條件下生物無限增長的情況。自然界的資源和空間總是有限的,當種群密度增大時,種內競爭就會加劇,以該種群為食的動物的數量也會增加,這就使種群的出生率降低,死亡率增高,有時會穩(wěn)定在一定的水平,形成“S”型增長曲線,在環(huán)境條件不受破壞的情況下,一定空間中所能維持的種群最大數量稱為環(huán)境容納量,又稱為K值。同一種生物的K值不是固定不變的,會受到環(huán)境的影響,當生物生存的環(huán)境改善,K值會上升,A正確;天鵝活動能力強,活動范圍廣,一般采用標志重捕法,B正確;bc段種群增

18、長率大于0,但出生率仍然大于死亡率,C錯誤;比較曲線Y表明自然狀態(tài)種群數量的增長,曲線X表示理想狀態(tài)的種群數量增長,則曲線Y表明,在自然狀態(tài)下,由于空間和資源條件有限,所以種群無法實現最大增長率,D正確。 5.如圖為用一定容積的培養(yǎng)液探究酵母菌種群數量變化實驗中,血細胞計數板一個中方格的實驗結果。下列有關該實驗的說法,正確的是 A.酵母菌的數量隨時間呈“S”型曲線增長 B.相同條件下再次實驗酵母菌種群數量的K值基本不變 C.圖中利用標志重捕法調查該中方格中有酵母菌23個 D.計數操作時,應先往計數室滴1 mL培養(yǎng)液,蓋上蓋玻片后再鏡檢 【答案】B 【解析】種群密度的調查方法有:樣

19、方法和標記重捕法。 酵母菌可以用液體培養(yǎng)基來培養(yǎng),培養(yǎng)液中的酵母菌種群的增長情況與培養(yǎng)液中的成分、空間、pH、溫度等因素有關,可以根據培養(yǎng)液中的酵母菌數量和時間為坐標軸做曲線,從而掌握酵母菌種群數量的變化情況。利用血球計數板在顯微鏡下直接計數是一種常用的細胞計數法,這種方法可以直接測定樣品中全部的細胞數目,所以一般用于單細胞微生物數量的測定,由于血球計數板上的計數室蓋上蓋玻片后的容積是一定的,所以可根據在顯微鏡下觀察到的細胞數目來計算單位體積的細胞的總數目。 用一定容積的培養(yǎng)液培養(yǎng)酵母菌,營養(yǎng)物質會越來越少,所以達到K值后酵母菌數量還會下降,并非“S”型增長,A錯誤;由于是相同條件下再次實

20、驗,K值基本不變,B正確;酵母菌種群密度的調查方法是抽樣檢測法,C錯誤;計數操作時,應先蓋上蓋玻片,再往蓋玻片上滴加一滴培養(yǎng)液,使其自行滲入計數室,然后鏡檢,D錯誤。 6.環(huán)保工作者對某地區(qū)最主要的食草動物某野兔種群數量進行連年監(jiān)測,得到如圖所示的數量增長變化(λ)曲線,λ=t年種群數量/(t-1)年種群數量。據圖分析下列敘述正確的是 A.在第1年至第3年期間種群呈“J”型增長 B.在第4年初至第5年末,種群數量先增后減 C.第3年末種群數量與第5年中期種群數量相等 D.野兔的種群數量在第4年末達到最大 【答案】B 【解析】從第1年至第3年期間,λ的數值接近1,說明種群數量基本不

21、變,A錯誤;由于λ表示種群數量是前一年種群數量的倍數,當λ>1時,種群數量增長,在第4年初到第五年末,λ開始時大于1,后來小于1,說明種群數量是先增加后減少,B正確;從第3年末到第5年中期,λ一直大于1,種群數量一直增長,C錯誤;野兔的種群數量在第5年中期達到最大值,D錯誤。 7.下圖是種群增長速率與時間關系的變化曲線。下列說法正確的是 A.該曲線揭示了種群數量變化只與時間有關而與其他變量無關 B.該曲線CD段雖然呈下降趨勢,但種群數量仍然在緩慢增加 C.該曲線可表示在密閉容器中培養(yǎng)酵母菌的種群數量變化 D.若該種群為海洋經濟魚類,則捕撈該魚的最佳時間在E時期 【答案】B 【解析

22、】分析圖示可知:該曲線表示種群增長速率與時間的關系,能夠揭示種群數量變化與時間有關,但不能表明種群數量變化與其他變量無關,A錯誤;該曲線CD段呈下降趨勢,說明種群增長速率逐漸減小,但此時段種群增長速率大于零,種群數量仍然在緩慢增加,B正確;在密閉容器中培養(yǎng)的酵母菌,隨著培養(yǎng)時間的遞增,培養(yǎng)液中的營養(yǎng)物質不斷被消耗、有害代謝產物不斷積累、溶氧不斷減少,導致酵母菌的種內斗爭不斷加劇,當其種群數量達到K值后,酵母菌種群的死亡率大于出生率,種群數量會不斷下降,所以該曲線可表示種群數量呈“S”型增長,但不能表示在密閉容器中培養(yǎng)酵母菌的種群數量變化,C錯誤;E時期種群的數量達到K值,出生率與死亡率相等,在

23、C時期,種群的增長速率最大,最有利于種群數量的更新,若該種群為海洋經濟魚類,則捕撈該魚的最佳時間應在大于C時期,但不是在E時期,而是使捕撈后的剩余量維持在C時期對應的水平,D錯誤。 8.下列關于S型曲線的說法,與事實相符的是 A.防治農業(yè)害蟲應把害蟲數量控制在K/2處 B.若該種群為海洋經濟魚類,種群數量最好保持在c水平 C.ab段種群數量增長速率變慢,其原因是受天敵、資源等影響。 D.a點種內斗爭最激烈 【答案】C 【解析】 “J”型曲線是指數增長函數,描述在食物充足,無限空間,無天敵的理想條件下生物無限增長的情況;“S”型曲線是受限制的指數增長函數,描述食物、空間都有限,有天

24、敵捕食的真實生物數量增長情況。 2、分析曲線圖:a點以前,隨著時間的變化,種群的增長速率不斷增長; a點時,種群增長速率達到最大值; a點之后的階段,隨著時間的變化,種群的增長速率不斷降低; bc段種群增長速率為0,種群數量達到最大,即K值。 防治農業(yè)害蟲應把害蟲數量控制在K/2以下,因為種群在K/2時種群增長速率最大,A錯誤;若該種群為海洋經濟魚類,種群數量最好保持在a時期,因為a時期種群增長速率最快,B錯誤;ab段種群數量增長速率變慢,其主要原因是受天敵、生活空間和資源等的影響,C正確;識圖分析可知,圖中達到c點時,即達到種群的K值,此時種內斗爭最激烈,D錯誤。 9.如圖所示為

25、種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長,在有環(huán)境阻力條件下呈“S”型增長。下列有關種群數量增長曲線及其應用的敘述中,正確的是 A.種群增長過程中出現環(huán)境阻力是在d點之后 B.當種群數量達到e點后,增長速率為0 C.防治蜱災應在害蟲數量達到e點時進行 D.漁業(yè)捕撈后需控制剩余量在b點 【答案】B 【解析】“J”型曲線:指數增長函數,描述在食物充足,無限空間,無天敵的理想條件下生物無限增長的情況;“S”型曲線:是受限制的指數增長函數,描述食物、空間都有限,有天敵捕食的真實生物數量增長情況,存在環(huán)境容納的最大值K,種群增長速率先增加后減少,在K/2處種群增長速率最大。據圖分析,甲表示J型曲線,乙

26、表示S型曲線。 圖中陰影部分代表環(huán)境阻力,所以“S”型曲線的環(huán)境阻力出現在a點之后,A錯誤;當種群數量達到e點后,種群數量達到K值,此時出生率等于死亡率,故增長速率為0,B正確;防治蝗蟲數量應在種群數量及增長率較低時,所以應在b點之前進行,C錯誤;漁業(yè)捕撈后需控制剩余量在c點,D錯誤。 10.某生物的種群數量隨時間的變化情況如圖所示,下列敘述正確的是 A.曲線乙表示生物的種群數量呈指數形式增長 B.a~b段,種群出生率與死亡率不再發(fā)生變化 C.若該生物種群為農業(yè)害蟲種群,則在a點時對其進行捕殺效果最好 D.若b點時環(huán)境發(fā)生變化,則形成丙曲線的環(huán)境更適合該生物種群生存 【答案】D

27、 【解析】曲線乙表示該生物的種群數量呈S增長,種群數量不呈指數形式增長,A錯誤;a~b段種群數量處于波動狀態(tài),因此種群出生率與死亡率在不斷變化,B錯誤;若該生物種群為農業(yè)害蟲種群,則在K/2點之前(低密度時期)對其進行捕殺效果較好,C錯誤;一般K值越大,相應的環(huán)境越適合種群生物生存,所以若b點時環(huán)境發(fā)生變化,則形成丙曲線的環(huán)境更適合該生物種群生存,D正確。 11.研究人員調查了數年內某地區(qū)中野兔種群的出生率和死亡率的比值變化,得到了如圖所示的曲線。其中,請據圖回答問題: (1)種群是指________________________________________。種群在繁衍過程中,個

28、體有新老交替,但基因卻能代代相傳,因此,種群是生物進化的_________________。 (2)出生率和死亡率可直接影響_______________ (填種群的數量特征)。若不考慮該野兔種群的遷入和遷出,據圖分析,該種群的數量變化______________(填“是”或“不是”)“S”型增長。在進行調查的時間范圍內,該種群數量最多的時間點為_______________。 (3)與數學方程式相比,曲線圖這種數學模型表現形式的優(yōu)點是:_____________________。 (4)在自然界中,影響種群數量變化的外界因素有很多,例如_________________________

29、(寫出三個),因此,大多數種群的數量總是在不斷變化中。種群數量變化除了增長外,還有_________________。 【答案】(1)生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體 基本單位 (2)種群密度 不是 d (3)能更直觀地反映出種群數量的變化趨勢 (4)食物、氣候、天敵、傳染病、人類活動等 波動、下降 【解析】由圖分析,當野兔的種群出生率與死亡率比值R大于1時,出生率大于死亡率,野兔的種群數量會越來越多;當野兔的種群出生率與死亡率比值R小于1時,即出生率小于死亡率,野兔的種群數量會越來越少。 (1)生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體為種群;種群是生物進化的基本單位。 (2)出生率和死亡率可直接影響種群密度;據圖分析該種群數量不是一直在增加,d~f段R值小于1,種群數量減小,故該種群數量變化不屬于“S”型增長;d點之前種群數量一直增加,d點后種群數量減少,故d點野兔的種群數量最多。 (3)曲線圖與折線圖相比,具有的優(yōu)勢是能更直觀地反映出種群數量的變化趨勢。 (4)影響影響種群數量變化的外界因素有:氣候、食物、天敵、傳染病、人類活動等;大多數種群的數量總是在不斷變化中,種群數量變化除了增長外,還有波動、下降。 14

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