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文檔簡介

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知識導(dǎo)學(xué)

典例精析

欄目鏈接(1)說明建構(gòu)種群增長模型的方法。(2)通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。(3)用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。(4)關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。

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欄目鏈接

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欄目鏈接1.?dāng)?shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的______形式。2.研究方法步驟:提出問題→做出合理的假設(shè)→用適當(dāng)?shù)腳_____形式表達(dá)→檢測或修正。3.表達(dá)形式。數(shù)學(xué)方程式:優(yōu)點(diǎn)是科學(xué)、______。曲線圖:能直觀地反映出種群數(shù)量的_________,但不夠精確。知識清單一、建構(gòu)種群增長模型的方法——數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)準(zhǔn)確增長趨勢

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欄目鏈接二、種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線知識清單1.種群增長的“J”型曲線是指在________條件下的種群數(shù)量增長的形式,以________為橫坐標(biāo),____________為縱坐標(biāo)畫出的曲線圖,大致呈________。2.“J”型曲線的數(shù)學(xué)模型。(1)模型假設(shè):在________和________條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下,種群的數(shù)量每年以一定的________增長,第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。(2)建立模型:t年后種群數(shù)量表達(dá)式為:________。其中N0為該種群的__________數(shù)量,t為時間,Nt表示t年后該種群的數(shù)量,λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。理想時間種群數(shù)量“J”型食物空間倍數(shù)N0λt起始

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欄目鏈接3.種群增長的“S”型曲線是指在________和________有限,種群密度增大時,種內(nèi)競爭加劇,天敵數(shù)量增加的條件下,種群經(jīng)過一定時間的增長后,數(shù)量趨于________的增長曲線,呈________。4.環(huán)境容納量是指在環(huán)境條件不受破壞的情況下,一定空間中所能維持的種群________數(shù)量,又稱________值。資源空間穩(wěn)定“S”型最大K知識清單

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欄目鏈接三、種群數(shù)量的波動和下降1.影響因素。(1)自然因素:有________、食物、________、傳染病等。(2)人為因素:人類活動的影響。2.?dāng)?shù)量變化。大多數(shù)種群的數(shù)量總是在________中,在不利的條件下,種群數(shù)量還會急劇________甚至________。3.研究意義。研究種群數(shù)量的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素,對于有害動物的________、野生生物資源的________和________以及瀕危動物種群的拯救和________,都有著重要的意義。氣候天敵波動下降消亡防治保護(hù)利用恢復(fù)知識清單

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欄目鏈接要點(diǎn)探究探究一建構(gòu)種群增長模型(以細(xì)菌每20min分裂一次為例)的方法1.方法與步驟(1)觀察研究對象,提出問題。觀察研究對象是為了發(fā)現(xiàn)問題,探索規(guī)律,“細(xì)菌每20min分裂一次”便是通過大量觀察和實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論。(2)提出合理的假設(shè)。合理提出假設(shè)是數(shù)學(xué)模型成立的前提條件,假設(shè)不同,所建立的數(shù)學(xué)模型不同,“細(xì)菌以指數(shù)函數(shù)增長”便是合理的假設(shè)。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究(3)用數(shù)學(xué)形式表達(dá)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)。運(yùn)用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行表達(dá),即數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式:Nt=N0λt,也可以用直觀的“J”型曲線表示。(4)對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量,對自己建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。2.“J”型增長的數(shù)學(xué)模型(1)模型的假設(shè):在食物和空間條件充裕、氣候適宜,沒有天敵等理想條件下,種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長,假設(shè)第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究(2)數(shù)學(xué)表達(dá):種群的增長可以用下列方程式表示:t年后種群數(shù)量為:Nt

=N0λt其中N為種群數(shù)量,t為時間,λ表示種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù),N0為該種群的起始數(shù)量。(3)意義:數(shù)學(xué)模型是聯(lián)系實(shí)際問題與數(shù)學(xué)規(guī)律的橋梁,具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能。在科學(xué)研究中,數(shù)學(xué)模型是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一。

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欄目鏈接易錯提示當(dāng)λ>1時,種群數(shù)量上升;當(dāng)λ=1時,種群穩(wěn)定;當(dāng)0<λ<1時,種群數(shù)量下降;當(dāng)λ=0時,種群無繁殖,種群在下一代滅絕。

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用1.下圖中表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是(

)答案:B

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用2.描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化,常常需要建立數(shù)學(xué)模型。種群數(shù)量變化數(shù)學(xué)模型建立的一般步驟是(

)A.觀察并提出問題→提出合理假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)事物的性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)或觀察檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)形式B.觀察并提出問題→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)事物的性質(zhì)→提出合理假設(shè)→實(shí)驗(yàn)或觀察檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)形式

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用C.觀察并提出問題→提出合理假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)事物的性質(zhì)D.提出合理假設(shè)→根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)事物的性質(zhì)→實(shí)驗(yàn)或觀察檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)形式答案:A

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欄目鏈接要點(diǎn)探究探究二種群增長曲線比較1.種群數(shù)量變化(1)影響因素:環(huán)境因素(氣候、食物、天敵、寄生物傳染病等)↓出生率、死亡率、遷入和遷出(增和減)↓種群數(shù)量的變化(增長、波動、穩(wěn)定、下降)(2)種群數(shù)量增長的類型。①“J”型增長曲線。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究在理想條件(無任何阻力的情況)下,種群的數(shù)量會呈指數(shù)增長,這種種群的指數(shù)式增長在理論上存在,但在自然生態(tài)系統(tǒng)中不可能存在。因?yàn)橘Y源空間和食物是有限的,但在種群增長的某一段時間內(nèi)可能會出現(xiàn)這種情況。此外,外來物種入侵(條件適宜,缺少天敵),在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)入侵種會呈指數(shù)增長趨勢。例如:入侵我國的大米草、水葫蘆等。②“S”型增長曲線。種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境允許的最大值K(環(huán)境的滿載量或負(fù)載能力)后停止增長,即出生率降低,死亡率增加,從而使種群數(shù)量的增長率下降。一個牧畜飼養(yǎng)場最佳養(yǎng)殖個數(shù)是K/2。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究2.K值與K/2在實(shí)踐中的應(yīng)用滅鼠捕魚K/2(最大增長速率)滅鼠后,鼠的種群數(shù)量在K/2附近,這種種群數(shù)量會迅速增加,無法達(dá)到滅鼠效果使魚的種群數(shù)量維持在K/2,捕撈后,魚的種群數(shù)量會迅速回升K值(環(huán)境容納量)改變環(huán)境,降低K值,使之不適合鼠生存保證魚生存的環(huán)境條件,盡量提升K值

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欄目鏈接兩種生長曲線的區(qū)別:易錯提示“J”“S”前提條件環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限種群增長率恒定變化有無K值無有

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欄目鏈接(1)兩種增長方式的差異主要在于環(huán)境阻力(如資源、空間等)對種群數(shù)量的影響。按自然選擇學(xué)說,“環(huán)境阻力”部分個體數(shù)就是通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù),如圖甲所示。a.延滯期b.指數(shù)增長期c.減速增長期d.穩(wěn)定期(有波動)易錯提示

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欄目鏈接(2)注意種群數(shù)量增長曲線與增長率曲線的區(qū)別。應(yīng)用“S”型曲線可畫出種群增長速率與時間的關(guān)系,如圖乙所示。圖中t1對應(yīng)K/2,即種群增長率此時最高;t2對應(yīng)K值,即此時種群增長率為0。易錯提示

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用3.當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K值時,可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是(

)A.生態(tài)因素對該種群的影響沒有作用B.種群的增長率保持相對穩(wěn)定C.食物將不再是限制種群發(fā)展的因素D.出生率再也不會超過死亡率

答案:B

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用4.下圖a、b表示種群在不同條件下的增長曲線,c為b曲線對應(yīng)的種群增長率變化曲線。下列敘述錯誤的是(

)

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用A.在自然界中不可能存在類似a曲線表示的種群增長情況B.在t時刻b曲線對應(yīng)的種群數(shù)量大小為環(huán)境容納量的一半,即K/2C.b曲線表示種群的數(shù)量增長可能受其本身密度增加的制約D.c曲線表示的種群增長規(guī)律可用于指導(dǎo)漁業(yè)捕撈等答案:A

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欄目鏈接要點(diǎn)探究探究三影響種群變動的因素1.種群密度的反饋調(diào)節(jié)(1)種內(nèi)斗爭與種群密度的反饋調(diào)節(jié)(如下圖)。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究

例如:在蝌蚪密度大的水中,個體較大的蝌蚪能從腸道分泌有毒物質(zhì),使幼小蝌蚪死亡率增加,還有桉樹的自毒現(xiàn)象等。由此可見,種群具有一定的自我調(diào)節(jié)機(jī)能,是物種生存的一種適應(yīng)性反應(yīng),是維持種群數(shù)量相對穩(wěn)定的重要方式。在海洋魚類資源急劇減少時,應(yīng)停止捕撈,制定“休漁期”,使之繁殖增多,還可投放人工繁育的魚苗,加快種群數(shù)量的增長速度。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究(2)種間關(guān)系與種群密度的反饋調(diào)節(jié)(如下圖)。例如:一片草原上,牧草繁茂,食草動物就多,動物數(shù)量的增加,引起牧草衰減,由于牧草衰減,又引起動物數(shù)量減少,繼而牧草又恢復(fù)正常。若過度放牧,則會引起草場退化,進(jìn)而引起動物種群數(shù)量下降。所以要確定草場的合理載畜量,不能超載放牧。

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欄目鏈接要點(diǎn)探究2.研究種群數(shù)量變化的意義有利于合理利用野生生物資源(如確定草場的合理載畜量),科學(xué)防治害蟲(農(nóng)田治蟲要選擇良機(jī))等。例如:在利用野生生物資源時,種群數(shù)量控制在什么情況下,人類獲得資源量最大,又不影響資源的再生。一般將種群數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一半,即K/2值時便可達(dá)到預(yù)期的要求。

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欄目鏈接影響種群數(shù)量變化的因素分析:(1)直接因素:①出生率和死亡率是影響種群數(shù)量變動的最直接因素,也是決定種群大小的最主要生物因素。②遷入率和遷出率也是影響種群數(shù)量變動的直接因素。(2)間接因素。凡是影響出生率和死亡率、遷入率和遷出率的因素都會影響種群數(shù)量的變化。①年齡組成和性別比例通過影響出生率和死亡率間接影響種群數(shù)量。易錯提示

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欄目鏈接②生物因素包括種內(nèi)關(guān)系和種間關(guān)系對生物種群數(shù)量變化的影響。③非生物因素如陽光、溫度、風(fēng)、雨、雪等氣候因素通過影響種群的出生率、死亡率而間接影響種群的數(shù)量。④人為因素。人類活動對自然界種群數(shù)量變化的影響越來越大。易錯提示

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用5.種群的指數(shù)增長是有條件的,條件之一是(

)A.在該環(huán)境中只有一個種群B.該種群對環(huán)境的適應(yīng)比其他種群優(yōu)越得多C.環(huán)境資源是無限的D.環(huán)境資源是有限的答案:C

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欄目鏈接嘗試應(yīng)用6.自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長曲線。下列有關(guān)種群“S”型增長的說法正確的是(

)A.“S”型增長曲線僅表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系B.種群增長率在各階段是不同的C.“S”型增長曲線只表示了種群數(shù)量與時間無關(guān)D.種群增長不受種群密度制約答案:B

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欄目鏈接題型1考查種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型例1種群在理想環(huán)境中,呈“J”型曲線增長;在有環(huán)境阻力條件下,呈“S”型曲線增長。結(jié)合下圖分析,下列有關(guān)種群增長曲線的敘述,正確的是(

)

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欄目鏈接名師點(diǎn)睛:本例是有關(guān)種群數(shù)量的變化問題。在理想條件下種群數(shù)量增長的增長率與增長速率不同。①種群增長率是指單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)新增加的個體數(shù);②種群增長速率是指單位時間內(nèi)新增加的個體數(shù)。③種群增長率=出生率-死亡率,在有環(huán)境阻力時,一直減少;而種群增長速率是先增大后減小。A.若圖示草履蟲種群增長曲線,則e點(diǎn)后增長速率為0B.種群增長過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后C.若圖示蝗蟲種群增長曲線,則蟲害防治應(yīng)在c點(diǎn)之后D.K值是環(huán)境容納量,一般不隨環(huán)境的變化而改變

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解析:由題干圖中可知,e點(diǎn)已達(dá)到K值,此時出生率等于死亡率,種群增長率為0;“J”型曲線和“S”型曲線的交叉陰影部分是在生存斗爭的過程中,被淘汰的個數(shù),即為環(huán)境阻力淘汰的個體數(shù)量。所以出現(xiàn)環(huán)境阻力應(yīng)該出現(xiàn)在b點(diǎn)之后;防治害蟲應(yīng)該越早越好,而在c點(diǎn)時蝗蟲的增長速率最快,這個時候防治的效果甚微,應(yīng)該在b點(diǎn)之前防治;K值是環(huán)境容納量,決定其大小的因素有生物所生存的環(huán)境條件和生物自身的遺傳特性,所以只要是環(huán)境條件或自身的遺傳特性發(fā)生改變,其K值就會發(fā)生改變。答案:A

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欄目鏈接變式訓(xùn)練1.下圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有關(guān)敘述正確的是(

)

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欄目鏈接變式訓(xùn)練A.K是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值B.在K值時,種群的增長率最大C.假設(shè)這是一個鼠的種群,可通過增大K值,來減少鼠害D.假設(shè)這是魚的種群,當(dāng)種群達(dá)到K值時開始捕撈,可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量答案:A

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欄目鏈接題型2種群數(shù)量增長的規(guī)律及應(yīng)用

例2有幾只老鼠由于尋覓食物而到達(dá)了另一新的生活空間,并定居下來。開始時鼠群的增長十分緩慢,后來逐漸加快,到一定密度又突然減緩,直至完全停止,呈現(xiàn)右圖所示的“S”型增長曲線。

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欄目鏈接(1)從圖中A→B看,鼠群數(shù)量增長緩慢,主要原因是開始一段時間內(nèi)種群的基數(shù)________,幼鼠不能________,產(chǎn)生后代個體數(shù)________。(2)從圖中C開始,鼠群迅速增長,其原因是基數(shù)開始________,種群內(nèi)________個體占多數(shù),而________個體少。種群進(jìn)入迅速________期。(3)從圖中D開始,鼠群的增長受到明顯限制,其原因是棲息地的____________有限,從而導(dǎo)致________加劇。(4)E點(diǎn)時鼠群的增長完全停止,保持在一個________的水平上,這個水平叫做________。

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欄目鏈接(5)當(dāng)處于________________________________________________________________________水平時,種群的增殖速度最快。(6)當(dāng)居民發(fā)現(xiàn)鼠患時,在捕殺老鼠的同時,最好的辦法是設(shè)法降低____________________,斷絕它們的食物來源,減少它們的生活空間。名師點(diǎn)睛:種群數(shù)量“S”型曲線中,K值是環(huán)境容納的最大量,K/2值時增長速率最大,也是經(jīng)濟(jì)動物捕殺的最佳效益期,越接近K值,環(huán)境的阻力愈強(qiáng)。

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欄目鏈接解析:在一定區(qū)域內(nèi),種群的數(shù)量和密度是經(jīng)常變化的,而且有一定的規(guī)律。當(dāng)某個種群的少數(shù)個體進(jìn)入一個原先沒有此種生物的適宜環(huán)境,開始時由于種群內(nèi)個體數(shù)少而增長緩慢,隨著種群數(shù)量增加種群增加量加大,到達(dá)一個中間點(diǎn)時種群的增加量最大;伴隨種群密度的增加,環(huán)境阻力也越來越大,因?yàn)樯钯Y源和生活空間都是有限的,從而使增長速度減緩,直至完全停止。這時種群數(shù)量將保持在一個基本恒定的水平上,這個基本恒定的水平就叫環(huán)境容納量。如果用曲線來表示這種增長趨勢,它呈現(xiàn)“S”型,生態(tài)學(xué)上叫“S”型增長。

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實(shí)際生活中,如要控制有害生物,最好的辦法是設(shè)法降低種群的環(huán)境容納量,減少食物、棲息地等生活資源,那么種群的數(shù)量必然會減少。答案:(1)小生殖少(2)增大中幼年老年增長(3)生活資源和生活空間種內(nèi)斗爭(4)基本恒定環(huán)境容納量(5)環(huán)境容納量的一半(6)種群的環(huán)境容納量

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欄目鏈接變式訓(xùn)練2.我國自1393—1990年以來的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表,請根據(jù)提供的數(shù)據(jù)完成下面的問題:年份1393157817641849192819821990人口/億0.60.62.04.14.710.311.6

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欄目鏈接變式訓(xùn)練(1)在曲線圖中表示出中國人口在此1000年里的增長情況:

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欄目鏈接變式訓(xùn)練(2)以上的人口增長曲線屬于哪一種增長類型?其出現(xiàn)的原因是什么?_______________________________________________(3)按照曲線中的增長趨勢發(fā)展下去,將出現(xiàn)什么狀況?鑒于我國人口的現(xiàn)狀,應(yīng)當(dāng)采取什么政策?________________________________________________________________________

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欄目鏈接解析:(1)按照表格中的數(shù)據(jù)畫出以下的曲線圖:(2)從圖中看,中國的人口增長在過去的1000年中屬于“J”型曲線。(3)長期以來,我國人口的出生率一直高于死亡率,因而人口增長很快。人口的過度增長嚴(yán)重制約著我國經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展,而要控制人口的增長,關(guān)鍵是要控制人口的出生率,因此,我國已經(jīng)把計(jì)劃生育列為一項(xiàng)基本國策。變式訓(xùn)練

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欄目鏈接答案:(1)見解析(1)圖(2)我國的人口增長屬于“J”型曲線。生存條件改善,醫(yī)療水平提高等(3)由于一個國家或地區(qū)中的資源、空間是有限的,所以當(dāng)人口數(shù)量超過了“環(huán)境容納量”后,會出現(xiàn)一系列的問題,如糧食、健康、就業(yè)、教育

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