高考生物总复习第8单元生物与环境课件 第29讲 种群与群落.docx

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高考生物总复习第8单元生物与环境课件第29讲种群与群落

第29讲种群与群落

考纲要求

 1.种群的概念和特征[必考(a)、加试(a)]。

2.标志重捕法[必考(a)、加试(a)]。

3.种群的分布型和存活曲线[加试(a)]。

4.种群指数增长和逻辑斯谛增长[必考(b)、加试(b)]。

5.环境容纳量[必考(a)、加试(a)]。

6.活动:

探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化[加试(c)]。

7.种群数量的非周期性波动和周期性波动[加试(a)]。

8.种群数量波动的调节因素[加试(a)]。

9.群落的概念和结构[必考(a)、加试(a)]。

10.主要的陆地生物群落类型[必考(a)、加试(a)]。

11.群落演替的概念、类型和过程[必考(a)、加试(a)]。

12.顶极群落的概念[加试(a)]。

考点一 种群的特征和增长方式

1.种群概念

是指占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体。

2.种群的特征

(1)出生率和死亡率

①出生率:

单位时间出生个体数占种群总个体数的百分数或千分数。

死亡率:

单位时间死亡个体数占种群总个体数的百分数或千分数。

②自然增长率=出生率-死亡率。

③地位及作用:

决定种群密度,是决定种群兴衰的晴雨表。

(2)年龄结构

①年龄结构:

各个年龄组个体数量在种群中所占的比例关系。

②种群的年龄组:

生殖前期、生殖期、生殖后期。

③年龄金字塔

④研究意义:

预测种群数量的变化趋势。

(3)性比率:

种群内两性个体数量的相对比例。

(4)种群密度

①种群密度:

某个种群在单位空间或面积内的个体数量。

②动物种群密度的调查常采用标志重捕法,其公式为种群总个体数N=

(M=标志个体数、n=重捕个体数、m=重捕中被标记的个体数)。

3.种群的分布型(加试)

(1)概念:

分布型是指种群中个体的空间配置格局。

(2)类型:

包括均匀分布(如稻田插秧)、集群分布(如橡树种子)、随机分布(如玉米螟卵块在玉米田中的分布)。

其中集群分布是最常见的分布型。

(3)实例:

蛾类、橡树和雪松的种子分布属于集群分布,人类在地球表面的分布为集群分布。

4.种群的存活曲线(加试)

(1)概念:

存活曲线是表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线。

(2)曲线绘制数据收集:

从至少观察1000个新孵化幼虫或新出生个体开始,跟踪记录每个个体的死亡年龄,直至全部个体死亡为止。

(3)曲线标识:

存活曲线二维平面图的横坐标是年龄,纵坐标是存活个体数的对数值。

5.种群的增长方式

(1)种群的指数增长和逻辑斯谛增长

比较项目

指数增长

逻辑斯谛增长

条件

资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下

资源有限、空间有限和受到其他生物制约的条件下

增长特点

起始增长很慢,但随着种群基数的加大,增长会越来越快

起始加速增长,K/2时增长最快,此后增长减速,到K值时停止增长或在K值上下波动

有无K值

无K值

有K值

曲线类型

“J”形曲线

“S”形曲线

(2)环境容纳量(K值):

长时期内环境所能维持的种群最大数量。

6.种群的数量波动及调节(加试)

(1)种群的数量波动

①含义:

种群中的个体数量是随时间而变化的。

②原因

③类型

注:

大多数种群的数量波动是非周期波动,少数种群数量波动表现出周期性。

(2)种群数量的调节

①调节类型:

能够调节种群数量的有外源性因素(如气候、食物等)和内源性因素,后者包括行为调节和内分泌调节。

②外源性调节因素:

气候是对种群影响最强烈的外源性因素,特别是极端的温度和湿度。

此外,食物也是调节种群数量的重要因素。

③内源性调节因素:

领域行为对种群密度具有明显的调节作用,而由于社会压力可加大刺激中枢神经系统引发内分泌失调被称作内分泌调节。

思考诊断

1.观察下图中种群各特征的关系,回答相关问题:

(1)种群密度是种群最基本的数量特征。

(2)出生率和死亡率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)年龄结构和性比率不直接决定种群密度,但能够预测和影响种群密度的变化趋势。

(4)除以上条件外,气候、食物、天敌、传染病等都影响种群密度的变化。

2.如图所示为种群数量逻辑斯谛增长曲线图,请思考:

(1)种群发展至c时期时,其密度增长速率为多少?

提示 种群发展至c时期时已达饱和期,出生率=死亡率,其密度增长速率为0。

(2)若为某渔业资源,则捕捞时机及捕后种群剩余量分别为图示哪一点?

提示 渔业资源最佳捕捞时间为种群数量超过K/2时捕捞,捕后剩余量应维持在b点处。

(3)若为害虫种群数量变动状况,则防治害虫最好应从哪一点开始?

提示 若为害虫防治,则最好从图示a点时即采取防治措施,严防种群数量达到K/2处。

3.如图是某种生物在某调查阶段种群数量变化的λ值随时间的变化曲线,请思考:

(1)分析图示可知,该调查阶段中种群数量最多和最少的年份分别是第几年?

提示 该调查阶段中,种群数量最多的年份是第8年,最少的年份是第20~30年。

(2)在哪一区段种群数量呈指数增长?

提示 种群在前5年,λ>1且为恒定值,则种群数量呈指数增长。

(3)在5~8年内种群数量一直在下降,对吗?

提示 在5~8年内,由于λ仍大于1,故种群数量一直在增长。

(4)与第15年相比,第20年时种群数量有所上升,还是有所下降?

提示 与第15年相比,第20年时种群数量有所下降而不是上升(因为15~20年期间λ一直小于1)。

4.请确认下图三种存活曲线并将以下内容连线(加试)

类型     对应曲线   举例

①凹形  aⅠ.鸟类

②对角线形  bⅡ.灵长类动物(如人)

③凸形  cⅢ.两栖动物

提示 ①—c—Ⅲ ②—b—Ⅰ ③—a—Ⅱ

1.“J”形增长曲线和“S”形增长曲线的比较

项目

“J”形曲线

“S”形曲线

增长模型

前提条件

理想状态:

资源无限、空间无限,不受其他生物制约

现实状态:

资源有限、空间有限,受到其他生物制约

K值有无

无K值

有K值

种群增长率的变化

种群增长速率变化

适用范围

实验条件下或种群迁入新环境最初一段时间

自然种群

联系

2.有关K值的分析

(1)K值的示意图

在环境未遭受破坏的情况下,种群数量会在平均值附近上下波动。

当种群偏离平均值的时候,会通过负反馈机制使种群数量回到一定范围内。

(2)K值的应用

①对野生生物资源的保护措施:

保护野生生物生活的环境,减小环境阻力,增大K值。

②对有害生物的防治措施:

增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等),降低K值。

(3)K/2值的应用

①对资源开发与利用的措施:

种群数量达到环境容纳量的一半时,种群增长速率最大,再生能力最强——把握K/2值处这个黄金开发点,维持被开发资源的种群数量在K/2值处,可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”,从而不影响种群再生,符合可持续发展的原则。

②对有害生物防治的措施:

必须及时控制种群数量,严防其到达K/2值处。

(4)K值的不同表示方法

图中A、B、C、D点对应的种群数量为K值,A′、C′、D′点所对应的种群数量为K/2值。

题型一 种群的概念和特征

1.如图是有关种群特征的概念图,有关分析错误的是(  )

A.①表示种群密度,是制约种群增长的因素之一

B.春运期间,北京市的人口数量变化主要取决于②③

C.预测种群数量变化的主要依据是④

D.利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫,破坏了正常的⑤

答案 B

解析 种群最基本的数量特征是种群密度,它是影响种群数量变化的重要因素之一,图中①为种群密度;种群密度的大小直接取决于出生率和死亡率、迁入率和迁出率,年龄结构既能影响出生率,也能影响死亡率,性比率则影响出生率,所以②与③分别为出生率和死亡率,④是年龄结构,⑤是性比率。

①表示种群密度,是制约种群增长的因素之一,A正确;春运期间北京市人口数量的变化主要是流动人口的变化,主要取决于迁入率和迁出率,而不是出生率和死亡率,B项错误;预测种群数量变化的主要依据是年龄结构,C项正确;利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫,破坏了害虫种群正常的性比率,D项正确。

2.某岛屿上生活着一种动物,其种群数量多年维持相对稳定。

该动物个体从出生到性成熟需要6个月。

下图为某年,该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄组的个体数)。

下列关于该种群的叙述,错误的是(  )

A.该种群10月份的出生率可能为0

B.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构

C.该种群的年龄结构随着季节更替而变化

D.大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度

答案 D

解析 由图示可知,未成熟个体从2月到6月逐渐增多,从6月到12月逐渐减少,到12月变为0,而该动物个体从出生到性成熟需要6个月,因此该种群出生时间大概为2月底到6月,到12月都性成熟,10月份的出生率可能为0,A项正确;天敌倾向于捕食年老体弱的动物,故天敌的迁入可能导致衰老个体数量减少,使种群的年龄结构发生改变,B项正确;图示各月份中,不同年龄阶段的个体百分比不同,C项正确;大量诱杀雄性个体,会使该种群的正常性比率发生改变,导致种群密度发生改变,D项错误。

易错警示

有关“种群”的两个易误点

(1)误认为种群数量=种群密度。

种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数,强调“单位面积或单位体积”,即种群数量多,种群密度不一定大。

(2)误认为年龄结构和性比率都既能影响出生率,又能影响死亡率。

年龄结构既能影响出生率,又能影响死亡率,而性比率只能影响出生率,不能影响死亡率。

题型二 标志重捕法

3.某研究机构对某区域的一种田鼠进行了调查,所调查样方的总面积为2hm2(1hm2=10000m2),统计所捕获的鼠数量、性别等,进行标记后放归,3日后进行重捕与调查。

所得到的调查数据如下表:

捕获数

(只)

标记数

(只)

雌性个

体数(只)

雄性个

体数(只)

初捕

50

50

28

22

重捕

50

10

32

18

以下是某同学对数据的分析结果,你认为正确的是(  )

A.此调查方法可以用来调查田中小麦的种群密度

B.若田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,统计的种群密度比实际低

C.综合两次捕获情况,该田鼠种群的性比率(♀/♂)约为7∶2

D.该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2

答案 D

解析 标志重捕法适用于活动能力强的动物种群密度的调查;标志重捕法理论计算公式N=M·

,田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,即m值减小,N值会增大;通过两次捕获情况,不能确定该田鼠种群的性比率(捕获次数过少,偶然性较大);该地区田鼠的平均种群密度约为125只/hm2。

4.在某池塘中,第一次捕获鲫鱼106条,做上标记后放回,第二次捕获鲫鱼91条,其中有标记的25条,由此可以估算出该池塘中鲫鱼的密度。

后来发现这次估算的结果与实际结果误差较大,分析其原因不包括(  )

A.捕鱼时,在经常饲喂的地方以保证捕到较多的鱼

B.被标记的鱼放回后有一部分死亡

C.两次捕获的鲫鱼数量较小

D.标记方法不当导致标记物丢失

答案 A

解析 在利用标志重捕法进行该鲫鱼种群密度调查时,要注意在调查时研究对象没有迁入和迁出、出生和死亡,标记物不能脱落、不能影响到标记对象的正常活动,标记物不能过于醒目,做到随机捕鱼,只有这样才能减小估算值与实际值的误差,使调查结果准确。

特别提醒

标志重捕法的注意事项

被调查个体在调查期间没有大量迁入和迁出、出生和死亡的现象;标记物不能过于醒目;不能影响被标记对象的正常生理活动;标记物不易脱落,能维持一定时间。

例如动物被捕获并标记一次后难以被再次捕获,则利用标志重捕法计算出的种群密度比实际密度可能偏大。

题型三 种群的指数增长和逻辑斯谛增长

5.关于图中种群数量变化的说法,错误的是(  )

A.种群“J”形曲线只有在理想条件下才能出现

B.种群呈逻辑斯谛增长的过程中,在达到K值之前就是指数增长

C.自然状态下种群数量达到600时,种群的增长率为0

D.环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化

答案 B

解析 种群呈逻辑斯谛增长的过程中,在达到K值之前,由于有环境阻力的存在,种群增长曲线不是标准的“J”形;K值时出生率等于死亡率,种群数量不变,此时种群增长率为0;环境条件变化时,种群的K值也会发生相应变化。

6.

右图表示某物种迁入新环境后,种群增长速率随时间的变化关系,在t1时经调查该种群数量为N。

下列有关叙述正确的是(  )

A.在t2时种群个体的数量与在t0时种群个体的数量相等

B.在t0~t2时间内,种群数量呈逻辑斯谛增长

C.该种群在此环境中的环境容纳量约为N

D.在t1~t2时,该种群数量呈下降趋势

答案 B

解析 由题图可知,t0~t1种群增长速率不断增大,到t1时刻种群增长速率最大,此时种群数量为K/2,t1~t2种群增长速率不断减小,到t2时种群增长速率为0,此时种群数量达到最大,即K值,故A、D错误,B正确;由于在t1时经调查该种群数量为N,因此环境容纳量(K值)约为2N,C错误。

图形解读

“S”形增长曲线的解读和分析方法

(1)t1之前,种群数量小于K/2,由于资源和空间条件相对充裕,种群数量增长较快,当种群数量为K/2时,出生率远大于死亡率,种群增长速率达到最大值。

(2)t1~t2时,由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降。

(3)t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长速率为0。

题型四 种群的分布型和存活曲线(加试)

7.生态学家对某地区两个生物种群(Ⅰ和Ⅱ)的存活率进行了调查,结果如下图所示。

下列关于对种群Ⅰ和Ⅱ实施重点保护时期的叙述,正确的是(  )

A.种群Ⅰ和Ⅱ都为7~10岁

B.种群Ⅰ和Ⅱ都为1~10岁

C.种群Ⅰ为0~1岁,种群Ⅱ为6~7岁

D.种群Ⅰ为1岁以后各年龄期,种群Ⅱ为7岁以后各年龄期

答案 C

解析 由题意可知,对种群Ⅰ来说,在0~1岁之间种群数量下降较快,也就是死亡率较高,所以应重点保护;同理对于种群Ⅱ来说,6~7岁之间应重点保护。

8.在无人为干扰的某热带雨林中,生活着绒毛蛛猴、红眼树蛙等生物。

下列相关叙述正确的是(  )

A.绒毛蛛猴种群的存活曲线属于类型Ⅲ(凹形)

B.绒毛蛛猴种群分布型呈随机分布

C.尽管红眼树蛙排出的卵(精子)非常多,但其出生率和死亡率基本相等

D.可采用标记重捕法标记捕获的繁殖季节的成蛙,计算获得红眼树蛙的种群密度

答案 C

解析 绒毛蛛猴种群的存活曲线应属于类型Ⅰ(凸形),其种群分布型为集群分布;不能只通过标记捕获的繁殖季节成蛙的数量,计算获得红眼树蛙的种群密度。

考点二 群落的结构和演替

1.群落的结构

(2)时间结构

2.群落的主要类型

群落类型

3.群落的演替

(1)概念:

一些物种取代另一些物种、一个群落类型取代另一个群落类型的过程,直到出现一个稳定的群落才会中止。

(2)实例:

湖泊演替过程,裸底阶段→沉水植物阶段→浮叶根生植物阶段→挺水植物和沼泽植物阶段→森林群落阶段。

(3)类型

①原生演替

②次生演替

4.顶极群落(加试)

(1)含义:

一个群落经过长期的演替,最终所达到的与当地的气候和土壤条件处于平衡的状态。

(2)决定因素:

主要由平均温度和年降雨量决定。

(3)地球上现存的群落大都处于顶极状态。

思考诊断

1.观察下列图示,完成群落的空间结构的相关问题。

(1)写出图中群落空间结构的类型

A图:

垂直结构;B图:

水平结构。

(2)根据上图分析决定群落空间结构的主要因素

A图:

植物分层:

光照;动物分层:

栖息空间和食物条件。

B图:

地形变化、土壤湿度、盐碱度的差异、光强度、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等。

2.群落演替的两种类型

类型

内容 

原生演替

次生演替

起点

从未有任何生物定居过的环境

原有群落毁灭,但仍保留了被毁灭群落基质

时间

经历的时间长

经历的时间短

速度

缓慢

较快

影响因素

自然因素

人类活动较为关键

实例

裸岩上的演替

弃耕农田上的演替

3.一个废弃鱼塘的演替过程如图1所示,图2表示两种群落在演替过程中物种多样性的变化曲线。

(1)针对图1

①图中正确演替进程为丁→甲→丙→乙。

②该演替与火山喷发所在地的演替是否属于同种类型?

请具体指明。

提示 该演替过程为次生演替,它不同于火山喷发处的原生演替(两者的初始植被条件不同)。

③该演替过程中物种丰度有何变化?

预计食物网复杂化程度会如何变化?

提示 该演替过程中物种丰度逐步提高,食物网趋向于复杂化。

(2)针对图2

①图中甲、乙分别属于哪种演替类型?

你的判断依据是什么?

提示 由于甲曲线群落演替起点的物种多样性为零,因此甲应属于原生演替;乙曲线存在起始物种,故应属于次生演替。

②火灾后森林中的演替宜用哪条曲线表示?

提示 火灾后森林的演替应为次生演替,用乙曲线表示。

③哪种演替速度更快、历时更短?

提示 次生演替速度更快,时间更短。

题型一 群落的概念、结构和类型

1.某池塘中甲、乙、丙和丁四大家鱼及其食物的分布如下图所示。

下列叙述正确的是(  )

A.图中四大家鱼在池塘中的分层现象是群落的水平结构

B.图中四大家鱼在池塘中的分层现象仅仅是由光照决定的

C.该池塘生物群落没有时间结构

D.甲、乙、丙和丁四大家鱼的分层分布有利于资源的充分利用

答案 D

解析 池塘中四大家鱼在池塘中的分布具有分层现象,有利于资源的充分利用,体现了群落的垂直结构;水生群落的层次性主要由光的穿透性、温度和O2的垂直分布决定的。

2.下图中a、b、c分别代表山地、森林、海洋三个不同的自然区域内植物的分布状况。

据此判断下列选项中正确的是(  )

A.温度是造成这三个区域内植物分布存在巨大差异的主要生态因素

B.a处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群,这说明群落具有垂直结构

C.c处植物的分层现象主要是因为光照的影响

D.影响b处植物出现明显分层现象的主要因素是水分

答案 C

解析 三个区域内植物分布存在巨大差异的主要生态因素应是环境条件不同,A项错误;a处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群,这说明温度影响群落的分布,不同高度的山坡上分布着不同的植物类群,高山上从山麓到山顶,随海拔的升高,植被的更替现象叫做“植被的垂直地带性分布”而不是“某个群落的垂直结构”,B项错误;c处植物的分层现象主要是因为在水的不同深度处光照不同,C项正确;影响b处植物出现明显分层现象的主要因素是光照,D项错误。

题型二 群落演替的概念、类型和过程

3.图甲表示弃耕农田的群落演替情况,图乙、丙、丁表示演替过程中各种量随时间的变化曲线,下列有关分析不正确的是(  )

A.图甲中,b点时只存在群落的水平结构,d点时存在垂直结构和水平结构

B.图乙可表示演替过程中物种丰度与时间的关系

C.图丙可表示该地块上恢复原状的能力与时间的关系

D.图丁可表示草本植物数量随时间变化的情况

答案 A

解析 b点和d点均有垂直结构和水平结构,A错误;随着时间的推移,物种数量逐渐增多,物种丰度增加,抵抗干扰的能力升高,恢复原状的能力降低,B、C正确;在灌木和乔木占优势前,草本植物数量逐渐增加,在灌木和乔木占优势后,草本植物数量减少,最终趋于稳定,D正确。

4.(2016·温州十校联考)下列关于群落演替的叙述正确的是(  )

A.群落自然演替是一个种群替代另一个种群的过程

B.人为因素可以影响群落演替,但不能改变演替方向

C.群落的次生演替速度通常比原生演替快

D.顶极群落必然达到森林群落

答案 C

解析 群落演替是一个群落类型取代另一个群落类型的过程,A错误;人类活动会改变群落演替的速度和方向,B错误;原生演替是从无到有的过程,而次生演替是从简单到复杂的过程,因此次生演替速度通常比原生演替快,C正确;顶极群落的类型主要由平均温度和年降雨量决定,因此顶极群落不一定是森林群落,D错误。

归纳提升

群落演替的方向和结果

(1)群落演替的方向

①自然条件下,群落的演替一般朝着物种多样化、群落结构复杂化、生态功能完善化的方向发展。

②最终的演替结果主要由演替地所处的气候条件决定,如在干旱的荒漠地区很难形成森林。

(2)群落演替的结果

①能量:

总生产量增加,群落的有机物总量增加。

②结构:

生物种类越来越多,群落结构越来越复杂。

③稳定性:

演替是生物和环境反复相互作用,发生在时间和空间上的不可逆变化,稳定性越来越高。

考点三 活动:

探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化(加试)

1.实验目的

(1)探究酵母菌种群数量随时间发生的变化,从而了解在封闭环境中酵母菌种群数量的动态变化规律。

(2)学习用血细胞计数板进行酵母菌细胞计数的方法操作,学习比浊计的使用方法,找出酵母菌细胞数量变化与其浑浊度之间的关系。

(3)初步尝试建立数学模型。

2.实验步骤

3.依照上述操作连续4天计数并绘制坐标曲线,记录表格如下

计数

试管

第0天

第1天

第2天

第3天

第4天

A

B

A

B

A

B

A

B

A

B

样品1

样品2

总数

平均数

稀释倍数

平均数×稀释倍数

比浊计

读数

估算数

1.血细胞计数板计数法

(1)镜检计数方法

①方格内细胞的计数顺序为左上→右上→右下→左下。

②压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数。

③酵母细胞若有粘连,要数出团块中的每一个细胞。

④出芽酵母的芽体体积若超过细胞体积的1/2,则算独立个体。

⑤计数总数不少于300个细胞。

(2)计算细胞总数

①每方格内的细胞数=细胞数/方格数。

②每毫升体积内的细胞数=每方格内的细胞数×2500×稀释倍数。

③试管内的细胞总数=每毫升体积内的细胞数×10。

2.数学模型及其构建方法

数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。

建立数学模型一般包括以下步骤(以细菌繁殖过程中指数增长为例)

问题探究

(1)从试管中吸出培养液进行计数之前,为什么要轻轻振荡几次?

提示 使酵母菌均匀分布,减小误差,计数准确。

(2)该探究需要设置对照及重复实验吗?

提示 酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照,所以无需设置对照实验。

但要获得准确的实验数据,必须进行重复实验,求得平均值。

(3)若一个小方格内酵母菌过多,难以数清,采取的措施是什么?

提示 可增大稀释倍数后再计数。

题型一 实验基础

1.下列关于“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验的相关操作,正确的是(  )

A.培养用具必须经过严格的灭菌处理,培养液则不需灭菌

B.培养酵母菌时,必须去除培养液中的溶解氧

C.从瓶中吸出培养液进行计数之前,不必摇匀培养瓶中的培养液

D.为了方便酵母菌计数,培养后期的培养液应先稀释再计数

答案 D

解析 在进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时,培养用具和培养液都必须经过严格的灭菌处理,否则会引起杂菌污染,影响酵母菌的生长;酵母菌是兼性厌氧菌,在有氧气时,大量繁殖,所以

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