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第十二第十二单元种群和群落元种群和群落第第1讲种群的特征和数量的种群的特征和数量的变化化基础自测知识清单一、种群的特征1.种群的数量特征(1)种群密度:概念:指种群在单位面积或单位体积中的个体数。种群密度是种群最基本的数量特征。种群密度的调查方法:基础自测知识清单(2)出生率和死亡率:出生率: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。死亡率:在单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。(3)迁入率和迁出率:概念:单位时间内迁入或迁出的个体,占该种群个体总数的比率。(4)年龄组成:概念:是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。类型:大致分为增长型、稳定型和衰退型三种类型。(5)性别比例:概念:指种群中雌雄个体的数目比例。应用: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。基础自测知识清单2.种群的空间特征(1)概念:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局。(2)类型:均匀分布(如水稻)、随机分布(如杂草)、集群分布(如瓢虫)。二、种群数量的变化1.建构种群增长模型的方法(1)数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。(2)建立数学模型的步骤:观察研究对象,提出问题提出合理的假设根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达检验或修正。基础自测知识清单2.种群数量增长的两种模型 基础自测知识清单3.种群数量的变化(1)概述:大多数种群的数量总是在波动中,在不利条件下,种群数量还会急剧下降,甚至消亡。(2)种群数量的决定因素:出生率和死亡率、迁出率和迁入率。4.研究种群数量变化的意义对于有害动物的防治,野生生物资源的保护和利用,以及濒危动物种群的拯救和恢复,都有重要意义。基础自测知识清单1.下列有关种群特征的叙述,正确的打“”,错误的打“”。(1)(2015江苏高考)五点取样法适合调查灌木类行道树上蜘蛛的种群密度。()【解析】根据行道树的分布特征,调查树上蜘蛛的种群密度用等距取样法比较合适。(2)(2013新课标全国卷)鹰是黑线姬鼠的天敌,鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度。()(3)(2013浙江高考)一雌一雄婚配制的动物,生殖期个体的雌雄比例越接近11,出生率越高。()(4)(2012新课标全国卷)大量诱杀雄性个体不会影响种群的密度。()【解析】大量诱杀雄性个体会破坏种群的性别比例,从而使种群的出生素下降,进而导致种群密度下降。(5)稗草在稻田中随机分布属于种群空间特征的描述。()(6)比较三种年龄结构类型的种群,稳定型的出生率最高。()【解析】三种年龄结构类型的种群中,增长型的出生率最高。基础自测知识清单2.下列有关种群数量变化的叙述,正确的打“”,错误的打“”。(1)对于“S”型曲线,同一种群的K值是固定不变的,与环境因素无关。()【解析】K值不是固定不变的,会受到环境的影响。(2)外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。()【解析】只有在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下,种群的数量增长才能表现为“J”型增长。(3)探究培养液中酵母菌中种群数量的变化时,在取样液前要将培养基振荡,目的是使酵母菌均匀分布。()(4)一定容积的培养液中酵母菌的数量增长呈“S”型。()基础自测知识清单3.(2015海南文昌中学模拟)一年蓬是一种常见的草本植物。在一块弃耕的正方形荒地上调查该种群的密度时,通常需要选择多个大小相等的样方,然后再对该植物进行计数,即可获得该种群密度的估算值。选择样方的正确方法是(A)A.在正方形荒地的对角线上等距离选择样方B.在该植物集中分布的地方选择样方C.在该植物稀疏分布的地方选择样方D.分别在该植物集中和均匀分布的地方选择样方【解析】用样方法调查种群密度时,取样关键是随机取样,以保证结果的准确性,A项正确。基础自测知识清单4.(2016湖北龙泉中学、襄阳五中、宜昌一中联考)如图甲、乙为某种生物种群的年龄组成曲线,若不考虑其他因素,则种群甲和种群乙未来个体数量的发展趋势是(B)A.衰退型和增长型B.增长型和衰退型C.稳定型和衰退型 D.稳定型和增长型【解析】题图甲曲线中,随着年龄的增长,个体数越来越少,说明幼年的个体数远大于老年的个体数,属于增长型;乙曲线中,幼年个体较少,老年个体较多,属于衰退型,B项正确。基础自测知识清单基础自测知识清单1.种群的数量特征包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率与死亡率以及迁入率与迁出率。2.种群密度是种群最基本的数量特征。3.调查种群密度的测量方法包括样方法和标志重捕法,对于活动能力强、活动范围广的动物常采用标志重捕法调查其种群密度。4.利用标志重捕法估算种群密度的计算公式:5.“J”型增长曲线的形成条件:食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害。6.种群呈“S”型增长时,资源和空间条件有限,随种群密度增大,种内斗争加剧,天敌数量增多。7.K值的大小与食物、生存空间、天敌数量等环境条件有关。考点二实验探究考点一考点一种群的数量特征及种群密度的调查方法1.种群数量特征之间的关系(1)种群密度最基本的数量特征。种群的其他数量特征直接或间接的影响种群密度,进而影响种群数量。(2)出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度变化的直接因素。(3)年龄组成不直接决定种群密度,在一定程度上能预测种群数量的变化趋势。考点二实验探究考点一模式图:曲线图:说明: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组成,还与气候、食物、天敌等有关,如遇到剧烈的气候变化,可使种群数量急剧减少。考点二实验探究考点一(4)性别比例通过影响种群的出生率间接影响种群的数量和种群密度。考点二实验探究考点一(1)人口数量的变化分析:城市人口的剧增是由迁入率迁出率造成的。我国人口的增长是由出生率死亡率造成的,不是仅由出生率高造成的。计划生育政策控制出生率,使人口增长率下降。(2)昆虫激素在农业上的应用:利用性外激素诱捕雄蛾通过改变性别比例来降低出生率。将性外激素释放到田地里,干扰雌雄蛾正常交尾降低出生率。考点二实验探究考点一2.种群密度的调查方法 考点二实验探究考点一考点二实验探究考点一关于种群密度调查的2点注意(1)用样方法调查种群密度时的计数问题:若有正好压在边界线上的个体,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,如图甲、乙(其中实心圈表示应统计或测量的个体)。同种植物无论大小都应计数。(2)植物的大小不同,样方面积也应不同,如双子叶草本植物样方面积为1m2,乔木样方面积约为100m2。考点二实验探究考点一典例1(2015新课标全国卷)现有一未受人类干扰的自然湖泊,某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成,结果如下表。注:表中“1+”表示鱼的年龄大于等于1、小于2,其他以此类推。回答下列问题:(1)通常,种群的年龄结构大致可以分为三种类型,分别是。研究表明:该鱼在3+时达到性成熟(进入成年),9+时丧失繁殖能力(进入老年)。根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为,由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是。(2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度,常用的调查方法是标志重捕法。标志重捕法常用于调查强、活动范围广的动物的种群密度。(3)在该湖泊中,能量沿食物链流动时,所具有的两个特点是。考点二实验探究考点一【解题思路】(1)种群的年龄组成通常分为增长型、稳定型和衰退型三种,根据题表中数据显示,该种群的各年龄组个体数的比例为(92+187+121)(70+69+62+63+72+64)(55+42+39+264)=111,各年龄组的数目相等,应属于稳定型种群,种群数量变化趋势为保持稳定。(2)标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。(3)能量流动的特点是单向流动、逐级递减。【参考答案】(1)增长型、稳定型、衰退型111保持稳定(2)活动能力(3)单向流动、逐级递减考点二实验探究考点一1.(2015开封模拟)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。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:以下是某同学对数据的分析结果,你认为正确的是(D)A.该地区田鼠的平均种群密度约为250只/hm2B.此调查方法可以用来调查土壤中小动物物种的丰富度C.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D.综合两次捕获情况,该田鼠种群的性别比例(/)约为32考点二实验探究考点一【解析】根据种群密度的计算公式可知,该地区田鼠的平均种群密度约为(5050)/(102)=125只/hm2,A项错误;由于土壤动物活动能力强(不适合样方法)、身体微小(不适合标志重捕法),故一般采用取样器取样法调查土壤中小动物物种的丰富度,B项错误;如果田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉,则重捕时被标记的个体数目偏少,计算结果会偏大,C项错误;分析题表可知,该田鼠种群的性别比例(/)约为(28+32)(22+18)=32,D项正确。考点二实验探究考点一2.(2015山东实验中学诊断)下列对种群特征的概念图(如图)分析正确的是(C)A.种群最基本的数量特征是出生率、死亡率B.“J”型增长的种群中没有死亡率和迁出C.预测种群数量未来变化的主要依据是bD.种群数量达到K值时,出生率也达到最大【解析】种群最基本的数量特征是种群密度,A项错误;“J”型增长表示种群的数量持续增长,具有一定的增长率,但并不是没有死亡和迁出,B项错误;b表示种群的年龄组成,能预测种群数量未来变化趋势,C项正确;种群数量达到K值时,种群密度达到最大并保持相对稳定,但出生率并不一定是最大,D项错误。考点二实验探究考点一3.(2016安徽省示范高中联考)在某人工饲养的线虫种群中,存在着一定比例的不能产生成熟精子的突变型雄虫。有学者分别观察了一定数量的野生型雄虫与突变型雄虫的存活率,结果如图所示。下列相关推断中最合理的是(A)A.能否产生成熟精子对雄性线虫存活率有一定影响B.该线虫种群的年龄结构为衰退型C.在第1520天时,线虫的出生率大于死亡率D.野生型雄虫比突变型雄虫的平均寿命长【解析】分析题图可知,010天时,野生型雄虫和突变型雄虫的存活率均约为100%,10天后,野生型雄虫的存活率低于突变型雄虫,由此说明野生型雄虫的平均寿命比突变型雄虫短,再结合题中信息可知,出现此结果的原因可能与能否产生成熟精子有关,A项正确,D项错误;根据题中信息无法判断该线虫种群年龄结构,B项错误;在第1520天时线虫存活率急剧下降,但并不能说明线虫的出生率大于死亡率,C项错误。考点二实验探究考点一4.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)。关于该种群的叙述,错误的是(D)A.该种群10月份的出生率可能为零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【解析】本题考查种群数量特征的相关知识。由题图可知,4到10月份都有未成熟的个体,而12月份却没有未成熟的个体,说明10月份可能没有新个体出生,该月的出生率可能为0,A项正确;天敌的迁入,会使老弱病残个体成为捕食对象,种群的年龄结构会发生改变,B项正确;在各月份各年龄组的个体数都有所变化,说明年龄结构会随着季节的变化而变化,C项正确;大量诱杀雄性个体会破坏种群的性别比例,从而使种群的出生率下降,进而影响种群的密度,D项错误。考点二实验探究考点一考点二种群数量的变化1.种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线 考点二实验探究考点一考点二实验探究考点一考点二实验探究考点一考点二实验探究考点一考点二实验探究考点一2.种群的数量变化种群的数量变化包括增长、波动、稳定、下降等。影响种群数量变化的因素主要有:考点二实验探究考点一典例2(2016长沙长郡中学模拟)如图表示有限环境中某一种群增长的曲线。下列有关叙述正确的是()K值是环境条件所允许维持的种群数量最大值在K值时,种群的增长率最大如果不考虑迁入,迁出等其他因素,在K值时出生率等于死亡率假设这是鱼的种群,当种群达到K值时开始捕捞,可持续获得最高产量A.B.C.D.【解题思路】K值是环境容纳量,即环境条件所允许维持的种群数量最大值,正确;在K值时,出生率等于死亡率,种群的增长率为0,错误,正确;K/2时种群增长速率最大,若要持续获得鱼的最高产量,应该在K/2时开始捕捞,错误。【参考答案】C考点二实验探究考点一1.20世纪30年代,人们将环颈雉引入一个岛屿,在19371942年期间,这个种群数量增长的情况如下表所示。下列相关叙述正确的是(A)A.从表格中得不出该种群的环境容纳量(K值)B.种群从1942年开始出现环境阻力C.在19371942年期间,该种群数量增长大致呈“S”型D.该种群数量达到K值后便恒定不变考点二实验探究考点一【解析】分析题表数据可知,19371942年期间,种群呈“J”型增长,故从题表中数据无法得出该种群的K值及1942年时是否出现环境阻力;K值并不是固定不变的,其大小随着环境等因素的改变而发生变化。综上,A项正确。考点二实验探究考点一2.(2015芜湖模拟)研究人员调查了某地一年生草本植物X的种群数量变化,结果如图。下列分析正确的是(D)A.1972年种子萌发至幼苗阶段的死亡率低于幼苗至成熟阶段的死亡率B.与其他年份相比,1975年草本植物X种群内的生存斗争程度高C.1975年由于X种群的幼苗数比成熟植株数多,则将来种群数量会增加D.5年内该一年生草本植物X种群的基因频率发生了定向改变考点二实验探究考点一【解析】分析题图中数据可知,1972年种子萌发至幼苗阶段的死亡率高于幼苗至成熟阶段的死亡率,A项错误;与其他年份相比,1975年草本植物X种群密度最小,种群内的生存斗争程度低,B项错误;分析5年数据可知,种群密度每年都在下降,故无法确定将来种群密度是否会增加,C项错误;自然选择决定生物的进化方向,可以使种群的基因频率发生定向改变,D项正确。考点二实验探究考点一3.(2015泰安期末检测)如图表示某种群迁入该生态系统一段时间内,种群增长率和时间的关系。以下说法正确的是(B)A.由图可知,种群密度在第50年时,达到种群的环境容纳量(K值)B.当种群密度在第1030年时期内,种内斗争变化趋势是逐渐增强C.该种群的出生率和迁入率决定值的大小D.在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量考点二实验探究考点一【解析】根据公式可知,1时种群数量增加,=1时种群数量保持不变,1,种群密度增大,种内斗争逐渐增强,B项正确;该种群的出生率和死亡率决定值的大小,C项错误;在理想条件下,影响种群数量增长的因素主要是起始种群数量,D项错误。考点二实验探究考点一实验探究探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的无限环境中,酵母菌种群呈“J”型增长;自然界中资源和空间总是有限的,酵母菌种群呈“S”型增长。(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法显微计数法。考点二实验探究考点一2.实验步骤 考点二实验探究考点一3.血球计数板的计数与计算(1)血球计数板:通常有两种规格,一种是一个大方格分成16个中方格,每个中方格又分成25个小方格;另一种是一个大方格分成25个中方格,每个中方格又分成16个小方格。但无论哪种规格的计数板,每个大方格中都有1625=400个小方格。(2)计数方法:对于1625的计数板而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;而对于2516的计数板而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。如图所示:考点二实验探究考点一(3)计算方法:1625型的计数板:每1mL培养液中酵母细胞个数=100个小方格中细胞总数/10040010000稀释倍数。2516型的计数板:每1mL培养液中酵母细胞个数=80个小方格中细胞总数/8040010000稀释倍数。考点二实验探究考点一4.记录表格 考点二实验探究考点一5.注意事项(1)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“计相应两边及其夹角”的原则计数。(2)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。(3)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(4)溶液要进行定量稀释。考点二实验探究考点一典例3(2015广东高考)如图表示在一个10mL封闭培养体系中酵母细胞数量的动态变化。关于酵母细胞数量的叙述,正确的是()A.种内竞争导致初始阶段增长缓慢B.可用数学模型Nt=N0t表示C.可用取样器取样法计数D.K值约为120000个【解题思路】初始阶段种群密度较小,种内竞争较小,由于种群基数较小,导致初始阶段增长缓慢,A项错误;因“S”型曲线的增长速率先增大后减小,因此不能用Nt=N0t的数学模型表示,B项错误;取样器取样法常用于调查土壤中可见小动物类群的丰富度,不能调查酵母菌数目,应用抽样检测法检测其种群密度,C项错误;依据题图可知,在一定时间内,种群数量维持在120000个左右,故其K值约为120000个,D项正确。【参考答案】D考点二实验探究考点一【易错提醒】在一个密闭的培养体系中,如果不能补充酵母菌生长繁殖所需的营养物质,不能及时排出酵母菌产生的代谢废物,则一段时间后,酵母菌的种群数量会逐渐下降,低于最初的K值。考点二实验探究考点一1.(2015山东滕州第二中学期末检测)在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验中,同等实验条件下分别在4支大试管中进行培养(见下表),均获得了“S”型增长曲线。根据表中实验设置,判断下列说法错误的是(A)A.试管内种群的K值与试管相同B.4支试管内的种群达到K值所需时间不同C.4支试管内的种群在变化初始阶段都经历了“J”型增长D.试管内的种群数量先于试管开始下降考点二实验探究考点一【解析】试管与试管的培养液体积不同,因而两种群的K值不同,A项错误;环境阻力越大,种群数量达到K值所需时间越短,而环境阻力与环境条件(食物、空间)有关,从题表数据可知,4支试管内种群达到K值所用时间:=,B项正确;开始时酵母菌数量少,而食物和空间充裕,故初始阶段酵母菌种群数量呈“J”型增长,C项正确;试管内的种群比试管先达到K值,故其数量先于试管下降,D项正确。考点二实验探究考点一2.(2015苏北四市模拟)在“探究培养液中酵母菌种群数量动态变化”实验中,图是一块规格为1mm1mm0.1mm的血球计数板正面示意图,图是计数室某一个方格中酵母菌分布示意图。有关叙述正确的是(D)A.该血球计数板上有2个计数室,玻片厚度为0.1mmB.制片时,先用吸管滴加样液,再将盖玻片放在计数室上C.该方格中酵母菌的数量应计为9个D.实验中被台盼蓝溶液染成蓝色的酵母菌为死细胞考点二实验探究考点一【解析】分析题图可知,血球计数板盖玻片下液体的厚度为0.1mm,而不是玻片的厚度为0.1mm,A项错误;制片时,应先将盖玻片放在计数室上,再用吸管滴加样液,B项错误;该方格中酵母菌的数量应计为7个,只计数内部和相邻两边(一般是计上不计下,计左不计右)及其夹角处的酵母菌,C项错误;失去了选择透过性的酵母菌细胞(死细胞)才能被台盼蓝溶液染成蓝色,D项正确。几幅坐标图中的K值分析1.曲线图 2.曲线图中K值分析(1)图甲为“S”型曲线增长速率的变化规律,A点之前种群增长速率大于零,种群数量一直增加,A点处种群的密度将达到环境容纳量(K值),A点处种群的增长速率最快,种群数量为K/2。(2)图乙中,B点前出生率大于死亡率,种群数量一直增加,直至到达K值,B点后种群的死亡率大于出生率,种群密度下降。(3)图丙中,C点处死亡率与出生率的差值最大,表明种群增长速率最快,此点对应的种群数量为K/2,C点前较长一段时间内种群的出生率死亡率,种群增长速率大于0,C点处死亡率=出生率,种群数量达到K值。(4)图丁为种群数量增长的“S”型曲线,D点处个体数增加最快,此时的种群数量为K/2,当种群数量达到D点时,个体数不再增加,说明此时的种群数量为K值。(5)图戊中表明:K值不是固定不变的,K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭到破坏时,K值会下降;当环境条件状况改善时,K值会上升。在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值时,会通过负反馈调节使种群数量回到K值。K值并不是种群数量的最大值,而是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;种群所达到的最大值会超过K值,但这个值存在的时间很短,因为环境已遭到破坏。典例(2015吉林模拟)某研究所对一个河流生态系统进行了几年的跟踪调查,请根据相关调查材料回答问题。(1)如图表示某种鱼迁入此生态系统后的种群数量增长速率随时间变化的曲线。请分析回答:A、B图中能反映该鱼种群数量变化曲线的是。这种鱼在t2时期后,种群数量不再增加,原因之一是有限,种内竞争加剧,从而使种群的增长停止。在t1时该种群的年龄组成可能为。若在t2时种群数量为N,为保持这种鱼类资源的可持续增长,应使这种鱼捕捞后的种群数量保持在水平。(2)如果这条河流受到轻度污染,则对此生态系统不产生明显影响,如果出现恶性污染事件,则会导致绝大多数水生动植物死亡,河流生态系统遭到严重破坏。原因是生态系统具有一定的能力,但这能力具有一定的限度,当外来干扰超过这一限度,生态系统的相对稳定状态就遭到破坏。【解题思路】(1)分析题图可知,该种群数量的变化呈“S”型增长,对应题图曲线B。该种鱼在t2时期后,种群数量不再增加,原因是在食物(或资源)和空间有限的条件下,随着种群密度增大,种内竞争加剧,以该种群为食的动物的数量也增加,从而导致该种群的出生率降低,死亡率增高,当出生率与死亡率相等时,种群的增长会停止。在t1时该种群的增长速率最大,故其年龄组成可能为增长型。在t2时该种群的增长速率为0,此时该种群的数量达到环境容纳量即K值,为保持这种鱼类资源的可持续增长,应使这种鱼捕捞后的种群数量保持在K/2左右,即保持在N/2水平。(2)分析题中信息可知,生态系统具有一定的自我调节(或自动调节)能力。【参考答案】(1)B食物和空间(或资源)增长型N/2(2)自我调节(或自动调节)(2015广东七校联考)种群在理想环境中呈“J”型曲线增长(如曲线甲),在有环境阻力条件下,呈“S”型曲线增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是(A)A.若乙表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到e点后,种群中衰老个体将维持基本稳定B.图中c点时,环境阻力最小,种群增长速率最快C.若乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检观察统计的结果比实际值低,因为其中有死亡的酵母菌个体D.K值具有特异性,所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的【解析】“S”型曲线中,当种群数量达到K值后,种群的出生率和死亡率基本相等,种群中衰老个体将维持基本稳定,A项正确;分析题图可知,环境阻力在a点时最小,c点种群增长速率最快,B项错误;C项,造成此结果的原因是有多个酵母菌在一起形成了菌落,错误;K值会受到环境的影响,不同的环境中K值也可能不同,D项错误。
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