2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊(cè) 第八章　生物與環(huán)境 2種群與生物群落(第二課時(shí)).doc

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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊(cè) 第八章　生物與環(huán)境 2種群與生物群落(第二課時(shí)) ●教學(xué)過(guò)程 ［導(dǎo)課］ 1.提問(wèn)學(xué)生：種群的特征主要包括哪些內(nèi)容？ 2.教師講解：種群特征直接影響著種群數(shù)量的變化，而種群研究的核心問(wèn)題是種群數(shù)量的變化規(guī)律，有著重大的實(shí)踐意義。 ［教學(xué)目標(biāo)達(dá)成］ 三、種群數(shù)量的變化 種群數(shù)量是有變動(dòng)的，在內(nèi)外條件合適時(shí)，種群數(shù)量就增加；條件不合適時(shí)，種群數(shù)量就會(huì)減少；種群數(shù)量保持不變的情況是少見(jiàn)的。種群數(shù)量變動(dòng)取決于出生率和死亡率，遷入和遷出這兩組對(duì)立的過(guò)程。出生和遷入是種群增加的因素，死亡和遷出是種群減少的因素。下面主要分析種群的增長(zhǎng)。 1.種群增長(zhǎng)的“J”型曲線 （1）“J”型曲線形成的條件（指導(dǎo)學(xué)生閱讀課文） 在食物（養(yǎng)料）和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等理想條件下，種群的數(shù)量往往會(huì)連續(xù)增長(zhǎng)。以某種動(dòng)物為例，假定種群的數(shù)量為N0，年增長(zhǎng)率（指第二年的種群數(shù)量除以第一年的種群數(shù)量所得的倍數(shù)）為λ，該種群每年的增長(zhǎng)率都保持不變，那么一年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N1=N0λ；二年后為N2=N1λ=N0λ2；t年后則應(yīng)為Nt=N0λt。如果繪成曲線圖（指數(shù)曲線），種群的增長(zhǎng)就會(huì)呈“J”型曲線（見(jiàn)下圖）。種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”增長(zhǎng)。例如，在20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線。 （2）“J”型曲線的生物學(xué)含義 “J”型曲線在更多的時(shí)候，它并不是種群增長(zhǎng)的實(shí)際狀況，例如，環(huán)頸雉實(shí)際增長(zhǎng)曲線和理論上的“J”型曲線是大致符合的，而它的生物學(xué)含義是反映了種群增長(zhǎng)的潛力或者趨勢(shì)。 2.種群增長(zhǎng)的“S”型曲線 （1）形成“S”型曲線的制約因素 自然種群不可能長(zhǎng)期地按“J”型曲線增長(zhǎng)。如一對(duì)蒼蠅、一個(gè)細(xì)菌若按“J”型曲線增長(zhǎng)，不用很長(zhǎng)時(shí)間，就能充滿地球上的一切空間。因此，種群不可能無(wú)限地長(zhǎng)時(shí)間地呈“J”型增長(zhǎng)。當(dāng)種群在一個(gè)有限的環(huán)境中增長(zhǎng)時(shí)，隨著種群密度的上升，個(gè)體間對(duì)有限的空間、食物和其他生活條件的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)也將加劇，這必然要影響到種群的出生率和死亡率，從而降低種群的實(shí)際增長(zhǎng)率，一直到停止生長(zhǎng)，甚至使種群下降。這種增長(zhǎng)方式用坐標(biāo)圖表示出來(lái)就會(huì)呈“S”型曲線（如下圖）。 （2）“S”型曲線的特點(diǎn) 種群在生長(zhǎng)的環(huán)境中，存在著限制種群增長(zhǎng)的因素（可能是有限的食物、可能是廢物的積累，可能是環(huán)境條件的變化，也可能是種內(nèi)或種間的相互作用等），因此，種群數(shù)量的增長(zhǎng)不可能是“J”型的，而是“S”型的，其特點(diǎn)是：①S曲線上有一個(gè)漸近線（K值），即“S”型增長(zhǎng)曲線漸近于K值，但不會(huì)超過(guò)K值即環(huán)境容量。②曲線的變化是逐漸的、平滑的，而不是驟然的。 有一位生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5 mL培養(yǎng)液中，加入5個(gè)大草履蟲(chóng)，然后每隔24 h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出如上圖的結(jié)果。試分析K值。 教學(xué)討論：從上圖可以看出，大草履蟲(chóng)在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下的最大種群數(shù)量是375個(gè)，這就是該實(shí)驗(yàn)種群的K值。 （3）種群增長(zhǎng)的“J”型和“S”型曲線的比較 銀幕顯示：“環(huán)境阻力對(duì)種群增長(zhǎng)的影響”的多媒體課件。 教師分析：種群數(shù)量的J型和S型增長(zhǎng)是兩種典型情況，雖不一定完全與自然界中種群增長(zhǎng)的實(shí)際情況相吻合，但它說(shuō)明了種群增長(zhǎng)有的接近J型，有的接近S型，中間有許多過(guò)渡類型。即使同一物種在不同的環(huán)境條件下，也會(huì)有不同形狀的增長(zhǎng)曲線。另外，自然種群的數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，仍有變動(dòng)，其變動(dòng)方式或有周期性，或不規(guī)則，穩(wěn)定在K值上不變是不現(xiàn)實(shí)的。當(dāng)一個(gè)種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)呈“J”型增長(zhǎng)。兩種增長(zhǎng)曲線的差異，主要在于環(huán)境阻力或者擁擠效應(yīng)的作用。 師生共同比較兩種增長(zhǎng)曲線。 種群兩種增長(zhǎng)曲線比較 “S”型曲線 “J”型曲線 前提條件 環(huán)境資源有限 環(huán)境資源無(wú)限 種群增長(zhǎng)率 隨種群密度上升而下降 保持穩(wěn)定 有無(wú)K值 有K值 無(wú)K值 （4）影響種群數(shù)量變化因素 影響種群數(shù)量變化的因素有種內(nèi)因素、種間因素和其他非生物因素如氣候，尤其是人類活動(dòng)對(duì)自然界中種群數(shù)量變化的影響越來(lái)越大。一方面，隨著種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，受人工控制的種群數(shù)量在不斷增加；另一方面，生物生存環(huán)境的破壞和污染等，使許多野生動(dòng)植物的種群數(shù)量急劇減少。這種現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，將會(huì)使人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展面臨困境。關(guān)于這方面的內(nèi)容，我們將在第九章進(jìn)一步探討。 教師強(qiáng)調(diào)：無(wú)論哪種因素、無(wú)論是什么因素，它們都是通過(guò)影響種群出生率、死亡率或遷移率而起著控制種群數(shù)量的作用的。 四、研究種群數(shù)量變化的意義 指導(dǎo)學(xué)生閱讀P95的課文內(nèi)容。 教師歸納：研究種群的數(shù)量變化規(guī)律，不僅具有一定的理論意義，而且具有重大的實(shí)踐意義。例如，在對(duì)待魚(yú)類的捕撈問(wèn)題上，人們總是希望每年既能捕到較多的魚(yú)，又不危及魚(yú)類種群以后的持續(xù)生存，也就是希望長(zhǎng)期獲得較高的魚(yú)產(chǎn)量。因此，我國(guó)科學(xué)工作者，在研究捕撈量與種群數(shù)量變化之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，調(diào)查統(tǒng)計(jì)我國(guó)海域魚(yú)類各種群的現(xiàn)有數(shù)量，對(duì)魚(yú)類各種群的數(shù)量變化做出預(yù)測(cè)，制定出了伏季休漁的政策?？傊?，種群的數(shù)量變化規(guī)律是種群研究的核心問(wèn)題。 五、生物群落的概念 在自然界中，任何一個(gè)種群都不是單獨(dú)存在的，而是與其他種群通過(guò)種間關(guān)系緊密聯(lián)系的。生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，相互之間具有直接或間接關(guān)系的各生物種群的總和，叫做生物群落，簡(jiǎn)稱群落。例如，一片農(nóng)田的所有生物，既包括植物和動(dòng)物，又包括各種微生物。 提問(wèn)：群落和種群的區(qū)別和聯(lián)系各是什么呢？ 要求答出：（1）區(qū)別是，種群是指一定空間和時(shí)間內(nèi)同種生物個(gè)體的總和，是種內(nèi)關(guān)系的研究范圍，而群落是由生活在一定自然區(qū)域內(nèi)，相互之間具有直接或間接關(guān)系的所有種群的總和，是種間關(guān)系的研究范圍。（2）聯(lián)系是，種群是群落的基本單位，群落是各個(gè)生物種群的有機(jī)集合體。 六、生物群落的結(jié)構(gòu) 群落內(nèi)部不同生活型的生物在空間上的配置格局叫群落的結(jié)構(gòu)，它包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)。 1.垂直結(jié)構(gòu) 在垂直方向上，生物群落具有明顯的分層現(xiàn)象。為什么在群落中，各個(gè)生物種群在空間具有分層現(xiàn)象呢？現(xiàn)在我們舉例說(shuō)明原因。 （1）在森林群落中，植物明顯劃分為喬木層、灌木層和草本層。從植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)角度分析，喬木層的植物生活在森林的頂層，都屬于陽(yáng)生植物，也就是說(shuō)，喬木層的植物只有在較強(qiáng)光照條件下，才能正常生長(zhǎng)，而灌木層植物屬于耐陰植物，能適應(yīng)弱光環(huán)境，草本層植物都是陰生植物，在較弱光照下才能正常生長(zhǎng)。所以森林中植物的分層現(xiàn)象是生物適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果。事實(shí)上，陽(yáng)光射入森林后，絕大部分被喬木樹(shù)冠攝取，射到灌木層的陽(yáng)光大約只有10%，到達(dá)地面的陽(yáng)光只有1%，因此底層的植物只有在微弱的陽(yáng)光下進(jìn)行光合作用。 （2）在森林群落中，鳥(niǎo)類的分層分布與食性有關(guān)。頂層的雀鳥(niǎo)以喬木種子為食，中層的煤山雀、黃腰柳鶯和橙紅翁等鳥(niǎo)類以灌木種子為食，并在灌木層營(yíng)巢，而底層的血雉和棕尾紅雉等森林底層鳥(niǎo)類主要以地面的苔蘚和昆蟲(chóng)為食。 以上兩例是關(guān)于群落垂直結(jié)構(gòu)的分析，可以看出群落結(jié)構(gòu)的形成是與生態(tài)因素的影響有關(guān)，你還能舉出群落在垂直結(jié)構(gòu)上的例子并加以說(shuō)明嗎？ 2.水平結(jié)構(gòu) 林地中的生物由于地形的起伏、光照的明暗、濕度的大小等因素的影響，沿著水平方向分布成不同的小群落的現(xiàn)象叫水平結(jié)構(gòu)。例如，在森林中，在森林樹(shù)冠下或因地面起伏不同的原因；光線較暗，分布著不同的陰生植物種群，而在樹(shù)冠下的間隙或其他光照較充足的地方，則有較多的灌木和草叢。 ［教學(xué)目標(biāo)鞏固］ 教師演示：出示題例投影片 ［例1］如某一年生植物初始種群有10個(gè)個(gè)體，每個(gè)個(gè)體產(chǎn)生10?？捎N，當(dāng)年親體死亡。若按此生育率計(jì)算，第五年該種群有多少個(gè)個(gè)體（成年植株）？ 教師指導(dǎo)：讓學(xué)生根據(jù)公式Nt=N0λt和數(shù)學(xué)知識(shí)，求知該題例中λ===10，t=4（第五年該種群的個(gè)體數(shù)量，就是第四年后該種群的個(gè)體數(shù)量），故第五年該種群將有： N4=N0λ4=10104=105(個(gè)) 學(xué)生討論：當(dāng)λ＞1時(shí)、λ=1時(shí)、0＜λ＜1時(shí)和λ=0時(shí)，種群數(shù)量（N）將怎樣發(fā)生變化？ 答案：第五年該種群將有105個(gè)個(gè)體。當(dāng)λ＞1時(shí)，種群呈現(xiàn)“J”型曲線增長(zhǎng)；當(dāng)λ=1時(shí)，種群數(shù)量穩(wěn)定；當(dāng)0＜λ＜1時(shí)，種群數(shù)量下降；當(dāng)λ=0時(shí)，種群無(wú)繁殖現(xiàn)象，且在下一代滅亡。 ［例2］一個(gè)池塘中的魚(yú)類是一個(gè)種群，還是一個(gè)群落？ 教師提示：在提到種群時(shí)，一定考慮“一定空間和時(shí)間”“同種生物”等內(nèi)容，提到群落時(shí)，一定要考慮“一定區(qū)域”“各種生物即所有種群”“直接或間接關(guān)系”等關(guān)鍵字。 師生分析：池塘中的“魚(yú)類”包括了所有魚(yú)種，如“四大家魚(yú)”（鳙魚(yú)、鰱魚(yú)、草魚(yú)、青魚(yú)）、鯉魚(yú)等，因此“魚(yú)類”不是指一種生物，但也不是指所有的生物。所以“魚(yú)類”既不是一個(gè)種群，也不是一個(gè)群落。 答案：（略） ［例3］右圖表示某鼠群遷入一個(gè)有利繁殖的生存環(huán)境后的數(shù)量增長(zhǎng)的曲線。請(qǐng)據(jù)圖回答： 1.該圖表示鼠增長(zhǎng)的“______”型曲線。 2.這個(gè)鼠群繁殖速度最快在______點(diǎn)左右。 3.鼠群繁殖開(kāi)始受到限制在______點(diǎn)左右。 4.鼠群數(shù)量最大（K值）在______點(diǎn)，最小在______點(diǎn)上。 5.EF段較DE段增長(zhǎng)率下降的原因是______。 答案：1.S　2.D　3.E　4.F　C　5.當(dāng)鼠群在一個(gè)有限的環(huán)境中增長(zhǎng)時(shí)，隨著種群密度的上升，個(gè)體間對(duì)有限空間、食物和其他生活條件的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)必將加劇，以鼠為食的捕食者的數(shù)量也會(huì)增加，這就會(huì)使鼠的出生率降低，死亡率增高，從而使鼠群數(shù)量的增長(zhǎng)率下降 ［布置作業(yè)］ 1.P78復(fù)習(xí)題二大題第2小題 答案：①在引入初期，綿羊數(shù)量連續(xù)增長(zhǎng)。若干年后，綿羊的數(shù)量在一定的數(shù)值范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。②對(duì)自然界的種群來(lái)說(shuō)，由于受到食物、空間等因素的限制，種群數(shù)量不能增長(zhǎng)下去。 2.選擇題 （1）下面實(shí)例中屬于生物群落的是 A.一片草地上的跳蝻和蝗蟲(chóng) B.一棵枯樹(shù)和其上的苔蘚、真菌、昆蟲(chóng)、蝸牛等 C.一個(gè)湖里的全部魚(yú) D.一個(gè)池塘里的藻類、魚(yú)類、細(xì)菌、蚌、水生昆蟲(chóng)等 答案：D (2)下面關(guān)于生物群落結(jié)構(gòu)的敘述不正確的是 A.在垂直方向上，群落具有明顯的分層現(xiàn)象 B.在水平方向上，不同地段的生物種類分布也有差異 C.動(dòng)物在群落中垂直分布依賴于植物 D.在動(dòng)物群落中沒(méi)有水平結(jié)構(gòu) 答案：D （3）種群的指數(shù)增長(zhǎng)（J型）是有條件的，條件之一是 A.在該環(huán)境中只有一個(gè)種群 B.該種群對(duì)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(wú)限的 D.環(huán)境資源是有限的 答案：C （4）下列對(duì)種群概念的正確理解是 A.不同地域中的同種生物的總和 B.同一地域中的同種生物的總和 C.一個(gè)湖泊中所有的魚(yú) D.一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中具有相互聯(lián)系的各種生物的總和 答案：B ［結(jié)課］ 本節(jié)課我們討論了種群數(shù)量的變化、研究種群數(shù)量的意義、生物群落的概念和結(jié)構(gòu)，內(nèi)容較多，其中種群數(shù)量的變化，即“J”型曲線和“S”型曲線，是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。種群和群落是生物在地球上客觀存在的基本形式，在一定區(qū)域內(nèi)的生物，同種的個(gè)體形成種群，不同的種群形成群落。種群的各種特征、種群數(shù)量的變化和生物群落的結(jié)構(gòu)，都與環(huán)境的各種生態(tài)因素有著密切的關(guān)系。因此，生物與環(huán)境是相互作用的統(tǒng)一的整體，即生態(tài)系統(tǒng)。我們將在下一節(jié)討論生態(tài)系統(tǒng)。 ●板書(shū)設(shè)計(jì) 第二節(jié)　種群和生物群落