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18.2种群和生物群落2004-2-23一、知识结构二、教材分析本节讲述了“种群的特征、种群数量的变化、研究种群数量变化的意义、生物群落的概念、生物群落的结构”等内容。在本节的引言中，首先提出两个在渔业和农业生产中经常遇到的问题，让学生了解研究种群的必要性。关于种群的特征，教材中介绍的是与种群的数量变化密切相关的特征：种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例。为了对学生进行科学方法教育和人口教育，还以小字形式介绍了“标志重捕法和我国人口的增长情况”。种群数量的变化包括“种群的增长、波动、稳定和下降”等，由于课时所限，教材主要讲述了种群的增长，包括种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线，然后讲述了影响种群数量变化的因素。种群数量的变化是新大纲中新增加的内容，理论性较强，是本节的教学难点。教材在内容处理上力求通俗、多举实例、联系实际的做法，避开了有关微分方程等内容。以使这部分教材符合高中学生的数学基础。关于“研究种群数量变化的意义”，则与本节引言相呼应，介绍了研究种群在渔业和害虫防治方面的意义。关于“生物群落”，教材主要介绍了生物群落的概念和生物群落的结构。生物群落的结构包括空间结构、营养结构和物种结构等，教材正文部分只讲述了生物群落的空间结构，在“课外读”中介绍了有关生物群落演替的内容。三、教学目标1．知识目标（1）种群的概念和特征（B：识记）。（2）生物群落的概念和结构（B：识记）。（3）种群数量的变化（C：理解）。（4）研究种群数量变化的意义（C：理解）。2．能力目标*初步学会种群密度的取样调查，掌握运用图像和数据分析问题的方法。四、重点·实施方案1．重点（1）种群的主要特征。（2）种群密度与种群各特征的关系。2（3）种群数量变化。（4）生物群落的概念。2．实施方案理解种群的特征，核心是种群的密度(数量)，关键一条就是要注意分析各项特征(种群密度、年龄组成、性别比例、出生率、死亡率)与种群数量的内在关系。关于生物群落的概念，可以从“每种生物都要依赖其他种生物而生存”的认识出发，配合“群落”模式图，说明生物群落是生物种群间通过种间关系紧密联系的生物群体。、五、难点·突破策略1．难点种群数量的变化2．突破策略从分析种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线出发，引用典型的研究实例，并特别注意说明“J”型曲线形成的条件和“S”型曲线可能的制约因素。六、教具准备*环境阻力对种群增长的影响的投影图或多媒体课件。七、学法指导1．指导学生阅读理解种群存在的客观性，以及生态学研究种群动态的必要性，例如我国的人口普查、伏季休渔制度的制定等。2．指导学生分析各项种群特征与种群数量的内在关系：通过讨论这些问题，使学生理解上述关于种群的数量特征。3．指导学生分析种群个体数量增长曲线(J型和S型)，使学生真正理解数学曲线图表示的生物学含义。八、课时安排2课时----------------------------------------------------------------------------第一课时[一]教学过程导课生物与环境是相互作用的统一整体，生物不仅以个体为单位面对环境，还会以各种群体为单位面对环境。种群和生物群落就是生物在地球上，生存和发展的两大群体，种群是生物进化的基本单位，也是物种存在和繁殖的基本单位，生物群落是各种群的有机统一体。展示主题种群和生物群落[二]教学目标达成一、种群的概念和研究种群的意义质疑：生活在一个养鱼池中的生物有浮游植物、浮游动物、各种鱼类、还有多种微生物，每种生物的总和构成了什么?(要求学生答出“种群”)接着教师讲述：以养殖鱼种鲢鱼为例，它由鱼苗、小鱼和大鱼3组成的鲢鱼个体种群，这是一个种群，它是鲢鱼存在的一种形式。其他各种生物在这个养鱼池空间内，也是由不同年龄个体组成的不同的种群而存在。师生归纳种群的概念：种群是指一定空间和时间内，同种生物个体的总和，是物种存在的基本形式。提问：从1999年开始，我国在海域实行伏季休渔制度，这一制度的实施有何意义?要求学生答出，使鱼类得以生长、发育和繁殖，促进鱼类资源的可持续发展。那么，伏季休渔制度的出台，首先必须了解各种鱼的种群数量(种群内的个体数)的变化规律，而种群数量的变化与种群的特征有着必然的联系，这就是研究种群特征的必要性。二、种群的特征同一种群内的个体具有传粉、交配和繁殖的机会，也就是说种群是物种存在和繁殖的基本单位。虽然是由许多同种个体组成的，但它决不是个体的简单相加，因为每个种群的个体相互不是孤立存在的，而是通过种内关系组成了一个有机的整体。种群具有个体不具备的特征：种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。1．种群密度种群密度是指单位空间内某种群的个体数量。在同样的环境条件下，不同物种的种群密度是不同的，而同一物种的种群密度又是可变的，种群数量是变动的不固定的，例如，一片农田中的东亚飞蝗，在夏天种群密度较高，秋末天气较冷时则种群密度降低。但是，这种变动是稳定的，呈现出种群数量波动的周期性变化。例如，栖息在冻原地带的北极鸟、北极狐和环颈旅鼠大约每隔4年大发生一次；雪兔和猞猁数量的最大值每隔9～10年出现一次。种群密度变动的原因一般认为是出生率和死亡率、迁入和迁出这两组过程综合作用的结果，因此，凡是影响出生率和死亡率、迁入和迁出的因素，都会影响种群密度的大小。怎样才能正确地估计整个种群的种群密度呢?研究者通常采用只计数种群的一小部分；即标志重捕法来估计某种群的种群密度。例如，对某地段鼠的种群密度调查中，第一次捕获并标志39只鼠，第二次捕获34只鼠，发现有标志鼠15只。设该种群数量为N，则N∶39=34∶15N=(39×34)/15=88(只)。2．出生率和死亡率出生率是指种群由单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数量，它反映了生物产生新个体的能力。死亡率是指种群中单位数量个体在单位时间内死亡的个体数目。教师强调：出生率和死亡率是针对种群而言的，并非指种群中的某个个体，是决定种群大小和种群密度的重要因素。例如，我国控制人口的增长，关键是控制人口的出生率，因此，我国已经把计划生育列为一项基本国策。3．年龄组成年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。其类型可大致分为三种，即增长型、稳定型、衰退型(如下图)质疑：种群三种类型的年龄组成与种群密度有何关系?4讲解(结合上图分析)（1）增长型种群的特点是种群中幼年的个体非常多，年老的个体很少，这样的种群从图(A)中可以看出基部宽阔，顶端狭窄，也充分证实了上述特征。这样的种群出生率大于死亡率，是一个迅速增长的种群。种群密度将逐渐增大。（2）稳定型种群的特点是种群中各年龄段的个体比例适中，从图(B)中可以看出，锥体从基部到顶端的宽度是基本相当的，这样的种群出生率和死亡率大体相等，种群密度在一定时间和空间内将保持相对的稳定。（3）衰退型种群的特点是种群中幼年的个体较少，而成体和老年的个体较多，从图(C)中可以看出，锥体的基部较狭窄而顶端较宽，反映出种群的死亡率大于出生率，是一个趋向于衰退灭绝的种群，种群密度将越来越小。教师强调：种群的年龄组成是通过出生率和死亡率来影响种群密度的。可表示如下：在种群中当其出生率与死亡率相等时，各年龄阶段的个体数也基本上保持不变。4．性别比例种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。大致分为三种类型：（1）雌雄相当，多见于高等动物；（2）雌多于雄，多见于人工控制的种群，如鸡等；（3）雄多于雌，多见于营社会性生活的昆虫，如蜜蜂、蚂蚁等。质疑：种群的性别比例是怎样影响种群密度的呢?教学讨论：（1）如果各年龄阶段中雌雄个体数量相当，雌雄个体就有充分的交配繁殖机会，决定了较高的出生率，种群密度将逐渐增大，多见于高等动物。（2）如果雌多于雄或雄多于雌的种群，性别比例失调，个体间交配繁殖的机会较少，这样的种群其出生率较低，种群密度也将逐渐减少。因此，在人类中反对用超声波(B超)，为人们选择性别的出生。[三]教学目标巩固银幕显示：检测题1．种群是指一个生态系统中()A．同种生物所有成熟个体的总和B．所有生物成熟个体的总和C．同种生物所有个体的总和D．所有生物个体的总和答案：C2．预测1个国家和地区的人口数量未来动态的信息主要来自()A．居住人口不同年龄组成的比例B．现有人口数量和密度C．出生率、死亡率和迁移率D．人口男女性别比答案：C3．在下图的四个种群年龄分布类型中，哪一类型种群灭绝的可能性最大()答案：D54．下图为种群的年龄结构图，请据图回答(1)图中B表示稳定型，A表示型，C表示型。(2)B型的年龄结构特征是。(3)A型种群密度的发展趋势是。(4)C型种群密度的发展趋势是。答案：(1)增长衰退(2)种群中各年龄期的个体数目比例适中(3)越来越大(4)越来越小[四]布置作业1．P78二大题第1题答案：B国家的人口增长率高。这是因为B国家幼年人口多于成年人口，成年人口多于老年人口，这样的人口年龄组成是增长型的。2．预习课本的种群数量的变化[五]总结本节课主要介绍了种群的概念与种群的主要特征，同时，分析了种群密度与种群各特征的关系。介绍了种群密度的一种调查方法——标志重捕法，研究种群的特征，主要是为了掌握种群数量的变化规律。下一节我们学习种群数量的变化。[六]板书设计------------------------------------------------------------------------第二课时[一]教学过程导课1．提问学生：种群的特征主要包括哪些内容。2．教师讲解：种群特征直接影响着种群数量的变化，而种群研究的核心问题是种群数量的变化规律，有着重大的实践意义。6[二]教学目标达成三、种群数量的变化种群数量是有变动的，在内外条件合适时，种群数量就增加；条件不合适时，种群数量就会减少；种群数量保持不变的情况是少见的。种群数量变动取决于出生率和死亡率，迁人和迁出这两组对立的过程。出生和迁入是种群增加的因素，死亡和迁出是种群减少的因素。下面主要分析种群的增长。1．种群增长的“J”型曲线（1）“J”型曲线形成的条件(指导学生阅读课文)在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的数量为N0，年增长率(指第二年的种群数量除以第一年的种群数量所得的倍数)为λ，该种群每年的增长率都保持不变，那么一年后该种群的数量应为：N1=N0λ二年后为N2=N1λ=N0λ2；t年后则应为Nt=N0λt。如果绘成曲线图(指数曲线)，种群的增长就会呈“J”型曲线(见下图)。种群迁人一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”增长。例如，在20世纪30年代，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线。（2）“J”型曲线的生物学含义“J”型曲线在更多的时候，它并不是种群增长的实际状况，例如，环颈雉实际增长曲线和理论上的“J”型曲线是大致符合，而它的生物学含义是反映了“种群增长的潜力或者趋势”。2．种群增长的“S”型曲线（1）形成“S”型曲线的制约因素自然种群不可能长期地按“J”型曲线增长。如一对苍蝇、一个细菌若按“J”型曲线增长，不用很长时间，就能充满地球上的一切空间。因此，种群不可能无限地长时间地呈“J”型增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内竞争也将加剧，这必然要影响到种群的出生率和死亡率，从而降低种群的实际增长率，一直到停止生长，甚至使种群下降。这种增长方式用坐标图表示出来就会呈“S”型曲线(如右图)。（2）“S”型曲线的特点种群在生长的环境中，存在着限制种群增长的因素(可能是有限的食物、可能是废物的7积累，可能是环境条件的变化，也可能是种内或种间的相互作用等)，因此，种群数量的增长不可能是“J”型的，而是“S”型的，其特点是：①S曲线上有一个渐近线(K值)，即“S”型增长曲线渐近于K值，但不会超过K值即环境容量。②曲线的变化是逐渐的、平滑的，而不是骤然的。有一位生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5mL培养液中，加人5个