《生物群落的基本單位-種群》教案

1、PAGE16第一節(jié)生物群落的基本單位種群一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1通過閱讀文本、師生交流，能夠明確種群的概念。并列舉說明種群的特征和影響種群數(shù)量變動的因素。2通過聯(lián)系實(shí)例說明估算種群密度的常用方法；說明建構(gòu)種群增長模型的方法。3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，并關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：（1）種群的特征。（2）調(diào)查種群密度常用的方法：樣方法和標(biāo)記重捕法。（3）種群數(shù)量增長的規(guī)律。（4）制約種群數(shù)量變動的因素。（5）嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。難點(diǎn)：（1）種群的特征。（2）調(diào)查種群密度常用的方法：樣方法和標(biāo)記重捕法。（

2、3）種群數(shù)量增長的規(guī)律。（4）制約種群數(shù)量變動的因素。（5）建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。三、教學(xué)方法1引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解釋生命現(xiàn)象，揭示生命活動規(guī)律是本節(jié)教學(xué)策略的著眼點(diǎn)。2在教學(xué)中，可以遵循現(xiàn)象本質(zhì)現(xiàn)象，或者具體抽象具體的思路，通過分析問題探究數(shù)學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問題建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法，讓學(xué)生體驗(yàn)由具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化過程。3探究實(shí)驗(yàn)“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”，旨在讓學(xué)生通過對培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量連續(xù)7天的觀察，探究變化規(guī)律，進(jìn)而統(tǒng)計數(shù)據(jù)，建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，繪制變化曲線。四、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：調(diào)查你生活的環(huán)境中某種生物的種群數(shù)量（或密度），如生活在一片草地上的某種小動物的數(shù)量等。預(yù)習(xí)學(xué)

3、案，初步了解種群密度的調(diào)查方法。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備：引導(dǎo)學(xué)生做好種群密度調(diào)查的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)踐、課文預(yù)習(xí)；網(wǎng)絡(luò)課件發(fā)布到校園網(wǎng)的服務(wù)器。五、教學(xué)過程（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑，使教學(xué)具有了針對性。（二）情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)?；仡櫍荷到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次細(xì)胞組織器官系統(tǒng)個體種群群落無機(jī)環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)生物圈教師：種群與自然界、生物個體、基因庫之間存在著直接或間接的關(guān)系，那么種群與物種之間是什么關(guān)系學(xué)生：種群是物種存在的基本單位。教師：達(dá)爾文曾計算了一對繁殖速度極慢的大象，在生活條件充足，沒有其他生物危害的情況下，僅在750年后，就可以繁殖成頭大象的巨大種群。細(xì)菌以二分裂

4、方式繁殖，如果在適宜的條件下，20分鐘就可以繁殖一代，如果這樣計算，一晝夜可以產(chǎn)生272（約1021）個體，重達(dá)4722噸。但實(shí)際卻很難發(fā)生這樣爆發(fā)性增長的情況，你知道這是什么原因嗎（三）合作探究、精講點(diǎn)撥。探究一：種群密度的變化判斷問1生活在一片草地上的全部的草是一個種群嗎【講述】不是。種群是指生活在同一地點(diǎn)的同種生物個體的總和，生活在一片草地上的草并非是同一個物種。如果改為全部的眼鏡蛇草，就是一個種群了。問2那么與上述草地上的全部眼鏡蛇草數(shù)量相關(guān)的特征有哪些（與種群的數(shù)量相關(guān)的特征有哪些）各特征之間的關(guān)系又是如何的【講述】（1）在種群的三個特征中，種群密度是基本特征。種群密度越高，一定范圍

5、內(nèi)個體數(shù)量越多，即種群密度與種群數(shù)量呈正相關(guān)。（2）出生率、死亡率以及遷入率、遷出率是決定種群大小和種群密度的直接因素。出生率高、遷入數(shù)量多時，種群數(shù)量增加；反之，則減少。（3）年齡組成和性別比例則是通過影響出生率和死亡率間接影響種群密度和種群數(shù)量的，年齡組成是預(yù)測種群密度（數(shù)量）未來變化趨勢的重要依據(jù)。它們之間的關(guān)系如下圖所示：問3年齡結(jié)構(gòu)通常以不同寬度的橫柱從上到下配置而成的年齡錐體圖來表示，按錐體形狀的特點(diǎn)，年齡錐體可劃分為哪三種類型分別有哪些特點(diǎn)【講述】年齡錐體類型可分為：增長型、穩(wěn)定型、衰退型。增長型：種群中繁殖前期個體多，繁殖后期個體很少，這樣的種群正處于發(fā)展時期，種群的密度越來越

6、大；穩(wěn)定型：種群中各年齡組中的個體比例適中，這樣的種群處于穩(wěn)定時期，種群密度在一定時間內(nèi)會保持穩(wěn)定；衰退型：種群中繁殖前期的個體較少，而繁殖后期的個體較多，這樣的種群正處于衰退的時期，種群密度會越來越小。問4影響種群密度的因素有哪些【講述】（1）物種的個體大小個體大的物種密度低。（2）生存資源的供給能力生存資源豐富的地方種群密度高。（3）周期性變化環(huán)境條件的周期性變化引起種群密度周期性變化。如候鳥飛來時密度較高，飛走后密度為零。蚊子密度夏天高，冬天低（4）外來干擾如農(nóng)田中灑農(nóng)藥后害蟲因大量死亡而密度很快下降（5）天敵數(shù)量的變化如貓增多導(dǎo)致鼠密度下降；青蛙增多導(dǎo)致害蟲減少（6）偶然因素如流行病、

7、水災(zāi)、旱災(zāi)點(diǎn)睛：種群特征之間的關(guān)系（1）在種群的數(shù)量特征中，種群密度是最基本的數(shù)量特征。種群密度越高，一定范圍內(nèi)個體數(shù)量越多，即種群密度與種群數(shù)量呈正相關(guān)。（2）出生率、死亡率及遷入率、遷出率是決定種群大小和種群密度的直接因素。出生率高、遷入數(shù)量多時，種群數(shù)量增加；反之，則減少。（3）年齡組成和性別比例（性比率）則是通過影響出生率和死亡率而間接影響種群密度和種群數(shù)量的，年齡組成是預(yù)測種群密度（數(shù)量）未來變化趨勢的重要依據(jù)。首先依據(jù)年齡組成。eqavs4al年齡,組成eqblcrcavs4alco1增長型：出生率死亡率增加,穩(wěn)定型：出生率死亡率基本不變,衰退型：出生率增長快,相對穩(wěn)定,增長慢種群

8、密度探究二：種群密度的測定方法問5實(shí)際研究中，不可能在該草地上逐一數(shù)眼鏡蛇的個體總數(shù)，那么我們?nèi)绾螠y定該眼鏡蛇的種群密度呢【講述】種群密度的取樣調(diào)查法。（1）概念：在一般情況下，總數(shù)量調(diào)查比較困難，研究者只計數(shù)種群的一小部分，用以估計種群整體的數(shù)量。（2）常用方法樣方法：在若干樣方中計數(shù)全部個體，然后將其平均數(shù)推廣，來估計種群整體。樣方形狀可以有方的、長方形的、條帶的、圓形的，但樣方必須具有良好的代表性，這可以通過隨機(jī)取樣法來保證。常用的取樣方法有五點(diǎn)取樣法和等距取樣法。對于動物的種群密度的調(diào)查一般采用標(biāo)志重捕法，具體過程如下：a確定調(diào)查對象b捕獲并標(biāo)志部分個體：在該種群生存環(huán)境中，均勻設(shè)置捕

9、獲點(diǎn)，捕獲一部分個體，并對其進(jìn)行標(biāo)志后，再在原地將其放回，并記錄個體數(shù)（N1）。c重捕，計數(shù)：一段時間后，在原來的捕獲點(diǎn)再次捕獲一部分個體，并計數(shù)數(shù)量（N2）及其中被標(biāo)記的個體數(shù)（N3），然后放回原來的環(huán)境中。d計算種群密度：利用公式NN1N2N3計算出N，即為該種群數(shù)量的估算，再除以樣方面積，群為種群密度。比較兩種種群密度的調(diào)查方法比較項(xiàng)目樣方法標(biāo)志重捕法調(diào)查對象植物或活動范圍小的動物活動范圍大的動物調(diào)查程序注意事項(xiàng)隨機(jī)取樣樣方大小適中樣方數(shù)量不宜太少宜選用雙子葉植物標(biāo)記個體與未標(biāo)記個體在重捕時被捕獲的概率相同調(diào)查期間沒有大規(guī)模遷入和遷出，沒有外界的強(qiáng)烈干擾問6樣方法的適用范圍及計數(shù)時應(yīng)注意

10、的問題是什么【講述】（1）樣方法并非只適用于植物。對于活動能力弱、活動范圍小的動物或某種昆蟲卵也可用樣方法調(diào)查。（2）樣方法計數(shù)時應(yīng)遵循的原則。同種植物無論大小都應(yīng)計數(shù)，若有正好在邊界線上的個體，應(yīng)遵循“計上不計下，計左不計右”的原則，即只計數(shù)樣方相鄰兩條邊及其夾角上的個體。問7為什么要強(qiáng)調(diào)隨機(jī)取樣【講述】為了確保所選擇的樣方具有代表性，不受主觀因素的影響，使通過樣方統(tǒng)計的結(jié)果（估算值）能更接近真實(shí)的情況。問8樣方的多少會影響調(diào)查結(jié)果嗎【講述】樣方的數(shù)量太少，其統(tǒng)計結(jié)果的誤差可能就較大；一般而言，樣方越多，其統(tǒng)計結(jié)果越接近真實(shí)情況。但是，樣方數(shù)量太多，整體取樣花費(fèi)的時間、精力就越多。從統(tǒng)計學(xué)上

11、看，一定數(shù)量的樣方即可以保證統(tǒng)計結(jié)果的真實(shí)性。問9比較各小組對同一種群的種群密度的調(diào)查結(jié)果，就發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行討論。【講述】不同小組對同一種群的種群密度調(diào)查結(jié)果可能是不一樣的。種群密度的調(diào)查結(jié)果應(yīng)當(dāng)允許在一定范圍內(nèi)波動，例如5%以內(nèi)。如果超出了此范圍，在其他條件相同的情況下，造成不一樣的原因應(yīng)當(dāng)首先歸結(jié)為采取不同的樣方法所致。所以，要針對實(shí)際情況，討論取樣方法是否存在問題。探究三：種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型問10建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法步驟主要有哪4步【講述】觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。問11“J”型

12、曲線能一直持續(xù)下去嗎如何驗(yàn)證這個觀點(diǎn)【講述】不會。原因是資源和空間是有限的；種群密度大，種內(nèi)斗爭，出等于死。即存在環(huán)境阻力。生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：在培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)果。問12“J”型曲線表明生物具有什么特性【講述】“J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過度繁殖的特性。問13同一種群的K值是固定不變的嗎為什么【講述】不是，因?yàn)榉N群周圍的環(huán)境是在不斷變化的。問14如何理解種群增長的兩種曲線【講述】見下表?！癑”型曲線“S”型曲線產(chǎn)生條件理想狀態(tài)：食物、空間條件充裕氣候適宜沒有敵害疾病現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：食物、空間

13、有限各種生態(tài)因素綜合作用特點(diǎn)種群數(shù)量以一定的倍數(shù)連續(xù)增長種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量K值后，將在K值上下保持相對穩(wěn)定環(huán)境容納量無K值有K值種群增長率保持穩(wěn)定不斷降低曲線問15生物數(shù)量的增長曲線呈現(xiàn)“J”型，那么出現(xiàn)“J”型曲線需要什么條件又有什么規(guī)律【講述】生物生活在食物或養(yǎng)料充足、空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵等的條件之下，生物數(shù)量的增長曲線就呈現(xiàn)“J”型，因?yàn)樯钪袥]有這樣的條件，所以只有在理想的條件之下才會出現(xiàn)“J”型曲線。在理想條件下，如果某種生物的壽命只有一年，每年只生殖一次，起始數(shù)量為N0，年增長率為，t年后該種群的數(shù)量為Nt=N0t，坐標(biāo)圖呈現(xiàn)“J”型曲線。問16種群遷入一個新環(huán)境后

14、，在一定時期內(nèi)種群的增長大致符合“J”型曲線，達(dá)到一定程度就呈“S”型。那么“S”型曲線具有哪些特點(diǎn)呢【講述】由于受環(huán)境條件限制，種群不可能按照“J”型曲線無限增長，種群達(dá)到環(huán)境條件允許的最大值（K）后，數(shù)量就會停止增長，呈現(xiàn)“S”型曲線?！癝”型曲線具有以下特點(diǎn)：開始時經(jīng)過一個適應(yīng)環(huán)境的停滯期后，即進(jìn)入指數(shù)增長時期，種群密度增加，然后增長速度變慢，最后增量和減量相等，種群不再增長而達(dá)到最高密度的穩(wěn)定期，這時種群的數(shù)量達(dá)到一個最大值。問17培養(yǎng)液中的酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的【講述】在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群呈“J”型增長，自然界中資源和空間總是有限的，酵母菌種群呈“S”型增長。問

15、18探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”的實(shí)驗(yàn)應(yīng)如何設(shè)計【講述】（1）實(shí)驗(yàn)原理：酵母菌屬兼性厭氧型微生物，有氧時產(chǎn)生二氧化碳和水，無氧時產(chǎn)生二氧化碳和酒精。用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、L1010無菌水/mL1010酵母菌/mL溫度條件28528（3）實(shí)驗(yàn)步驟：將10mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中。將酵母菌接種入試管中的培養(yǎng)液中混合均勻。將試管在28條件下連續(xù)培養(yǎng)7d。每天取樣計數(shù)酵母菌數(shù)量，采用抽樣檢測方法：將蓋玻片放在計數(shù)板上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計數(shù)板小方格內(nèi)，顯微鏡觀察計數(shù)一個小方格內(nèi)的菌種數(shù)，已知小方格的培養(yǎng)液厚度

16、為，計算出培養(yǎng)液體積，換算出10mL培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。分析結(jié)果、得出結(jié)論：將所得數(shù)值用曲線圖表示出來，分析試驗(yàn)結(jié)果，得出酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。（4）注意事項(xiàng)：顯微鏡計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)只計數(shù)相鄰兩邊及其頂角的酵母菌。從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)前，須將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌分布均勻，減少誤差。結(jié)果的記錄最好用記錄表。表格如下：時間/天12345數(shù)量/個每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。培養(yǎng)和記錄過程要尊重事實(shí)，不能主觀臆造，應(yīng)真實(shí)記錄。問19對家鼠等有害動物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，應(yīng)當(dāng)采取什么措施【講述】增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量（如封儲糧食，清除生活垃圾，養(yǎng)殖它們天敵）；嚴(yán)防達(dá)到K/2。問20為保護(hù)魚類資源不受破壞，并持續(xù)獲得最大捕魚量，被捕魚群種群數(shù)量保持在什么水平【講述】種群數(shù)量達(dá)到K/2時，種群增長速率最大，再生能力最強(qiáng)；對養(yǎng)殖的生物進(jìn)行捕撈（捕獲）時，捕撈后的種群數(shù)量要維持在K/2處，以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量。問21對保護(hù)大熊貓應(yīng)采取什么措施才會事半功倍【講述】建立自然保護(hù)