高中生物人教版選擇性必修二教案21群落的結(jié)構(gòu)

第二章第1節(jié)群落的結(jié)構(gòu)一、教學(xué)目標1.比較在種群和群落水平上研究問題的不同。2.描述群落的結(jié)構(gòu)特征。3.研究土壤中小動物類群的豐富度。二、教學(xué)重點和難點群落的結(jié)構(gòu)特征。從結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的角度描述群落的結(jié)構(gòu)特征。三、教學(xué)設(shè)想在引導(dǎo)學(xué)生理解群落的概念時，依然要與生命系統(tǒng)是一個統(tǒng)一的整體的思想相聯(lián)系。教師要強調(diào)，群落不是一定空間內(nèi)各種生物簡單的集合，而是通過種內(nèi)的斗爭或互助，種間的共生、競爭、捕食等關(guān)系建立起的有機整體。為了使學(xué)生領(lǐng)會和把握群落的概念，教師可以結(jié)合“問題探討”的素材，說明一個群落是共同生活在一個地區(qū)的生物大家庭，具有一定的組成和結(jié)構(gòu)，其中的各種生物相互制約，又相互依存。四、教學(xué)方法：探究—討論法五、教學(xué)過程：在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)當引導(dǎo)學(xué)生認識：在種群水平上的研究對象是同一物種的生物集合體，而群落水平上研究的是不同物種的生物集合體。群落是從比種群層次更高、范圍更廣的角度來研究生物之間的關(guān)系和相互作用。由此引出在群落水平上科學(xué)家要研究哪些問題。利用“問題探討”中的素材，通過一些事例，進一步說明在群落水平上研究的一些問題，并且通過剖析稻田生物群落，引出群落結(jié)構(gòu)的話題。在進行這些內(nèi)容的教學(xué)時，應(yīng)聯(lián)系具體的事例，并盡可能讓學(xué)生自己比較、歸納和總結(jié)，避免教師直接“下定義，舉例子”的教學(xué)方法。（一）關(guān)于“群落的物種組成”的教學(xué)主要讓學(xué)生認識到：（1）物種組成是區(qū)別不同群落的重要特征，例如，我國新疆北部的森林，主要是由常綠針葉樹種組成，而南方許多森林的主要樹種是闊葉喬木；（2）不同群落間，種群數(shù)量和種群中個體數(shù)量差別很大。例如，在熱帶森林的生物群落中，植物種群數(shù)以萬計，無脊椎動物種群以10萬計，脊椎動物種群以千計。但是，在凍原和荒漠的生物群落中，種群數(shù)量要少得多。認識一個群落的物種組成，首先，要調(diào)查該群落分別有多少種植物、動物和微生物，列出它們的名錄。其次，還要進一步搞清群落中各種群的相對數(shù)量和比例。在生態(tài)學(xué)上，描述一個群落中種群數(shù)量的多少是用豐富度來表示。在學(xué)習(xí)完這些內(nèi)容之后，學(xué)生對群落的概念、群落水平上要研究的問題有了一定的認識。這時，可以有兩種教學(xué)策略：一是先進行探究“研究土壤中小動物類群的豐富度”，然后再回到正文學(xué)習(xí)種間關(guān)系、群落的空間結(jié)構(gòu)等內(nèi)容；二是按照教材順序進行教學(xué)，將探究活動安排在本節(jié)結(jié)束時進行。從貫穿、突出科學(xué)方法教學(xué)的角度，我們提倡運用前一種教學(xué)策略。探究的教學(xué)策略見下文。（二）關(guān)于“種間關(guān)系”的教學(xué)根據(jù)教材中提供的資料，教師進行歸納總結(jié)。除了書上列舉的例子，可以進一步加深講解：種間關(guān)系的其他實例（1）種間競爭種間競爭可以分為資源利用性競爭和相互干涉性競爭兩類。在資源利用性競爭中，兩種生物之間沒有直接干涉，只有因資源總量減少而產(chǎn)生對競爭對手的存活、生殖和生長的間接影響。例如，兩種達爾文雀（勇地雀和仙人掌地雀）之間的競爭。在加拉帕戈斯群島的小島上，20世紀70年代晚期有一次干旱大幅度降低了種子（兩種雀的食物）的產(chǎn)量，兩種雀都在干旱中存活了下來，但食物改變了，勇地雀集中去采食小的仙人掌種子，而仙人掌地雀選擇較大的種子。相互干涉性競爭也很常見。例如，某些植物能分泌一些有害物質(zhì)，阻止別種植物在其周圍生長。（2）捕食對捕食的理解，有廣義和狹義兩種。廣義的捕食包括以下幾類：典型捕食，指食肉動物吃食草動物或其他動物，如獅吃斑馬，貓吃老鼠（狹義的捕食就是指這一類）；食草，指食草動物采食綠色植物，如羊吃草，在這種關(guān)系中，植物不一定全部被吃掉；寄生，指寄生物從宿主獲得營養(yǎng)，一般不殺死宿主。（3）偏利共生兩個不同物種個體之間發(fā)生的一種對一方有利的現(xiàn)象稱為偏利共生。例如，附生植物與被附生植物之間的關(guān)系就是一種典型的偏利共生。附生植物如地衣、苔蘚等借助于被附生植物支撐自己，可獲得更多的光照和空間資源。幾種高度特化的魚類，其頭頂?shù)那氨出掁D(zhuǎn)化為卵形吸盤，借以牢固地吸附在鯊魚和其他大型魚類的身上，隨之移動并獲取食物，也是偏利共生的典型例子。（三）關(guān)于“群落的空間結(jié)構(gòu)”的教學(xué)應(yīng)強調(diào)以下幾點：群落中植物的垂直結(jié)構(gòu)直接影響群落中動物的垂直結(jié)構(gòu)，動物種類的多少是隨植物層次的多少而變化的，因此，由于森林的植物層次比草原植物層次多，所以森林群落一般比草原群落的動物種類多。水生群落也有分層，例如一個池塘，挺水植物、浮水植物、沉水植物就是植物分層；青魚、草魚、鰱魚、鳙魚、鯉魚的分布就是動物分層的實例。陽光、溫度、水分等生態(tài)因素對動植物的分層有直接影響。群落的水平結(jié)構(gòu)往往是由于地形的變化、土壤濕度和鹽堿度的差異、光照強度的不同、生物自身生長特點的不同，以及人與動物的影響等因素造成種群密度上的差別。此外，群落中生物之間的相互關(guān)系也是群落表現(xiàn)水平結(jié)構(gòu)的原因之一。例如，林冠下光照的不均勻性，對林下植物的分布就有密切影響。光照強的地方，生長著較多陽生植物，而光照強度弱的地方只生長著耐陰植物。群落空間結(jié)構(gòu)的實例（1）群落的垂直結(jié)構(gòu)大多數(shù)群落的內(nèi)部都有垂直分化現(xiàn)象，即成層現(xiàn)象。以陸生群落為例，成層現(xiàn)象包括地面以上的層次和地面以下的分層。層的數(shù)目依群落類型不同有很大變動。森林的層次比草原的層次多，表現(xiàn)也最清楚。大多數(shù)溫帶森林至少有3～4層，最上層是由高大的樹種構(gòu)成喬木層，之下有灌木層、草本層，以及由苔蘚與地衣構(gòu)成的地被層。在地面以下，由于各種植物根系所穿越的土壤深度不同，形成了與地上層相應(yīng)的地下層。熱帶雨林的種類成分十分復(fù)雜，群落的層數(shù)最多。多數(shù)農(nóng)田植物群落僅有一個層次。正如群落中植物有分層現(xiàn)象一樣，各種動物也因生態(tài)位不同而占據(jù)著不同的層。例如，鳥類經(jīng)常只在一定高度的林層做巢和取食。在我國珠穆朗瑪峰的河谷森林里，白翅擬臘嘴雀總是成群地在森林的最上層活動，吃食大量的滇藏方枝柏的種子；而血雉和棕尾虹雉是典型的森林底層鳥類，吃食地面的苔蘚和昆蟲；煤山雀、黃腰柳鶯則喜歡在森林中層做巢。在水域生態(tài)系統(tǒng)中，垂直分布也是很明顯的。藻類總是分布在陽光能夠照射或透過的水體上層；浮游動物生活在植物能延伸到的地區(qū)，而且能夠在較深的水域活動；軟體動物、環(huán)節(jié)動物和蟹類則生活在水體的底層。不同魚類也常分布在不同層次上，這些動物的垂直分布都與水體的物理條件（溫度、鹽度和氧氣含量等）和生物條件（食物、天敵等）有密切關(guān)系。群落成層現(xiàn)象的出現(xiàn)使生物群落在單位面積上能容納更多的生物種類和數(shù)量，能最充分地利用空間和營養(yǎng)物質(zhì)，產(chǎn)生更多的生物物質(zhì)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的間作、套種和“多層樓”等，就是人們模擬天然植物群落的成層性，在生產(chǎn)實踐中的一種創(chuàng)造性的應(yīng)用。（2）群落的水平結(jié)構(gòu)群落的水平結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)特征是鑲嵌性。鑲嵌性表明植物種類在水平方向上的不均勻配置，它使群落在外形上表現(xiàn)為斑塊相間的現(xiàn)象，具有這種特征的群落叫做鑲嵌群落。在鑲嵌群落中，每一個斑塊就是一個小群落，小群落具有一定的種類成分和生活型組成，它們是整個群落的一小部分。例如，在森林中，林下陰暗的地點有一些植物種類形成小型組合，而在林下較明亮的地點是另外一些植物種類形成的組合。這些小型的植物組合就是小群落。內(nèi)蒙古草原上錦雞兒灌叢化草原是鑲嵌群落的典型例子。在這些群落中往往形成1～5m左右的錦雞兒灌叢，呈圓形或半圓形的丘阜。這些錦雞兒小群落內(nèi)部由于聚集細土、枯枝落葉，具有良好的水分和養(yǎng)分條件，形成一個局部優(yōu)越的小環(huán)境。小群落內(nèi)部的植物較周圍環(huán)境中的返青早，生長發(fā)育好，有時還可以遇到一些越帶分布的植物。群落鑲嵌性形成的原因，主要是群落內(nèi)部環(huán)境因子的不均勻性，例如，小地形和微地形的變化、土壤溫度和鹽漬化程度的差異、光照的強弱以及人與動物的影響。人為的干擾，諸如過度放牧、粗放開墾等能破壞地表的植被，增加地表的蒸發(fā)，加快土壤鹽分向地表聚積的速度，導(dǎo)致地表土壤的含鹽量逐漸增加，使一些耐鹽堿植物生活良好，而其他植物逐漸死亡，形成堿斑裸地，在景觀上體現(xiàn)鑲嵌性或植物的斑塊分布。由于存在不大的低地和高地而發(fā)生環(huán)境的改變形成鑲嵌，這是環(huán)境因子的不均勻性引起鑲嵌性的例子。由于土壤中動物的活動，像因田鼠活動而在田鼠穴附近經(jīng)常形成不同于周圍植被的斑塊，這是動物影響鑲嵌性的例子。（四）關(guān)于“群落的季節(jié)性”和“生態(tài)位”的教學(xué)主要說明不同的季節(jié)給群落帶來的變化。比如群落在春夏秋冬四季中的景象是不一樣的；動物遷徙時和不遷徙時是不一樣的；動物冬眠與不冬眠時群落又是一番別樣的景象。說明生態(tài)位的概念和現(xiàn)象，前面群落垂直結(jié)構(gòu)所舉的例子也是生態(tài)位的一種體現(xiàn)。最后說明研究生態(tài)位的方法和意義。（五）關(guān)于“研究土壤中小動物類群的豐富度”的教學(xué)“研究土壤中小動物類群的豐富度”是課程標準中建議的一項活動，旨在使學(xué)生能從種群的組成上描述群落的結(jié)構(gòu)特征。有條件的學(xué)?？梢宰寣W(xué)生依據(jù)教材中探究活動的要求與步驟，在野外采樣，在實驗室進行觀察。這樣做學(xué)生可以感受到采樣地點真實的環(huán)境情況，利于學(xué)生建立群落與環(huán)境之間相互聯(lián)系的觀念；若無條件，也可以由教師事先將不同地點的土樣采集到實驗室（可用大塑料整理箱盛放），注明采集地點的環(huán)境（最好配有照片）。這樣，學(xué)生在實驗室便能進行該項探究活動。1、提出問題群落中物種的組成與群落所處的環(huán)境有著密切的關(guān)系，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析環(huán)境因素對群落物種組成的影響，可就此廣泛提出問題，進而提煉出比較有探究價值的問題。教材中已列出一些問題，幫助引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生確定探究的問題。2、制訂計劃制訂計劃是科學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)，在前面的各項探究活動中都強調(diào)了這方面的教學(xué)要求。本項探究活動的要求是讓學(xué)生用列表的方法制訂一份研究計劃，教材中提供了式樣，在教學(xué)中可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，結(jié)合具體的探究問題制訂可行的研究計劃。3、實施計劃本課題包括三個操作環(huán)節(jié)；取樣、觀察和分類、統(tǒng)計和分析。關(guān)于“取樣”，教材中已作了比較詳細的說明。使用誘蟲器取樣比較方便，且效果好，但時間可能要長一些。也可采用簡易采集法：將采集到的土壤放在瓷盆內(nèi)，用放大鏡觀察，同時用解剖針尋找。發(fā)現(xiàn)