2022年高中生物 （人教大纲版）第二册 第八章生物与环境 2种群与生物群落(第二课时)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。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，迁入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，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=N0；二年后为N2=N1=N02；t年后则应为Nt=N0t。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）。种群迁入一个新环境后，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”型曲线是大致符合的，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（如下图）。 （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：S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。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0.5 mL培养液中，加入5个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出如上图的结果。试分析K值。教学讨论：从上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是375个，这就是该实验种群的K值。（3）种群增长的“J”型和“S”型曲线的比较银幕显示：“环境阻力对种群增长的影响”的多媒体课件。教师分析：种群数量的J型和S型增长是两种典型情况，虽不一定完全与自然界中种群增长的实际情况相吻合，但它说明了种群增长有的接近J型，有的接近S型，中间有许多过渡类型。即使同一物种在不同的环境条件下，也会有不同形状的增长曲线。另外，自然种群的数量达到K值时，仍有变动，其变动方式或有周期性，或不规则，稳定在K值上不变是不现实的。当一个种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内呈“J”型增长。两种增长曲线的差异，主要在于环境阻力或者拥挤效应的作用。师生共同比较两种增长曲线。种群两种增长曲线比较“S”型曲线“J”型曲线前提条件环境资源有限环境资源无限种群增长率随种群密度上升而下降保持稳定有无K值有K值无K值（4）影响种群数量变化因素影响种群数量变化的因素有种内因素、种间因素和其他非生物因素如气候，尤其是人类活动对自然界中种群数量变化的影响越来越大。一方面，随着种植业和养殖业的发展，受人工控制的种群数量在不断增加；另一方面，生物生存环境的破坏和污染等，使许多野生动植物的种群数量急剧减少。这种现状和发展趋势，将会使人类社会的可持续发展面临困境。关于这方面的内容，我们将在第九章进一步探讨。教师强调：无论哪种因素、无论是什么因素，它们都是通过影响种群出生率、死亡率或迁移率而起着控制种群数量的作用的。四、研究种群数量变化的意义指导学生阅读P95的课文内容。教师归纳：研究种群的数量变化规律，不仅具有一定的理论意义，而且具有重大的实践意义。例如，在对待鱼类的捕捞问题上，人们总是希望每年既能捕到较多的鱼，又不危及鱼类种群以后的持续生存，也就是希望长期获得较高的鱼产量。因此，我国科学工作者，在研究捕捞量与种群数量变化之间的关系的基础上，调查统计我国海域鱼类各种群的现有数量，对鱼类各种群的数量变化做出预测，制定出了伏季休渔的政策。总之，种群的数量变化规律是种群研究的核心问题。五、生物群落的概念在自然界中，任何一个种群都不是单独存在的，而是与其他种群通过种间关系紧密联系的。生活在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各生物种群的总和，叫做生物群落，简称群落。例如，一片农田的所有生物，既包括植物和动物，又包括各种微生物。提问：群落和种群的区别和联系各是什么呢？要求答出：（1）区别是，种群是指一定空间和时间内同种生物个体的总和，是种内关系的研究范围，而群落是由生活在一定自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的所有种群的总和，是种间关系的研究范围。（2）联系是，种群是群落的基本单位，群落是各个生物种群的有机集合体。六、生物群落的结构群落内部不同生活型的生物在空间上的配置格局叫群落的结构，它包括垂直结构和水平结构。1.垂直结构在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象。为什么在群落中，各个生物种群在空间具有分层现象呢？现在我们举例说明原因。（1）在森林群落中，植物明显划分为乔木层、灌木层和草本层。从植物对环境的适应角度分析，乔木层的植物生活在森林的顶层，都属于阳生植物，也就是说，乔木层的植物只有在较强光照条件下，才能正常生长，而灌木层植物属于耐阴植物，能适应弱光环境，草本层植物都是阴生植物，在较弱光照下才能正常生长。所以森林中植物的分层现象是生物适应环境的结果。事实上，阳光射入森林后，绝大部分被乔木树冠摄取，射到灌木层的阳光大约只有10%，到达地面的阳光只有1%，因此底层的植物只有在微弱的阳光下进行光合作用。（2）在森林群落中，鸟类的分层分布与食性有关。顶层的雀鸟以乔木种子为食，中层的煤山雀、黄腰柳莺和橙红翁等鸟类以灌木种子为食，并在灌木层营巢，而底层的血雉和棕尾红雉等森林底层鸟类主要以地面的苔藓和昆虫为食。以上两例是关于群落垂直结构的分析，可以看出群落结构的形成是与生态因素的影响有关，你还能举出群落在垂直结构上的例子并加以说明吗？2.水平结构林地中的生物由于地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小等因素的影响，沿着水平方向分布成不同的小群落的现象叫水平结构。例如，在森林中，在森林树冠下或因地面起伏不同的原因；光线较暗，分布着不同的阴生植物种群，而在树冠下的间隙或其他光照较充足的地方，则有较多的灌木和草丛。教学目标巩固教师演示：出示题例投影片例1如某一年生植物初始种群有10个个体，每个个体产生10粒可育种，当年亲体死亡。若按此生育率计算，第五年该种群有多少个个体（成年植株）？教师指导：让学生根据公式Nt=N0t和数学知识，求知该题例中=10，t=4（第五年该种群的个体数量，就是第四年后该种群的个体数量），故第五年该种群将有：N4=N04=10104=105(个)学生讨论：当1时、=1时、01时和=0时，种群数量（N）将怎样发生变化？答案：第五年该种群将有105个个体。当1时，种群呈现“J”型曲线增长；当=1时，种群数量稳定；当01时，种群数量下降；当=0时，种群无繁殖现象，且在下一代灭亡。例2一个池塘中的鱼类是一个种群，还是一个群落？教师提示：在提到种群时，一定考虑“一定空间和时间”“同种生物”等内容，提到群落时，一定要考虑“一定区域”“各种生物即所有种群”“直接或间接关系”等关键字。师生分析：池塘中的“鱼类”包括了所有鱼种，如“四大家鱼”（鳙鱼、鲢鱼、草鱼、青鱼）、鲤鱼等，因此“鱼类”不是指一种生物，但也不是指所有的生物。所以“鱼类”既不是一个种群，也不是一个群落。答案：（略）例3右图表示某鼠群迁入一个有利繁殖的生存环境后的数量增长的曲线。请据图回答：1.该图表示鼠增长的“_”型曲线。2.这个鼠群繁殖速度最快在_点左右。3.鼠群繁殖开始受到限制在_点左右。4.鼠群数量最大（K值）在_点，最小在_点上。5.EF段较DE段增长率下降的原因是_。答案：1.S2.D3.E4.FC5.当鼠群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以鼠为食的捕食者的数量也会增加，这就会使鼠的出生率降低，死亡率增高，从而使鼠群数量的增长率下降布置作业1.P78复习题二大题第2小题答案：在引入初期，绵羊数量连续增长。若干年后，绵羊的数量在一定的数值范围内保持稳定。对自然界的种群来说，由于受到食物、空间等因素的限制，种群数量不能增长下去。2.选择题（1）下面实例中属于生物群落的是A.一片草地上的跳蝻和蝗虫B.一棵枯树和其上的苔藓、真菌、昆虫、蜗牛等C.一个湖里的全部鱼D.一个池塘里的藻类、鱼类、细菌、蚌、水生昆虫等答案：D(2)下面关于生物群落结构的叙述不正确的是A.在垂直方向上，群落具有明显的分层现象B.在水平方向上，不同地段的生物种类分布也有差异C.动物在群落中垂直分布依赖于植物D.在动物群落中没有水平结构答案：D（3）种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是A.在该环境中只有一个种群B.该种群对环境的适应比其他种群优越得多C.环境资源是无限的D.环境资源是有限的答案：C（4）下列对种群概念的正确理解是A.不同地域中的同种生物的总和B.同一地域中的同种生物的总和C.一个湖泊中所有的鱼D.一个生态系统中具有相互联系的各种生物的总和答案：B结课本节课我们讨论了种群数量的变化、研究种群数量的意义、生物群落的概念和结构，内容较多，其中种群数量的变化，即“J”型曲线和“S”型曲线，是本节课的重点和难点。种群和群落是生物在地球上客观存在的基本形式，在一定区域内的生物，同种的个体形成种群，不同的种群形成群落。种群的各种特征、种群数量的变化和生物群落的结构，都与环境的各种生态因素有着密切的关系。因此，生物与环境是相互作用的统一的整体，即生态系统。我们将在下一节讨论生态系统。板书设计第二节种群和生物群落