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1、第十三單元種群和群落
——闡述種群、群落的特征及發(fā)展變化
目前地球上已知的生物除病毒外,每種生物都是由細胞構成的。無論是肉眼無法察覺的細菌,還是高達幾十上百米的參天大樹,它們都有作為生命個體的一系列特征。但是在自然界中任何生物都不是孤立存在的,同種生物聚集在一起形成了種群,不同的種群又構成了群落。那么,種群和群落作為生命系統(tǒng)的結構層次有哪些特征?受哪些因素影響?生物之間又會產生哪些關系?這些就是本單元我們要研究的問題。
一、單元學習主題
(一)單元學習目標
1. 列舉種群的特征,學會選擇合適的方法調查種群密度。
2?構建“J”型曲線和“S”型曲線數(shù)學模型,解釋種群的數(shù)量變化規(guī)律。
2、
3?描述群落的結構、特征,闡明群落演替的類型及一般過程。
4.舉例說明生態(tài)因素對生物種群特征的影響,分析不同群落中的生物具有與該群落環(huán)境相適應的形態(tài)結構、生理特征和分布特點。
(二)單元學習計劃
學習內容
課時
活動設計
單元
整體認知
2
結合《學習設計與指導》中的問題研讀教材,也可查閱271BAY中的資源,形成自己的整體認知,嘗試初步構建本單元的知識結構。
核
心內容
種群的特征
及數(shù)量變化
1
通過資料分析,得出亞洲鯉魚在美國迅速繁殖的原因,掌握種群的特征,學會調查種群密度的方法。
探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動態(tài)變化,對比亞洲鯉魚在美國和中國繁殖情況,建立
3、數(shù)學模型解釋種群數(shù)量變化規(guī)律,舉例說明生態(tài)因素對生物種群特征的影響。
群落的結構
1
通過分析亞洲鯉魚入侵前后群落中生物種類和數(shù)量變化,舉例說明不同群落的結構、特征及演替規(guī)律。
和演替
研究土壤中動物類群的豐富度,分析不冋群落中的生物具有與
該群落環(huán)境相適應的形態(tài)結構、生理特征和分布特點。
三)單元學習評價
評價內容
評價量規(guī)
等級
整體認知
能較好完成271BAY中關于整體認知的階段性評價
★★
能結合認知情況用思維導圖的形式初步構建出本單元的知識結構
★★★
解釋種群的
特征及數(shù)量
變化
列舉種群具有種群密度、出生率死亡率、遷入率、遷出
4、率、年齡
組成、性別比例等特征
★
通過分析“J”型曲線和“S”型曲線,釋種群的數(shù)量變動
★★★
舉例說明陽光、溫度和水等非生物因素以及不同物種之間的相互作用都會影響生物的種群特征
★★
說明群落的
結構和演替
過程與類型
描述群落具有垂直結構和水平結構等特征,并可隨時間而改變
★★
通過分析群落演替的過程,闡明群落的演替特點及類型
★★★
分析不同群落中的生物具有與該群落環(huán)境相適應的形態(tài)結構,生
理特征和分布特點
★★
二、單元學習內容
(一)單元整體認知
1. 你是如何區(qū)別種群和群落的?
2. 樣方法和標志重捕法分別適應于調查什么類型的生物?調查
5、時需要注意哪些問題?
3. 根據(jù)你的理解,嘗試構建種群的數(shù)量特征模型。
4. 描述四種常見的種間關系,并畫出他們的數(shù)量模型圖。
5. 土壤小動物豐富度調查方法與種群密度調查方法有什么區(qū)別?調查時要注意什么?
6. 你是如何理解生物的生態(tài)位的?
7. 你覺得生物群落的結構應該主要包括哪些?
8. 如果讓你區(qū)分兩種演替,你將從哪些方面進行?
(二)單元學習活動
任務一解釋種群的特征及數(shù)量變化
上世紀70年代,美國從中國引入“亞洲鯉魚”,作為環(huán)保大使,它們確實在一段時間內優(yōu)化了水質。但目前亞洲鯉魚已成功占領美國自然水域,直逼美國動植物庇護所——五大湖區(qū)。這不僅影響了當?shù)卦形锓N的生
6、存,甚至還直接加快了個別物種滅絕的速度。
活動1實驗探究:標志重捕法調查種群密度的模擬實驗
亞洲鯉魚給美國帶來了巨大的損失。在防治過程中,我們必須先弄清楚其種群密度,才能制定出合理的防治對策?,F(xiàn)在我們一起用臉盆模擬一個美國天然湖泊,嘗試用標志重捕法去估算湖泊中“亞洲鯉魚”的種群密度。
材料用具推薦:臉盆,鉛筆盒,白色粉筆頭,藍黑墨水等
討論:
1. 總結標志重捕法的一般程序,寫出你推導出來的種群密度估算公式。
2. 估算出來的數(shù)量和實際的數(shù)量之間有什么差距,由此你想到了什么?
3. 第一次取樣的數(shù)量和第二次的取樣數(shù)量之間有什么聯(lián)系嗎?是否必須固定數(shù)量?
9
活動2模型構建
7、:解釋種群數(shù)量變化的原因
亞洲鯉魚繁殖力驚人,每條雌性能產卵300萬枚,又沒有天敵,而且食量驚人,每天大約要吃掉相當于自身體重一半左右的食物。而且在美國沒有它們的天敵。結果導致亞洲鯉魚種群數(shù)量的瘋狂增長。
思考:
1. 美國科學家要調查湖里面某一種水草和亞洲鯉魚的種群密度,應該采用什么方法?有哪些注意事項?
2. 請嘗試構建亞洲鯉魚在入侵美國以后的種群數(shù)量增長數(shù)學模型和在亞洲本土自然條件下的種群數(shù)量增長數(shù)學模型,并對比兩種模型成立的條件及影響因素。
3. 請根據(jù)材料分析亞洲鯉魚在美國本土水域大量迅速繁殖的原因,結合種群數(shù)量特征,提出合理化建議控制鯉魚數(shù)量。
4. 根據(jù)對種群的分析,
8、想一想如果要在亞洲本土保護魚類資源不受破壞,并能持續(xù)地獲得最大捕魚量,應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么?
5.嘗試舉例說明非生物因素和生物因素對亞洲鯉魚種群特征的影響。
活動3實驗探究:探究酵母菌種群大小的動態(tài)變化
剛才我們已經構建了種群數(shù)量變化的數(shù)學模型,總結了模型成立的條件及影響因素。種群增長包括加速增長、減速增長和波動三種形式,生活中常用的酵母菌種群數(shù)量的變化就可能是這三種形式不同順序的組合。下面請你自主選擇實驗材料用具,按照課本的提示,探究7天中培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量變化。
討論:
1. 血細胞計數(shù)板計數(shù)法中進行計數(shù)需要輕輕震蕩幾次,如果不震蕩會有什么結果?
2
9、. 畫出酵母菌數(shù)量變化曲線,說明種群個體增長規(guī)律以及環(huán)境因素和種內因素對種群個體數(shù)量的制約。
3?分析環(huán)境因素(溫度、培養(yǎng)液的PH、培養(yǎng)液中某成分的濃度等)對酵母菌種群大小
變化的影響。
任務二說明群落的結構和演替過程與類型
活動1描述群落的結構變化及影響因素
亞洲鯉魚主要濾食河流湖泊中過多的浮游植物、水草、淡水蝸牛和危害魚類的寄生蟲等由于食量大、繁殖能力強,有一定攻擊性,導致很多食性和棲息環(huán)境相似的其他生物數(shù)量逐年下降,甚至個別生物有滅絕的危險。美國人民決定用“大殺器”鱷雀鱔來處理這些鯉魚由于鱷雀鱔有著鋒利的牙齒,不僅通吃水中活物,還發(fā)生過攻擊人的事,曾因為被大量捕捉而一度成為瀕危
10、物種。
圖13-1常見水生生物群落結構圖
思考:
1.引入鱷雀鱔后群落中各種群的數(shù)量會如何變化?不同生物的生態(tài)位又會怎樣變化?
2. 根據(jù)你的理解,說出能夠影響該地區(qū)群落空間結構變化的因素。
3. 嘗試從形態(tài)結構,生理特征和分布特點等方面,分析不同生物是如何與該群落環(huán)境相
適應的。
活動2實驗探究:觀察生態(tài)缸中生物群落的演替
實驗目的:設計一個生態(tài)缸,觀察這一人工生態(tài)系統(tǒng)中群落的演替情況。
實驗原理:在有限的空間內,依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的原理,將生態(tài)系統(tǒng)具有的成分進行組織,構建一個人工微型生態(tài)系統(tǒng)是可能的。但同時,這個人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的,也可能是短暫的,它會發(fā)生群
11、落的演替。
實驗步驟:
(1)在水族箱或魚缸中加入適量的池塘水,形成一個小型環(huán)境。將上述裝置放在沒有干擾,沒有陽光直射的地方。
(2)每天用吸管吸取少許池塘水,制成臨時裝片,用顯微鏡觀察,統(tǒng)計池塘水中生物種類和每個物種個體數(shù)量。(連續(xù)觀察7天,并做好記錄)。
討論:
比較觀察的結果,總結群落發(fā)生的變化。思考哪些因素會影響這個群落的變化。
活動3闡明群落演替的過程和類型
和亞洲鯉魚在美國泛濫成災不同的是,在習近平同志提出“綠水青山就是金山銀山”的綠色生態(tài)可持續(xù)續(xù)發(fā)展理念之前,中國曾有過大規(guī)模圍湖造田的歷史。就是以前農村中隨處可見的小池塘現(xiàn)在很多也已經不復存在。
請大家查閱271BAY相關課程資源,結合課本中的案例,解決以下問題:
1.嘗試歸納總結出演替的類型及特點,并說出兩種演替的區(qū)別。
2.請你說出人類活動對群落演替有哪些影響。針對亞洲鯉魚種群的合理存在提出你的治理方案。
實竝應用
+調查當?shù)睾瓷锶郝渲腥舾煞N植物和動物的生態(tài)位
要求:
1.注意安全,確保有至少一名成人參加調查活動。
2.寫出調查方案。(調查時間、地點、人員,結果記錄表格等)
3. 研究一種水生植物,觀察水面以上和水面以下部分的形態(tài)結構、生理特征有何區(qū)別
4. 思考:在所調查的群落中,哪些動物的生態(tài)位相近?哪兩種動物的生態(tài)位差別最大?