知识体系图解

    

教材分析

　　本节内容相对独立。主要是因为种群和群落是生态学研究的两个层面的问题，在生态学上分属于种群生态学和群落生态学的内容，研究对象及特点各不相同，因此具有一定的独立性。

　　同时本节内容又与前后有一定的联系，种群是建立在同种生物个体的相互作用基础之上的，群落又是建立在种群之间的相互作用之上的，生态系统又建立在生物群落的概念基础之上，因此各部分知识之间又是一个有机的整体，教师要把握住。

　　在知识的细节上，种群数量变化的曲线模型与数学知识密切相关，因此要注意不同学科之间知识的综合运用。

重难点分析

　　重点：（1）种群的特征

　　种群的特征是研究种群的基本参数。包括种群密度、出生率和死亡率、年龄结构、性别比例、迁入迁出等。种群的特征对于了解和研究种群的数量变化有重要意义，因此是教学的重点内容之一。在教学中要结合具体物种的种群进行教学，这样就可以利于对种群特征的理解，而且使学生认识到种群特征的调查有重大的实践意义。

　　（2）种群数量的变化

　　种群数量的变化是种群研究的核心问题，在理论和实践上都有重要的意义，因此是本节教学的重点内容。种群数量变化的“J”型曲线和“S”型曲线不仅是对种群数量变化的定性描述，而且是数学建模思想在生态学中的具体应用，因此对于学生建立数学建模的观念和基本方法有一定渗透作用。而对于不同种群的不同条件下的种群数量变化特点，可以剖析种群数量变化与环境资源之间的关系等。都使得本知识内容显得尤为重要。

　　（3）生物群落的概念

　　生物群落不是一定空间内各种生物简单的集合，而是通过种内互助或斗争，种间的共生、竞争、捕食等关系进行种内和种间的信息交流、能量的传递、物质的循环建立的统一整体。因此生物群落的概念对于生态学观念的建立很重要，是本节教学的重点之一。剖析一个典型的生物群落，对于学生真正理解什么是群落非常必要。

　　难点：种群的数量变化

　　种群的数量变化涉及的内容多而复杂，又难于理解，是本节教学的难点。对于这一难点的突破，可以采用多种方法。如数学建模思想的引入，运用数学方法剖析一个典型种群、分析每种种群数量变化曲线的条件、分析不同曲线所代表的种群数量变化的含义等。

教法建议

　　学生基础较好的学校或班级:

　　可采用讨论与学生研究相结合的方式进行教学。

　　课时安排：二至三课时。

　　第一课时：以讨论和研究相结合的综合课。由教师提供一系列的反映种群的不同特征的材料，引导学生一起分析、讨论种群的不同特征。

　　第二课时：以讲解和讨论为主的综合课。由教师提供一个自然或实验种群的数量变化数据，讲解、分析、讨论种群的数量变化曲线、研究种群数量变化及意义。

　　第三课时：以自学为主的综合课。由教师提供典型生物群落，学生在教师引导下分析讨论群落的概念、结构等有关问题。

　　普通学校:

　　可采用讲解与讨论相结合的方式进行教学。

　　课时安排：三课时

　　第一课时：讲解种群的特征。并注意多列举实例。

　　第二课时：讲解种群数量的变化，注意引导学生运用所学的数学知识。

　　第三课时：讲解群落的概念和结构。注意运用实例分析讲解。

教学设计方案

引入：前面我们分析了生物与环境的关系，但有些问题需要将生物的群体作为一个整体来研究才能解决。

第二节  种群和生物群落

　　一、关于种群概念的教学。种群的概念要通过具体的实例得出。然后可设问：一个池塘中的全部鱼是否是一个种群？一片森林中全部的蛇是否是一个种群？以强化种群是同一物种个体的集合体的正确认识。教师应归纳出以下几点：

　　1．离开一定的空间和时间的种群是不存在的。如：北京八一湖冬季有野鸭种群，就不能说什么季节都有野鸭种群。

　　2．我们所见到的物种实际是种群，所以种群是物种存在的具体形式。在种群这个集合体内，个体之间可以自由繁殖后代，所以种群也是物种的繁殖单位。同一种群内，基因可以自由交流，由于地理隔离或生殖隔离最终导致物种的变化，可见，种群也是物种的进化单位。此外，种群也是群落的构成单位。

　　二、关于种群特征的教学。种群的密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等是种群的基本特征。在教学中要防止理论上的空谈，一定要结合具体物种的种群进行教学，这样做不但有利于对种群特征的理解，而且使学生认识到对种群特征的调查有重大的实践意义。如猫熊（即大熊猫）是我国的国宝，为了保护这一珍稀物种，就要对某一保护区的猫熊进行种群调查，调查的内容就包括种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等种群特征，并依此对猫熊种群的现状和未来做出科学的判断，以及采取相应的保护措施。又如我国进行人口普查实际就是对我国人口种群特征的调查，并依此对我国人口的现状和未来做出科学的判断，以及制定应采取的人口政策。在教学中还应注意和归纳的问题有：

　　1．种群的密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率之间有密切的关系。年龄组成和性别比例都在影响出生率和死亡率。而出生率和死亡率则直接影响种群密度的动态变化。在讲种群这几个特征时，必须扣住它们之间的关系，不可将这几个种群特征割裂、孤立起来。

　　2．种群密度是种群的最基本特征，种群密度的调查是生态学研究的基本方法之一，标记重捕法是种群密度调查的重要方法。标记重捕法的教学应采用具体的实例进行教学，如：一个学生估算一块木头下面鼠妇的种群数量。她捉了40只鼠妇，将它们标记后放回，并与该种群中的其他个体混合在一起。24h后，她又捉了40只鼠妇，在新捉的鼠妇中，只有16只是有标记的。假定在24h内，鼠妇无死亡，没有受伤害，无迁入与迁出。估算鼠妇的种群数量。（第十届国际生物奥林匹克竞赛试题）通过实际粒子的计算理解标记重捕法。

　　3．年龄组成是种群的年龄结构。这种结构可以是相对稳定的，也可以是不稳定的。应让学生明确种群的年龄结构的表示方法是按年龄的高低自下而上排列，低年龄在下，高年龄在上。幼体数为生殖前年龄；成体数为生殖年龄；老年个体数为生殖后年龄。教学中可结合某些国家的年龄结构具体说明：如德国人口年龄结构为衰退型；瑞典人口年龄结构为稳定型；多数发展中国家的人口年龄结构为增长型。种群的年龄结构提供了种群未来动态的信息，例如我国人口的年龄结构为急剧增长型，人口还得持续增长几十年，直到2052年人口达到15.39亿的时候才会停止增长，其年龄结构才能转化为稳定型。

　　4．根据不同物种的种群，具有不同的性别比例，种群可分为三种类型：雄多于雌；雌雄相当；雌多于雄。在教学中必须强调：“种群的性别比例是指具有生殖能力的雌雄个体数目在种群中所占的比例”，否则雄多于雌的性别比例类型就无法理解。蜜蜂是社会性昆虫，工蜂和蜂王为雌性，在数量上远远超过雄蜂，但由于工蜂无生殖能力，所以蜜蜂种群仍然是雄多于雌。在教学中要列出一系列的具体种群，让学生分析雌雄比例情况，然后再归纳出种群性别比例的三种情况。最后应强调多数生物种群雌雄之比接近1∶1。但是出生的时候往往雄多于雌，到了老年期组雌又多于雄，如麋鹿。人类也是如此，男婴一般多于女婴。由于男性死亡率高，到了老年期组时女性会多于男性。

　　5．直接影响种群大小和密度的因素是出生率和死亡率，迁入率和迁出率。

　　在教学中要结合我国计划生育这一基本国策进行讲解，使学生明确这一基本国策的制定是有其生态学科学理论根据的。我国是世界人口大国，不可能通过增大迁出率降低人口数量，迁入率和迁出率的变化对我国人口数量的变化没有多大的影响。通过增大死亡率降低人口数量更是违法的。因此，控制和降低我国人口数量的唯一途径就是降低出生率，推行计划生育政策。

　　三、种群数量的变化的教学。种群数量的变化主要是指种群数量的增长，种群数量增的“J”型和“S”型曲线代表了种群在不同条件下的增长规律。在教学时要注意把握以下几个问题。

　　1．交代清楚种群在不同条件下增长规律不同。“J”型曲线代表的是在理想条件下的种群增长，“S”型曲线代表的是在有限环境中的种群增长。而这种有限的环境的特征是：种群的最大容纳量为一个K值。

　　2.不论是那种增长曲线，都是用数学关系式来表示种群的增长规律，数学建模的方法和思想史研究种群增长的基本方法和思想。因此，教是可以提供一个自然种群数量增长的数据（如中国获世界的人口增长数量），引导学生分析数据，绘制曲线，从中总结出种群增长的“S”型曲线。

　　3．在学习和理解“S”型曲线的基础上，引导学生分析在环境有限的情况下，种群的增长曲线会发生什么样的变化，从最大的容纳量入手，先确定了种群增长的最大值，在分析种群增长速度的变化，推导出种群增长的“S”型曲线。

　　4．要引导学生注意，不论哪种增长曲线，都是理想状态下的数学模型，与实际的种群数量变化会有一些差别，再提供教材中实际种群增长曲线的例子给学生，让学生理解模型与实际种群之间的关系。

　　5．在理解种群增长曲线的基础上，引导学生分析研究种群数量变化的意义。

　　四、关于生物群落的概念教学。在教学中要剖析一个或两个具体的生物群落，明确群落内各种生物之间有直接或间接的关系。教师提出某群落中有哪些生物，再让学生讨论分析这些生物间的关系，最后再概括出群落的概念。为了让学生进一步理解群落的概念，可设问：地球上的全部生物和人是否是一个群落？长期积水的树洞中的生物是否是一个群落？教师最后应强调种群和群落的关系；群落有大有小；群落内的各种生物中，会有少数种类对群落的存在和发展有重大影响；群落是一个动态体系，可以发生演替，如荒废农田群落的演替。强调以上几个问题，既联系了种群的知识，又为以后学习生态系统内容做了铺垫。

　　四、关于生物群落结构的教学。群落的结构是指群落中各种生物在空间上的配置状况。在教学中要剖析典型的实例说明群落的垂直结构和水平结构。群落具有清楚的层次性，即群落的垂直结构，森林群落的垂直结构明显。在教学中应强调以下几点：群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构，动物种类的多少是随植物层次的多少而变化的，因此，由于森林的植物层次比草原植物层次多，所以森林群落比草原群落的动物种类多。水生群落也有分层。例如一个池塘，挺水植物、浮水植物、沉水植物就是植物分层。青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲤鱼就是动物分层的实例。阳光、温度、水分等生态因素对动植物的分层有直接影响。强调以上几个问题，既联系了学生学过的知识，又为以后学习森林生态系统、草原生态系统、池塘生态系统内容做了铺垫。群落的水平结构点到为止。

　　五、结束语：在一定的空间和时间内，同种生物个体的集合体构成种群。在一定空间和时间内，有着各种关系的各个种群的集合体构成群落。群落中的各种生物之间，生物与无机环境之间也处于相互作用之中。总之，课题结束语既要概括归纳学过的内容，又要为学习生态系统埋下伏笔。

板书提纲

第二节  种群和生物群落

一、种群

（一）概念

　　一定的时空范围内，同种生物个体的总和。

（二）种群的特征

　　核心的问题是种群数量的变化规律，与之相关的特征有：

　　1、种群密度：单位空间内某种群的个体数量。

　　（种群数量的标志）

　　调查方法：标志重捕法（取样调查法）

　　　　

　　公式：N＝N₁×n÷n₁

      设计其他方法

  2、出生率和死亡率：单位时间内种群单位数量的个体出生或死亡的个体数目。

　　　　（是影响种群数量的重要因素）

　　注意：迁入和迁出

3、年龄组成：一个种群中各年龄的个体数目的比例。

　　（1）增长型：幼年个体多

　　（2）稳定型：老成幼年个体比利适中

　　（3）衰退性：老年个体多

4、性别比例：雌雄个体数目在种群中所占的比例。

　　（1）雌雄相当：高等动物

　　（2）雌多于雄：人工控制的种群（象海豹）

　　（3）雄多于雌：社会性昆虫

　　影响种群密度

（三）种群数量的变化

　　数学建模

　　1、种群增长的J型曲线

　　　　dN/dt= r N     N _t = N ₀e ^{r t}

　　

　　1、  种群增长的S型曲线

　　　　dN/dt=rN（1—N/K）

　　

分析：（1—N/K）—N越接近K，增长越慢

　　2、  研究意义：

　　（1）人口问题：计划生育

　　（2）持续最大产量

二、生物群落

　　（一）概念

　　生活在一定的自然区域内，相互之间有直接或间接关系的各种生物种群的总和。

　　（二）群落的结构

　　指的是各种生物在空间上的配置情况

　　2、  垂直结构：垂直方向上得分层现象

　　例如：

　　3、  水平结构：水平方向上的种类差别

　　例如： 

典型例题