資源簡介

生物選擇性必修2 生物與環(huán)境【教學設計】
第1節(jié)　種群的數(shù)量特征
[學習目標]
1.列舉種群的數(shù)量特征,通過描述種群數(shù)量特征及其相互間的關系,形成有關種群的科學思維。
2.關注人口問題,認同計劃生育政策,關注瀕危動物種群數(shù)量的變化及保護措施,提升社會責任。
3.嘗試調查種群密度的方法,通過樣方法和標記重捕法估算種群密度,能夠在農業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)等方面應用種群密度解決實際問題。
【課件自主預習】
一、種群密度及其調查方法
1.種群的概念:在一定的空間范圍內,同種生物所有個體形成的集合。
2.種群密度
(1)定義:在單位面積或單位體積中的個體數(shù)就是種群密度。種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。
(2)意義:對瀕危動物保護、農田雜草狀況調查、農林害蟲的監(jiān)測和預報、漁業(yè)上捕撈強度的確定等方面都具有重要意義。
(3)調查方法
①樣方法:在被調查種群的分布范圍內,隨機選取若干個樣方,通過計數(shù)每個樣方內的個體數(shù),求得每個樣方的種群密度,以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估算值。
②標記重捕法:在被調查種群的活動范圍內,捕獲一部分個體,做上標記后再放回原來的環(huán)境,經過一段時間后進行重捕,根據(jù)重捕到的動物中標記個體數(shù)占總個體數(shù)的比例,來估算種群密度。
二、種群的其他數(shù)量特征
1.出生率和死亡率
(1)出生率是指在單位時間內新產生的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比值。
(2)死亡率是指在單位時間內死亡的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比值。
2.遷入率和遷出率
對一個種群來說,單位時間內遷入或遷出的個體占該種群個體總數(shù)的比值。
3.年齡結構
(1)概念:一個種群中各年齡期的個體數(shù)目的比例。
(2)類型
增長型:幼年個體數(shù)多于
成年、老年個體數(shù)
穩(wěn)定型:各年齡期個體數(shù)比例
基本相等
衰退型:幼年個體數(shù)少于
成年、老年個體數(shù)
4.性別比例
(1)概念:種群中雌雄個體數(shù)目的比例。
(2)意義:對種群密度有一定的影響。
(3)應用:利用人工合成的性引誘劑(信息素)誘殺某種害蟲的雄性個體改變種群正常的性別比例降低害蟲種群密度。
三、探究:調查草地中某種雙子葉植物的種群密度
1.適用對象:單子葉草本植物常常是叢生或蔓生的,從地上部分難以辨別是一株還是多株;雙子葉草本植物則易于辨別個體數(shù)目。
2.確定樣方:討論確定樣方的多少、樣方大小和取樣方法,樣方的大小一般以1 m2的正方形為宜,如果該種群個體數(shù)較少,樣方面積可適當擴大。
3.取樣的關鍵:要做到隨機取樣,不能摻入主觀因素。
4.取樣方法:五點取樣法和等距取樣法。
5.計數(shù):計數(shù)每個樣方內所調查植物的數(shù)量,做好記錄。
【預習檢測】
1.判斷有關種群密度及其調查方法的說法的正誤。
(1)同一物種的生物個體一定屬于一個種群。(　×　)
(2)用樣方法調查種群密度時,樣方越多,其統(tǒng)計結果越接近真實情況。(　√　)
(3)用標記重捕法進行調查時,標記物不能對動物的生命活動有影響。(　√　)
(4)種群密度越大,種群數(shù)量就越多。(　×　)
(5)繁殖能力強的種群,其種群數(shù)量增長也快。(　×　)
(6)調查動物種群密度只能用標記重捕法。(　×　)
2.判斷有關種群數(shù)量特征的說法的正誤。
(1)出生率、死亡率及遷入率、遷出率都直接影響種群數(shù)量的變化。(　√　)
(2)年齡結構為衰退型的種群,其種群密度一般會越來越小。(　√　)
(3)種群性別比例若偏離1∶1,則種群數(shù)量會越來越少。(　×　)
(4)年齡結構和性別比例不直接決定種群密度。(　√　)
(5)性別比例是所有種群都具有的特征。(　×　)
【課堂互動探究】
探究點一　種群密度及其調查方法
1.嘗試概括種群的概念
[活動1] 試分析下圖回答問題。
(1)種群A和種群B是否生活在同一個區(qū)域中
提示:不是,存在地理隔離。
(2)種群A中的個體是否是同一個物種
提示:是同一個物種。
(3)一個農田中的所有的成體青蛙屬于一個種群嗎
提示:不屬于,種群應包括各個年齡階段的青蛙。
(4)物種與種群的區(qū)別是什么
提示:同一物種在不同區(qū)域內可以有多個種群,但一個種群內的個體都是同一物種。物種沒有區(qū)域界線,種群有區(qū)域界線。
[歸納總結] 對種群概念的理解
(1)在一定的空間范圍內。
(2)同種生物的所有個體。
(3)種群是生物體繁殖和生物進化的基礎。
2.嘗試概括種群密度的概念
[情境1] ①在我國某地的野驢,每100 km2還不足兩頭,在相同的面積內,灰倉鼠則有數(shù)十萬只。
②一片農田中的東亞飛蝗,在夏天種群密度較高,在秋末天氣較冷時則降低。
③亞洲占世界土地面積的29.4%,卻聚居了世界人口的58.4%,而南美洲占世界土地面積的14.1%,只居住了世界人口的5.6%。
[思考] (1)在相同的面積內,我國某地的野驢和灰倉鼠的數(shù)量是否相同 這說明什么問題
提示:不相同,灰倉鼠的數(shù)量多。說明在相同的面積內,不同物種的數(shù)量,在同樣條件下差異很大。
(2)同一物種的種群密度在不同時期是否相同
提示:不相同。
(3)同一物種的種群密度在不同環(huán)境條件下是否相同
提示:不相同。
3.估算種群密度的方法
[活動2] 實驗:調查草地中蒲公英的種群密度
假設下圖中每個、、分別代表一株不同種的草本植物,其中代表一株蒲公英。此處比例尺為1.5∶100,即圖中長度1.5 cm代表實際長度1 m。
請確定取樣方法,并用筆描出以備計數(shù),調查蒲公英的種群密度。
請回答下列問題。
(1)樣方法適用對象有哪些
提示:樣方法適用于植物的密度、農田中昆蟲卵的密度、作物植株上蚜蟲的密度、跳蝻的密度等。
(2)調查蒲公英種群密度時,適宜的樣方面積是多少
提示:1 m2的正方形為宜。
(3)調查中取樣的關鍵是什么 原因是什么
提示:隨機取樣,避免主觀因素的干擾。減少誤差,使統(tǒng)計的數(shù)據(jù)更準確。
(4)取樣的方法有哪些 本活動中應采用的方法是哪種
提示:五點取樣法和等距取樣法;五點取樣法。
(5)如何對樣方內的個體進行計數(shù)
提示:方框內+相鄰兩邊及夾角(計上不計下,計左不計右)。
(6)根據(jù)上述原則,下圖樣方中調查植物的數(shù)量為多少株
提示:9株。
(7)調查中,需根據(jù)正確樣方的平均數(shù)值計算種群密度,若除了上述(6)中的樣方外,另有4個樣方蒲公英數(shù)量分別為8、8、9、11株(樣方面積為1 m2),則該片草地蒲公英的種群密度為多少
提示:(9+8+8+9+11)/5=9(株/m2)。
[情境2] 用標記重捕法調查一塊方圓2 hm2的農田中田鼠的數(shù)量時,放置100個捕鼠籠,一夜間捕獲了42只,將捕獲的田鼠經標記后在原地釋放。數(shù)日后,在同一地點再放置同樣數(shù)量的捕鼠籠,捕獲了38只,其中有上次標記的個體12只。
[思考] (1)標記重捕法的適用范圍是什么
提示:標記重捕法適用于活動能力強、活動范圍大的動物。
(2)采用標記重捕法的調查過程中,需要完成標記、重捕和計算。若在滿足被標記個體與未被標記個體混合均勻、重捕概率相同等條件下,請列出種群密度估算公式。
提示:N總數(shù)=×M(總標記數(shù))。
(3)標記重捕法應該注意哪些問題
提示:①標記物和標記方法不能影響動物的正常生命活動。
②標記物不能過分醒目,過分醒目易被捕食。
③標記符號持續(xù)存留時間不短于研究時間。
④數(shù)量變動:在研究期間,沒有較多個體的出生和死亡,也沒有較多個體的遷入和遷出。
[深度思考] 分析以下情況的估計值是變大還是變小
①標記物脫落:偏大。
②標記物使田鼠死亡:偏大。
③標記物比較醒目容易被天敵發(fā)現(xiàn):偏大。
④第一次捕獲使得動物產生條件反射:偏大。
⑤兩次捕獲期間,有標記部分個體遷出:偏大。
⑥誤將部分未標記個體統(tǒng)計為標記個體:偏小。
⑦重捕方法不當造成已經捕獲的標記個體死亡:基本不影響。
⑧由于捕捉使標記個體活動能力下降,使第二次易被捕捉:偏小。
[歸納總結] 調查種群密度的方法及適用范圍
方法 適用范圍
樣方法 植物的密度、農田中昆蟲卵的密度、作物植株上蚜蟲的密度、跳蝻的密度
標記重捕法 活動能力強、活動范圍大的動物
黑光燈進行燈光誘捕的方法 有趨光性的昆蟲,例如蛾子
紅外觸發(fā)相機的計數(shù)法 生活在隱秘、復雜環(huán)境中的猛禽和猛獸
聲音特征分析計數(shù)法 鯨、長臂猿等哺乳動物及鸮、秧雞等鳥類
逐個計數(shù)法 分布范圍小,個體較大的種群,如調查山坡上的珙桐密度
[應用] 調查1公頃范圍內某種鼠的種群密度時,第一次捕獲并標記39只鼠,第二次捕獲34只鼠,其中有標記的鼠15只。標記物不影響鼠的生存和活動并可用于探測鼠的狀態(tài),若探測到第一次標記的鼠在重捕前有5只由于競爭、天敵等自然因素死亡,但因該段時間內有鼠出生而種群總數(shù)量穩(wěn)定,則該區(qū)域該種鼠的實際種群密度最接近于(結果取整數(shù))(　B　)
A.66只/公頃 B.77只/公頃
C.83只/公頃 D.88 只/公頃
解析:第一次標記的鼠在重捕前有5只由于競爭、天敵等自然因素死亡,則相當于第一次被標記的鼠為39-5=34(只),由此可以計算出該區(qū)域該種鼠的實際種群密度最接近于34×34÷15≈77只/公頃。
探究點二　種群的其他數(shù)量特征
1.出生率和死亡率與種群密度的關系
[情境1] 試分析以下圖文資料:
2013年11月15日,十八屆三中全會通過的《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》對外發(fā)布,其中提到“堅持計劃生育的基本國策,啟動實施一方是獨生子女的夫婦可生育兩個孩子的政策”,這標志著“單獨二孩”政策正式實施。
2015年10月,十八屆五中全會宣布將放棄20世紀70年代后期開始的獨生子女政策,允許所有夫婦生育兩個孩子。
[思考] (1)請從種群特征的角度,分析“計劃生育”能降低哪一指標
提示:降低出生率。
(2)自然增長率如何計算
提示:自然增長率=出生率-死亡率。
(3)全面放開二孩政策的原因有哪些
提示:出生率不斷下降、人口老齡化、勞動力數(shù)量收縮等是二孩政策變動的原因。
(4)出生率和死亡率如何影響種群密度
提示:出生率>死亡率,種群密度增加;出生率=死亡率,種群密度相對穩(wěn)定;出生率<死亡率,種群密度減小。因此出生率和死亡率直接影響種群密度的大小。
[歸納總結] 出生率和死亡率的概念的理解
出生率和死亡率是對種群而言,有兩個要點:(1)單位時間內;(2)新出生或死亡個體數(shù)目占種群個體總數(shù)的比值。
2.遷入率和遷出率與種群密度的關系
[情境2] 幾十年前,我國東北地區(qū)廣袤無邊的森林里,生活著很多東北豹。隨著人類在這片森林里采伐樹木,建設鐵路,東北豹逐漸從這里遷出,幾近消失。近年來,國家高度重視對東北虎、東北豹等瀕危動物的保護,采取了一系列有效的措施,如全面禁獵、禁止商業(yè)性采伐樹木,建立自然保護區(qū)、國家公園等。隨著環(huán)境的大大改善,東北豹逐漸回歸,遷入我國東北地區(qū)。
[思考] (1)東北豹的遷入和遷出是否會影響種群密度
提示:會。
(2)東北豹的遷入和遷出如何影響種群密度
提示:直接影響種群密度的大小。
(3)你所熟悉的生物中,還有其他具有遷入和遷出行為的嗎
提示:大雁、燕子、大馬哈魚。
[歸納總結] 遷入率和遷出率的概念的理解
遷入率和遷出率是對種群而言,有兩個要點:(1)單位時間內;(2)遷入或遷出的個體占種群個體總數(shù)的比值。
3.年齡結構類型及意義
[活動] 請據(jù)圖回答下列問題。
(1)A、B、C圖的特點分別是什么
提示:A圖的特點是A成年幼年個體多,老年個體少,出生率大于死亡率,種群密度會增大(增長型);B圖的特點是出生率約等于死亡率,在一段時間內種群密度基本穩(wěn)定(穩(wěn)定型);C圖的特點是成年老年個體多,幼年個體少,出生率小于死亡率,種群密度會下降(衰退型)。
(2)年齡結構為穩(wěn)定型的種群,種群數(shù)量一定總是保持穩(wěn)定嗎
提示:不一定,種群數(shù)量還要受到氣候、食物、傳染病等其他因素的影響。
(3)年齡結構如何影響種群密度
提示:通過影響出生率和死亡率間接影響種群密度。
(4)研究種群的年齡結構有什么意義
提示:種群的年齡結構是預測種群密度未來發(fā)展趨勢的重要依據(jù)。
4.性別比例及意義
[情境3] 分析以下資料:某國為防止登革熱引入了一種轉基因蚊子并向環(huán)境釋放。該種轉基因雄蚊子產生的精子有遺傳缺陷,后代不能正常發(fā)育,絕大部分都夭折在幼蟲階段,無法發(fā)育成蚊子咬人,最終實現(xiàn)殺蟲防病的效果。
[思考] (1)你能從出生率的角度分析蚊子種群密度明顯下降的原因嗎
提示:轉基因的雄蚊子產生的精子有遺傳缺陷,后代不能正常發(fā)育,絕大多數(shù)都夭折在幼蟲階段,使種群密度下降。
(2)農業(yè)生產上常將性引誘劑灑向田間,以達到防治害蟲的目的,其道理何在
提示:利用人工合成的性引誘劑,誘殺雄性個體,破壞害蟲的正常性別比例,會使很多雌性個體不能完成交配,從而使該害蟲的種群密度明顯下降,達到殺蟲目的。
[歸納總結] (1)種群的數(shù)量特征之間的關系
(2)年齡結構的表示方法
類型 增長型 穩(wěn)定型 衰退型
模型圖
曲線圖
柱形圖
[應用] 種群的年齡結構大致可分為圖示a、b、c三種類型,據(jù)圖分析,下列表述錯誤的是(　A　)
A.種群的年齡結構為圖中b所示類型時,種群數(shù)量能一直保持穩(wěn)定
B.漁業(yè)生產要嚴格控制漁網孔眼大小以保護幼魚,捕撈后該水域魚各種群的年齡結構可能為圖中a所示類型
C.農業(yè)生產上應用性引誘劑來干擾害蟲交尾的措施,有可能使該種害蟲的年齡結構為圖中c所示類型
D.若圖c代表某瀕危野生動物種群的年齡結構,我們應該特別保護幼年個體
解析:圖中b所示的年齡結構類型為穩(wěn)定型,年齡結構為穩(wěn)定型的種群,其種群數(shù)量在一段時間內能保持相對穩(wěn)定,但不一定能一直保持穩(wěn)定。
課堂小結
完善概念圖 記憶節(jié)節(jié)清
1.種群密度是種群最基本的數(shù)量特征,可反映種群在一定時期的數(shù)量,種群密度與種群數(shù)量呈正相關。 2.出生率和死亡率、遷入率和遷出率是決定種群大小和種群密度的直接因素。 3.年齡結構和性別比例不直接決定種群密度,但能夠預測和影響種群密度的變化趨勢。年齡結構通過影響出生率和死亡率間接影響種群密度,性別比例通過影響出生率間接影響種群密度。 4.估算種群密度的方法有樣方法和標記重捕法。 5.樣方法取樣的關鍵是隨機取樣,取樣方法有五點取樣法和等距取樣法。
隨堂反饋
1.判斷下列關于種群的數(shù)量特征的敘述是否正確。
(1)種群的性別比例在一定程度上影響種群的出生率。(　√　)
(2)進行種群密度的調查有利于合理利用生物資源。(　√　)
(3)種群密度預示著種群數(shù)量的未來變化趨勢。(　×　)
提示:年齡結構預示著種群數(shù)量的未來變化趨勢。
(4)處于穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)各生物的種群密度不會發(fā)生變化。(　×　)
提示:處于穩(wěn)定狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)各生物的種群密度也會出現(xiàn)波動,如蝗蟲的種群密度,不同季節(jié)明顯不同。
2.如圖表示用樣方法進行相關調查,下列相關敘述中不正確的是(　D　)
A.用樣方法調查植物種群密度時,常用的取樣方法有五點取樣法和等距取樣法
B.若圖甲表示一個樣方中某種植物的分布狀況,則計數(shù)值應為8
C.若圖乙表示某森林物種數(shù)與樣方面積關系,調查該森林物種數(shù)時設定樣方面積最好為S1
D.與雙子葉草本植物相比,樣方法更適用于調查單子葉草本植物的種群密度
解析:調查植物種群密度常用的取樣方法有五點取樣法和等距取樣法,都要遵循隨機取樣的原則;若圖甲表示一個樣方中某種植物的分布狀況,根據(jù)“計上不計下,計左不計右”的原則,圖中計數(shù)值應該是8;圖乙中,隨樣方面積的增大,該森林物種數(shù)逐漸增多最后保持穩(wěn)定,樣方面積達到S1后,該森林物種數(shù)不再增加,因此調查該森林物種數(shù)時樣方面積最好是S1;單子葉草本植物通常是叢生或蔓生的,從地上部分難以辨別是一株還是多株,而雙子葉草本植物則容易辨別個體數(shù)目,所以樣方法更適用于調查雙子葉草本植物的種群密度。
3.下列調查活動中,所得數(shù)據(jù)與實際數(shù)值相比,偏小的是(　B　)
A.用標記重捕法調查池塘中鯉魚的種群密度時,部分鯉魚身上的標記物脫落
B.用樣方法調查蒲公英的種群密度時,在分布較稀疏的地區(qū)取樣
C.調查人群中某種遺傳病的發(fā)病率時,以患者家系為調查對象
D.用樣方法調查草地中蒲公英的種群密度時,統(tǒng)計正好在樣方線上的所有個體
解析:如果標記物脫落,將會導致第二次捕獲的鯉魚中有標記的數(shù)量減少,所得數(shù)據(jù)偏大;取樣應隨機,如果在稀疏地區(qū)取樣,則密度偏小;調查發(fā)病率時,應在人群中隨機取樣,若以患者家系為調查對象,則結果偏大;如果統(tǒng)計樣方線上的所有個體,則所得數(shù)據(jù)偏大。
4.(不定項選擇)如圖為三個不同森林中甲、乙、丙3個灰松鼠種群中各年齡期的個體數(shù)目所占比例,下列有關說法正確的是(　AD　)
A.未來一段時間內種群甲的個體數(shù)量可能會增加
B.在近期內種群乙的個體數(shù)量一定會保持穩(wěn)定
C.種群丙當前的個體數(shù)量在三個種群中最多
D.天敵遷入可能會使灰松鼠種群的年齡結構發(fā)生變化
解析:年齡結構為穩(wěn)定型的種群乙,近期內其種群數(shù)量不一定保持穩(wěn)定,因為種群數(shù)量還受遷入率和遷出率等的影響;僅由題圖不能說明種群丙當前的個體數(shù)量在三個種群中最多;種群中不同年齡段個體被天敵捕食的概率不同,天敵的遷入可能會改變種群的年齡結構。
5.圖1、圖2為種群數(shù)量特征的兩個概念圖。回答下列問題。
(1)圖1中能預測一個種群數(shù)量變化趨勢的是　　　　(填字母),誘殺害蟲的雄蟲可以降低害蟲的出生率,原因是破壞了害蟲的　　　(填字母)。
(2)圖2中甲的含義是　　　　　,乙的含義是　　　　　　　。
(3)調查田鼠種群密度的常用方法是　　　　　。在正常操作無誤的情況下,調查所得數(shù)據(jù)一般大于實際數(shù)據(jù),原因是　

　。
解析:(1)由圖1可知,b為年齡結構,可以預測一個種群數(shù)量的變化趨勢,a為性別比例。(2)據(jù)圖2,“+”“-”符號及箭頭指向可知,甲為出生率,乙為死亡率。(3)田鼠活動能力強,活動范圍大,因此,常用標記重捕法調查田鼠種群密度。在正常操作無誤的情況下,調查所獲得的數(shù)據(jù)一般大于實際數(shù)據(jù),是因為田鼠被捕捉并標記放回后,再被捕捉的難度大于未被捕捉過的田鼠。
答案:(1)b　a　(2)出生率　死亡率　(3)標記重捕法　田鼠被捕捉并標記放回后,再被捕捉的難度大于未被捕捉過的田鼠

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