資源簡介

第1章 種群及其動態
第 3 節 影響種群數量變化的因素
年級 高二年級 授課時間 1 課時
課題 第 3 節 影響種群數量變化的因素
教材分析 課程標準關于本節內容的要求是：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。根據這一要求，教材正文安排 “非生物因素 ”和“生物因素 ”兩個標題。教材在介紹非生物因素和生物因素對種 群數量變化的影響后， 安排第三部分內容“種群研究的應用"，主要從瀕危動物的保 護、漁業上的合理捕撈、有害生物的防治三個方面，介紹了種群研究在實踐中的應 用， 以此與章引言中“瀕危動物保護、有害生物防治、漁業上合理捕撈量的確定等， 都離不開種群的研究 ”一語相呼應，引導學生學以致用。 如何讓學生了解影響種群數量變化的因素？只有通過大量的實例。教材在“非 生物因素 ”和“生物因素 ”兩個部分，都呈現相關事實性材料，引導學生通過資料 分析，對影響種群數量的因素進行歸納概括；然后以介紹實例的方式直接講述。
教學目標 1．舉例說明陽光、溫度、水等非生物因素對種群數量變化的影響。 2．舉例說明不同物種之間的相互作用對種群數量變化的影響。 3．闡明種群研究在實踐中的應用。
教學重、難點 1．教學重點 非生物因素和生物因素對種群數量變化的影響。 2．教學難點 非生物因素和生物因素對種群數量變化影響的綜合性。
教學過程
教學內 容 教師活動 學生活動
引入新課 【視頻引入】 討論：導致這些植物物種數量出現季節性變化的主要 原因是什么？ 陽光、溫度、水等非生物因素 學生觀看視頻，探 究思考并回答相應問 題。
課 教 學 一、影 響種群 數量變 化的因 素 【溫故而知新】 回顧第 1 節中種群數量變化的兩種模型， 讓學生進行 歸納總結出兩種模型的曲線， 以及兩種曲線出現的條件。 “J”型曲線條件：資源和空間充裕、氣候適宜，沒有 天敵和其他競爭物種等。 “S” 型曲線條件：資源和空間有限，種群密度增大， 種內競爭加劇。 如果我們把這些條件進行分類，可分成什么類型呢？ 非生物因素、生物因素。 【任務一：非生物因素對種群數量變化的影響】 教師創設圖片情境，展示教材第 13 頁“思考·討論 ” 中的資料，組織學生討論教材中的討論題。 資料 1：下表為某地人工樹林中， 林下幾種草本植物的 種群密度（平均值，單位：株/m2 ）隨林木郁閉度（林冠層 遮蔽地面的程度）的調查數據。 根據教材“思考·討論：非生物因素對種群數量變化 的影響 ”，回答下列問題： 1.影響該地草本植物種群密度的非生物因素是什么？ 陽光。 學生回顧上節課堂 相關內容，繪制出種群 數量變化的兩種模型。 學生分小組進行討 論歸納影響種群數量變 化的因素，并對影響因 素進行歸納，得出以下 個結論： 1.將影響因素 分成非生物因素、生物 因素。 2.得出認識：每 個種群數量的變化又會 影響其他種群的數量變 化。 學生閱讀資料回答
2.在同樣的非生物因素的影響下，刺兒菜的種群密度變化 與一年蓬、加拿大一枝黃花的有較大差異，這是為什么？ 不同種植物對光照條件的適應性是有差異的。刺兒菜 為陰生植物，更適于在低光照強度下生長，對光照強度的 敏感度比一年蓬、加拿大一枝黃花更低。 資料 2: 黃河三角洲特殊的地理條件決定了它在歷史 上就是蝗災的重災區。研究表明，蝗蟲產卵對環境有明顯 的選擇性， 喜歡在土質堅實、地勢向陽、植被稀疏 (覆蓋度 在 25～50%之間)和土壤含水量為 10%～20%的環境產卵。土 質堅實可促進卵的發育；土溫變化幅度大，卵發育較快。 如圖所示：東亞飛蝗發生程度與溫度、干濕指數的關 系 （“+”大發生年 “- ”發生輕度年）。 3.討論蝗蟲種群數量出現爆發式增長的主要環境因素。 溫度、水等非生物因素。 4. 除上述因素外， 種群數量的變化還受哪些非生物因素的 影響？試分別舉例說明。 除光照、溫度、水條件外，種群數量的變化還受風、 相關問題，通過小組討 論后得出結論:影響植 物種群數量的非生物因 素除光照。 同一非生物因素對 不同植物種群的影響是 不同的。 學生閱讀資料回答 相關問題，通過小組討 論后得出結論:影響因 素除了陽光外外，還有 溫度、水、風、火、無 機鹽等。
火等非生物因素的影響。 5.這些非生物因素對種群數量變化的影響往往是綜合性的 還是單一的？ 是綜合性。 教師展示非生物因素對種群數量變化的影響的進一步 實例。 非生物因素，如：陽光、溫度、水、無機鹽等，影響 種群數量，非生物因素對種群數量變化的影響往往是綜合 性的。對于動物而言，食物的充足與缺乏是導致種群數量 變化的重要因素。 【任務二：影響種群數量的其他生物因素】 過度：我們已經討論了非生物因素對種群數量變化的 影響。生物因素對種群數量變化又會有哪些影響呢 分析資 料得出結論。 資料 1:1934 年，生態學家高斯選用了兩種形態和習性 上很接近的草履蟲進行了以下實驗：取相等數目的雙小核 草履蟲和大草履蟲，以一種桿菌為飼料，放在某個容器中 培養。結果發現： 問題 1.怎樣解釋資料 1 中的實驗結果？ 雙小核草履蟲和大草履蟲之間是競爭關系，競爭力弱 的種群數量會不斷下降。 資料 2:生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔。研 學生觀察圖表，閱 讀案例，加深理解。得 出結論： 1.同一非生物 因素對不同動植物種群 的影響是不同的。 2.各 種非生物因素的影響往 往是綜合性的，同時存 在主次之分。 小組討論教師提供 的情境，分析實驗。得 出結論：大草履蟲種群 數量的增長受到空間、 資源等的限制，而且隨 著種群數量的增長，種
究人員在 90 多年的時間里， 對猞猁和雪兔的種群數量做了 研究，結果如下圖所示。 內競爭會加劇，使死亡 率升高、出生率下降。 小組討論教師提供 的情境，分析實驗。得 出結論：雪兔和殆剩的 數量變化體現了循環因 果關系。同時，影響雪 免種群數量變動的因素 還有其他捕食者、其他 競爭者。 小組討論教師提供 的情境，分析實驗。得 出結論：影響蝗蟲種群 數量的因素有作為食物
種群數量/千只 140 (
雪兔
)120 100 猞猁 80 60 40 20
01845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 年份 問題 2：怎樣解釋猞猁和雪兔種群數量變化的同步周 期性？請用“ ↑ ”和“ ↓ ”來完善下表。 問題 3.請據圖分析猞猁和雪兔種群的數量變動哪個是 因、哪個是果？ 猞猁和雪兔種群密度不斷循環，二者的種群數量是相 互影響的，是循環因果的關系。 問題 4.除猞猁外，影響雪兔種群數量變動的還有其他 因素嗎？并說明理由。 有;還有其他捕食者、其他植食性動物的競爭、作為食 物的植物以及非生物因素等。 資料 3：綠僵菌感染蝗蟲不僅可以直接致死， 還能極大 地削減蝗蟲的繁殖力，由此產生的亞致死作用限制了蝗蟲 的數量和集群能力。與之類似的蝗蟲病毒、病原線蟲，以 及通過轉基因技術產生的毒性更強的真菌，亦可以起到類 似的效果。
1. 請分析綠僵菌對蝗蟲種群的數量變化的影響：作為 宿主的動物被寄生蟲寄生， 細菌或病毒（綠僵菌） 引起 傳染病 ，也會影響種群的 出生率和死亡率__等特 征，進而影響種群的數量變化。 2. 嘗試將影響蝗蟲種群數量變化的因素如溫度、水 分、風、極端氣候、食物、競爭、天敵、寄生者、傳染病 等進行分類。 （1）非密度制約因素：溫度、水分、風、極端氣候 （2）密度制約因素： _食物、競爭、天敵、寄生者、 傳染病 【教師總結】 教師根據學生的總結，歸納影響生物的因素。 密度制約因素：一般來說，食物和天敵等生物因素對 種群數量的作用強度與該種群的密度是相關的。 非密度制約因素：氣溫和干旱等氣候因素以及地震、 火災等自然災害， 對種群的作用強度與該種群的密度無關。 的植物，寄生關系的生 物、以及非生物因素等。 根據教師的歸納總 結，進一步理解曲風密 度制約因素與非密度制 約因素。
【習題 鞏固】 1．種群數量變化受環境因素的影響。據此判斷下列表述是 否正確。 （1）林下光照較弱會使所有林下植物的種群數量下降。 ( ) （2）只有影響種群出生率和死亡率的環境因素才能影響種 群數量。 ( ) 【答案】 錯誤 錯誤 【詳解】（1）林下光照較弱時，喜陰植物的種群數量會上 升，故錯誤。 （2）凡是影響種群數量特征的因素， 都會影響種群的 數量變化，比如遷入率、遷出率、性別比例、年齡組成， 故錯誤。 根據所學知識，完 成相關習題，對知識進 行運用，鞏固知識。
2. 在自然界，有些捕食者種群和獵物種群的數量變化呈 現周期性的波動，如下圖所示的模型。請分析該圖所示二 者數量變化的關系及影響因素。據此完成以下小題： ① 以下對這種現象不合理的解釋或概括是( ) A ．與種內競爭有關 B ．二者總是此消彼長 C ．與植物種群數量有關 D ．二者相互制約、互為因果 ② 捕食者種群和獵物種群的數量變化并不都符合該模型， 對此不合理的解釋是( ) A ．該獵物種群有多種捕食者 B ．該捕食者種群有多種獵物 C ．被捕食者種群數量非常大 D ．獵物逃避捕食者的能力明顯提高 【答案】6 ．B 7 ．D ①. A、種內競爭會影響種群個體數量的變化， 不符合 題意， A 錯誤； B、圖可知：捕食者和獵物種群之間存在同時增加或同 時減少的時間，故二者并非總是此消彼長，符合題意， B 正 確； C、植物種群能為其它種群提供食物來源或棲息空間， 因此其對獵物種群和捕食者種群的數量波動有影響，不符 合題意， C 錯誤； D、捕食者種群與獵物種群之間因為捕食關系而實現相 互制約，即二者的數量變化互為因果，不符合題意， D 錯
誤。 ②. A、該獵物種群有多種捕食者， 會導致二者之間的關系 不符合圖示變化， A 正確； B、該捕食者種群有多種獵物， 同樣會導致二者之間的 關系不符合圖示變化， B 正確； C、如果被捕食者種群數量非常大， 而捕食者種群數量 過小，捕食的獵物有限，不足以制約獵物種群增長，獵物 數量還會出現升高，即不會出現圖示的曲線變化， C 正確； D、捕食者種群和獵物種群的數量變化呈現周期性的波 動，獵物逃避捕食者的能力明顯提高，捕食者的捕食能力 也會提高，即依然符合該模型， D 錯誤。 3. 下述詩句中， 其中不屬于非生物因素對種群數量變 化產生影響的是( ) A ．離離原上草， 一歲一枯榮，野火燒不盡，春風吹又 生 B ．昨夜雨疏風驟…… 卻道海棠依舊。知否， 知否？應是 綠肥紅瘦 C ．暮春三月，江南草長，雜花生樹，群鶯亂飛 D ．塞下秋來風景異，衡陽雁去無留意。四面邊聲連角 起。千嶂里，長煙落日孤城閉 【答案】 B 【詳解】A、春天氣溫回升， 草原上的草數量增加， 體現了 非生物因素對種群數量變化產生的影響， A 不符合題意； B 、一夜的風雨過后， 海棠樹仍然是綠葉繁茂、只是紅 花凋零了，沒有體現非生物因素對海棠樹種群數量變化產 生的影響， B 符合題意； C、暮春三月， 江南綠草遍野， 樹上各種花朵盛開， 成 群的黃鶯到處飛翔，體現了非生物因素對種群數量變化產 生的影響， C 不符合題意；
D、秋天到了，西北邊塞的風光和江南不同，大雁又飛 回衡陽了， 體現了非生物因素對種群數量變化產生的影響， D 不符合題意。 4. 科學家提出了一個可以描述捕食關系規律的模型， 稱作獵食者—獵物模型，如圖所示，箭頭所指方向代表曲 線變化趨勢。下列分析不合理的是( ) A ．該模型反映出的同步周期性屬于負反饋調節 B ．該模型中最可能代表獵物和捕食者的種群 K 值分別是 N3 和 P3 C．獵物和捕食者之間的捕食關系是影響種群數量變化的重 要生物因素 D．該模型能解釋獵物和捕食者種群數量均維持相對穩定的 循環因果關系 【答案】 B 【詳解】A、圖中數學模型中可以看出，在 N1～N2 段，獵 物數量減少時，捕食者的數量也在減少，捕食者的種群數 量會隨著獵物種群數量的增加而不增加；在 N2～N3 段，獵 物的種群數量增加時，捕食者數量也在增加，但是當捕食 者達到一定的程度后，獵物又在不斷減少，這種變化趨勢 反映了生態系統中普遍存在的負反饋調節， A 正確； B、分析該模型， 如果捕食者數量下降到某一閥值以下， 獵物數量種數量就上升，而捕食者數量如果增多，獵物種 數量就下降，反之，如果獵物數量上升到某一閥值，捕食 者數量就增多，而獵物種數量如果很少，捕食者數量就下
降。即獵物種群數量超過 N2，則引起捕食者種群數量增加； 捕食者種群數量超過 P2 ，則獵物數量即減少，兩者相互作 用，使獵物和捕食者的數量在 N2 和 P2 水平上保持動態平衡， B 錯誤； C、獵物和捕食者之間的捕食關系是影響種群數量變化 的重要生物因素， C 正確； D、獵物種群數量增加時，導致捕食者種群數量增加， 這樣獵物種群數量減少，從而導致捕食者種群數量減少， 最終又使獵物種群數量增加。這樣不斷循環，就可以保持 兩種種群的數量維持相對穩定， D 正確。
二、種 群 研 究 的 應 用 【瀕危生物的保護】 瀕危生物的保護前我們需要了解些什么信息呢？ 情境:2015 年，我國科學家基于長期的野外觀測查明: 在我國東北長白山脈北部地區， 共監測到東北豹 42 只， 其 中幼體 2 只，雄性和雌性的成體分別為 21 只和 17 只，未 能判斷性別的成體 2 只。 討論 1.調查東北豹的種群數量對于保護它們有什么意 義 弄清東北豹的數量現狀，才能有針對性地采取有效的 保護措施。 討論 2.調查東北豹種群中雌雄個體的數目對于預測該 種群的發展趨勢有什么意義 東北豹種群中雌雄人體的比例影響種群的出生率，從 而影響種群數量的變化。 【有害生物的防治】 分析 S 型曲線，它能為有害生物防治一些什么警示。 通過思考分析，討 論，并用網絡圖的形式 表達出結論。 閱讀材料，了解東 北虎保護的必然性，和 意義。
①K 值會隨著環境的改變而發生變化， 當環境遭到破壞 時， K 值會下降；當環境條件改善時， K 值會上升。 增大環境阻力→ 降低 K 值→防治有害生物 如斷絕或減少它們的食物來源；養殖或釋放它們的天 敵，等等。 ②種群數量在 K/2 水平上時，種群增長率最大 防止有害生物種群數量達到 K/2 前。 【漁業上的合理捕撈】 黃河三角洲漁業的發展，要在保護魚類資源不受破壞 的前提下，持續地獲得最大捕魚量。根據下面數學模型， 請回答下列問題： 1. 為了保護魚類資源不受破壞， 并能持續 地獲得最大捕魚量， 應使被捕魚群的種群數量保 持在什么水平？為什么？ 應使被捕魚群的種群數量保持在 K/2 水平，因為在這 個水平上種群增長率最大。 2.若想一次性獲得最大捕撈量，什么時候捕撈魚？ 種群數量達到 K值時。 3. 漁網網目不能過小， 否則會影響來年魚的產量。這 是為什么？請從種群特征的角度作出解釋。 如果漁網網眼很小，許多幼魚也會被捕撈上來，影響 魚種群的年齡結構，從而影響魚種群的出生率，造成來年 魚產量降低。 【總結】 引導學生進行總結，討論研究種群的特征和數量變化 分析 S 型曲線，根 據曲線特點，歸納出有 害生物的防治可以增大 環境阻力，降低 K 值。 防治最好時機是達到 K/2 前。 用生物學知識解決 問題，關注社會問題。 了解如果漁網網目過 小，許多幼魚也會被捕 撈，會影響魚種群的年 齡結構，影響魚種群的 出生率，造成來年魚產 量降低。 通過對上述案例的 分析和討論， 說出:研究 種群的特征和數量變化 規律，可以對野生生物 (包括瀕危動物)的保 護、生物資源的開發、 有害生物的防治等提出 合理的建議。認識到保 護環境、可持續發展的 重要性。
規律的意義。
【習題 鞏固】 5. 如圖表示某一動物種群遷入適宜環境后的增長曲線 圖，下列有關說法錯誤的是( ) A ．此種群的增長曲線是“S”形， 該環境條件所能維 持的最大種群數量大約是 500 只 B ．如果此種群是魚類，則捕撈后的種群數量控制 在曲線的 b 點最合適 C ．如果此種動物是老鼠，限制其種群數量的最好 方法是盡量降低其 K 值 D ．種群的增長速率最快點在 b 點，種群數量到 K 值后，數量不變 【答案】 D 【詳解】A、據圖分析可知，這個種群的增長曲線是 “S”型，環境條件所允許的最大種群數量大約是 500 只， A 正確； B 、b 點種群數量為 K/2，種群增長速率最大，所以魚 類捕撈后的種群數量控制在曲線的 b 點最合適， B 正確； C、控制老鼠的種群數量最好的方法是盡量降低其 K 值，如減少資源和空間等， C 正確； D、種群的增長速率最快點在 b 點（第 3 年），種群數 量到 K 值后，數量在 K 值上下波動， D 錯誤。 6. 圖為曾經在農業生態系統中噴灑 DDT 進行農藥防治 和引入天敵進行生物防治害蟲過程中，害蟲種群密度消長 情況示意圖(經濟閾值是指害蟲種群密度影響農業系統經 濟效益的最低值)。下列說法中，不正確的是( ) 學生思考回答，理 解各數量特征間的關 系。把所學知識用于解 決實踐問題。
A ．一般認為害蟲防治主要是控制其種群大小而不 是徹底消滅害蟲 B ．A 點開始進行生物防治， E 點開始進行農藥防治 C ．圖中必須進行害蟲防治的時間為 A ．D 、E D ．生物防治可利用生物之間的捕食關系或寄生關 系 【答案】 B 【詳解】試題分析： 一般認為害蟲防治主要是控制其 種群大小而不是徹底消滅害蟲， A 點開始進行生物防治， E 點開始進行農藥防治，圖中必須進行害蟲防治的時間為 A.D 、E，生物防治可利用生物之間的捕食關系，而不可能 是寄生或競爭關系。
課堂小結 在本節課中，教師利用從簡單到復雜的實例，設置一系列有梯度的問題，引導 學生將種群作為一個“系統 ”來研究，并從穩態與平衡觀出發分析實例中的各種影 響因素及因果關系，借此培養學生的系統思維和邏輯思維。本節教學設計具有以下 幾個特點。 1.創設豐富的情境，引導學生解決真實問題。真實的學習過程應該是學習者從 真實情境中獲取知識并將所學知識應用于新情境的過程。在情境下學習是本節課的 一大亮點。本節課設計了“我國北方草本植物四季變化情況 ”“林下草本植物種群密 度隨林木郁閉度變化情況 ”“重復生態學家高斯培養草履蟲的實驗"“有害生物防 治 ”“捕魚的案例 ”等一系列真實的教學情境。這些情境既為學生的學習提供了素材， 又能啟發學生發現真實問題，從而促進新知的形成。 2.滲透生態觀教育，培養學生社會責任。教育是培養人的社會活動，要以人的 成長為終極目的。在本節課的教學活動中，教師以豐富的案例來傳遞知識、啟迪思 維，并引導學生關注當地的生態保護，以當事人的視角對野生動物及其棲息地的保 護、漁業資源的合理開發、有害生物的防治等提出個人建議，將知識還原于生活， 并樹立生態觀。在學習過程中，學生可以習得生物學學科的思想方法，可以感悟民 主的含義，可以成為一個有社會責任感的人。
板書設計 一、 影響種群數量變化的因素
二、 種群數量變化的應用
課后作業 1．在布氏田鼠種群數量爆發年份， 種內競爭加劇， 導致出生率下降、個體免疫 力減弱，翌年種群數量大幅度減少；在種群數量低的年份，情況完全相反。下列敘 述錯誤的是( ) A．布氏田鼠種群數量達到 K/2 時，種內競爭強度最小，因此增長速率最大 B．布氏田鼠種群數量低的年份，環境容納量可能并未發生改變 C．布氏田鼠種群數量爆發年份，天敵捕食成功的概率更高 D．布氏田鼠的種群密度大小是判斷其是否需要防治的依據 【答案】A
【詳解】A、布氏田鼠種群數量達到 K/2 時， 增長速率最大， 但不能說明種內競 爭最小， A 錯誤； B、布氏田鼠種群數量低的年份，環境容納量可能不變，因為環境容納量主要受 到環境的影響， B 正確； C、布氏田鼠種群數量爆發年份，由于數量增加，天敵捕食成功的概率提高， C 正確； D、種群密度大小是決定生物的益或害、狩獵或禁獵、防治或不防治的依據， 也 是檢查保護效果和防治效果、進行害蟲預測預報及研究種群動態的基礎， D 正確。 2. 下圖表示某處于平衡狀態的生物種群因某些外界環境變化導致種群中生物個 體數量改變時的四種情形， 下列有關產生這些變化的原因分析中， 不正確的是( ) A．若圖①所示為人工池塘中某魚類的種群， 則 a 點后的變化可能是由于大量放 養該種魚 B．若圖②所示為某發酵罐中酵母菌的數量， 則 b 點后變化的原因可能是增加了 營養供應 C．圖③中 c 點后種群個體的數量變化反映出該種群的出生率大于死亡率 D．圖④曲線可用于指導海洋漁業生產中的捕撈活動 【答案】C 【詳解】A、若圖①所示為人工池塘中某魚類的種群，則 a 點后種群數量突然增 加，超過了其環境容納量，可能是大量放養該種魚造成的， A 正確； B、若圖②所示為某發酵罐中酵母菌的數量， 在一定的空間和營養物質的前提下， 種群的環境容納量是一定的， b 點后種群數量增加且環境容納量也增加了，可能是改 善了該種群生存的環境條件，如增加了營養供應， B 正確； C、圖③中 c 點后種群個體的數量減小至 0，反映出種群的出生率小于死亡率， C 錯誤； D、圖④曲線表明種群數量在 K/2 左右時，種群的增長速率最快，這一結論可用 于指導海洋漁業生產中的捕撈活動， D 正確。

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