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2019-2020年高中生物 第1節(jié) 種群的特征 第1課時(shí)示范教案 新人教版 生命科學(xué)的研究是多方面的。在分子水平，我們從核酸和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)中找到了生命現(xiàn)象的本質(zhì)和內(nèi)在的規(guī)律；在個(gè)體水平，研究發(fā)現(xiàn)生物能通過自身的各種調(diào)節(jié)作用來維持穩(wěn)態(tài)，完成生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)；在群體水平，也就是要從種群和群落的層次來分析生命系統(tǒng)的特征。 在自然界，任何生物都不是孤立存在的。很多情況下，僅僅研究生物的個(gè)體是不夠的。例如，在漁業(yè)生產(chǎn)上，人們常常被這樣的問題所困惑：不捕撈或捕撈很少，魚類資源不能充分利用，捕撈過多，又會(huì)導(dǎo)致魚類資源枯竭，那么，每年應(yīng)當(dāng)捕撈多少才合適呢？要解決這樣的問題，我們必須把生活在一定自然區(qū)域的同種生物的全部個(gè)體——種群作為研究的單位，那么種群作為一個(gè)整體，具有哪些不同于個(gè)體的特征呢？研究這些特征具有什么意義？這是“第1節(jié)種群的特征”所要探討的問題。種群內(nèi)的個(gè)體數(shù)不是恒定不變的，而是會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)、波動(dòng)、下降等變化。增長(zhǎng)有幾種形式？如何建構(gòu)數(shù)學(xué)模型來分析種群的增長(zhǎng)？我們?yōu)槭裁匆芯糠N群數(shù)量的變化？這些問題我們會(huì)在“第2節(jié)種群數(shù)量的變化”中一起來研究。而一定自然區(qū)域內(nèi)生活著各種各樣的種群，這些種群間相互聯(lián)系形成一個(gè)有機(jī)整體——群落。群落的豐富度如何？群落中不同種群間關(guān)系如何？不同種群在群落的水平方向和垂直方向上分布有什么特點(diǎn)？這些問題的答案，我們可以一起到“第3節(jié)群落的結(jié)構(gòu)”中來找。群落是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，是不斷發(fā)展變化的，隨著時(shí)間的推移，一個(gè)群落會(huì)被另一個(gè)群落代替，稱為演替，演替的類型有幾種？過程是如何完成的？人類的活動(dòng)對(duì)群落的演替帶來什么樣的影響？有關(guān)這些內(nèi)容我們會(huì)在第4節(jié)“群落的演替”中一起來學(xué)習(xí)。 本章的教學(xué)目標(biāo)是：（1）掌握種群和群落的概念，能列舉種群的特征，說出群落水平上研究的問題，描述群落的結(jié)構(gòu)特征。（2）掌握建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法并能用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。（3）了解群落演替的類型，理解群落的演替過程。（4）通過采用樣方法調(diào)查種群密度，探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，研究土壤中小動(dòng)物類群豐富度等實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力和解決實(shí)際問題的能力。（5）了解人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化、群落演替等的影響，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要性，教育學(xué)生從身邊做起，保護(hù)好人類共同的家園——地球。 課時(shí)安排（本章共7課時(shí)） 第4章 節(jié) 課時(shí) 種群和群落 種群的特征 2 種群數(shù)量的變化 2 群落的結(jié)構(gòu) 2 群落的演替 1 在自然界，同一時(shí)間內(nèi)，在一定的自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個(gè)體形成種群。種群雖然是同種生物個(gè)體的集合體，但它并不等于個(gè)體的簡(jiǎn)單相加，而是同種個(gè)體通過種內(nèi)關(guān)系形成的有機(jī)統(tǒng)一體，是一個(gè)從個(gè)體到群體的飛躍，它具有個(gè)體所不具備的特征。它具有種群密度、年齡組成、性別比例、出生率和死亡率等數(shù)量特征，還具有一定的空間特征。針對(duì)不同的種群，調(diào)查種群密度的方法也是不同的，主要有樣方法和標(biāo)志重捕法。這些特征共同決定和影響著種群數(shù)量的變化。 研究種群的特征還主要是為研究種群的數(shù)量來服務(wù)的。本節(jié)由探討細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)引出可以通過數(shù)學(xué)模型來研究種群的增長(zhǎng)。通過分析實(shí)例介紹了建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。種群數(shù)量變化的形式較多，有增長(zhǎng)、波動(dòng)和下降等。影響因素也很多，如氣候、食物、天敵、傳染病、人為因素等。在這些變化形式中主要探討了種群數(shù)量的兩種增長(zhǎng)形式：“J”型增長(zhǎng)和“S”型增長(zhǎng)。在環(huán)境條件理想的情況下，種群數(shù)量無限上升呈“J”型增長(zhǎng)；環(huán)境條件有限時(shí)，種群數(shù)量維持在K值左右。研究種群的K值對(duì)保護(hù)珍稀動(dòng)物和控制有害動(dòng)物都有重要的意義。 當(dāng)把生活在同一區(qū)域內(nèi)的種群之和——群落作為一個(gè)研究對(duì)象時(shí)，又會(huì)發(fā)現(xiàn)有許多種群所不具有的特征，如群落的物種組成問題，這個(gè)可用豐富度來表示；在群落這個(gè)大家庭中，各種群是通過相互之間存在著各種種間關(guān)系：捕食、競(jìng)爭(zhēng)、寄生和互利共生而緊密聯(lián)系在一起的；不同的種群在群落中占據(jù)了不同的空間，從而群落具有了一定的垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)。自然界中，不同的群落都具有一定的空間結(jié)構(gòu)，這也有利于提高群落利用各種環(huán)境資源的能力。 群落是在不斷變化發(fā)展著的，如果群落的結(jié)構(gòu)受到干擾或破壞，就會(huì)引起群落的演替。光裸的巖石上能長(zhǎng)出森林來，這主要經(jīng)過裸巖階段、地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段最后到相對(duì)穩(wěn)定的森林階段，這屬于初生演替；棄耕的農(nóng)田上，在氣候適宜的條件下也能演替出樹林，這屬于次生演替。人類的活動(dòng)往往會(huì)使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進(jìn)行。為了人類的可持續(xù)發(fā)展，我們國(guó)家現(xiàn)在也由原來的毀林開荒、圍湖造田轉(zhuǎn)變成退耕還林、還草、還湖，從而能改善生態(tài)環(huán)境。 第1節(jié) 種群的特征 從容說課 任何生物都不是孤立存在的。在一定的自然區(qū)域內(nèi)，同種生物的全部個(gè)體形成種群，種群作為一個(gè)整體具有一些個(gè)體所不具備的特征。在“第1節(jié)種群的特征”中，我們認(rèn)識(shí)到種群主要有四個(gè)基本特征：種群密度，出生率和死亡率，遷入率和遷出率，年齡組成和性別比例。其中，種群密度是種群最基本的數(shù)量特征，這也是我們的教學(xué)重點(diǎn)，本身概念不難理解，重要的是要讓學(xué)生在具體實(shí)踐中掌握調(diào)查種群密度的方法，課文中介紹了兩種調(diào)查種群密度的方法：樣方法和標(biāo)志重捕法。其中樣方法主要是用來調(diào)查植物種群密度的方法，在用樣方法作調(diào)查時(shí)一定要做到隨機(jī)取樣。標(biāo)志重捕法適用于活動(dòng)能力比較強(qiáng)、活動(dòng)范圍比較大的動(dòng)物。種群的這四個(gè)特征也不是沒有聯(lián)系的，其實(shí)都是圍繞種群數(shù)量這個(gè)核心來講的。在教學(xué)過程中,要注意培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，在實(shí)際調(diào)查種群密度的過程中，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。 教學(xué)重點(diǎn) 種群的特征。 教學(xué)難點(diǎn) 樣方的選擇和確定。 教具準(zhǔn)備 多媒體課件。 課時(shí)安排 2課時(shí)。 第1課時(shí)，種群的特征。 第2課時(shí)，用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度。 三維目標(biāo) 1.列舉種群的特征。 2.嘗試用樣方法調(diào)查種群密度。 3.通過學(xué)生野外調(diào)查某雙子葉植物的種群密度，掌握樣方法的實(shí)際操作過程和注意事項(xiàng)。 4.通過學(xué)生自己列舉生活中常見的例子來理解遷入率和遷出率對(duì)種群密度的決定作用。 5.通過圖表分析，了解我國(guó)人口各階段的增長(zhǎng)情況及各階段形成的原因。 6.通過組織學(xué)生進(jìn)行種群調(diào)查，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 7.通過了解種群的概念，使學(xué)生樹立時(shí)空觀念和變化發(fā)展、相互聯(lián)系、統(tǒng)一整體等觀點(diǎn)。通過了解種群特征，對(duì)學(xué)生進(jìn)行適應(yīng)、整體等生命科學(xué)觀點(diǎn)教育，并注意聯(lián)系人類種群對(duì)學(xué)生進(jìn)行人口教育。 教學(xué)過程 第1課時(shí) 導(dǎo)入新課 師 生物是指有生命的個(gè)體。從分子水平看，決定和體現(xiàn)生物生命現(xiàn)象的主要是哪兩種化合物呢？ 生 核酸和蛋白質(zhì)。核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)；蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的承擔(dān)者和體現(xiàn)者。 師 各種化合物構(gòu)成了細(xì)胞，進(jìn)而構(gòu)成了生物個(gè)體，生物個(gè)體又是如何來調(diào)節(jié)自身生命活動(dòng)的呢？ 生 植物主要是激素調(diào)節(jié)，人和動(dòng)物有體液、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。 師 很好。不管是植物還是動(dòng)物和人都能通過自身生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)來維持穩(wěn)態(tài)，完成生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)。而在自然界中，生物是不是單個(gè)存在的呢？它的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖或其他行為和其他生物個(gè)體間有沒有關(guān)系呢？ 生1 生物都不是單個(gè)存在的。比如，螞蟻都是一起找食物的，蜜蜂發(fā)現(xiàn)蜜源后會(huì)跳舞來告訴其他的蜜蜂。 生2 草原上的鹿群、羊群經(jīng)常會(huì)受到狼、豹等動(dòng)物的襲擊。 師 通過這些例子，我們可以看出生物的生存會(huì)受到生活在一起的同種生物的影響，也要受到異種生物的影響。所以，我們?cè)谘芯扛鞣N生命現(xiàn)象的時(shí)候，只研究生物個(gè)體本身還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。有必要把生活在一起的同種生物的整體作為研究對(duì)象；或者我們還應(yīng)站在更高的層面上，要把生活在一起的所有生物作為一個(gè)整體來研究。這樣才能更全面、更具體地研究生命現(xiàn)象。這些內(nèi)容就是我們?cè)凇暗?章種群和群落”中所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。其中種群是指在一定的自然區(qū)域內(nèi)同種生物的全部個(gè)體；而群落是指同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合。這堂課，我們先一起來看看以種群作為研究單位能發(fā)現(xiàn)哪些新的問題。 推進(jìn)新課 板 書： 第4章 種群和群落 師 先請(qǐng)同學(xué)根據(jù)種群的概念來舉些例子。 生1 一塊稻田中所有的水稻。 生2 一個(gè)池塘中的全部魚。 師 其他同學(xué)考慮一下，一個(gè)池塘中的全部魚是否是一個(gè)種群？ 生 不是的。魚里面還分鯽魚、鯉魚等等呢。 師 對(duì)?！棒~”這樣的概念只能是一個(gè)類群，并不是同種生物。這個(gè)池塘中的全部鯉魚才是一個(gè)種群。這里的鯉魚可以包括大鯉魚、小鯉魚、鯉魚苗，但必須是鯉魚，而不包括其他種的魚，才能稱為“同種生物”。這個(gè)池塘中全部的鯽魚組成另一個(gè)種群。下面請(qǐng)同學(xué)思考幾個(gè)有關(guān)種群的問題。 課件展示： 1.對(duì)于生物個(gè)體來說生命是有限的，但是對(duì)于一個(gè)種群來說，一般會(huì)不會(huì)因?yàn)閭€(gè)體的消失而消失呢？ 2.一般來說，生活在同一區(qū)域的是不是只有一個(gè)種群？ 3.是不是任何同種個(gè)體的總和都能稱為一個(gè)種群？ 生1 種群一般不會(huì)因?yàn)閭€(gè)體的消失而消失。因?yàn)殡m有個(gè)體死亡，但他們的后代在繼續(xù)延續(xù)下去。 生2 生活在同一區(qū)域中肯定不止一個(gè)種群。比如，在一塊稻田中，除了水稻種群還有青蛙種群，還有各種昆蟲種群等等。 生3 不是任何同種個(gè)體的總和都能稱為種群的，必須是生活在一起的，他們之間應(yīng)該存在著某些聯(lián)系的。 師 大家都回答得非常好。同一區(qū)域中往往生活著多個(gè)生物種群，不同的種群之間構(gòu)成一個(gè)相互依賴、相互制約的群體。而每個(gè)種群也不等于個(gè)體簡(jiǎn)單累加，種群內(nèi)個(gè)體之間通過特定關(guān)系構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，從而能表現(xiàn)出個(gè)體不具有的特征。 板 書： 第1節(jié) 種群的特征 一、調(diào)查種群密度的方法 師 種群的特征主要表現(xiàn)為數(shù)量上的變化，認(rèn)識(shí)和把握種群的數(shù)量特征很重要。平時(shí)，我們常常關(guān)心某種生物種群的數(shù)量變化，如大熊貓還剩多少只？蝗蟲有沒有達(dá)到成災(zāi)的密度？老鼠數(shù)量有沒有增長(zhǎng)？要分析數(shù)量變化，先要把種群的數(shù)量調(diào)查清楚。對(duì)于大熊貓來說，本身數(shù)量就不多，我們逐個(gè)計(jì)數(shù)能把它的數(shù)量數(shù)清楚，但是，在多數(shù)情況下，逐個(gè)計(jì)數(shù)非常困難，例如，要估算一塊草地中蒲公英的數(shù)量時(shí)，靠逐個(gè)數(shù)是非常困難的。這時(shí)該怎么辦呢？請(qǐng)同學(xué)看好桌上發(fā)下來的紙：假設(shè)這是一塊面積為100 m2的草地。圖中每個(gè)紅色圓形代表一株蒲公英，綠色三角代表其他植物。先請(qǐng)同學(xué)們來估計(jì)這塊草地上蒲公英的數(shù)量。 （學(xué)生兩兩開始想方法進(jìn)行估算） 師 下面請(qǐng)同學(xué)來說一下估算的結(jié)果，并說說你們是如何進(jìn)行估算的。 生1 我們估算的結(jié)果是65株。因?yàn)榧埳系募t色圓點(diǎn)分布還是比較均勻的。所以，我們?cè)诩埳蟿澚怂氖种淮蟮囊粔K面積，數(shù)得的數(shù)值再乘上了10。 生2 我們的結(jié)果是43株。我們也是把紙分成了十等份，但是我們統(tǒng)計(jì)了其中兩個(gè)等份中的個(gè)數(shù)，再來估計(jì)整個(gè)紅色圓點(diǎn)的數(shù)量。 師 大家的方法差不多，結(jié)果差別較大，哪個(gè)結(jié)果準(zhǔn)確些？怎樣操作才能更準(zhǔn)確估算這蒲公英的數(shù)量或種群密度呢？先來了解種群密度的概念。 課件展示： 種群密度的概念：我們把種群在單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)稱為種群密度。種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。 師 其實(shí)，這張紙上的紅色圓點(diǎn)和綠色三角都是50個(gè)。在不可能逐個(gè)計(jì)數(shù)的情況下，我們只能進(jìn)行估算。在科學(xué)研究的許多領(lǐng)域中都要運(yùn)用到“估算”這一種重要的科學(xué)方法。而我們估算的結(jié)果總是會(huì)有差異，這是正常的現(xiàn)象。但是我們應(yīng)該運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行估算可以縮小誤差，最大限度地保證得到的結(jié)果符合客觀事實(shí)。什么樣的方法才是科學(xué)進(jìn)行估算的方法呢？ 板 書： 調(diào)查種群密度的方法 師 實(shí)際上，剛剛大多數(shù)同學(xué)所采用的方法類似于樣方法。這一種方法和平時(shí)所說的“抽樣調(diào)查”實(shí)際上是一回事。比如，為了了解無錫地區(qū)人民的生活水平，會(huì)對(duì)該地區(qū)家庭收入情況進(jìn)行調(diào)查。但是調(diào)查時(shí)不是無錫地區(qū)每一家庭的收入都了解得清清楚楚，而是對(duì)該地區(qū)的一部分家庭進(jìn)行了抽樣調(diào)查。大家還能不能舉些生活中抽樣調(diào)查的例子呢？ 生1 為了了解群眾對(duì)每年中央電視臺(tái)“春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)”的觀看情況，會(huì)進(jìn)行收視率的抽樣調(diào)查。 生2 經(jīng)常有人來抽樣調(diào)查我們學(xué)生當(dāng)中的近視眼、齲齒、營(yíng)養(yǎng)狀況等等的問題。 師 看來，大家對(duì)抽樣調(diào)查都不陌生。但是，肯定有同學(xué)納悶：既然我們的方法是差不多的，為什么估算的結(jié)果相差比較大呢？下面我們就一起來了解：到底什么叫樣方法？利用樣方法進(jìn)行調(diào)查種群密度的時(shí)候要注意些什么問題？而我們進(jìn)行的模擬調(diào)查和實(shí)地調(diào)查又有些什么樣的區(qū)別呢？ 課件展示： 樣方法：是估計(jì)種群密度最常用的方法之一。在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)樣方，通過計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)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計(jì)值。 師 樣方法中提到的“樣方”也叫樣本，是從研究對(duì)象的總體中，抽取出來的部分個(gè)體的集合。例如，草坪上所有的蒲公英是我們研究的一個(gè)總體，我們可以選取里面的1平方米作為一個(gè)樣方。那么如果我們要調(diào)查某公園廣玉蘭的種群密度，樣方的面積是否應(yīng)該有所調(diào)整呢？ 生 樣方的面積應(yīng)該大一些。因?yàn)槊靠脧V玉蘭和蒲公英相比所占面積要大得多，可能1平方米中的數(shù)量太少。 師 對(duì)。所以我們?cè)诖_定樣方大小的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)實(shí)際所要調(diào)查的對(duì)象的大小和分布情況而定。確定好了樣方大小，那么樣方的數(shù)量是多一些好呢還是少一些好呢？ 生 我覺得要相對(duì)多一些。 師 樣方的數(shù)量太少，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果的誤差可能就較大；一般而言，樣方越多，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果越接近真實(shí)情況。但是，樣方數(shù)量太多，整體取樣花費(fèi)的時(shí)間、精力就越多。從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看，一定數(shù)量的樣方即可以保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的真實(shí)性。那么這些樣方的位置確定在哪兒呢？ 生 我覺得在我們的模擬調(diào)查中，樣方的位置確定在哪兒都可以。 師 實(shí)際上，對(duì)于像我們模擬調(diào)查中這樣隨機(jī)分布的種群來說，要做到隨機(jī)取樣。這也是取樣的關(guān)鍵。大家想想為什么要確保隨機(jī)取樣呢？ 生 因?yàn)槲覀兊慕Y(jié)果是要用來估計(jì)整個(gè)種群的密度大小的，所以我們要讓種群中每一個(gè)個(gè)體被抽取的可能性一樣大，這樣能確保所選擇的樣方具有代表性，使通過樣方所估算的值能更接近真實(shí)的情況。 師 自然界的種群都是隨機(jī)分布的嗎？是否都能用簡(jiǎn)單的隨機(jī)取樣呢？ 生 不是的。 師 所以，我們要具體情況具體分析。如果種群有分層分布或梯度分布等其他分布情況時(shí)可用分層隨機(jī)取樣法，就是將區(qū)域分為若干亞區(qū)域，然后在亞區(qū)域上進(jìn)行隨機(jī)取樣。事實(shí)上，做到隨機(jī)取樣，不滲入主觀因素是比較難的。下面介紹兩種能在一定程度上確保隨機(jī)取樣的取樣方法。 課件展示： 常用的取樣方法： 1.五點(diǎn)取樣法（調(diào)查總體為非長(zhǎng)條形時(shí)） 2.等距取樣法（調(diào)查總體為長(zhǎng)條形時(shí)） 圖411 圖412 師 那么，像我們的模擬實(shí)驗(yàn)中，可以采用哪一種取樣方法呢？ 生 五點(diǎn)取樣法。因?yàn)槲覀兡M的草地是正方形的。 師 現(xiàn)在如果讓大家再來重新估算模擬草地中蒲公英的數(shù)量，能不能估算得更準(zhǔn)確些了？ 生 可以。 師 課后，我們還要一起去實(shí)地調(diào)查種群密度，大家先可以一起分析一下，如果實(shí)地調(diào)查的話和我們進(jìn)行的模擬會(huì)有什么異同呢？ 生1 模擬調(diào)查中，調(diào)查對(duì)象是完全隨機(jī)分布的；而在實(shí)地調(diào)查中，調(diào)查對(duì)象的分布往往不是隨機(jī)的。 生2 模擬調(diào)查中，調(diào)查區(qū)域是規(guī)則的；而在實(shí)地調(diào)查中，調(diào)查區(qū)域往往不是規(guī)則的。 生3 模擬調(diào)查中，調(diào)查對(duì)象與其他物體的區(qū)分是比較明顯的；而在實(shí)地調(diào)查中，對(duì)象肯定沒有那么明顯。 生4 模擬調(diào)查中，采用樣方法得到的估算值與真實(shí)情況誤差比較?。欢趯?shí)地調(diào)查中，有許多因素會(huì)干擾和影響調(diào)查的準(zhǔn)確性。 師 大家分析得都非常好。但是如果要調(diào)查某一池塘中鯽魚的種群密度或某草原上某種鼠的種群密度時(shí)，還能不能用我們介紹的樣方法呢？為什么？ 生 不能。因?yàn)轸~、鼠都會(huì)活動(dòng)，不像植物那樣是固定在一個(gè)地方。 師 所以，對(duì)于活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍比較大的動(dòng)物來講，不宜用樣方法來調(diào)查它們的種群密度，常用的方法之一是標(biāo)志重捕法。在講之前，我們先來做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料就是桌上為你們準(zhǔn)備好的一包綠豆、紅豆，還有大、小兩個(gè)燒杯。具體的方法，請(qǐng)看投影。 課件展示： 模擬捉放法 方法步驟 1.從一包綠豆中取出50粒，換上50粒紅豆（代表標(biāo)志），然后將這包豆子放入大燒杯中，充分?jǐn)嚢?，使兩種豆子混合均勻。 2.閉上眼睛抓取豆子，每次從大燒杯中隨機(jī)抓取一粒豆子，放入小燒杯中。依此方法，連續(xù)抓取豆子20次。 3.數(shù)一下小燒杯中共有多少顆紅豆（a）。 4.按照下列公式計(jì)算紙包中綠豆總數(shù)：a/20=50/x（x為紙包中的綠豆總數(shù)），則x=1 000/a。 5.重復(fù)測(cè)算3次，求平均值。 6.數(shù)綠豆總數(shù)。將大燒杯中的豆子倒在桌上，數(shù)清共有多少粒綠豆。將步驟5中測(cè)出的平均值與這個(gè)數(shù)字作比較，看是否相近。 （老師一邊解釋實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)） 生 算出的綠豆總數(shù)和大燒杯中豆子數(shù)是相近的。 師 這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)有沒有給你什么啟示呢？ 生 我們也可用類似的方法來估計(jì)某種群的種群密度。 師 很好，實(shí)際上標(biāo)志重捕法和捉放實(shí)驗(yàn)是一回事，這包綠豆相當(dāng)于我們要調(diào)查的種群，換上紅豆的數(shù)量相當(dāng)于我們捕獲種群中一部分個(gè)體并作上標(biāo)記的數(shù)量，標(biāo)記好以后放回原環(huán)境，隨機(jī)抓取的20粒豆子相當(dāng)于我們過一段時(shí)間進(jìn)行重捕的個(gè)體數(shù)。20粒豆子中的紅豆粒數(shù)（a）相當(dāng)于什么呢？ 生 相當(dāng)于重捕的個(gè)體數(shù)中有標(biāo)記過的個(gè)體數(shù)目。 師 對(duì)。我們就可以根據(jù)重捕到的動(dòng)物中標(biāo)記個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例，來估計(jì)種群密度。下面我們一起來看一下有關(guān)標(biāo)志重捕法的介紹。 課件展示： 標(biāo)志重捕法：是在一個(gè)有比較明確界限的區(qū)域內(nèi)，捕捉一定量生物個(gè)體進(jìn)行標(biāo)記，然后放回，經(jīng)過一個(gè)適當(dāng)時(shí)期（標(biāo)記個(gè)體與未標(biāo)記個(gè)體重新充分混合分布后），再進(jìn)行重捕。根據(jù)重捕樣本中標(biāo)記者的比例，估計(jì)該區(qū)域的種群總數(shù)。這種方法一般適用于哺乳類、鳥類、魚類、昆蟲和腹足類等動(dòng)物種群數(shù)量的絕對(duì)估計(jì)。 假定在調(diào)查區(qū)域中，捕獲M個(gè)個(gè)體進(jìn)行標(biāo)記，然后放回原來的自然環(huán)境，經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)行重捕，重捕的個(gè)體數(shù)為n，其中已標(biāo)記的個(gè)體數(shù)為m，根據(jù)總數(shù)N中標(biāo)記比例與重捕取樣中標(biāo)記比例相等的原則，即N∶M=n∶m，可得調(diào)查區(qū)域種群數(shù)量N=Mn/m。 師 根據(jù)標(biāo)志重捕法的原理，我們來看一個(gè)例子。 課件展示： 在對(duì)某種鼠的調(diào)查中，調(diào)查范圍為1公頃，第一次捕獲并標(biāo)記39只鼠，第二次捕獲34只，其中有標(biāo)記的鼠15只，請(qǐng)你估算這個(gè)種群的種群密度。 （學(xué)生算后，給出答案：88只） 師 （小結(jié)）以上我們介紹了調(diào)查種群密度的兩種主要方法：樣方法和標(biāo)志重捕法。如果我們用所學(xué)的方法在同一時(shí)間同一面積的草原上去調(diào)查野驢和灰倉(cāng)鼠的種群密度，是否結(jié)果會(huì)比較接近呢？ 生 倉(cāng)鼠的種群密度要遠(yuǎn)大于野驢的種群密度。 師 如果我們春天和冬天去調(diào)查同一片草原上的灰倉(cāng)鼠的種群密度，結(jié)果是否相同呢？ （學(xué)生搖頭表示否定） 師 所以不同物種的種群密度，在同樣的環(huán)境條件下差異很大；同一物種的種群密度也不是固定不變的。 板 書： 二、出生率和死亡率 師 對(duì)于某一種群，可能它的種群密度隨時(shí)都在發(fā)生著變化，大家想想為什么呢？ 生 因?yàn)橐粋€(gè)種群，肯定會(huì)不斷地產(chǎn)生一些新個(gè)體；同時(shí)，也會(huì)有個(gè)體在不斷地死亡。 師 所以我們研究種群還必須了解種群的出生率和死亡率。 課件展示： 出生率和死亡率 （1）出生率 概念：是指單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。 例子：1983年，我國(guó)平均每10萬人中出生1 862個(gè)孩子，我國(guó)人口在這一年的出生率就是1.862%。 2）死亡率 概念：是指單位時(shí)間內(nèi)死亡的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。 例子：某個(gè)有200個(gè)個(gè)體的種群，在一年中有40個(gè)個(gè)體死亡，這個(gè)種群的年死亡率就是20%。 師 不同種群的出生率相同嗎？大熊貓和家蠅相比呢？ 生 不同種群的出生率是不同的。家蠅的出生率要比大熊貓的出生率不知高多少倍。 師 那么生物的出生率由什么因素來決定呢？ 生 主要和生物的繁殖能力有關(guān)，繁殖能力強(qiáng)的種群出生率高，種群增長(zhǎng)快。 師 是的。雖然我們對(duì)東北虎、大熊貓等動(dòng)物采取人為保護(hù)措施，種群數(shù)量仍不能迅速增長(zhǎng)，而田鼠、蝗蟲、家蠅等，盡管采取各種防除措施，卻仍然數(shù)量繁多，屢屢為害。主要還是和這些生物的繁殖能力的差異有關(guān)。 師 出生率主要和生物本身有關(guān)。但是外界的環(huán)境對(duì)生物的出生率和死亡率有沒有影響呢？ 生 也應(yīng)該有關(guān)。 師 我們就以我國(guó)人口數(shù)量的變化為例：調(diào)查表明，1937~1947戰(zhàn)爭(zhēng)年間出生人口減少，建國(guó)后，隨著生活水平的提高和醫(yī)療條件的改善，我國(guó)人口的死亡率在不斷降低，我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，要控制人口過度增長(zhǎng)，必須降低出生率。因此我國(guó)已經(jīng)把計(jì)劃生育列為一項(xiàng)基本國(guó)策。從1972~1982年人口有所減少，可以看出這一階段計(jì)劃生育取得實(shí)效。從中我們可以看出人類的出生率還會(huì)受到各種社會(huì)和自然因素的影響。而目前我國(guó)60歲以上的老年人達(dá)1.32億，占總?cè)丝诘?0%以上，已經(jīng)步入老年人行列，你認(rèn)為我國(guó)中老年人所占的比例還會(huì)上升嗎？現(xiàn)有的“一對(duì)夫婦只生一個(gè)孩子”這樣的計(jì)劃生育政策是否應(yīng)當(dāng)調(diào)整呢？ 生1 隨著營(yíng)養(yǎng)和醫(yī)療水平的不斷提高，我國(guó)人口的平均壽命還會(huì)延長(zhǎng)；由于實(shí)施計(jì)劃生育，出生率仍將維持在較低水平，因此，老年人在總?cè)丝谥兴急壤赡苓€會(huì)升高。這對(duì)于我們國(guó)家的各方面發(fā)展是不利的。我認(rèn)為應(yīng)該放寬計(jì)劃生育政策，有條件的在一定的地區(qū)要鼓勵(lì)一對(duì)夫婦生養(yǎng)兩個(gè)小孩。 生2 我不同意他的觀點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)在死亡率在下降，還要提高我國(guó)的出生率的話，那么對(duì)于我們這樣一個(gè)人口大國(guó)，人口越來越多，人均資源會(huì)越來越少，這也是非常嚴(yán)重的問題。而對(duì)于國(guó)家的發(fā)展，我們可以通過提高各方面的技術(shù)來減少人員的使用。 生1 但是各項(xiàng)技術(shù)的研究還主要依靠中年人群?。? 生2 但是中年人多了就一定能搞出新技術(shù)嗎？ 師 好了，大家說得都有道理，課后我們可以就這個(gè)話題開一個(gè)辯論賽。到時(shí)我們?cè)僖黄鹩懻?，能不能為我們?guó)家找一個(gè)兩全其美的方法。現(xiàn)在我們先來分析一下種群的出生率、死亡率對(duì)于我們研究種群數(shù)量有什么意義呢？ 生 種群數(shù)量的多少和出生率、死亡率有很大的關(guān)系。 師 是的，出生率和死亡率是決定種群大小和種群密度的重要因素。 板 書： 三、遷入率和遷出率 師 對(duì)于許多種群來說，除了出生率和死亡率決定種群數(shù)量外，遷入率和遷出率也是決定種群密度的重要因素。 課件展示： 遷入率和遷出率 概念：對(duì)一個(gè)種群來說，單位時(shí)間內(nèi)遷入或遷出的個(gè)體，占該種群個(gè)體總數(shù)的比率，分別稱為遷入率或遷出率。 師 你所熟悉的生物中，有遷入遷出行為嗎？能不能舉例來說明？ 生1 春天到來的時(shí)候，大雁要往南飛。 師 很好，這是我們大家都非常熟悉的，這屬于鳥類中的遷徙行為，這一行為的產(chǎn)生主要是由光照時(shí)間的長(zhǎng)短引起的。 生2 草原上的牛群羊群會(huì)因?yàn)樵瓉淼胤降牟荼怀酝甓D(zhuǎn)移到其他草茂盛的地方去。 師 是的，動(dòng)物也會(huì)、為了食物、水源等而發(fā)生遷移。其實(shí)，在魚類中還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)洄游現(xiàn)象。 生3 我們?nèi)祟惒痪涂偸窃诓粩嘤梢粋€(gè)城市遷到另一個(gè)城市嗎？而且，發(fā)生的頻率要比其他生物快得多。 師 是啊，由于城市建設(shè)的需要和交通工具越來越便利，城市人口的變化也越來越頻繁。從這些例子我們可以看出遷入和遷出在很大程度上影響著種群密度。 師 出生率和死亡率，遷入率和遷出率都是直接決定種群密度的重要因素，我們可以總結(jié)如下。 課件展示： 圖4-1-3 板 書： 四、年齡組成和性別比例 師 種群除了以上的一些特征外，還有年齡組成和性別比例對(duì)于我們研究種群數(shù)量也有很大幫助。 課件展示： 年齡組成 概念：是指一個(gè)種群中各年齡期的個(gè)體數(shù)目的比例。 類型：增長(zhǎng)型、穩(wěn)定型和衰退型 圖4-1-4 師 A、B、C三種年齡組成的種群，哪種類型的種群數(shù)量會(huì)越來越大，屬于增長(zhǎng)型？哪種類型的種群數(shù)量會(huì)越來越小，屬于衰退型？哪種類型的種群數(shù)量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，屬于穩(wěn)定型？為什么？ 生 A、B、C分別屬于增長(zhǎng)型、穩(wěn)定型和衰退型。因?yàn)榉N群A中幼年個(gè)體很多，老年個(gè)體很少，這樣的種群正處于發(fā)展時(shí)期，種群密度會(huì)越來越大。種群B中各年齡期的個(gè)體數(shù)目比例適中，這樣的種群正處于穩(wěn)定時(shí)期，種群密度在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定。種群C中幼年個(gè)體比較少，而老年個(gè)體較多，這樣的種群正處于衰退時(shí)期，種群密度會(huì)越來越小。 師 這位同學(xué)分析得非常好。從中我們也可以看出，處于增長(zhǎng)型的種群出生率大于死亡率，處于穩(wěn)定型的種群出生率等于死亡率，處于衰退型的種群出生率小于死亡率。再請(qǐng)同學(xué)們思考一下年齡組成為穩(wěn)定型的種群，種群數(shù)量在近期一定能保持穩(wěn)定嗎？年齡組成為衰退型的呢？ 生 年齡組成為穩(wěn)定型的種群，種群數(shù)量也不一定總是保持穩(wěn)定。這是因?yàn)槌錾屎退劳雎什煌耆珱Q定于年齡組成，還會(huì)受到食物、天敵、氣候等多種因素的影響。此外，種群數(shù)量還受遷入率和遷出率的影響。年齡組成為衰退型的種群，種群數(shù)量一般來說會(huì)越來越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敵、遷入率提高等原因而使種群數(shù)量增長(zhǎng)的情況。 師 很好?？磥硗瑢W(xué)們已經(jīng)能把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到分析問題中來了。通過分析種群當(dāng)前的年齡組成，對(duì)分析種群數(shù)量和密度有什么意義？比如，分析某種群年齡組成屬于增長(zhǎng)型，我們作出什么推斷？ 生 研究種群的年齡組成，對(duì)于預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化趨勢(shì)具有重要意義。 課件展示： 圖4-1-5為我國(guó)人口年齡性別構(gòu)成圖。請(qǐng)據(jù)圖回答： 圖形的左右兩邊大致對(duì)稱，表明男女人數(shù)基本平衡，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是什么？ 圖中Ⅰ階段表明當(dāng)時(shí)我國(guó)人口發(fā)展的主要特點(diǎn)是什么？為什么？ 圖中Ⅱ階段表明當(dāng)時(shí)我國(guó)人口發(fā)展的主要特點(diǎn)是什么？為什么？產(chǎn)生這一結(jié)果的主要原因是什么？ 圖4-1-5 解析：我國(guó)人口年齡性別構(gòu)成圖通過不同顏色的直條長(zhǎng)短分別代表男女性別每個(gè)年齡段(5歲為一段)的人口數(shù)值。直條越長(zhǎng)，代表這一年齡段的人口越多。 生1 首先，男女性別是由性染色體的組成來決定的，男性為XY，女性為XX，根據(jù)基因分離定律，男性產(chǎn)生含X和含Y的配子的幾率是相同的，女性只產(chǎn)生一種含X的配子，受精作用兩種雄配子和雌配子結(jié)合的機(jī)會(huì)是相同的，所以結(jié)合形成XX和XY型的受精卵是相同的，XY發(fā)育成男性，XX發(fā)育成女性，所以，男女人數(shù)基本平衡。 生2 在圖中Ⅰ所示年齡區(qū)間內(nèi)，隨著年齡的減小，直條越來越長(zhǎng)，表明這一時(shí)期我國(guó)人口發(fā)展的主要特點(diǎn)是增長(zhǎng)型的，因?yàn)槌錾恃杆僭龈摺? 生3 在圖中Ⅱ所示年齡區(qū)間內(nèi)，直條越來越短，表明這一時(shí)期我國(guó)人口發(fā)展的主要特點(diǎn)是衰退型的，因?yàn)槌錾试诓粩嘞陆?。其原因是我?guó)的計(jì)劃生育政策取得了實(shí)際的效果。 師 在這題目當(dāng)中又提到了種群的一個(gè)特征：性別比例。它是指雌雄個(gè)體數(shù)目在種群中所占的比例。從圖中可以看出對(duì)于人類來講，男女性別比例接近于1∶1，性別比例除了這種情況還有其他類型嗎？分別出現(xiàn)在哪些種群中？ 生 還有可能雌性多于雄性，或者雄性多于雌性。 師 一般來講，人工控制的種群雌性多于雄性，比如說雞、奶牛等，大家想想為什么？ 生 因?yàn)橹挥写菩圆拍墚a(chǎn)蛋、奶等人們所需的禽畜副產(chǎn)品。 師 對(duì)。那么哪些種群中雄性多于雌性？一般主要是一些營(yíng)集體生活的昆蟲。比如螞蟻、蜜蜂等。分析種群的性別比例和種群密度有什么聯(lián)系呢？下面我們通過農(nóng)業(yè)上防治蟲害的方法來說明：在農(nóng)業(yè)上，利用人工合成的性誘導(dǎo)劑誘殺某種害蟲的雄性個(gè)體，以達(dá)到降低害蟲的種群密度的目的，為什么誘殺雄性個(gè)體可以降低種群密度呢？ 生 因?yàn)檎T殺了雄性個(gè)體，破壞了害蟲種群正常的性別比例，就會(huì)使很多雌性個(gè)體不能完成交配，從而使該種群密度明顯降低。 師 非常好，所以性別比例對(duì)種群密度也有一定的影響。這是我們研究性別比例的意義。種群除了這些數(shù)量上的特征以外，還存在其他方面的一些特征，比如種群的空間特征?？臻g特征主要研究組成種群的個(gè)體，在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。請(qǐng)同學(xué)觀察課本第63頁(yè)上三個(gè)種群的空間特征有什么區(qū)別？ 生 水稻這個(gè)種群中個(gè)體分布比較均勻，雜草的個(gè)體分布沒有一定規(guī)律可循，瓢蟲的個(gè)體都集中在一起。 師 是的，它們分別屬于種群空間分布的三種類型：均勻型、隨機(jī)型、成群型。對(duì)于種群的空間特征我們有所了解就可以了。這堂課我們要掌握的內(nèi)容大家一起來回顧一下。 課堂小結(jié) 課件展示： 圖4-1-6 （一邊投影，老師可以一邊提問。例如：調(diào)查種群密度的方法，具體如何運(yùn)用？這些數(shù)量特征之間有什么聯(lián)系？年齡組成有幾種類型？等等）