2022年高中生物 第3节 群落的结构 第1课时示范教案 新人教版

2022年高中生物 第3节 群落的结构 第1课时示范教案 新人教版 生活在同一地点的生物总是存在着直接或间接的联系，所以，要把同一时间内聚集在一定区域中的各种生物种群的集合群落，作为一个生命系统。在第3节“群落的结构”中，从群落水平来研究时又会发现很多种群水平所不存在的问题：群落的物种组成问题，群落中的种群之间存在的种间关系，生物群落的空间结构以及群落的演替过程等。该节主要通过实例明确不同群落间，物种组成和物种的丰富度差别很大；群落中的种群通过捕食、竞争、寄生、互利共生等复杂的种间关系形成一个统一整体；在这个统一整体中，不同的种群占据了不同的空间，从而使群落具有一定的空间结构，包括垂直结构和水平结构。要通过实际生活中的群落来分析群落的这些特征。教学重点 群落的结构特征。教学难点 从结构与功能相统一的角度描述群落的结构特征。教具准备 多媒体课件（某池塘示意图）。课时安排 2课时。第1课时，群落的结构。第2课时，土壤中小动物类群丰富度的研究。三维目标1.识别群落，说出群落水平上研究的问题。2.描述群落的结构特征。3.尝试进行土壤中小动物类群丰富度的研究。4.通过实例分析，引出生物群落的概念和在群落上需要研究的问题。5.通过学生举例掌握种间关系的类型。6.通过学生讨论，了解研究生物群落的意义。7.通过学习群落的结构特征，使学生树立时空观念和变化发展、相互联系、统一整体等观点。8.培养学生在处理问题时，能从高层面去看问题，把事物之间的关系分析清楚后，再作出妥善处理。教学过程第1课时导入新课课件展示： 某池塘示意图（标出水面、水中、水底生活的各种生物）师 请同学们观察一下这池塘中至少有多少个种群？分别有哪些种群？举例说明。生 至少有8个种群。有黑鱼、草鱼，水面上有浮萍、水葫芦等，还会有一些藻类。水底有河蚌、螺蛳，淤泥中会有各种微生物。师 这位同学列举得非常详细，池塘中主要有浮游植物、浮游动物、植食性鱼类、肉食性鱼类和微生物类群。这些种群的生物生活在一起，相互之间有没有联系呢？假如，池塘中的肉食性鱼黑鱼被人类大量捕捞，池塘中其他种群的数量将会出现什么变化？生 一些小鱼等小型水生动物因天敌减少，数量会大量增加，池塘中浮游动物、浮游植物以及其他一些水生植物数量会大量减少。随着时间推移，植食性鱼类等生物也因食物来源减少而数量减少。师 从中，我们可以看出，生活在一起的种群之间也有着很多的联系，某一种群的数量不止受到同种生物个体的影响，还要受到异种生物的影响。所以我们研究种群的特征、种群的数量变化还是不够的，还必须把要观察的范围放得更大一些，要把池塘中所有生物的大家庭看作一个整体，这个整体我们叫它群落。推进新课课件展示： 第3节 群落的结构群落的概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落。师 请同学来举些群落的例子。生 一块稻田中的水稻、杂草、各种昆虫、青蛙等动物组成一个群落。师 其他同学认为这些动植物种群的总和能否称为一个群落？生 不能，因为稻田中除了各种动植物以外还生活着各种各样的微生物。师 很好，要注意群落是生活在一定区域生物的总和。师 从群落的概念中，可看出群落是以种群作为基本组成单位的，能组成群落的种群应该是一个有机整体，其中的各种生物相互制约，又相互依存。而且群落这个有机整体比我们前面所讨论的种群这个整体层次更高、范围更广。请同学们回忆一下，当把种群作为一个研究对象时，我们研究了哪些问题？生 研究了种群的数量特征：种群密度，出生率和死亡率，迁入率和迁出率，年龄组成和性别比例。还研究了种群的数量变化。师 回答得非常好。群落是更高层次的整体，在群落水平上进行研究生物之间的关系和相互作用又会发现一些新的问题，获得一些新的认识。我们以池塘群落为例，来看看群落需要研究的问题。 板 书：一、群落水平上研究的问题师 池塘里面生活着各种各样的生物，也就有很多的种群，对于稻田来说，也有好多生物种群，但是池塘群落和稻田群落相同吗？生 是不一样的。师 你从哪儿可以判断它们是不同的呢？生 组成池塘群落和稻田群落中的各种种群是不同的。师 所以，我们研究一个群落首先要研究这个群落中有多少种群，而且不同种群在同一个群落中数量上是有差异的，哪些种群的数量比较多，占优势？这些种群生活在一起，彼此之间有些什么样的联系呢？这些都是研究一个群落必须要分析清楚的问题。在池塘中，水面表层、中层和底层生活的都是哪些生物？生 表层主要是一些浮游植物和浮游动物，中层生活着一些吃草的鱼群，底层主要生活着肉食性的鱼类、蚌、螺蛳。池塘的淤泥中还生活着各种各样的微生物。师 可以看出不同的种群在这池塘群落中占据了不同的位置，从而导致整个池塘群落具有一定的空间结构，这也是我们要讨论的问题。还有，池塘、森林等这些群落如果受到干扰或破坏，会发生什么变化呢？这些我们将在群落的演替中一起探讨。看来，研究的角度不同，出现的问题也就不同，站得越高，能发现的问题越多，而且也能使我们分析问题越具体、越全面。下面，我们就针对群落水平上的这些问题逐一进行探讨。 板 书： 二、群落的物种组成师 每个群落都由植物、动物和微生物构成。如果要区别不同的群落，我们首先从哪个角度去分析呢？先请同学观察课本第72页上图49福建武夷山的长绿阔叶林和图48新疆北部的常绿针叶林，还有图边上的相关信息。说说这两个森林群落有哪些区别？生 新疆北部主要是长绿针叶树种，而南方许多森林的树种主要是阔叶乔木。师 大家会发现，观察某一群落时，一般都会去分析该群落主要有哪些物种，也就是群落的物种组成。群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。而且，最明显的是该群落中数量较多，起到主要作用的物种，也称优势种。所以不同群落其种类组成的优势种是不同的。那为什么北方主要是针叶林呢？从个体水平的新陈代谢过程思考一下呢？生 树叶变成针状主要是可以降低蒸腾作用，减少热量的散失来适应外界寒冷的环境。师 很好。通过信息还能找出有什么样的区别吗？生 不同群落间，种群数量和种群中个体数量差别很大。在福建武夷山动植物种类繁多，而在寒冷的冻原上，动植物种类相对要少得多。师 从这两个群落的物种组成上，可以发现不同群落的物种数目是有差别的。我们把群落中物种数目的多少称为丰富度。书上的这两个森林群落物种丰富度哪个更大？生 福建武夷山的常绿阔叶林物种丰富度大。师 同样，从我国东北到海南木本植物的丰富程度会怎么变化呢？生 应该是越来越丰富。师 这和科学家的研究结果也是一致的。越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。我们又能得到一个结论：不同群落的物种丰富度是不同的。一般说来，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多。从赤道到北极，人们会发现动植物的种类将逐渐减少。有关的丰富度，我们课后一起做一个土壤中小动物类群丰富度的研究。 板 书： 三、种间关系师 不论是具有繁多生物种类的热带森林还是生物稀少的冻原地带，生活在同一群落的种群并不是随机聚集在一起的，而是通过复杂的种间关系，形成一个有机整体。种间关系有哪些？各种种间关系对群落中的种群有些什么样的影响？这些也是我们在群落水平上需要研究的问题。下面我们先来看一些例子。课件展示： 资料一：1934年，生态学家高斯选用了两种形态和生活习性上很接近的草履虫进行了以下实验：取相等数量的双小核草履虫和大草履虫，用同一种杆菌为诱饵，放在某个容器中培养。结果发现：开始时两个种群的数量都有增长，随后双小核草履虫个体数继续增加，而大草履虫个体数下降，16天后只有双小核草履虫存活。这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质。高斯还对两种草履虫进行了单独培养，培养的结果，两种草履虫的数量一开始都是增加的，后来都维持在一个最大值。 资料二：生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔。研究人员在90多年的时间里，对猞猁和雪兔的种群数量作了研究，结果如图431所示。图4-3-1资料三：（1）豆科植物和根瘤菌之间：植物供给根瘤菌有机养料，根瘤菌则将空气中的氮转变为含氮的养料，供植物利用。（2）蛔虫寄生在人体内，小麦线虫寄生在小麦粒中。资料四：（1）白蚁消化道内生活着一种厌氧型的多鞭毛虫，这种原生动物能分泌水解纤维素的酶用来消化白蚁的食物木材。（2）防治松毛虫常用的方法有招灰喜鹊和施放松毛虫白僵病菌。（3）美洲的灰松鼠引入英国后，当地原有松鼠几乎完全被灰松鼠所替代。（4）人体肠道中的某些细菌，靠人体肠道中的营养物质维持生命，同时，他们还能制造维生素B12和维生素K，供人体利用。师 如何解释资料一中的实验结果呢？单独培养时，两种草履虫的数量都增加能说明什么问题？生 单独培养时，两种草履虫的数量都增加说明在合适的条件下，大草履虫和双小核草履虫均能正常生长繁殖。师 放到一起培养后，开始两个种群的数量都有所增加，为什么最后会只剩双小核草履虫了呢？生 由于这两种草履虫具有相似的生活习性，尤其是能以同一种杆菌为食，当它们被放在同一个容器中培养时，起初两种草履虫的数量较少，而食物（杆菌）数量较多，因此表现为两种草履虫的种群数量均增加。但是，随着两种草履虫数量的增加，相互之间对食物的争夺表现为大草履虫处于劣势，双小核草履虫处于优势。随着双小核草履虫数量的增加，争夺食物的优势越来越大，最终大草履虫失去了食物来源而灭亡。师 分析得很好。资料一中还有这么一句：这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质。为什么要加这么一句？能够说明什么？生 进一步证明了大草履虫的死亡是由于没能够争夺到食物引起的，而并不是由于被有毒物质杀死。师 像双小核草履虫和大草履虫的种间关系我们就称为竞争。课件展示： 竞争：两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。竞争的结果表现为相互抑制，有时表现为一方占优势，另一方处于劣势甚至灭亡。师 两种草履虫是为了争夺食物，最后的结果是双小核草履虫占优势，大草履虫灭亡。食物只是生物生活资源的一个方面，大家能不能举些生物竞争其他生活资源的例子呢？生 水稻和稻田中的稗草之间争夺阳光、养料和水分。师 对，再比如小家鼠和褐家鼠要争夺居住的空间和食物等。我们再一起来分析资料二，观察猞猁和雪兔种群数量的波动情况，你能发现什么规律？生 从1845年到1855年间，猞猁数量的增加导致雪兔减少；而雪兔的减少，又会造成猞猁减少，之后雪兔又大量增加。而且一般总是雪兔的数量先增加，接着猞猁的数量也随之增加，减少也是一样的。师 这位同学观察得比较仔细。也就是说，猞猁和雪兔种群数量之间存在相关性。这两种生物之间是什么关系呢？什么样的关系会使雪兔增加接着猞猁也增加，而雪兔减少时猞猁也减少呢？生 很可能猞猁是吃雪兔的。师 是的，像猞猁和雪兔之间的关系我们称为捕食。简单一点说就是一种生物以另一种生物为食物。从多年的调查看，雪兔和猞猁相互制约，使它们的种群数量保持在一定范围内波动。如果说猞猁在森林中消失，大家想想可能会出现哪些情况？生 雪兔的数量肯定会大量增加。师 会不会无限地增加下去呢？生 不会。因为存在一定的环境容纳量。雪兔大量增加，使得雪兔的食物植物大量减少。师 所以大家考虑猞猁的存在对整个群落的稳定可能起什么作用？生 猞猁的存在不仅制约雪兔的种群数量，使得植物雪兔猞猁之间保持相对稳定，而且由于植物资源比较稳定，进而使得另一些以植物为生的动物数量相对稳定，因而整个群落可以处在相对稳定的状态。师 看来，群落中的每一种生物都起着重要的作用。除了猞猁和雪兔属于捕食关系，还有没有其他的例子呢？生1 狼和兔子，青蛙和昆虫。生2 羊和草，草履虫和枯草杆菌。师 捕食关系在自然界中是非常普遍的。而且经过漫长的生物进化后，捕食者和被捕食者之间的关系是一定的，是不能颠倒的。那么，被捕食者会不会因为捕食者的存在而消失呢？捕食者的捕食行为对于被捕食者来讲是有利的还是有害的呢？生 一般被捕食者不会因为捕食者的存在而消失，而且，我认为捕食行为对被捕食者来说是有利的。师 为什么是有利的呢？生 因为动物世界中，经常看到在草原上豹子捕食斑马时，一般都是吃掉跑得慢的、一些体弱多病的个体。反而使斑马种群中生存下来的个体都是些强者。师 是的。体弱多病的个体捕食掉后，还可以防止疾病的传播。那么，跑得慢的或没有保护色的个体被捕食掉后，从遗传学的角度来分析，能使得不利于生物生存的遗传基因不会遗传到后代中，有利于后代的遗传特性。 我们讲了捕食和竞争两种种间关系，比较资料一和资料二中，两个种群之间的关系都和食物有关，资料一中两个种群之间是通过食物间接地发生作用（竞争）；资料二中两个种群是通过捕食与被捕食直接地发生作用（捕食）。但是结果相同吗？生 不相同。资料一相互作用的结果是一方处于优势，另一方处于劣势，最终灭亡。资料二相互作用的结果是两个种群数量相对稳定。师 所以捕食和竞争是不相同的。一起来看一下资料三，这里面又提到了哪些种间关系？不难看出，豆科植物和根瘤菌之间是互惠互利，属于互利共生；蛔虫和人是寄生关系。课件展示： 互利共生：两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利。 寄生：一种生物（寄生者）寄居于另一种生物（寄主）的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。师 我们把四种种间关系介绍完了，下面请同学分析一下资料四里面提到的例子各属于哪一种种间关系？生1 （1）属于互利共生，（2）中松毛虫和灰喜鹊是捕食关系；松毛虫和施放的松毛虫白僵病菌是寄生关系。生2 （3）是竞争关系，（4）是互利共生。师 很好，看来大家对种间关系都掌握得不错。 板 书： 四、群落的空间结构师 有着直接或间接种间关系的各种生物种群生活在一起构成了生物群落。在这个大家庭中，各种生物是随机分布的吗？还是各自占据了一定的空间？生 是各自占据一定空间的。师 由于各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。从不同的观察角度，群落的空间结构分成垂直结构和水平结构等方面。群落具有一定的垂直结构和水平结构的原因是什么？这对群落来说有什么样的意义？ 板 书： 1.垂直结构课件展示： 森林植物的分层现象：森林中自下而上分别有草本植物层、灌木层和乔木层形成群落的垂直结构。 某森林中鸟类的分层现象：林冠层栖息着鹰、伯劳、杜鹃、黄鹂等；中层栖息着山雀、莺、啄木鸟等；林下层则生活着画眉、八色鸫等。师 森林中，导致植物具有分层现象的原因是什么呢？生 可能和光照的强度有关，不同植物的生长需要不同的光照强度。师 确实如此。群落下面各层要比上层的光照弱，不同的植物就分布在适合自己生长的光照范围内。这样的垂直分布有什么意义呢？生 各种植物各得其所，而且充分利用了照射到森林中的阳光。师 那么，森林中各种动物的分层现象是不是由于光照引起的呢？动物的分层和植物的分层现象有没有关系呢？生 动物分层不是由光照引起的，应该和植物的分层有关，因为动物的食物直接或间接地来自于植物，植物还为动物提供了栖息的场所。师 所以说群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构。那么，森林具有一定的垂直结构，其他生物群落有没有垂直结构呢？生 也有。比如，池塘群落中藻类主要分布在表层其他植物，还可分成挺水植物、浮水植物、沉水植物，这就是植物分层；动物中螃蟹、虾、河蚌等主要生活在水底层，而鱼类中，青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼这四大家鱼，在池塘中所占的水层也是不同的。师 藻类为什么主要分布在水面表层？生 因为藻类要进行光合作用，要分布在有光照的地方。师：除了光照对水生生物的分布有影响外，还有其他因素吗？想象水体中和陆地上有哪些区别？生 溶氧量和盐度也会影响生物的分布。师 所以不同的群落我们应该具体分析。草原群落有没有垂直结构呢？它的植物分层的层次和森林相比又有什么特点呢？生 也有。但是它的层次没有森林多。师 草原中动物的种类和森林相比呢？生 没有森林多。师 实际上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，所以森林群落一般比草原群落的动物种类多。群落的垂直结构或者说生物的分层现象有什么意义呢？生 使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量，能最充分地利用空间和营养物质，就像植物分层可以充分利用光照，从而为动物生产更多的食物、提供更多的栖息空间。 板 书： 2.水平结构师 不仅从垂直方向上看，生物种群占据不同的空间，其实，在水平方向上，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布。导致生物种群在水平方向上分布不均的原因可能有哪些呢？生 可能和光照不均匀有关，例如，在森林中，在乔木的基部和其他被树冠遮住的地方，光线较暗，适合苔藓植物和其他喜阴植物生存，而树冠下的间隙或其他光照较充足的地方，则有较多的灌木和草丛。师 从他所举的例子中也可以看出其实和生物自身的生长特点也有关系，比如苔藓长在树阴下，一方面是这儿光线不足，从另一个角度来说也是因为苔藓是喜阴植物。除了这两方面的因素还有没有其他的？生 也和土壤的一些性质有关，比如，土壤的酸碱度、土壤的湿度也会影响到植物的生存。师 人类的行为会不会影响群落的水平结构呢？生 也会的，过度放牧、盲目开垦等能破坏地表的植被。师 植被的破坏对土壤有没有影响呢？生 会使土壤的水分蒸发加快。师 也会导致地表土壤的含盐量逐渐增加，使一些耐盐碱植物生活良好，而其他植物逐渐死亡，也就使草原植物成斑块分布，有了一定的水平结构。生 由于人类的践踏也会使周边生长的植物不同。师 对。由于诸多因素的存在，群落也就会具有一定的水平结构。那么，在农业生产上，人们有没有利用群落空间结构的原理，充分利用空间和资源的呢？课件展示： 桉树菠萝结构 海南省某林场在桉树幼林里栽培菠萝，通过精心管理取得了桉树、菠萝两旺，提高了经济效益。桉树是一种深根性树种，而菠萝的绝大部分根系分布在地表1020 cm的范围内。两种植物根系深浅搭配，合理地利用了不同土壤内的水分和养分。同时，由于菠萝地上部分的覆盖作用，一方面有效地截留了降水，降低了水土流失，另一方面又减少了地表蒸发。桉树的一般高度在2 m左右，而菠萝高度多在1 m以下，桉树喜光，而菠萝属于半阴生植物。两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的光能。课堂小结师 有没有你所了解的例子呢？生 有些人家的屋顶、墙面还有市区的立交桥的两侧栏杆上都被绿色植物包围了，这也是对空间的充分利用吧，还给人以赏心悦目的感觉。师 是的，这些立体绿化也是很好的例子。我们今天所研究的群落的这些特征有什么样的意义？给你带来些什么样的启示？生1 我觉得使我以后在考虑问题的时候会更注意事物和事物之间的联系，而且能从更高层次的角度，更大的范围去全面考虑问题。生2 这一节知识，让我更明白了保护各种动植物的意义，不光是为了保护某一种生物，实质上我们在保护某种生物的同时还在一定程度上保护了和它生活在一起的其他生物，因为它们之间存在着各种各样的种间关系。生3 还让我觉得生物学有很多值得去研究的地方，我一定会好好学好生物。师 大家讨论得非常好。我希望大家在以后的学习中，都能说出自己的想法，相互交流，共同提高！