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生物与环境第七章 生 物 与 环 境第一节 生物与环境的关系 一 环境对生物的影响教学目标1了解生物与环境是一个相互依存的整体；了解人类面临的世界性重大问题的最终解决都离不开生态学；了解生态因素的概念、种类及其对生物的影响。2通过了解各种生态因素对生物的影响，培养学生对比、分析、综合和概括的思维能力，以及分析问题解决问题的能力。3通过了解生物与环境的相互关系，使学生树立整体的、生态的生命科学观点；通过了解各种生态因素对生物的影响，渗透事物普遍联系的观点教育；通过了解人类面临的世界性重大问题的解决与生态学的关系，使学生不断关注社会、关注生态环境，从而增强改变现状的紧迫感和责任感，同时对学生进行生命科学价值观的教育。重点、难点分析1生态学的概念以及生态学对解决世界性问题的重要作用是本课题的重点。因为生态学属于宏观生物学，通过学习可以使学生树立起生物与环境是一个不可分割的整体的观点、适应的观点；增强学生的生态意识、环境意识，以及为将来关注、解决世界性问题所产生的紧迫感和责任感，并激发学生学习这部分知识的积极性。2生态因素的概念和类型，既是重点又是难点。因为生态因素是直接影响生物分布、形态、生理的环境因素，正是本课题学习的核心内容，可以使学生充分认识到生物是如何受环境影响的。此部分内容所以是难点，主要是因为学生容易把一些间接影响生物的因素，如水域的深度、海拔的高度、纬度的高低等，也当作生态因素。实际上这些因素是通过阳光、温度、空气、水分等生态因素间接影响生物的环境因素，不属于生态因素。此外，生态因素对生物具有综合性的作用或有某一因素的主导作用，这是对学生进行全面分析问题能力培养的重要内容。3在本课题的教学中对某些内容要组织讨论。讨论能否达到预期的目的就成为难点。例如，组织学生对共生、寄生、竞争、捕食这几种种间关系讨论时，就要引导学生从两种生物间的利害关系上去分析，使学生的讨论能集中在实质的问题上，使学生的主体作用的发挥能在老师主导作用下有序地进行。教学过程设计一、本课题的参考课时为二课时。二、第一课时：1通过实例讨论生物与环境的依存关系：“绿色植物与环境是什么关系？”“蚯蚓与土壤是什么关系？”在此基础上指出：生物与环境是一个不可分割的整体，生态学就是研究生物与环境之间相互关系的一门科学。2讨论或介绍全球所面临的五大社会问题：人口膨胀、粮食不足、能源短缺、环境污染、自然资源严重破坏的现状。从所在地区谈到全国和全世界；从学生已知的谈到未知的；从过去谈到现在；要抓住我国这五大社会问题的典型事例，论述其长远的危害，以增强学生的生态意识。3讨论和分析小麦的生长发育受哪些环境因素的影响？然后概括出生态因素的概念和种类。4.重点讨论或讲述阳光、温度和水这三种非生物因素对生物的影响。对这部分内容的学习可采用自学的方法，让学生看书再讨论、归纳出阳光、温度和水对生物的影响。学生的自学和归纳活动应在教师的指导下进行。（l）阳光对生物的影响应归纳出： 对植物的生理和分布起着决定性的作用。要从光照强度、光质和日照时间长短几个方面分析归纳阳光对植物生理和分布的影响。松、杉、小麦等植物在强光下生长得好，人参、三七等植物在弱光下生长得好。这是光照强度对植物的影响。海湾的浅水处生长许多绿藻，稍深处则有许多褐藻，再深处则生长许多红藻，这是光质对植物影响的例证。苜蓿、鸢尾等植物只在春末夏初开花，菊科植物则在秋季开花，这是日照时间长短对植物影响的例证。对动物的影响体现在体色、视觉、繁殖、发育和习性等方面。（2）温度对生物的影响应归纳出：生物能够生存的温度范围是很窄的，这是因为温度支出影响生物体内酶的活性。生物生存的温度一般为一250；最适温度一般为2025；个别生物本极低或极高的温度条件下仍可生存，这种温度称为极限温度。如某些线虫可忍受-273的低温；一些细菌和蓝绿藻喜欢生活在90的温泉中。温度影响植物的水平分布和垂直分布。纬度较高的寒冷地带针叶林较多，纬度较低的温暖地带阔叶林较多，这是温度影响植物水平分布的例证。随着海拔的升高，植物的类型也发生变化，海拔较低处为阔叶林，随着海拔的升高，依次为混交林、针叶林、高山草甸，这是温度影响植物垂直分布的例证。温度对动物的影响体现在形态、习性等方面。（3）水对生物的影响应归纳出：水是生物体木可缺少的组成成分，生物的新陈代谢活动必须以水为溶剂才能进行。这部分内容要联系前面学习过的结合水和自由水的知识。 水是生命的摇篮。原始生命就产生于原始海洋，生物从水生到陆生后仍然依赖水。水在大陆上的分布，是限制陆生生物分布的重要因素。干旱沙漠地区与雨量充沛的热带雨林相比，动植物的种类和数量有很大差别；热带和亚热带地区在雨季和旱季，动植物的种类和数量也会发生周期性的变化，这些都是水对生物影响的例证。5最后小结非生物因素对生物的影响，可列举一些新的实例，让学生分析是哪些非生物因素对生物产生的影响，如分析“南桔北枳”的现象。三、第二课时：1本节课可通过提问：“什么是生态因素？”导入新课。然后提问：“在一片麦田中，对小麦生长发育等生命活动有影响的生态因素有哪些？”可让学生讨论，最后教师归纳学生的正确看法：有阳光、温度、水、矿物质等非生物因素；还有小麦个体间的相互影响，细菌、真菌、鼠、昆虫、鸟类、杂草等生物因素。有条件的学校可以播放有关内容的录像，让学生观察分析画面中各种生物间的关系，然后再进行归纳。教师应该指出：“自然界中没有一种生物能脱离其他生物而孤立生存。生物间的关系错综复杂，有千丝万缕的联系，形成相互制约，相互依存的生命之网。各种生物个体都是此网中的一员，它既影响别的生物个体，同时又受到其它生物的影响。”2生物之间通过哪些因素形成一定的关系呢？引导学生对此问题进行思考、讨论，提出自己的看法。还可以播放重新编辑的有关内容的录像，让学生观察分析。最后教师应归纳出：“生物之间形成一定关系的主要因素是食物、居住空间、领地和配偶等。生物间特定的关系有利于个体的生存和种族的延续。”然后引出种内关系和种间关系。3.生物的种内关系有两种表现形式：种内互助和种内斗争。 此部分内容可以播放有关的录像，或者举例生动地讲解，从实例出发，让学生了解种内的两种关系的表现形式。以下过程供参考：（1）种内互助录像：蜜蜂群体生活片段等。提问：工蜂、蜂王、雄蜂在群体中是如何分工协作的？归纳：三种蜜蜂的职能木同，但分工协作有利于蜜蜂群体的生存和繁衍。再举蚂蚁、白蚁、飞蝗、鱼类、鸟类、草食哺乳动物群居生活的实例，进一步明确种内互助是种内关系的一种形式，以及种内互助又分为“社会性”群聚和“非社会性”群聚两种主要类型。（2）种内斗争录像：雄鹿间的角斗，雄孔雀开屏等。 提问：同种生物这种个体间是一种什么关系？这种关系对生物有什么意义？归纳：这是一种种内斗争的关系。这种关系对斗争失败的个体是不利的，但对生物种族的生存和发展是有利的。（3）提问：狼攻击麝牛时，狼之间表现出种内互助，主麝牛之间也表现出种内互助。狼捕到食物后，彼此间争夺食物，由互助关系转化为斗争关系。请问：种内互助和种内斗争对生物的生存和繁衍是否有利？这一生物现象说明了一个什么哲理？在学生讨论的基础上，教师应归纳出：种内斗争和种内互助对种的生存和发展都是有利的。说明了“事物在一定条件下可以转化”的哲理。结群是种内互助的一种常见形式。结群可以是长久的，也可以是；伤时的。“社会性”昆虫是结群的最高形式。4.生物的种间关系比较复杂，也要从具体实例出发，让学生分析归纳，概括出共生、寄生、竞争、捕食的几种主要关系和概念，并将这四种种间关系进行比较，认识它们之间的区别。（l）共生：双方有利实例：地衣。介绍地衣是真菌和单细胞藻的共生体。真菌的菌丝长人单细胞藻内，两种生物结合为一体，二者在生理上互补，为对方提供所需要的物质，他们之间是一种相依为命的互惠互利的关系，失去一方，另一方则不能生存。在学生明确什么是共生后，可以让学生举出其他共生的实例，上述的教学过程体现了从感性到理性，再从理性到感性的认识过程。（2）寄生：一方有利，一方有害实例：人与蛔虫，大豆与菟丝子等。寄生的实例学生可以举出，教师的作用是组织学生讨论，分析概括出各种寄生关系的实质，寄生物与宿主的特定关系说明二者之间互为生态因素的。（3）竞争：往往排除一方实例：介绍俄国生态学家高斯在1934年的实验（大草履虫和双小核草履虫）；巴克实验（赤拟谷盗和杂拟谷盗）。对上述两个实验要引导学生分析归纳出：竞争的概念。两个物种生态要求越一致，竞争就越激烈，竞争将导致两种结局：一个物种被排除；两个物种发生分化（如达尔文地雀，见后面的小资料）。两个物种之间的竞争排除现象只能在人为实验中看到，在自然条件下只能看到竞争的结果。（4）捕食：一方有利，一方致死实例：让学生举出捕食的实例，并分析归纳具有捕食关系的两种生物之间是一种什么关系，互相之间有什么生态影响。应归纳强调以下几点：捕食是动物吃动物这样一种弱肉强食的种间关系。草食动物吃植物不是捕食关系，是一种植食关系。捕食者与被捕食者数量的消长是相互制约的。为了进一步巩固所学的知识，提高学生识图的能力，分析问题的能力可出示下列三个坐标图（图71），让学生分析A与B两种生物的种间关系。 上述内容在学生讨论分析后应归纳出：（一）为共生图像，表示AB两种生物个体数量为同步变化，二者同生共死。（二）为竞争图像，表示A B两种生物开始时个体数量为“同步”变化，以后则此消彼长，你死我活。（三）为捕食图像，表示AB两种生物个体数量变化不同步，先增者先减少，后增者后减少；后增后减少者为捕食者，先增先减少者为被捕食者；B图像的最高点低于A图像的最高点，A为被捕食者，B为捕食者。为了进一步训练学生的思维能力和让学生进一步认识到生物间的复杂关系，可用投影打出下列一段内容，并分析回答生物间存在几种关系。“有一种植物的根可深入苹果树枝内部，并吸收苹果树的养料。如果一株苹果树上生长许多这种植物，就会严重影响苹果树的生长。这种植物可结出甜美的浆果，由几种鸟类替它传播种子。”分析上述具体内容，归纳出上述生物间存在寄生、竞争、植食和种内斗争的关系。5本节课的结束语：“生物间的相互影响，形成一定的关系是生物长期生态适应的结果。这种关系的相对稳定对整个生物界和人类的生存和发展都是极其重要的。”四、本课题教学中应注意的问题：1本课题是本章的起始内容，初步接触生态学知识，首先要树立学生学习生态学的基本观点，即“生物与环境是一个不可分割的整体”。有了这个基本观点才能统帅本章内容的学习，才能逐步形成研究生态问题的思维方式和思维的能力。2学习的内容要密切联系全球、全国、本地区的实际。让学生认识到严重的生态问题就在你的身边，摆在人类的面前，引起他们对生态问题的关注，调动他们学习生态学知识的积极性。3要善于组织学生将已知的知识、生物学现象与所学的新内容结合起来，通过分析、比较、综合进行本质上的概括。总之，本部分内容要从学生的感性出发，从已有知识出发，通过教师主导作用指导下发挥学生的主体作用，严防教师逐条逐句地分析讲解。4.有条件的地区，教师要把学生带到大自然中去，身临其境学习有关的生态学知识，会收到意想不到的教学效果。小资料一、竞争导致物种分化的实例：加拉帕戈斯群岛离最近的南美大陆约900海里，此群岛因达尔文考察过而闻名。生活在群岛上的14种达尔文地雀都是这个群岛所特有的，它们是南美大陆一个祖种地雀的后裔。由于地理隔离，逐渐从一种地雀形成现在的14种地雀。这些地雀有些生活在同一个岛上，它们的亲缘关系亲切，但为什么还能共同生活在一个小小的群岛上呢？关键就在于它们通过竞争已经有了明显的形态和生态分化。它们的栖息地和食性都截然不同：有地栖的，有树栖的，有仙人掌栖的；有食虫的，有食种子的，有食仙人掌的，有专食果实的；它们的大小和喙形都各不相同。可见，通过物种之间的竞争会导致形态和生态的分化，使种间的竞争有所缓解，使有限的空间和食物容纳更多的物种。二、巴克实验：巴克在1948年和1954年将两种吃仓粮和面粉的甲虫赤拟谷盗和杂拟谷盗混合喂养，也发现了竞争排除现象。两个物种的形态越相似，它们的生态需求越是一致，竞争也就越激烈。二 生物对环境的适应 教学目标1.了解由于生物受到各种生态因素的影响，因而生物对多变的环境条件具有适应性，同时了解生物适应的普遍性和相对性。进一步了解生物与环境相互作用、相互依存的关系。 2通过对保护色、拟态、警戒色等典型适应实例和一般的适应实例的分析、比较，培养学生分析、综合的思维能力和运用自然选择学说解释自然现象的能力。3通过了解适应的普遍性和相对性及其原因，对学生继续进行适应、进化、统一、整体等生命科学观点的教育，以及对学生进行全面地、辩证地认识自然、认识事物的观点和方法的教育，渗透内因与外因、现象与本质辩证关系的观点教育。重点、难点分析1适应为什么是相对的，而不是绝对的？其原因是什么？是本课题的重点和难点。此问题的分析要启发学生利用所学过的知识，准确地迁移到新知识的学习上。生物生存的环境条件不断地变化，而生物的遗传具有保守性，这就是造成生物适应相对性的外因和内因。从生物进化的角度上看，生物在长期的进化过程中，自然选择不是尽善尽美的，其选择作用也不是一次到位的。因此，分析适应相对性的原因就涉及前面学习过的遗传和自然选择的知识。2通过学习保护色、拟态和警戒色等典型实例后，学生会对生物的适应性赞叹木已，与此同时又会陷入不可思议之中。因此，科学地解释这三种适应性就成为重点和难点。教师应组织学生用自然选择学说的基本观点进行讨论，认识和理解保护色、拟态和警戒色的形成是长期自然选择的结果。这样做，不但能深入地理解新知识，而且也复习了旧知识，迁移能力也得到了培养。教学过程设计一、本课题的参考课时为一课时。二、教学思路：本课题内容的教学要从精选的实例出发，在学生充分讨论、分析的基础上进行理论上的概括。要充分利用挂图、录像片等直观手段增强学生的感性认识，然后再上升为理性认识。要密切联系生物进化的理论学习有关内容，以取得温故知新的效果。要引导学生用辩证唯物主义观点观察和分析有关的生物现象。要充分发挥在老师主导作用下的学生的主体作用，培养其观察、分析、对比、综合和概括的能力。1课题的引入可以从生物与环境的关系引入，也可以从学过的“自然选择”的知识引入，还可以从播放生物适应性实例的录像引入。不论用什么方式引入课题，其目的在于调动学生探索未知的积极性。2.先让学生了解适应的普遍性。教学过程要落实在“普遍性”上，为此，举例要有广泛性和典型性。适应性的实例要有植物、动物、微生物方面的，还要有不同生态环境下的生物适应性，可以设问让学生讨论回答。例如：猫头鹰有哪些形态结构特征与夜间捕食的生活相适应？猎豹有哪些形态结构特征与在广阔草原上进行捕食活动相适应？鹿、牛羚等草食动物有哪些形态结构、习性的特征与其在广阔草原上避敌活动相适应？蛔虫有哪些特征与其寄生生活相适应？猪笼草如何与缺氮土壤环境相适应？仙人掌类植物如何与干旱缺水的环境相适应？含羞草如何与多暴雨的环境相适应？噬菌体如何与寄生生活相适应？总之，通过教师有目的的设问，引起学生思考和积极的讨论，最后取得共识：“现存的各种生物对其生活环境都有一定的适应性，即适应的普遍性。”3适应的典型实例：保护色、拟态和警戒色。本部分内容可播放有关的录像片，形象生动的画面富有感染性和说服力。没条件的学校可利用有关的挂图，三种适应性挂图同时展现。在学生获得保护色、拟态和警戒色初步的感性认识后，组织讨论，在教师的引导下比较保护色、拟态和警戒色的区别。应归纳出：（1）保护色是动物的体色与环境的色彩相似。保护色对避敌和猎食都是有利的。（2）拟态是生物的外表形状或色泽斑与其他生物或非生物异常相似的状态。拟态与保护色相比，其不但体色与环境相似，而且形态也与环境相似，其伪装程度比保护色更进一步，伪装的更加惟妙惟肖。拟态有以下几种情况：动物模拟植物，如枯叶蝶。动物模拟动物，如某些饿类和蝶类翅上的斑纹酷似某些肉食动物的眼睛。植物模拟动物，如蜂兰的花酷似雄黄蜂。（3）警戒色是某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。警戒色不同于保护色和拟态，它不是伪装，而是暴露。只有充分暴露自己，才能有效地保存自己，所以它具有“色彩鲜艳，容易识别”的特点。（4）保护色、拟态、警戒色尽管其特点不同，但是其本质是一样的，都是生物适应性的特征。（5）有些生物木是单一的具有保护色或拟态或警戒色，例如峡象（俗称臭大姐、放屁虫）其前翅色泽灰暗是保护色。峡象有臭腺，受到惊扰时，会释放出臭椿般的气味，其后翅色泽鲜红，为警戒色。4.适应性的形成。在学习了“适应的普遍性”和“适应的三个典型实例”后，应及时地运用“自然选择学说”，解释适应性的形成。5适应的相对性。通过生物适应性的学习学生会对生物的适应性产生错觉。认为生物对环境的适应是绝对的，尽善尽美的。为此，必须指出适应是相对的。一是通过实例说明适应的相对性，二是分析产生适应相对性的原因。在学生讨论、分析之后应归纳出产生适应相对性的原因：就外因讲，是因为生物生存的环境不断发生变化；就内因讲，是因为生物的遗传具有保守性的一面，不会因环境变化立即改变其遗传性；从进化的角度上看，适应性的形成是自然选择的结果，但是自然选择的作用是长期的，选择作用不会一次到位，更不会造成尽善尽美的选择结果。6结束语。本课题结束时，应与上一个课题相呼应，指出：“生物与环境之间是相互作用，互相影响的，它们是一个不可分割的统一整体。”三、本课题教学中应注意的问题：1本课题的内容难度不是很大，但必须让学生占有尽量多的实例。通过挂图、录像片等直观手段刺激学生的感官，使他们的理性认识始于感性认识，有了感性认识后，要组织好学生对设计的问题进行讨论，通过学生合作，师生合作归纳概括所学的知识。2生物适应性的形成是自然选择的结果，因此与达尔文进化论的内容有密切的联系，在教学中应加强新旧知识间的迁移。这样做，不仅利于理解新知识，也利于理解和巩固旧知识。在知识不断迁移的过程中，学生的思维能力也会得到培养。 3生物体与环境的统一不但是学习生物学知识的基本观点，也是学习生态学知识的最基本观点。在教学中要渗透这个观点。这个观点不是静态的，而是动态的，即生物与环境处于不断地相互作用的动态之中。4要选用教材以外的保护色、拟态和警戒色的实例，让学生用所学过的知识进行判断，以加深对保护色、拟态和警戒色特点的理解，进行这种当堂的教学反馈是十分必要的。小资料几种典型适应的其他实例：1保护色的形式多种多样，如水母、海鞘等水生生物的躯体近乎透明，能巧妙地隐身于水域中；北极熊白色的皮毛和冰天雪地的背景十分协调；许多鱼类背部颜色深，腹部色浅，从上向下看，与水底颜色一致，从下向上看，却又像天空。分割色是保护色的又一种形式，如虎、豹、斑马、长颈鹿身上都有鲜艳的花纹，在光暗斑驳的环境配合下，能使其轮廓模糊不清。某些种类的比目鱼和蜥蜴能随背景变化而改变体色，以保护与环境的协调，这又是保护色的一种形式。2.警戒色：如毒蛾的幼虫多具有鲜艳的色彩和斑纹，误食这种幼虫的小鸟常被毒毛损伤口腔粘膜，以后这种易于识别的色彩和斑纹就成为小鸟的警戒色。又如欧洲有一种塔蛛，腹部呈现红色，其皮肤腺能分泌毒液，当它受到攻击时，其腹部向上，显示红色肚皮以示对天敌的“警告”。其他如瓢虫的斑点，毒蛇鲜艳的花纹等。3拟态：如一些无毒的假珊瑚蛇也具有与剧毒的真珊瑚蛇相似的红、黑、黄相间的横纹。又如鮟鱇背上的棘形鳍很像蠕虫，当其他小鱼来吃“虫”时反而被它吃掉。猪笼草形似鲜花，能诱捕采蜜的小虫。杜鹃的拟态属于宿主拟态，它把卵产在其他鸟的巢中，其卵的大小、色泽等与原巢内的卵极其相似，因此杜鹃的卵可让其他的鸟来为其孵卵育雏。 第二节 种群和生物群落教学目标1了解科群和生物群落是生态学研究的两个重要层次；了解种群的概念、特征和生物群落的结构、概念，以及种群和生物群落的关系。2通过了解种群和群落的概念，促使学生参与形成概念的过程，培养学生提高形成概念和运用概念进行判断、推理的思维能力。通过了解种群的特征及其相互关系和群落的结构及其相互关系，培养学生全面地、联系地分析问题和解决问题的能力。通过组织学生进行种群和群落的生态调查，培养学生的观察能力、理论联系实际的能力，以及实事求是的科学态度。3通过了解种群和群落的概念，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。通过了解种群特征和群落结构，对学生进行适应、整体等生命科学观点教育，并注意联系人类种群对学生进行人口教育。重点、难点分析1种群的概念是本课题的重点。生态学工作者为了研究方便，往往根据研究的需要，划定一定的空间范围，研究某时期种群的状况，因此，离开一定的空间和时间种群就无从谈起。学习种群概念时，必须强调种群是指在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和。这是学习群落、生态系统的基础。种群是物种存在的具体形式，它是物种繁殖的单位，群落构成的单位，物种进化的单位。在教学中，要从学生比较熟悉的实例出发，进行种群概念的教学，让学生切身体会到他们身边就存在具体的各种种群，而不是死背种群的概念。2种群的特征是本课题的难点。说它是难点，就难在学生不善于将种群的各种特征与物种保护，农、林、牧、渔，人口等实际问题联系起来，去理解该理论在实践上的重要的指导作用。将似乎空洞的理论用丰富材料充实起来，使之活化，才能化难为易。3种群和群落的概念，及其结构是学习生态系统生态学的基础，而生态系统生态学又是生态学的核心内容，为学习生态系统生态学知识打好基础是十分重要的。因此，生物群落的概念及其结构也是学习的重点，尤其是群落的概念。群落不是一定空间内各种生物简单的集合，而是通过种内的斗争或互助，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、物质的循环建立起的有机整体。只有剖析一个典型的生物群落，才能使学生真正理解什么是群落，万万不可以空谈群落的概念。群落与种群是什么关系，在教学中也必须阐明。可以说群落是占有一定空间的多种生物种群的集合体，这些不同生物种群彼此相互作用，保证群落内的每一个生物种群都比单独存在时更加稳定。教学过程设计一、本课题的参考课时为一课时。二、教学思路：本课题内容的教学严防空洞无物，在有条件的地区可以组织学生进行生态调查，使学生对种群和群落有一定的感性认识。在教学过程中，教师要提供典型的讨论素材，在学生充分讨论分析的基础上再进行归纳。1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。2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，并依此对猫能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：（l）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）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1539亿的时候才会停止增长，其年龄结构才能转化为稳定型。（3）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，如糜鹿。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。（4）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（图72）。 迁出出生 种群密度 死亡迁入 （图7-2）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。3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。4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。5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。三、本课题教学中应注意的问题：本课题教学中应注意的问题在上述内容中已涉及，此处从略。小资料一、群落的演替：一个群落取代另一个群落的过程，这个过程直到出现一个顶极群落才会中止。群落这种依次取代现象就叫演替。如：一块农田，如果人们不去耕耘和种植，任其自然发展，不用多久，就会长满各种野草。多年以后，农田又会发生变化，草本植物减少，各种灌木又繁茂儿生长起来。再过若干年，一些高大的乔木也在这里生长起来，灌木又处于次要地位。经过漫长的时间，最终这块农田演变为一片森林。在不受外力的干扰情况下，它将成为一个非常稳定的森林群落，而不会被别的群落所取代，成为顶极群落。二、种群为什么不能无限增长？种群所需要的资源（食物、空间等）是有限的，随着资源的枯竭，种群数量就会被迫下降。此外，种群内部的相互关系和其他一些环境因素，如气候、食物、空间、营巢地、天敌、疾病、种间竞争等环境阻力都会抑制种群数量无限增长。根据对很多生物种群在有限食物和有限空间条件下数量动态的研究，可以看出：种群在开始时增长比较缓慢，以后逐渐加快，当种群数量达到环境所允许的最大数量的一半时，增长速度最快，但是以后由于环境阻力将随着种群的增长而成正比例增加，种群增长速度又逐渐缓慢下来，直到停止增长，这时种群数量将保持在一个相对恒定的水平上。第二节 生态系统一 生态系统的概念和类型教学目标1了解生态系统的基本类型，以及几个主要类型（森林、草原、农田、海洋、湖泊生态系统）的分布及主要特点；理解生态系统的概念。2通过指导学生归纳生态系统的概念，培养学生分析综合的思维能力；通过指导学生归纳主要生态类型的分布和特点，培养学生的自学能力及对比判断的思维能力。3通过了解生态类型的分布与特点，渗透生物与环境相适应的生物学观点以及生物与环境相统一的辩证观点的教育；通过归纳生态系统概念、了解不同生态类型的分布与特点的教学，渗透普遍性与特殊性相统一的辩证观点。重点、难点分析1生态系统概念的教学内容，是本节的重点知识，因为：（l）生态系统是生物圈的结构和功能基本单位。生态系统概念的内涵有四个方面：空间和时间界限；系统的基本组成；系统的基本功能；系统在功能上统一的结构基础和发展趋势。这既是对生态系统概念的全面、科学的理解，同时后继教材中讲述的有关课题，也都是围绕着概念中的这四个方面进行的。（2）生态系统概念的教学过程中，以一个特定的生态类型为例，指导学生通过这一类型的具体特点归纳生态系统的概念，是培养学生分析综合的思维能力的极好教学素材。（3）生态系统的概念与某一特定生态类型特点的关系，正是普遍性与特殊性的关系，很好地渗透了辩证唯物主义的普遍与特殊辩证统一的观点，有利于对学生进行辩证统一观点的教育。2生态系统概念的教学内容，同时也是本节的难点知识，因为：（1）生态系统概念的内涵有四个方面，并且都比较抽象，学生难于全面理解。因此，在教学中可先讨论一个特定类型的生态系统，有了一定的感性认识，在此基础上，全面总结归纳生态系统的概念。（2）生态系统的概念与生物群落的概念之间具有一定的包容关系，学生在运用概念时容易发生混淆不清的错误。因此，在教学中注意引导学生对比生态系统与生物群落这两个概念，从系统的基本组成和系统的基本功能两个方面加以区分。3本节教学中，因为要组织学生通过对一个类型生态系统的分析，总结归纳生态系统的概念，学生很难全面归纳出来，因此成为组织教学的难点。组织学生分析一个类型的生态系统时，学生容易从静态上把握生态系统的组成成分，但不容易从动态上分析出生态系统的时间和空间界限、以及生态系统各生物成分之间、生物成分与非生物部分之间的相互作用关系，这就需要教师采用设问的方式进行适当的引导。例如，在学生了解了生态系统的各个生物组成成分后，设问“生态系统各个生物成分之间有什么关系”以及“生物成分与非生物成分之间有什么关系”来引导学生分析生态系统的功能等。教学过程设计一、本课扬的参考课时为二课时。二、第一课时：1复习引入。首先引导学生复习生物群落的概念，指出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的总和，叫做生物群落。然后举例说明生物群落与无机环境之间是相互影响、相互作用的。最后提出生物群落与无机环境之间相互作用而构成一个统一的自然系统，叫做生态系统。提出本节课的学习课题。2以一个森林生态系统为例，分析说明一个生态系统的本质特征，为阐述生态系统的概念奠定基础。“森林生态系统”教学资料的呈现可以通过两种方式，一种方式是可供阅读的教材上的文字材料，另一种方式是可供观看的关于森林生态系统的录像。学生分析说明森林生态系统时，采用讨论的方式，教师由浅入深设计一系列的问题，引导学生的讨论。如：此生态系统的组成情况？此生态系统各成分之间的相互关系情况？此生态系统的动态变化情况？等等。如果学生讨论时有偏差，教师可作为参与讨论者，与学生一起讨论，并提出自己的看法，将学生知之不全的内容补充出来，引导学生全面、正确地进行分析。讨论中，教师力求做到引导学生分析出以下问题：从范围看，任何一个森林生态系统部分布在一定的自然区域内；从生物与非生物关系看，森林中的乔木、灌木和草被等绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物质，各种植食性动物依赖绿色植物而生存，植食性动物又是肉食性动物的物质和能量的来源；通过这种营养联系，生物群落与其无机环境之间才能形成一个自然系统。在这个自然系统中，物质不断地循环，能量不断地流动。讨论结束时，引导学生将讨论的结果扩展，引申到其他类型的生态系统都应具备类似的共同特征，由此引出生态系统的概念。3生态系统概念的教学，首先根据上面对森林生态系统讨论的结果，归纳作为一个生态系统所应具备的特征，引导学生得出生态系统的概念：生态系统就是在一定的空间和时间内，在各种生物之间以及生物与无机环境之间，通过物质循环和能量流动而相互作用的一个自然系统。在归纳生态系统概念时，应尽量让学生自己归纳得出，如果归纳的不够准确或全面，教师可以用森林生态系统的实例进行提示，最后由学生完整得出生态系统的概念。学生归纳出生态系统的概念后，教师引导学生从两个方面强化学生对生态系统概念的理解。一是引导学生根据生态系统的概念列举一些生态系统的实例，或反过来由教师列举一些实例让学生判断是否是生态系统；二是引导学生注意区分生态系统与生物群落两个概念。以此来强化学生对生态系统概念的理解。不管是学生自己列举生态系统的实例，还是教师列举一些实例由学生判断，都要注意两个问题，一是教师把自己当作是参与讨论者身份，而木是一个居高临下的教育者身份，如果学生列举的实例不属于生态系统，应引导学生从生态系统的概念出发，让学生自己发现问题，而不应该简单地由教师作出判断，在讨论中教师与学生共同强化认识；二是教师应注意列举的实例是否具有一定的代表性，如果代表性不强，教师应列举一些典型的生态系统与学生共同讨论，如最大的生态系统生物圈，常见的陆地陆生生态系统与水生生态系统等，以便为后面生态系统类型的教学奠定基础。区分生态系统与生物群落两个概念时，可以以实例加以说明。例如：在一阴湿山洼草丛中，有一堆长满苦踪的腐木，其中聚集蚂蚁、蚯蚓、蜘蛛、老鼠等动物，它们共同构成一个：（A）生态系统；（B）生物群落。学生容易判定为生物群落，这是因为忽视了在这个特定空间内，不仅有生物群落，而且有特殊的无机环境。这些生物之所以聚集在这个特定空间内，是因为各种生物之间以及生物与无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用。它们共同构成一个自然系统，即生态系统。三、第二课时：1第二课时开始时可以让学生回忆第一课时讨论和学习的问题，提出一些问题让学生来回答，如生态系统的概念、生态系统与生物群落概念的区分、列举几个实例让学生判断是否属于生态系统等。在学生回答问题后，引出生态系统类型的课题。2生态系统类型的教学，首先向学生阐明划分生态系统的依据。生态系统类型的划分依据是多方面的，一般依据环境中水分的状况划分成水生生态系统和陆生生态系统两大类型，每种生态系统又可划分为许多不同的类型。结合下表，使学生大致了解地球表面上生态系统类型划分的概况。水生生态系统陆生态系统淡水海洋（1） 流水（河、溪）（2） 静水（湖、池）（1）海岸线（2）浅海（3）上涌带（4）珊瑚礁（5）远洋带（1）荒漠（热、冷）（2）冻原、极地、高原（3）草原（干湿）（4）稀树干草原（5）温带针叶林、阔叶林（6）热带季雨林、雨林3具体的某一种生态系统类型的教学，可以采用在教师引导下的学生自学的方式进行。教师设计一些用于自学的问题，如：“每种类型生态系统的特点是什么？每种生态系统类型的环境特点是什么？每种生态系统类型的代表动植物有什么？”等问题。学生带着这样的问题自己阅读教材的教学资料，寻找答案。由此对各个生态系统类型的特点有一个大概的了解。在教学中，由于大部分时间是学生自己对教材教学资料的阅读和自学，教师应指导学生在自学过程中进行分组的讨论，教师本人也可做为学习者加入一些小组的讨论，通过在师生之间和生生之间的交流，有利于问题的解决，也有利于彼此间的情感交流。在教学中，教师应注意引导学生对各个类型生态系统进行了解时，不仅了解各自的环境特点和代表动植物的分布，同时注意各个类型生态系统所具有的共同特征，以强化对生态系统概念的理解，这也是对生态系统概念的具体化。在教学中，教师要注意引导学生对各个类型生态系统进行对比分析，设计一些深入的问题让学生思考。如：各个生态系统的代表动植物的种类与该生态系统环境特点的关系等问题。学生分析思考和讨论此类问题，有利于他们建立生物与环境相统一的观点，同时也有利于提高学生的分析能力。4了解各个类型的生态系统之后，教师应再次引导学生对各个生态系统的成分进行比较分析，不但注意到各个生态系统的各自特征，而且认识到，所有的生态系统在组成成分上有一个共同的特点，就是既有大量的植物，也有大量的动物，二者缺一不可。再引导学生思考，除了这些可见的组成成分外，还有没有别的容易被忽略的成分，使学生认识到，在所有的生态系统中，还都存在着很多微生物（如细菌、真菌等），以及非生物的成分（如水、空气、温度、阳光等），以便为后面“生态系统结构”的教学奠定基础。5第二课时完成后，可根据教学目标进行检测，当堂进行反馈和矫正（检测方式和内容略）。四、本课题教学中应注意的问题：1注意课堂教学中学生主体作用的发挥。本节教学中，有许多内容采用的是学生讨论、学生阅读、学生分析、学生归纳的方式进行教学，学生活动比较多，因此教师应注意自己在教学中的角色，除了必要和关键的引导外，不要代替学生把结论得出，留给学生足够思考和讨论的时间，使学生真正参与到教学过程之中，做到自己学会知识和会学知识。2注意课堂教学过程中学生各种学习活动的组织，设问注意层次性，使得问题有条木紊地顺序解决。3注意把本节课题中丰富的观点教育内容同化于教学内容之中，渗透于教学过程之中，做到“润物细无声”，让学生在潜移默化中受到观点教育，切忌观点的硬性灌输。小资料一、生态系统学说的建立与中国哲学思想：美国年轻的生态学家林德曼在创建生态系统学说之前，曾对一个小型湖泊进行了三年的定位研究，积累了大量的资料和数据，就是没有理出一个科学的头绪。他无意中从中国同学那里得到启发。一句最普通的中国谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃稀泥”，使他茅塞顿开。他从食物链和能量转换的角度揭开了生态系统的奥秘。1943年他的第一篇论文食物链和金字塔营养级的研究报告轰动了生物界。他怀着激动的。心情在这篇论文的小标题上注明，这是在中国哲学思想的指导下写成的。二、“生物圈2号”试验：1993年9月26日，世人瞩目的美国“生物圈2号”（人造生态系统）试验宣告结束。4男4女8名科学家在与世隔绝的人造“世外桃源”中度过了两年封闭式的生活之后，终于重返被称为“生物圈1号”的地球上。在美国的石油巨头爱德华巴斯的资助下，由美国太空生物圈投资公司经过七年的策划和兴建，1991年在亚利桑那州图森市东北部建起了一座占地面积约13万平方米的巨大水晶宫生物圈2号。这座高约26米，容积为204立方米的建筑实际上是一个巨大的温室，在其内部人为地建造了一个小生态系统。包括一片热带雨林、一片热带草原、一片沙漠、一片灌木丛、一片沼泽、一个水深75米的小海洋和农场及居住地。环顾四周，还可以发现青蛙、蚂蚁、山羊等动物。它完全处于封闭状态，没有外界空气、食物和水的补充，是一个模拟大自然的人工生态系统。1991年9月26日，来自英、法、美和比利时的8名科学家进入“生物圈2号”，成了首批居民。8名勇士努力搜集各种科学数据，世界各地人们怀着极大热情和兴趣关注着他们的事业。“生物圈2号”的试验主要是为了人类未来向太空移民而进行的，其目的是试验人类是否能够不用外界的帮助而通过自身循环来达到生存的目的。然而，事实表明“生物圈2号”的设想是不现实的。科学家进入一年多后，由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建筑混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致环境氧气含量从21降到了14。3年后，一氧化碳含量猛增到79，足以减弱人体合成维生素B12的能力，危害大脑健康。科学家还发现，除了藤本植物比较繁盛外，所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了；大树也摇摇欲坠；昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外，基本死亡。生物圈2号上层的温度远高于预计的数字，而下层的温度又大大低于预计的数字。1996年1月 1日，哥伦比亚大学接管了生物圈2号， 9月，多名专家对该试验进行了总结，他们认为，目前人类还无法用人工方法保持地球的活力，在现有科学技术下，地球是人类唯一的家园，人类应当努力保护它。二 生态系统的功能教学目标1了解能量流动和物质循环是生态系统的功能，了解能量流动的定义、过程以及研究能量流动的意义，了解物质循环的定义，理解能量流动和物质循环的特点，理解能量流动与物质循环的区别和联系。2通过指导学生分析生态系统的能量流动的过程和特点，培养学生分析综合和推理的思维能力。3通过了解生态系统能量流动的过程和碳循环的过程，渗透普遍联系的辩证观点；通过了解生态系统的能量流动过程和碳循环的过程，