第七章 生物的进化

1 / 63 第七章 生物的进化 第七章生物的进化 教学目的 1.了解达尔文自然选择学说的主要内容。 2.了解种群，种群基因库、基因频率的概念，以及基因频率的计算方法。 3.了解突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。 4.通过对桦尺蠖在工业区体色变黑例子的学习，了解自然选择在生物进化中的作用。 5.了解隔离的概念和类型，以及隔离与物种形成的关系。 教学重点 1基因频率的概念。 2自然选择在生物进化过程中的作用。 3隔离的概念和类型，以及物种形成的方式。 教学难点 1基因频率的概念和计算方法。 2自然选择在生物进化过程中的作用。 教学用具 1非洲野牛迁徒生活的录像片断。 2英国曼彻斯特地区 18世纪中期到 20世纪中期浅色型和黑色型桦尺蠖数量变化的 cAI 课件。 3加拉帕克斯岛地雀演化的 cAI 课件。 教学方法：教师讲述，学生归纳，探究相结合。课时安排：2 课时 引言：我们已经知道地球上现存的有记载的生物种类大约200 多万种，还有许许多多种生物没有被我们发现，没有发现的生物数目可能要比已经发现的多 10 倍，更何况已经绝2 / 63 灭的生物比现存的还要多得多。据估计，曾在地球上生活过的生物种数可能多达 5 亿 10亿。这么多的生物 从无到有，从少到多，从简单到复杂，从低等到高等，一批又一批地 “ 踏上 ” 地球，又 “ 远离 ” 地球走向灭亡，进行着自然界的 “ 新陈代谢 ” ，这就是生物的进化。（板书） 设问：生物为什么会进化？生物进化的实质是什么？生物进化有什么规律？ 讲述： 19 世纪，达尔文提出的以自然选择学说为核心的生物进化论，已被广大学者所承认，任何理论通常都要随着知识的增加而改进，随着遗传学和生态学等现代生物科学的发展和深入到生物进化理论的研究，使达尔文进化理论不断完善和发展，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。（板书） 观看：录像 非洲草原野牛四季生活及生殖过程，突出迁徙路经大河时，许多个体被淹死或被鳄鱼吃掉的情景。 提问：请同学们根据录像及初中所学有关知识总结归纳出达尔文自然选择学说的主要内容是什么？有什么重要意义及局限性？（回答：主要内容包括：过度繁殖，生存斗争，遗传变异、适者生存。） 提问：什么是过度繁殖？（回答：任何一种生物的繁殖能力都很强，在不太长的时间内能产生大量的后代表现为过度繁殖。） 3 / 63 提问：为什么自然界中的生物总是繁殖的多生存下来的少呢？（回答：因为生存条件是有限的，生物在争夺有限的空间和 食物的情况下同种生物个体之间、种与种之间、生物与无机环境之间进行着激烈的生存斗争，斗争的结果是一部分个体被淘汰。） 提问：生物个体的幸存与被淘汰的基础是什么？（回答：生物个体具有既能保持亲本的性状又会出现不同的变异性状。达尔文清楚地知道可遗传的变异是生物进化的基础。） 提问：在生存斗争中，什么样的个体容易获胜，并生存下来？（回答：有利变异个体容易在生存斗争中获胜并将这些变异遗传下去，不利变异个体则容易被淘汰。达尔文把这种适者生存不适者被淘汰的过程叫作自然选择。） 在长期的自然选择过程中，微 小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。 提问：达尔文自然选择学说有什么重要意义？（回答：科学的解释了：（ 1）生物进化的原因；（ 2）生物的多样性和适应性。） 提问：什么是生物进化的原因？（回答：在长期的自然选择过程中，微小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。） 4 / 63 讲述：由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于（ 1）遗传和变异的本质，（ 2）自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能 作出科学的解释。 在 21 世纪的今天，随着现代生物科学的发展，关于生物进化过程的研究，虽然仍以达尔文进化理论为框架，但达尔文原来的思想却被大大改进和扩展了。关于自然选择等问题的研究，已经从生物个体为单位发展到了以种群为基本单位。形成了以自然选择学说为基础的现代进化理论。（板书）设问：现代生物进化理论的主要内容包括哪几方面？ 讲述：主要内容包括四个方面：（ 1）种群是生物进化的单位；（ 2）突变和基因重组产生进化的原材料；（ 3）自然选择决定生物进化的方向；（ 4）隔离导致物种的形成。 提问：为什么说 种群是生物进化的单位呢？种群的定义是什么？讲述：请通过实例分析归纳出种群的概念。例如：（ 1）一个池塘中的全部鲤鱼；（ 2）一个池塘中的全部鱼；（ 3）一片草地上的全部植物；（ 4）一片草地上的全部蒲公英。 引导学生总结出（ 1）与（ 4）属于种群，因此，总结出种群是指生活在同一地点的同种生物个体的总和。 提问：种群的组成有什么特点？个体之间存在着什么关系？（回答：种群个体间具有年龄和性别的差异，并不是机械的结合在一起。个体之间存在关系是：彼此可以交配实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。） 5 / 63 讲述：因此说种群是生物繁殖的基本单位。达尔文清楚地知道只有能遗传的变异才对进化过程有意义。也就是说可遗传的变异是物种或种群进化的基础。 提问：进化所需要的变异的来源有几方面？（回答：突变和基因重组。） 讲述：由减数分裂和有性生殖引起的基因重组，通过产生不同基因的组合，都提高了群体的可遗传变异。例如，人有 23 对染色体，即使每对染色体只含有一对杂合的等位基因，通过自由组合就会产生出 8 万多种不同配子，这样在一个新生儿中就可能有 6l07 个以上的基因重组。考虑到染色体上有许许多多对杂合基因，因此实际上 基因重组数可能是一个天文数字。由此可见，一个个体所含的基因仅仅是种群中基因的小小组成部分。 提问：种群中全部个体的基因称为什么？（回答：一个种群所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。） 讲述：我们知道多指为显性基因控制的遗传病，而绝大多数人表现为正常。白化病是隐性基因控制的遗传病，但绝大多数人表现正常。 提问：以上事实说明了什么？（回答：说明不同的基因在种群的基因库中所占的比例是不同的。） 讲述：某种基因在某个种群中出现的比例叫做基因频率。 6 / 63 提问：怎样才能知道某种基因的基因频 率呢？讲述：可通过抽样调查的方法获得。例如，从某种种群中随机抽出 100个个体测知基因型为 AA、 As、 aa的个体分别为 30、 60和 10，其中 A 基因频率为多少？ a 基因频率为多少？教师的引导下由学生自己计算得出： A 基因频率； a 基因频率 提问：（ 1）种群中某基因的频率能否发生变化？（ 2）导致种群中某基因频率发生变化的因素有哪些？ 观看：用 cAI 课件模拟英国曼彻斯特地区桦尺蠖从 19世纪中期到 20 世纪中期，浅色型桦尺蠖和黑色型桦尺蠖所占比例发生剧烈变化的过程。首先出现 19 世纪中期长满地衣的浅色树干及树干 上栖息着浅色与黑色 9： 1 的桦尺蠖的画面。 提问： 1850年以前该地区的桦尺蠖为什么以浅色为主？黑色个体很少的原因是什么？回答：因为浅色与环境色彩相似，是桦尺蠖的保护色。黑色易被天敌捕食，而受到控制。 讲述：调查发现浅色基因频率为 95，黑色基因频率为 5，这说明黑色基因是突变产生的。观看：出现第二个画面，即随着英国工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑色的树干及栖息着浅色与黑色 1： 9 的两色桦尺蠖。 探究实验：让学生背对电脑屏幕，教师哨声一响学生转身迅速用鼠标点掉一 个桦尺蠖，哨声一响再背过身去这样重7 / 63 复多次后，统计剩下的两色桦尺蠖的数量。 讨论： (1)多数幸存者的颜色与生存环境有什么关系？(与生存环境颜色相近 ) 讨论： (2)你的实验结果与自然选择有什么关系？ (与自然选择结果类似 ) 提问：以上实验结果说明两色桦尺蠖的数量变化的根本原因是什么？（回答：原因是黑色基因（ S）与浅色基因（ s）两种基因出现的频率发生了改变，这是长期自然选择的结果。） 讲述：由此可见，种群中的基因频率是可以改变的，导致基因频率改变的因素是：基因突变、基因重组、自然选择。 总 之，种群中的个体一代一代死亡，但基因库却在代代相传的过程中保持和发展。因此说，生物进化的过程实质上就是种群基因频率发生变化的过程。所以说种群是进化的单位。 引言：我们已经知道了：（ 1）生物进化的实质是种群基因频率的改变。（ 2）种群是生物进化的单位。（ 3）影响种群基因频率改变的因素有基因突变、基因重组、自然选择。 提问：基因突变与基因频率的改变有什么关系呢？（回答：基因突变是可遗传变异的根本来源。这是因为基因突变可产生新基因（等位基因），是基因频率改变的基础。） 提问：基因突变有什么特点？回答： 基因突变的特点有：8 / 63 （ 1）普遍存在的；（ 2）随机发生的；（ 3）突变频率是很低的；（ 4）多数对生物体是有害的；（ 5）不定向的。讲述：自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。 提问：为什么还能够改变种群中的基因频率呢？回答：这是因为种群都由许多个体组成，每个个体都有成千上万个基因，虽然每个基因的突变率很低，但每个种群的每一代都会产生大量的突变基因。 讲述：例如，果蝇约有 104 万对基因，假定每个基因的突变率都是 10 5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有 108个个体），请同学们计算出每一 代出现基因突变数是多少？（由学生计算得出结论）每一代出现基因突变数是 107个。说明种群中每一代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累是基因频率改变的基础。突变有利有害不是绝对的，是相对的。这取决于生物的生存环境。再次出示英国曼彻斯特地区 19世纪中期到 20世纪中期浅色桦尺蠖和黑色桦尺蠖比例变化的画面，引导学生答出（ S）黑色基因是基因突变产生的，对桦尺蠖的生存是有害的，但随着英国工业的发展，桦尺蠖生存环境的改变，有害的基因（ S）变为有利的基因。因此说，突变基因的有害与有利是相对的，不是绝对的。 提问：基因重组与基因频率的改变有什么关系？回答：9 / 63 由于基因突变是不定向的，突变的结果可产生相应的等位基因。如前所述，假如人的 23 对同源染色体上都有一对等位基因，通过减数分裂和受精作用，在后代中则可产生 6107个以上基因重组类型，使种群中出现大量的可遗传变异，从而使突变基因频率扩增。由于这些变异的产生是不定向的，无法定向改变基因频率。 设问：生物进化的方向是如何决定的呢？请同学们阅读课文 P66页（第二段） P67（第一段），同时回忆 cAI 课件所展示的结果，四人一组讨论，从宏观（性状）和微观（基因）两个方面 分析英国曼彻斯特地区从 19世纪中期到 20世纪中期，桦尺蠖比例的变化，说明桦尺蠖进化过程的原因。 讲述： 1从宏观（性状）上来看进化过程为： 19世纪中期桦尺蠖的浅色性状与环境色彩相似，属于保护色，较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境色彩差异很大，不能适应环境，易被捕食者捕食，因此，突变产生后，后代的个体数受到限制。 19世纪中期到 20 世纪中期，由于地衣死亡，桦尺蠖栖息的树干裸露并被烟熏黑，使得黑色性状与环境色彩相似而大量生存，浅色性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者 被淘汰。 2从微观（基因）来看进化过程为： 19世纪中期以前，由于黑色基因（ S）为不利变异基因，控制的性状不能适应环境而受到限制，因此，当时种群中浅色基因（ s）的频率10 / 63 为 95，黑色基因（ S）的频率为 5。到 20世纪中期由于黑色基因（ S）控制的性状能适应环境而大量生存并繁殖后代，浅色基因（ s）控制的性状不能适应环境而大量被淘汰，使后代数量大量减少。浅色基因（ s）的频率下降为 5，黑色基因（ S）的频率上升为 95。结果是淘汰了不利变异的基因并保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。 由此可见，种群产生 的变异是不定向的，经过长期的自然选择和种群的繁殖使有利变异基因不断积累，不利变异基因逐代淘汰，使种群的基因频率发生了定向改变，导致生物朝一定方向缓慢进化。因此，定向的自然选择决定了生物进化的方向。 请根据桦尺蠖的进化过程分析：（ 1）是否产生了新的物种，为什么？回答：没有产生新的物种，因为曼彻斯特地区的桦尺蠖是一个种群，个体之间彼此可以自由交配，实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。 提问：（ 2）什么是物种？物种又是如何形成的？回答：物种是指分布在一定的自然区域内，具有一定的形态结构和生 理功能，而且在自然状态下能够相互交配和繁殖，并能够产生可育后代的一群生物个体。即物种是代代相传保持一个共同基因库的群体。 问：骡子是怎样产生的？能否传种接代？说明什么问题？ (骡子是马和驴的杂交后代，不能繁殖，原因是马和驴11 / 63 是两个物种 ) 讲述：这一事实说明不同物种之间不能交配，或即使交配成功，也不能产生可育的后代，该现象称之为生殖隔离。 请分析说明：区分物种的主要依据是什么？ (区分物种的主要依据是有无生殖隔离 ) 提问：生殖隔离（物种）形成的主要原因是什么？ 观看：演示 cAI课件，给出加 拉帕戈斯群岛的地图。请同学们用地理知识估算岛与岛之间的距离。再出示不同岛上的植被情况（突出果实的大小），让学生了解各岛屿的生存条件。最后出示有不同特征的地雀，特别突出地雀喙形大小的特征，然后让学生根据地雀的特征和岛屿生存条件将地雀安放在适宜的岛上（放错会发出鸣响）。 讲述：加拉帕戈斯群岛上的 14 种地雀都起源于同一个物种，是南美雀类的后代。请同学们分析，它们形态特征形成显著差异的原因是什么？ 提问：加拉帕戈斯群岛之间的水域起了什么作用。回答：起到地理隔离的作用。讲述：一个种群由于地理环境原因被分割 成了许多个小的种群 这种隔离称为地理隔离。被地理条件隔开的小种群的基因组成或基因频率起初就不可能完全相同。 提问：根据基因突变的随机性的特点，长期的隔离对不同岛屿上地雀小种群的基因组成有什么影响？回答：由于突12 / 63 变是随机的，被分割的小种群可能会出现完全不同的突变。由于地理隔离，各种群间没有基因交流，因此一个种群中的突变自然不会引起另一种群的改变。 提问：根据不同岛屿的生态环境特点分析 14 种地雀形成显著差异的根本原因是什么？回答：由于地理隔离，各种群生活在不同的生态环境中，因而有不同的选择方向。即，不同种群选择保留下的基因不同，使分开的种群的基因库组成和基因频率产生了很大的差异。这就是 14 种地雀形态特征显著差异的根本原因。 讲述：经过长期地理隔离，不同种群在形态特征。生活习性上有了显著的差异，若再次相遇仍能交配和繁殖可育后代，这样的不同种群称之为亚种。如，东北虎和华南虎属于不同的虎亚种。如果通过长期的地理隔离，使不同种群个体之间形成生殖隔离（不能发生基因交流）。新物种就产生了，如，加拉帕戈斯群岛上的 14 种地雀的形成过程，就是长期的地理隔离导致生殖隔离的结果。 因此说：物种形成的原因是突变和 基因重组。自然选择及隔离三个基本环节综合作用的结果。不同新物种形成的过程进行的十分缓慢，往往需要成千上万代甚至更长。 小结：现代生物进化理论的基本观点是：进化的基本单位是种群；进化的实质是种群基因频率的改变 物种形成的基本环节是：突变和基因重组 提供进化13 / 63 的原材料；自然选择 基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离 物种形成的必要条件 第八章生物与环境第一节生态因素 教学目的 1.理解生态因素的概念。 2.理解非生物因素（光、温度、水）对生物的影响。 3.理解生物因素（种内关系和种间关系）对生物 的影响。 4.理解生态因素的综合作用。 教学重点 1.光、温度和水对生物的影响。 2.种内关系和种间关系。教学难点 1.互利共生和寄生的区别。 2.生态因素的综合作用。 教具准备：多媒体教学软件（或录像带、投影片）、小道具模型（三叶草、有香味的花、蚂蚁、三角烧瓶、酒精灯等） 教学方法：观察、探索、论证与归纳相结合；以激发学习兴趣，鼓励竞争为导向。课时安排：一课时 引言：生物无论生活在什么样的环境中，都会受到环境中的各种因素的影响。例如（演示下列现象）： 给过敏性鼻炎患者闻花香，患者会怎样？（会立即打喷嚏） 将 水洒在含羞草的叶片上，叶片会怎样？（立即合拢） 将蚂蚁放在三角烧瓶中加热，蚂蚁会怎样？（随着温度的升高，蚂蚁活动加剧直至死亡。） 从上述例子不难看出，环境中的各种因素对生物的影响是十分深刻的。因此，我们把环境中影响生物的形态、生理和分布的因素，叫做生态因素。（用屏幕显示课题及生态因素的14 / 63 概念、种类） 生态因素包括非生物因素和生物因素。下面请同学们看一段录像片（与课本内容基本一致），并回答下列问题：（用屏幕显示） 光对植物、动物的形态、生理、分布有什么影响？找出片中的实例。 温度对植物、动物的形态，生理，分 布有什么影响？用片中的实例说明。 水对动物，植物的形态，生理、分布有什么影响？找出片中的实例。 在学生回答的基础上，出示板书内容。并提问： 除光、温度和水以外，还有哪些因素属于非生物因素？（空气、土壤 ） 影响公鸡打鸣的非生物因素是什么？（光） 自然界中的每一个生物，都受到周围很多其他生物的影响。这些生物，既有同种的，也有不同种的。因此就形成了种内关系和种间关系。（在屏幕上打出种内、种间关系的概念及种类，并简述之。然后，以小组为单位，用抢答的方式，判断出所播放的画面是那一种关系。）（注： a.滚动播放， 直至全部找出。 b.播放的画面包括种内、种间关系，以便于区分，如可将狼与羊、兔子与草、雌螳螂在交配后吃掉雄螳螂的画面组成一组播放。 c.采用小组计分制。） 提问： 在片中，海葵与寄居蟹的关系属互利共生，蛔虫与人的关系是寄生。虽然都是两种生物共同生活在一起，但它们是有区别的，你能说出它们的不同吗？ 为什么作物播种或栽培不能过密？ 15 / 63 种间关系数量关系图特点实例 互利共生 两种生物在数量上同时增加，同时减少，呈现出 “ 同生共死 ” 的同步性变化。地衣； 大豆与根瘤菌 寄生寄生生物的生存离不开寄主，但寄生生 物的存在对寄主有害，在一定程度上又会影响宿主的数量。蛔虫与人； 噬菌体与细菌 竞争 不同物种间生态需求越接近竞争越激烈。在两种生物生存能力不同时，数量上呈现出 “ 你死我活 ” 的同步性变化。牛与羊； 水稻与稗 捕食 两种生物在数量上呈现出 “ 先增加者先减少，后增加者后减少 ” 的不同步性变化。草与牛； 兔与狼 环境中的各种生态因素，对生物体是同时共同起作用的，而不是单独地、孤立地起作用。（显示板书）例如片中看到的海葵，除与寄居蟹有关系外，还与周围环境中的其他因素有关，如水温、食物、天敌等，受着各种生态因 素的综合影响。但各种生态因素所起的作用并不是同等重要的，有关键因素16 / 63 和次要因素之分。 问：对海葵来说，上述生态因素中哪一个是关键因素？（答：寄居蟹） 总之，生物的生存受到很多种生态因素的影响，这些生态因素共同构成了生物的生存环境。生物只有适应环境才能生存。 重播本堂课板书内容，作为本节课的小结。 第八章生物与环境第二节种群和生物群落 教学目的 1了解种群的特征。 2了解种群数量的变化。 3了解研究种群数量变化的意义。 4了解生物群落的概念和结构。 教学重点 1种群的特征。 2种群数量的变化。 3生 物群落的概念。教学难点：种群数量的变化。 教具准备 1.录像资料：野兔成灾、蝗灾。 2.剪报资料：澳大利亚野兔成灾、山西发生蝗灾。 3.投影片（或自制挂图）： 种群年龄组成的三种类型； 我国人口数量变化曲线； 影响种群数量变化的因素； 某海岛上环颈雉种群的增长曲线； 大草履虫种群的增长曲线； 某岛屿上绵羊种群的增长曲线； 两种增长类型比较； 森林生物群落和湖泊生物群落的垂直结构； 森林生物群落的水平结构。 教学方法：讲述，谈话与讨论相结合。课时安排：二课时。 引言：在生产实践中，常常碰到这样的问题：草原的牧 民在17 / 63 承包的草场上该放养多少牛羊，经济效益才最好；沿海的渔民该捕捞多少鱼虾，才能既获得好的收益又能持续发展；农业生产中怎样控制害虫的数量，才能获得大丰收。要解决这些问题，必须研究生物的群体单位 种群和生物群落。我们先来复习一下第七章学过的种群概念。 提问：什么是种群？（回答：生活在同一地点的同种生物的一群个体。） 练习：下列叙述中属于种群的是： 1一个池塘中的全部鱼。2一片草地上的全部蒲公英。 3世界上的全部鸟。 4一片农田的全部东亚飞蝗。（回答： 2 和 4 是种群。） 讲述：如果某种生物对人类是有益的， 人们总是希望它们越来越多；如果某种生物对人类是有害的，人们总想使它们越来越少。由此可见：种群研究的核心问题是种群数量的变化。要研究种群数量的变化，首先要了解种群的一些特征。这些特征主要包括种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。 种群密度是指单位空间内某种群的个体数量。 提问：实际研究中，不可能逐一计数某个种群的个体总数，如何测定某物种的种群密度呢？（回答：计数种群的一小部分，估计整个种群的密度。） 讲述：对了，这就是常用的取样调查法。要测定某地的某种植物的种群密度，常用的取样调查法，实习 3 介 绍的就是这18 / 63 种方法。要测定某地的某种动物的种群密度，常用的取样调查法是标志重捕法。标志重捕法就是在被调查的种群的生存环境中捕获一部分个体，将这些个体标志后再放回原来的环境，经过一定期限后进行重捕，根据重捕中标志个体占总捕获数的比例，来估计该种群的数量。公式是种群数量 N=（标志个体数 X 重捕个体数） /重捕标志数 提问：经过测定，我国某地的野驴，平均每 100km2 不足两头，而同一地区的灰仓鼠，平均每 100km2 有数十万只。由此可得出什么结论？（回答：相同的环境条件下，不同物种的种群密度不同。） 提问：在一片农田 中的东亚飞蝗，夏天种群密度较高，秋未则降低。由此可得出什么结论？（回答：不同的环境条件下，同一物种的种群密度不同。） 小结：种群密度是种群的重要特征。种群密度随环境条件和物种的不同而不同。 讲述：种群密度为什么会发生变化呢？我们继续研究种群的其他特征。 出生率是指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数目。死亡率是指种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数目。 提问：出生率和死亡率与种群密度的关系如何？（回答：出生率高于死亡率，种群密度增加；出生率低于死亡率，种群19 / 63 密度下降。）（投影片：我国 人口数量变化曲线） 讨论：长期以来，我国的人口增长很快，主要原因是什么？（结论：出生率高，死亡率低是导致我国人口增长过快的主要原因。） 讨论：控制我国人口增长的措施？（结论：在死亡率低的前提下，只能控制人口出生率。）（在此可批判马尔萨斯反动的人口论观点。） 小结：出生率和死亡率是决定种群密度和种群大小的重要因素。 讲述：与出生率和死亡率密切相关的是种群的年龄组成。 年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。一般分为三个年龄期：幼年期，成年期和老年期。 提问：按年龄组成可分为几种类型？（回答 ： 1幼年多、老年少， 2幼年少、老年多， 3比例适中。）（投影片：年龄组成的三种类型） 提问：幼年多、老年少，种群密度的变化趋势是什么？（回答：种群密度会逐渐增大。） 提问：幼年少。老年多，种群密度的变化趋势是什么？（回答：种群密度会逐渐减小。） 提问：比例适中，种群密度的变化趋势是什么？（回答：种群密度会保持稳定。） 小结：种群的年龄组成可用于预测种群密度的变化趋势，按20 / 63 变化趋势分为三种类型：增长型、衰退型。稳定型。 讲述：与出生率有关的另一个种群特征是种群的性别比例。性别比例是指种群中雌雄个体 数目的比例。 提问：种群的性别比例失调，对种群密度有什么影响？（回答：种群的性别比例失调，出生率就会下降，种群密度明显降低。） 讲述：生产上常利用性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，达到事半功倍的杀虫效果。 小结：性别比例通过影响出生率来影响种群密度。 讲述：种群除了以上所讲的特征外，还有迁人和迁出等特征。 总结：综上所述，种群数量变化是种群研究的核心问题，种群密度是种群的重要特征。出生率和死亡率。年龄组成，性别比例以及迁人和迁出等都可以影响种群的数量变化。其中出生率和死亡率。迁入和迁出是决定种群数量变化 的主要因素，年龄组成是预测种群数量变化的主要依据。 引言：光明日报消息： “ 澳大利亚野兔成灾。估计在这片国土上生长着六亿只野兔，它们与牛羊争牧草，啃树干，造成大批树木死亡，破坏植被导致水土流失，专家计算，这些野兔每年至少造成一亿美元的财产损失。兔群繁殖之快，数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁。 澳洲本来没有兔子，一八五九年，一个叫托马斯 奥斯汀的英国人来澳定居，带来了二十四只野兔，放养在他的21 / 63 庄园里，供他打猎取乐。奥斯汀绝对没有想到，一个世纪之后，这二十四只野兔的后代达到六亿只之多。 ” （有 条件的学校，教师可播放澳大利亚野兔成灾的录像片或蝗灾的录像片，没有录像资料的可以给学生读有关的剪报内容。） 提问：一只野兔是一个个体，澳大利亚的全部野兔属于什么？（回答：是一个种群。） 讲述：澳大利亚野兔成灾，实际上是种群的数量变化问题。澳大利亚野兔为什么成灾？成灾后人们该采取什么对策？这节课我们接着来研究种群数量的变化。请大家阅读课本第94页第四段，注意分析影响种群数量变化的因素。 阅读：提问：种群数量是由什么决定的？（回答：种群的数量是由出生率和死亡率、迁入和迁出等决定的。） 提问：哪些因素影响 种群数量的变化，怎样影响？（回答：气候、食物、被捕食、传染病等因素可以影响种群数量的变化，它们通过对出生率和死亡率、迁入和迁出的影响来影响种群数量的变化。） 讲述：凡是影响种群的出生率和死亡率、迁入和迁出的因素，都会引起种群的数量变化。这些因素有自然因素，也有人为因素。现代社会中，对种群数量变化的影响越来越大的是人类活动。（投影片：影响种群数量变化的因素。） 讲述：在这些因素的综合影响下种群数量会发生各种变化，包括增长、波动、稳定和下降等。下面我们主要研究种群的22 / 63 增长。（投影片：某海岛上环颈雉种群的增长； 我国人口数量变化曲线。） 提问：两个种群的增长有什么共同特点？（回答：连续增长，曲线大致呈 “j” 型） 讨论：出现 “j” 型增长曲线的条件。（注意与影响种群数量变化的四种因素对照）（结论：理想条件：食物或养料充足，空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等。） 种群迁入一个新环境后，在一定时期内种群的增长大致符合“j” 型曲线。（投影片：大草履虫种群的增长曲线；某岛屿绵羊种群的增长曲线。） 提问：两个种群的增长有什么共同特点？（回答：增长到一定程度（ k）后不再增长，曲线呈 “S” 型。） 讲述：对，这就是 “S” 型增 长。这种增长的特点是增长率逐渐下降。请分析为什么这两个种群的数量不能无限增长？（回答：在有限的环境中，随着种群密度的增大，种内斗争必将加剧，捕食者也会增加，种群的出生率就会降低，死亡率增高，增长率下降。）讲述： “S” 型曲线出现的条件是：空间有限，食物有限，有捕食者存在等非理想条件。 小结：种群数量的增长有两种类型，在理想的环境条件下，种群数量连续增长，呈现 “j” 型曲线；在有限的环境条件下，种群数量的增长率逐渐下降，呈现 “S” 型曲线。（投影片：两种增长类型比较） 23 / 63 讨论：澳大利亚野兔为什么成灾？其他地区的野 兔为什么不会成灾？（结论：因为气候适宜，空间充裕，牧草繁盛，没有敌害，所以澳大利亚野兔种群属于 “j” 型曲线增长。其他地区的环境条件是有限的。） 讨论：如何控制野兔种群的增长？（结论：引进野兔的天敌。） 讲述：对，我们不能改变澳大利亚的气候，也不可能缩小空间，更不能减少牧草，只能引入天敌。 读剪报： “ 二十世纪五十年代，科学家采用载液瘤病毒杀死了百分之九十的野兔，澳大利亚人才算松了一口气。 ” 分组讨论：蝗虫是对农业危害极大的害虫，大家讨论一下蝗灾发生的主要原因。 结论： 1食物不是主要原因，因为蝗灾的 发生与粮食增产并无直接联系。 2空间条件也不是主要原因，因为蝗灾发生时空间并无变化。 3也不可能是没有敌害，因为蝗灾发生，它的大敌应该增多。 4.主要原因是气候条件。 读剪报：山西日报消息： “ 由于去冬今春严重干旱，以蝗虫为主的病虫害在我省由南到北大面积发生。 ” 讲述：这则报道证明了我们的分析是正确的。下面我们再来分析讨论一个实际问题。 讨论：水产养殖专业户在一个池搪中放养了鲤鱼，每年捕捞多少才合适呢？（结论：合理的捕捞量与 k 值有关，一般为k/2，因为这样，种群的增长量最大。） 24 / 63 小结：研究种群数量变 化可为防治害虫提供科学依据，还可帮助人们对野生生物资源合理利用和保护。 讲述：通过以上学习，我们已经了解了种群的特征，种群的数量变化，知道种群是自然界中生物存在的群体单位。但是，在自然界中，一个种群是不可能单独存在的，它必然与其他种群通过种间关系有着紧密联系。 在一定自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，叫做生物群落，简称群落。（投影片：森林群落、湖泊群落垂直结构。）大家观察这两种生物群落，都是由多个种群组成的，各个种群之间具有直接或间接的关系。比如，它们分别占据一定的空间，形成一定的 空间结构。 观察：森林群落、湖泊群落有无分层现象。（回答：有，动植物都分上、中，下三层。） 讲述：生物群落在垂直方向上具有明显的分层现象，这就是生物群落的垂直结构。（投影片：森林群落的水平结构。） 观察：水平方向上种群的分布和密度有什么特点？（回答：不同地段分布着不同的种群，种群的密度也有个别。） 讲述：在水平方向上的分区段现象，就是生物群落的水平结构。 垂直结构和水平结构是生物群落的空间结构，生物群落还有演替等现象，同学们课后可自己阅读有关资料。 总结：经过两个课时的学习，我们了解了种群和生物 群落的25 / 63 一些知识： 在一定区域内的生物，同种的个体形成种群，不同的种群形成生物群落。 种群具有种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等特征。环境中的各种生态因素都可能影响种群的数量变化，在理想条件下，种群的增长呈现 “j” 曲线，在有限的环境条牛下，种群的增长呈现 “S” 型曲线。了解种群的数量变化规律对人们的生产生活实践有着重要意义。 生物群落在空间上有垂直结构和水平结构。 思考题： 1读剪报： “ 可是，好景不长。到了二十世纪五十年代，人们发现野兔又多了起来。原来，新一代的野兔己对粘液瘤病毒产生了免疫力 。 ” 请同学们根据所学知识帮助澳大利亚人解决这个问题。（参考答案：用新种病毒来解决。）2草原的牧民承包了一片草场，要想取得好的经济效益，必须确定合理的载畜量。为什么？ （参考答案：草场的环境条件是有限的，如草的产量等，牲畜过多，食物不足，畜产品的产量不高，而且过度放牧容易造成草场的毁坏；牲畜过少，不能充分利用资源，造成浪费，同样经济效益不高。） 第八章生物与环境第三节生物与环境的相互关系一、生态系统的类型 教学目的 1理解生态系统的概念。 2了解生态系统的类26 / 63 型。教学重点：生态系统的概念。 教学难点： 1生态系统的概念。 2运用直观教学手段，使学生了解不同类型的生态系统的特点。 教具准备：多媒体课件（或录像、挂图）。教学方法：讲授、启发式教学与自学相结合。课时安排：一课时。 讲述：（创设情境，复习并引入新课）同学们，如果我们以一口池塘为研究对象。（课件：池塘生态系统）那么，通常情况下，池塘中会有些什么生物呢？（答：鱼、虾、浮游藻类、小甲壳动物等。） 问：池塘中所有的鱼是一个种群吗？为什么？（答：不是。因为鱼有许多种。） 问：池塘中鱼、虾、浮游植物等所有生物组成什么？（答：生物群落。） 问：池塘中除生物群落还有什么呢？（答：有水、溶解在水中的物质、照射到池塘的阳光等无机环境。） 讲述：生物群落和无机环境存在什么关系呢？下面我们来看两个事例。（多媒体课件、录像或讲解） 事例 1： 1998年，我国长江流域发生特大洪涝灾害。大灾过后，我国政府痛下决心，宣布在长江中上游地区实施天然林保护工程。 问：保护植被和防治洪涝灾害有什么关系呢？（植被大量破坏，引起水土严重流失，气候变化异常，旱涝灾害频繁27 / 63 发生。） 事例 2：南极科考中，科学家发现，南极的企鹅体内竟然有杀虫剂 DDT。这一 地区从来没有施洒过农药，那么， DDT是哪来的呢？（答：农田中大量使用 DDT，随雨水冲刷进入水体后，导致水生生物中毒，远在南极的企鹅也难幸免。） 可见，生物群落和无机环境之间相互作用、相互影响、密不可分，它们之间形成一个有机统一的整体。我们把生物群落和无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。 讲述：一口池塘就是一个生态系统。同理，一块草地，一片森林，一块农田，都可以各自成为一个生态系统，它们的共同特征是：在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落和无机环境之间，通过能量流动和物质 循环而相互作用形成一个统一整体。而生态系统的时空范围有大有小，小到一口池塘，大到地球上全部生物及无机环境，即生物圈。生物圈是地球上最大的生态系统。 讨论： 1森林和河流的无机环境有什么不同？（主要区别在于森林是陆地无机环境组合，而河流为淡水水域无机环境组合。） 2森林和河流中的生物群落分布有什么不同？（主要区别是森林乔木和树栖动物为主，而河流以水生动植物为主。） 28 / 63 讲述：可见，由于无机环境组合的不同，导致生物群落的分布不同，森林和河流生态系统类型显著不同。在生物圈这个最大的生态系统中，存在 着许多的不同的生态系统类型。 讲述：地球上的生态系统可以分为陆地生态系统和水域生态系统，陆地生态系统中，根据各生态系统的植被分布情况，可分为森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统等。水域生态系统中，又可分为海洋生态系统、淡水生态系统等类型。 下面以森林生态系统为例分析其主要特点：（也可选学生比较熟悉的生态系统为例）（课件，录像或讲授） 问：森林生态系统分布在什么地区？（答：湿润和较湿润地区。） 问：主要的动植物有哪些？（答：植物以乔木为主，动物以营树栖和攀援生活的种类特别多，如犀鸟 、松鼠、眼镜猴等。） 讲述：对，森林生态系统的主要特点是：动、植物种类繁多，群落的结构复杂，因而种群的密度和群落结构能够长期处于较稳定的状态。那么，森林有什么作用呢？（师生共同得出森林的经济效益、生态效益和社会效益。） 接下来请同学们结合课件（或录像）介绍，阅读课本内容中的草原生态系统、农田生态系统、海洋生态系统和淡水29 / 63 生态系统。（阅读后）指导学生归纳： 名称分布区域主要特点主要生物生态效益 森林生态系统湿润或较 湿润地区动植物种类繁多，群落结构复杂，长期较稳定植物：乔木为主；动物：营树栖和 攀援生活类多 (1)是人类的资源宝库 (2)维持生物圈的稳定 (3)改善生态环境 草原生态系统干旱地区动植物种类少，群落结构简单，不稳定易变化植物：草本为主，少量灌木丛 动物：营穴居生活类多 (1)提供大量肉、奶和毛皮 (2)调节气候，防风固沙 海洋生态系统动植物多，集中在水深 200米以内，生态环境稳定植物：浮游植物为主；动物：主要是浮游动物，鱼、虾等 (1)调节气候方面起着重要作用 (2)蕴藏丰富的资源 湿地生态系统沼泽、沿海滩涂、河流、湖泊等动植物资源丰富，湿地类型多，与气候关系密切植物：芦苇等 动 物：水禽、鱼类等 (1)生活和工农业的用水来源 (2)能补充地下水 (3)有丰富的生物资源 (4)控制洪水、调节气候等 农田生态系统人的作用非常明显，动植物种类少，群落结构单一人工种植的各种农作物在一定程度上受人工控制的生态系统，为人类生活提供物质资源。 城市生态系统 (1)是城市居民与周围生物和非生物环境相互30 / 63 作用的生态系统，也是人类改造自然环境的基础上建立起来的特殊人工生态系统 (2)人类活动对它的发展起支配作用。对其他生态系统具有高度的依赖性和干扰性 (3)改善和保护城市生态环境是人类在城市建设和发展过程中应高度 重视的课题 海洋生态系统和淡水生态系统，可让学生就划分依据（盐度），主要影响因素（阳光、温度、盐度），主要动，植物等方面描述归纳。教师要强调海洋生态系统是一个巨大的生态系统，占地球表面积的 71。海洋中蕴藏着丰富的资源，将成为未来人类开发的主要对象。同时要强调指出水域生态系统的生物群落在空间结构上的分层现象。 小结：在各种类型的生态系统中，生活着各种类型的生物群落。在不同的生态系统中，生物种类和群落的结构都有差。但是，各种类型的生态系统在结构和功能上都是一个统一整体。生物类型虽然具有分布上的区域 性，但又具有一定的迁移性，无机环境虽然具有气象、地貌上的差异性，但也具有天气、水域的连续性，所以地球上的全部生物及无机环境的总和构成地球上最大的生态系统 生物圈。生物圈、生物圈与人的关系请同学课外阅读 “ 生物圈漫谈 ” 。 第八章生物与环境第三节生物与环境的相互关系二、生态系统的结构 教学目的 1掌握生态系统的成分。 2掌握食物链和食物31 / 63 网。教学重点 1生态系统的成分。 2食物链和食物网。 教学难点 1生产者、消费者和分解者之间的关系。 2初级消费者和次级消费者的概念。 3第一营养级、第二营养级等概念。 教具准备：投影片、电脑软件。教学方法：探讨发现法。讲述法。课时安排：一课时。 引言：上节课同学们学习了生态系统的概念和类型的夸关知识，那么这些类型的生态系统其组成如何？其营养结构怎样呢？我们还是带着这些问题共同去探讨本课的内容 生态系统的结构。 教师：（检查上课时的作业：请每位同学回家后仔细观察身边的小 “ 生态系统 ” 有哪些生物？如 “ 池塘生态系统 ”“ 稻田生态系统 ”“ 森林生态系统 ”“ 盘山自然保护区生态系统 ” 有哪些生物。）请同学回答。学生：（回答各生态系统的生物。）如： “ 稻田生态系统 ” 学生回答是： 有水稻、杂草、蝗虫、鼠、蟋蟀、青蛙、野兔、蛇、麻雀等。（教师根据学生观察到的各种生物种类，利用教学软件，在大屏幕上一一展示出 “ 稻田生态系统 ”“ 池塘生态系统 ”“ 森林生态系统 ” 和 “ 盘山自然保护区生态系统 ” 的画面。） 教师：通过观察，请你们比较各生态系统在结构上有哪些相同点？学生：每个生态系统都有动物、植物。 教师：生态系统除生物之外还有其他成分吗？学生：有。32 / 63 无机环境。如：阳光、温度、水、岩石、土壤、空气、氧气、无机盐等。 教师：对。这就是生态系统成分之一。即非生物的物质和能量。学生：老师，非生物的物质和能量是生物赖以生存的条件，这样说可以吗？ 教师：可以，因为生物只有从无机环境中摄取非生物的物质和能量，才能生存和发展。所以，你说的很正确。教师：同学们观察到的生态系统中有很多绿色植物，如杨树、柳树、松树、柏树、鲜花、绿草、水稻、玉米、杂草等等。假如生态系统中没有绿色植物，生态系统将如何呢？学生：各种生态系统不能维持。因为没有绿色植物，无机环境中的太阳能就不能转变成化学能。没有绿色植物，生态系统自身不能制造有机物，各种动物 无法生存。所以，没有绿色植物生态系统无法维持。可见，绿色植物是生态系统的主要成分。 教师：你们回答的非常正确，正是绿色植物制造的有机物，才为动物的生存提供了物质和能量，才为生态系统的稳定奠定了基础，所以把绿色植物称为生态系统的生产者。教师：生产者的同化作用属于何种代谢类型？学生：自养型。 教师：自养型生物除绿色植物外，还有其他生物吗？学生：有。如铁细菌、硝化细菌等化能合成作用的生物。 教师：生产者在生态系统中占主导地位。做为生态环境的享有者 人类应如何保护生产者，发展生产者，使生产33 / 63 者更好 地为人类服务呢？（学生讨论）学生：保护花草树木，植树造林，种花种草，发展生产者。 教师引言：市场营销学有关买卖双方称谓中，称买方为消费者，这是因为所购商品不是自己制造的而归自己利用。生态系统中的各种动物也不能制造有机物，它必须直接或间接地以绿色植物制造的有机物为食，利用现成的有机物，所以，我们也称这些动物为消费者。 教师：依据消费者直接或间接利用绿色植物制造的有机物的次序，将其分为：（ 1）直接以绿色植物为食的动物叫初级消费者。如：蝗虫等。（ 2）以植食性动物为食的肉食性动物称为次级消费者。如： 蛙、食虫鸟等。（ 3）以次级消费者为食的肉食性动物称为三级消费者。如：蛇、鹰等。 教师：消费者的同化作用属于何种代谢类型？学生：异养型。 教师：请同学们想想，稻田中的败叶、各种动物粪便和尸体，为何能逐渐分解成无机物，归还到无机环境中去呢？学生：有细菌和真菌。 教师：对。我们把这些细菌和真菌称为分解者。学生：老师，没有分解者，行吗？ 教师：（利用软件，展示没有分解者的生态系统中动物遗体，植物残枝败叶等堆积如山，生态系统面临崩溃的画面。） 34 / 63 教师：从画面中已经得到答案，不行！由此可见， 分解者在生态系统中占有重要地位。 教师小结：总之，一个生态系统要稳定平衡的发展，生产者、消费者、分解者必须是紧密联系，缺一不可的。 教师：请同学们想一想，在 “ 稻田生态系统 ” 中各种生物之间是什么关系？如：水稻与蝗虫之间，蝗虫与青蛙之间，青蛙和蛇之间是什么关系？学生：吃与被吃的关系。 教师：对。我们把在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的联系，叫做食物链。请写出稻田中的食物链。 教师：根据食物链中生物获取营养的次序把生物分为第一营养级，第二营养级等。请同学们对 “ 水稻 蝗虫 青蛙 蛇 ”“ 水稻 蝗虫 蛇 ” 两条食物链划分营养级。学生：水稻为第一营养级；蝗虫为第二营养级；青蛙为第三营养级；蛇为第三或第四营养级。 教师强调：（ 1）生产者永远是第一营养级。（ 2）对某一动物而言，其营养级是不固定的。如：蛇。 教师：请同学们看温带草原生态系统投影片，数一数有几条食物链？对某一生物而言，可以以多种生物为食，也可以被多种生物所食吗？请仔细观察。学生：共 9 条。可以。 教师：在一个生态系统中，许多条食物链彼此