1.3 影响种群数量变化的因素（教学设计）-2024-2025学年高二生物同步优质资源包（人教版2019选择性必修2）

《影响种群数量变化的因素》教案 学科 高中生物 年级册别 选择性必修二 共1课时 教材 人教2019版 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容主要探讨影响种群数量变化的各种因素，包括非生物因素和生物因素。通过具体的实例和图表，帮助学生理解这些因素如何影响种群数量的变化。教材通过北方原野上的草本植物、人工林调查数据、东亚飞蝗、猞猁和雪兔等例子，展示了不同因素对种群数量的影响。本节内容不仅有助于学生建立生态学的基本概念，还能培养学生的科学探究能力和数据分析能力。 学情分析 学生在前面的学习中已经初步了解了种群数量变化的模型，具备了一定的生态学基础。但他们对影响种群数量变化的具体因素理解较少，对这些因素的实际应用还不够深入。在教学过程中，可以通过具体的实例和实践活动，进一步激发学生的学习兴趣，帮助他们更好地理解和掌握影响种群数量变化的因素。同时，需要注意学生在数据分析和逻辑推理方面的薄弱点，通过引导和示范，逐步提高他们的科学素养。 课时教学目标 知识目标 1. 理解影响种群数量变化的非生物因素和生物因素。 2. 掌握非生物因素（阳光、温度、水分等）和生物因素（种内竞争、种间竞争、捕食、寄生等）的具体影响。 3. 了解种群研究在生态保护、经济生物高产和有害生物防治中的应用。 素养目标 1. 培养学生的科学思维能力，能够分析影响种群数量变化的因素。 2. 提升学生的探究实践能力，能够设计和实施简单的实验方案，验证影响种群数量变化的因素。 3. 增强学生的环保意识，认识到保护生态环境的重要性。 4. 培养学生团队合作和科学探究的精神。 教学重点、难点 重点 1. 影响种群数量变化的非生物因素和生物因素。 2. 非生物因素（阳光、温度、水分等）和生物因素（种内竞争、种间竞争、捕食、寄生等）的具体影响。 3. 种群研究在生态保护、经济生物高产和有害生物防治中的应用。 难点 1. 如何准确理解非生物因素和生物因素对种群数量变化的具体影响。 2. 如何设计和实施合理的实验方案，验证影响种群数量变化的因素。 3. 如何通过实验数据，分析影响种群数量变化的规律。 教学环节 教师活动 学生活动 导入新课 【情境导入】 1、 图片展示我国北方原野上的草本植物的现状，在春夏季节各种草本生长繁茂，欣欣向荣。种群密度越来越高，可是到了秋冬季节恰恰相反。 提出问题： 1. 导致这些植物种群数量出现季节性变化的主要环境因素是什么？ 阳光、温度、水等非生物因素 2. 这些植物种群的数量变化对当地动物种群的出生率和死亡率有什么影响？ 春夏时节，草木繁盛，植食性动物食物充足，出生率提高，死亡率降低；秋冬时节则相反；植食性动物的种群数量变化，又会影响肉食性动物的出生率和死亡率。 之后师生一起总结影响因素是非生物因素和生物因素 1. 观察北方原野上的草本植物和动物种群的变化情况，回答问题。 2. 参与讨论，发表观点。 3. 了解本节课的主题。 讲授新知 【温故而知新】 回顾第1节中种群数量变化的两种模型，让学生进行归纳总结出两种模型的曲线，以及两种曲线出现的条件。 过渡：种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率等特征直接决定种群密度。因此，凡是影响种群重要特征的因素，都会影响种群的数量变化。下面我们分别探讨非生物因素和生物因素对种群数量变化的影响。 1、 非生物因素 教师创设图片情境，展示教材第13页“思考·讨论”中的资料，组织学生讨论教材中的讨论题。 资料1：下表为某地人工树林中，林下几种草本植物的种群密度（平均值，单位：株/m2）随林木郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度）的调查数据。 根据教材“思考·讨论：非生物因素对种群数量变化的影响”，回答下列问题： 1.影响该地草本植物种群密度的非生物因素是什么？ 阳光。 2.在同样的非生物因素的影响下，刺儿菜的种群密度变化与一年蓬、加拿大一枝黄花的有较大差异，这是为什么？ 不同种植物对光照条件的适应性是有差异的。刺儿菜为阴生植物，更适于在低光照强度下生长，对光照强度的敏感度比一年蓬、加拿大一枝黄花更低。 3.除上述因素外，种群的数量变化还受那些非生物因素影响？ 接着引导学生进一步思考： 1.如果该地干旱缺水,对各种动植物的种群数量会有哪些影响? 2.春夏时节，动植物种群的数量普遍迅速增长，这是为什么? 小组讨论得出结论：①影响植物种群数量变化的非生物因素包括光照、温度、水、风、火、无机盐等。②同一非生物因素对不同动植物种群的影响是不同的。 教师总结：非生物因素，如：阳光、温度、水、无机盐等，影响种群数量，非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。对于动物而言，食物的充足与缺乏是导致种群数量变化的重要因素。 过渡：我们已经学习了非生物因素对种群数量变化的影响，那生物因素对种群数量变化有什么影响呢? 2、 非生物因素 教师：讲述生态学家高斯利用草履虫做的实验的过程，并补充：这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质。 资料1:1934年，生态学家高斯选用了两种形态和习性上很接近的草履虫进行了以下实验：取相等数目的双小核草履虫和大草履虫，以一种杆菌为饲料，放在某个容器中培养。结果发现： 问题1.怎样解释资料1中的实验结果？ 双小核草履虫和大草履虫之间是竞争关系，竞争力弱的种群数量会不断下降。 资料分析：展示教材第15页思考讨论的资料2 资料2: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做了研究，结果如下图所示。 问题2：怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性？“↑”和“↓”来完善下表。 问题3.请据图分析猞猁和雪兔种群的数量变动哪个是因、哪个是果？ 猞猁和雪兔种群密度不断循环，二者的种群数量是相互影响的，是循环因果的关系。 问题4.除猞猁外，影响雪兔种群数量变动的还有其他因素吗？并说明理由。 有;还有其他捕食者、其他植食性动物的竞争、作为食物的植物以及非生物因素等。 教师总结：影响种群数量增长的生物因素包括：竞争（种内、种间）、捕食、寄生等，它们通过影响种群的出生率、死亡率、迁入率和迁出率等特征来影响种群数量。捕食者与被捕食者之间往往表现出循环因果关系。 教师：介绍循环因果关系 在生物学上，许多生理或生态过程的因果关系是循环性的，也就是说，一定的事件作为引起变化的原因，所导致的结果又会成为新的条件，施加于原来作为原因的事件，使之产生新的结果，如此循环往复。 提问：甲状腺激素分泌的调节是循环因果关系吗？ 在这个过程中，TRH和TSH含量增加是因，甲状腺激素含量增加是果；甲状腺激素含量增加又成为新的“因”，经过反馈调节产生抑制TRH和TSH分泌的新的“果”，如此循环往复，以至无穷，使血液中的甲状腺激素含量维持在相对稳定的水平。 教师总结，影响生物的因素，并引出密度制约因素和非密度制约因素 密度制约因素：一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的。 非密度制约因素：气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关。 3.种群研究的应用 学生阅读课本16页，在阅读过程中教师提出问题，培养学生获取信息的能力。 （1） 保护濒危动物方面 （2）渔业捕捞量的确定（中等强度的捕捞有利于持续获得较大鱼产量） （3）有害生物防治（鼠害和害虫） 害虫：有效保护或引入天敌生物，则有利于将害虫数量控制在较低的水平。 鼠害： 1、适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量 2、减少其获得食物的机会等方法降低其环境容纳量 4.课堂练习 1. 了解不同非生物因素对种群数量变化的影响，参与讨论。 2. 通过具体实例，进一步理解非生物因素和生物因素的影响。 3. 通过具体实例，进一步理解种群研究的应用。 4. 参与讨论，思考如何利用种群研究保护生态环境。 网络构建 习题巩固 一、单选题 1．研究种群数量的变化规律及影响因素，对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复都有重要意义。下列有关叙述正确的是（    ） A．自然生态系统中的种群数量，多数是“S”形增长，极少数是“J”形增长，没有第三种 B．通过治理环境，降低有害动物的环境容纳量，是防治有害动物的最持久有效且不产生污染的措施 C．保护濒危动物时，可以通过捕杀捕食者来增加被保护动物的K值 D．自然生态系统中呈“S”形增长的种群，主要限制因素是天敌 【答案】B 【分析】1、J形增长曲线：在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的增长率不变，数量会连续增长。 2、种群增长的S形曲线：自然界的资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加 ，这就会使种群的出生率降低，死亡率增高。 【详解】A、自然界中，环境条件是有限的，因此，种群不可能按照“J”形曲线无限增长，A错误； B、环境容纳量又叫K值，是一定环境所能维持的种群最大数量，通过治理环境，降低环境容纳，是有害动物防治的最持久有效，而且不产生污染的措施，B正确； C、捕食者的存在对于生物而言并不是有害无利的，故不能通过捕杀捕食者来增加被保护动物的K值，C错误； D、自然生态系统中，种内和种间关系不断发生变化，因此不可能所有的种群均呈“S”型曲线增长，且限制因素有天敌、食物、资源等，D错误。 故选B。 2．凡是影响种群重要特征的因素，都会影响种群数量的变化。下列关于影响种群数量变化的因素的叙述，错误的是（    ） A．林冠层的郁闭度较高，会使所有林下植物的种群数量下降 B．某些昆虫在遭受寒流时无论种群密度高低所有个体都可能死亡 C．种群外部生物因素可以影响生物的繁殖力，进而影响种群数量 D．森林中不同动物之间争夺食物，说明生物因素对种群数量有影响 【答案】A 【分析】影响种群数量的因素有：（1）非生物因素：阳光、温度、水等；（2）生物因素：种内关系和种间关系等。 【详解】A、林冠层的郁闭度较高，会使林下对光需求高的植物种群数量下降，A错误； B、寒潮等不利因素属于种群的非密度制约因素，在遭受寒流时无论种群密度高低所有个体都可能死亡，B正确； C、种群外部生物因素可以影响生物的繁殖力，如天敌增多及食物短缺等，进而影响种群数量，C正确； D、影响种群数量的因素包括生物因素和非生物因素，其中不同动物争夺食物属于种间竞争，说明生物因素对种群数量会有影响，D正确。 故选A。 3．影响种群个体数量变化的因素很多。有些因素的作用是随种群密度而变化的，这种因素被称为密度制约因素；有些因素虽对种群数量起限制作用，但其作用强度和种群密度无关，被称为非密度制约因素。下列相关叙述错误的是（　　） A．持续38℃高温可以引起蚜虫种群数量的急剧下降，高温属于非密度制约因素 B．两种因素都是通过影响出生率、死亡率或迁入率、迁出率来起着控制种群数量的作用 C．害虫和食虫鸟种群数量在一定范围内波动，体现密度制约因素影响种群数量 D．当种群数量超过K值时，非密度制约因素作用会增强 【答案】D 【分析】影响种群数量变化的因素分两类，一类是密度制约因素，即影响程度与种群密度有密切关系的因素，如食物、流行性传染病等；另一类是非密度制约因素，即影响程度与种群密度无关的因素，气候、季节、降水等的变化，影响程度与种群密度没有关系，属于非密度制约因素。 【详解】A、温度对种群数量的影响程度与种群密度无关，高温属于非密度制约因素，A正确； B、密度制约因素和非密度制约因素都是通过影响种群的出生率、死亡率或或迁入率、迁出率来控制种群数量，B正确； C、在森林中，当害虫增加时食虫鸟也会增多，这样害虫种群的增长就受到抑制，害虫和食虫鸟种群数量在一定范围内波动，体现了密度制约因素影响种群数量，C正确； D、K值与种群密度有密切关系，若种群数量超过K值，与种群密度有密切关系的密度制约因素会增强，D错误。 故选D。 4．生态学家认为，一定时间内，当种群数量增加时，会出现临近个体之间的相互影响，即种群密度制约效应。某地空心莲子草在适宜的条件下大量繁殖后，数量维持在a附近，后来由于降水量减少，该植物数量明显下降，最后数量维持在b附近。下列说法正确的是（　　） A．环境条件改变不会导致种群的K值发生改变 B．空心莲子草繁殖量越大，越有利于生态系统维持平衡 C．地震、火灾等对种群的作用强度与种群密度无关 D．空心莲子草数量维持在a附近的主要原因是存在非密度制约因素 【答案】C 【分析】环境容纳量是指在自然环境不受破坏的情况下，一定空间中所能容许的种群数量的最大值。 【详解】A、环境条件改变会导致种群的K值发生改变，如破坏环境会减小环境容纳量，A错误； B、若该植物为入侵物种，则其大量繁殖后会破坏当地的生态平衡，B错误； C、地震、火灾等对种群的作用强度与种群密度无关，属于非密度制约因素，C正确； D、空心莲子草在大量繁殖一段时间后数量未继续增加的主要原因是存在密度制约因素，D错误。 故选C。 5．研究人员常通过建立数学模型来描述种群数量的变动，进而直观地比较两种种群增长模式的差异，分析自然种群数量变化的原因。下列有关叙述错误的是（    ） A．种群数量呈“J”形增长时，增长率保持不变 B．“S”形增长曲线中，种群数量为K值时增长速率最大 C．入侵生物的种群数量可能呈现出“J”形增长 D．伏季休渔能够在一定程度上防止渔业资源枯竭 【答案】B 【分析】“S”型曲线表示的是受限制的指数增长曲线。描述食物、空间都有限，有天敌捕食的真实生物数量增长情况，存在环境容纳的最大值K，种群增长速率先增加后减少。“J”型增长曲线的数学方程式模型可表示为：t年后种群数量为：Nt=N0λt（第二年的数量为第一年的λ倍），种群“J”型增长的数学模型中增长率是λ-1，保持不变。 【详解】A、J型增长曲线的数学方程式模型可表示为：t年后种群数量为：Nt=N0λt（第二年的数量为第一年的λ倍），种群“J”型增长的数学模型中增长率是λ-1，保持不变。A正确； B、“S”形增长曲线中，种群数量为K值时增长速率为0，B错误； C、入侵生物可能会由于没有天敌，气候适宜而呈现出“J”形增长，C正确； D、伏季休渔可以防止过度捕捞，让鱼类的种群数量增加，防止渔业资源枯竭，D正确。 故选B。 二、非选择题 6．我国古书早有“旱极而蝗”的记载。有着“牧草王国”之称的呼伦贝尔大草原是我国面积最大的草原。由于过度放牧及高温干旱等异常气候，自2016年入夏以来，呼伦贝尔大草原多地蝗虫数量呈爆发式增长，蝗虫密集区域最高达到62只·m-2.受灾区域牧草被啃食得非常严重。回答下列问题： (1)根据资料所给的信息，请你推测2016年夏季呼伦贝尔大草原多地爆发蝗灾的非生物因素有 （答出1点）。这些非生物因素以及地震、火灾等自然灾害是影响种群数量的 （填“密度制约因素”或“非密度制约因素”）。 (2)研究发现，蝗虫喜欢在坚实的土地上产卵，且在坚实土壤中卵的孵化率较高。若在蝗虫繁殖期人为疏松土壤，可影响蝗虫的 （填种群的数量特征），从而降低其种群密度。 (3)蝗虫的数量变化与其食物来源密切相关，蝗虫喜食禾本科植物（包括小麦、玉米等），不喜食大豆、油菜等。科研人员对蝗虫感受气味信息的部位进行了初步研究，实验处理及结果如图所示： 图中①处可选择 提取物。该实验结果说明 。 【答案】(1) 高温、干旱 非密度制约因素 (2)出生率 (3) 蝗虫不喜食植物（或油菜或大豆） 蝗虫感受气味信息的部位在触角，而不在口器 【分析】影响种群数量变化的因素分两类，一类是密度制约因素，即影响程度与种群密度有密切关系的因素，如食物、流行性传染病等；另一类是非密度制约因素，即影响程度与种群密度无关的因素，气候、季节、降水等的变化，影响程度与种群密度没有关系，属于非密度制约因素。 【详解】（1）影响蝗灾的非生物因素有高温、干旱、地震、火灾等，这些因素对种群的作用强度与该种群的密度无关，被称为非密度制约因素。 （2）依题意，蝗虫喜欢在坚实的土地上产卵，且在坚实土壤中卵的孵化率较高。因此，疏松土壤会影响蝗虫产卵，从而降低蝗虫的出生率来降低其种群密度。 （3）依题意，蝗虫喜食禾本科植物(包括小麦、玉米等粮食作物)，不喜食大豆、油菜等双子叶植物。A组中其中一组选择的是蝗虫喜食植物小麦提取物，故①处可选择蝗虫不喜食植物(油菜、大豆等)提取物，实验结果显示，仅保留触角蝗虫趋近于喜食植物小麦提取物比例大，而仅保留口器却没这个现象，说明蝗虫感受气味信息的部位在触角，而不在口器。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$