蝗灾启示：种群调控之道教学设计-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

“ “三主五问”生本课堂教学案 高二生物 蝗灾启示：种群调控之道 【学习目标】 1.结合蝗灾防治，通过分析种群数量变化与环境的关系，形成 “生物与环境相互作用” 的观念。 2.构建 “因素→种群特征→数量变化” 的逻辑模型，理解因果循环关系 【教学重点】非生物因素、生物因素对种群数量变化的影响机制 【教学难点】多因素对种群数量影响的综合性、密度制约与非密度制约因素的区分 【问己】 情境导入：蝗灾爆发的 “谜团” 2020年东非蝗灾是2020年1月至2022年6月发生于非洲东部地区的生物灾害，致灾生物为沙漠蝗。此次灾害波及索马里、埃塞俄比亚、肯尼亚等十余国，造成粮食安全危机。 中国历史上蝗灾频发，据《中国救荒史》一书的统计，秦汉时期蝗灾发生的频率约8.8年一次，两宋时期为3.5年一次，元代为1.6年一次，明清时期为2.8年一次。另据《中国飞蝗生物学》统计，近代以前中国的2000多年历史中“大规模的蝗灾达到804次，平均3年发生一次”。 是什么让蝗虫种群数量在这么短时间里爆发式增长呢？ 【问师问难】 考点一 非生物因素的 “基础作用” 实例1 飞蝗大发生时，可长途迁徙，所经之处农作物受到严重破坏。科学家在调查蝗区的自然环境特点，飞蝗种群的数量动态变化情况时。发现东亚飞蝗的产卵量与空气的相对湿度的关系，如图1所示；东亚飞蝗的发生量与降雨量的关系，如图2所示。 资料1 当土壤含水量低于5%或高于25%时，产卵数量显著降低。相对坚实土壤更适宜产卵，往往旱季过后一般是多雨期，降雨使得大量的虫卵得以孵化，利于幼虫的生长。一旦数量达到一定程度，就可能群聚成灾。 活动一 请根据实例和资料，分组讨论以下问题，选好发言人 【问题1】现象识别，请用简洁的语言分别描述： （1）空气相对湿度与东亚飞蝗产卵量的关系； 图甲在相对湿度为70%时产卵数量最大，高于或低于70%产卵数量都会下降。 （2）降雨量与东亚飞蝗发生量的关系。 发生量与降雨量呈负相关，雨量越多飞蝗的发生量越小 。 【问题2】原因探究 从非生物因素对种群数量的影响角度分析，为什么空气相对湿度过高（如＞85%）或过低（如＜40%）时，土壤含水量低于5%或高于25%时东亚飞蝗的产卵量都会显著下降？ 相对湿度过低：蝗虫卵的水分易流失，导致卵的存活率下降，成虫为保证后代存活会减少产卵； 相对湿度过高：土壤易泥泞，不利于蝗虫在坚实土壤中产卵（东亚飞蝗喜坚实土壤），同时高湿度可能滋生真菌等病原体，抑制成虫繁殖。 资料2 蝗虫是一种喜欢温暖干燥的昆虫，干旱的环境对它们繁殖、生长发育和存活有许多益处。适宜气温（25-30℃）能促进蝗虫卵孵化和若虫生长发育，低温或高温会抑制繁殖；土壤肥力影响植物生长，间接影响蝗虫食物供应。 资料3 雌虫交配后产卵在土下，深度约为4～6厘米。当表层土含盐量高于1.2%时则无卵的分布。 【问题3】 除了降水量，有哪些非生物因素影响东亚飞蝗的种群密度？ （1）气温：适宜气温（25-30℃）能促进蝗虫卵孵化和若虫生长发育，低温或高温会抑制繁殖； （2）土壤特性：湿度、土壤坚实度、土壤含盐量、土壤肥力等。 总结：非生物因素（光、温度、水分）对种群数量变化的影响往往是综合性的。通过影响种群的出生率、死亡率直接改变种群数量。 考点二 生物因素的 “调控作用” 资料4当蝗虫密度较低时，若环境适宜，种内竞争弱，种群快速增长；密度过高时，食物匮乏、疾病传播，导致死亡率上升。 资料5 东亚飞蝗是一种杂食性害虫，主要取食小麦、玉米、高粱、水稻等禾本科植物，不喜食大豆、油菜等双子叶植物；不取食甘蔗、马铃薯、麻类及田菁等植物。大山雀、蛙类等是东亚飞蝗的天敌，它们的数量会影响蝗虫种群密度。 资料6 当雨量充沛、气候潮湿时，真菌、丝虫大量繁殖可寄生在蝗虫体内抑制飞蝗的种群数量；寄生蜂是蝗虫的寄生性天敌，寄生蜂（如蝗卵寄生蜂、蝗若虫寄生蜂等）会将卵产在蝗虫的卵块、若虫体内或体表；孵化后的寄生蜂幼虫，会以蝗虫的组织、体液为营养来源生长发育，最终导致被寄生的蝗虫卵无法孵化、若虫 / 成虫死亡。大山雀、蛙类等的数量会影响蝗虫种群密度。 资料7 蚱蜢、蟋蟀、田鼠、草食性鸟类等会与蝗虫争夺植物性食物、栖息空间。 【问题4】资料中影响东亚飞蝗的种群密度的生物因素有哪些？ （1）种内竞争：当种群密度过大时，蝗虫争夺食物、栖息空间，导致出生率下降、死亡率上升，种群密度趋于稳定。 （2）种间关系：捕食、寄生、种间竞争、寄生 实例2 东亚飞蝗爆发时会导致农作物大量减产。为了治理蝗灾，某地区曾做过一项实验，将大量的鸭子引入农田捕食蝗虫，结果显示蝗虫的数量得到了一定的控制。为研究蝗虫种群数量变化规律，该实验还建立了甲、乙两个模型，如图所示。 （1）鸭子和蝗虫是什么关系，它们种群的数量变动哪个是因、哪个是果？ 鸭子和蝗虫是捕食关系：鸭子以蝗虫为食，属于蝗虫的天敌生物。 它们种群数量变动的因果循环关系 （2）蝗虫数量减少后，鸭的食物不足，鸭种群数量也随之下降，二者通过这种 “蝗虫增→鸭增→蝗虫减→鸭减” 的循环，形成负反馈调节的动态制约关系。 考点三 密度制约 vs 非密度制约因素 1.“不看密度” 的非密度制约因素 —— 蝗灾爆发的 “导火索” （1）干旱对蝗虫的影响，和蝗虫的密度有关系吗？ 没关系！哪怕原来草原上只有少量蝗虫，干旱来了，它们的繁殖成功率照样提高；就算原来密度稍高，干旱带来的孵化优势也是一样的。 （2）影响强度和种群密度无关，不管密度高低，作用效果都相似的因素，就是我们说的非密度制约因素。有哪些呢？ 干旱、寒流等气候变化，地震、火灾等自然灾害等 2. “看密度” 的密度制约因素 —— 蝗灾蔓延的 “调节器” 蝗虫卵大量孵化，幼虫存活多，种群密度迅速上升。蝗虫多了之后，会面临什么问题？ 受生态系统中食物供给、天敌制约等复杂的种内关系和种间关系的动态调控，其密度会维持在相对较低的水平，整个生态也会逐步回归相对稳定的平衡状态。 活动一 构建 “蝗灾爆发因素逻辑模型” 任务单要求： 1.按照“因素→种群特征→数量变化” 的逻辑进行构建 2.基本关键词提供：干旱、高温、种内竞争、捕食、寄生、种间竞争、出生率、死亡率，其余可自行适当添加。 3.用箭头连接，适当添加文字。 4.在因素旁标注 “密度制约（D）” 或 “非密度制约（N）” 5.时间控制：5分钟内，每组选出发言人简要说明逻辑链。 考点四 蝗灾防治 目前控制动物危害的技术方法大致有三种：化学防治、生物防治和机械防治。请将下列方法归类： 1.利用蝗虫趋光性，在蝗灾高发区夜间设置频振式杀虫灯诱杀成虫 2.在农田与蝗源地（草原、滩地等）之间，开挖浅沟或铺设高度≥1.5 米的防虫网，阻挡蝗虫向农田迁徙。 3.食物与栖息地管控：选择蝗虫不喜食的植物种植，减少其食物来源； 4.合理施肥、灌溉，压缩蝗虫适宜的栖息环境。 5.投放鸭子吞食蝗虫卵 6.选用农药进行喷洒，辅助控制蝗虫种群密度。 7.结合性引诱剂（如蝗虫聚集后会释放信息素 4VA，吸引更多蝗虫聚集），在诱捕装置旁放置粘虫板或捕虫网，提升诱杀效率。） 8.人工翻耕灭卵：在冬季或春季蝗虫卵孵化前，对产卵集中的土壤进行深耕（深度≥10 厘米），破坏卵的生存环境，降低孵化率。 化学防治 6 生物防治 3、4、5、7 机械防治 1、2、8 【课堂小结】 种群数量变化是环境与生物相互作用的结果，人类活动需遵循生态规律。 【科学家的故事】 马世骏院士是蜚声中外的生态学家， 是我国生态学研究的奠基人之一。1952年初，刚从国外留学归来不久的马世骏，接受了国家给他的第一个科研任务：解决我国千百年来不能根治的蝗灾问题。马世骏和助手们深入飞蝗发生区，调查了蝗区的自然环境特点、飞蝗种群的数量动态和迁移扩散行为，又结合我国上千年间蝗灾的记录，终于搞清了蝗灾形成的过程和原因。他提出从系统整体调控着眼，运用“改治结合、根除蝗害”的战略，一方面要通过化学防治和生物防治来降低蝗虫密度，另一方面要改造飞蝗发生区，如修筑堤坝、控制水位、耕垦湖滩荒地等。这样就成功地打开了飞蝗综合防治的大门，使大面积的蝗害在中国大地上得以防治。 此后，马世骏先生在生态学研究领域取得了一系列重要成果。这些研究的共同点都是从系统、综合、整体的观点和方法去认识对象、把握过程的。正如他后来高度概括的，生态学的实质就是协调生物与环境或个体与整体间的辩证关系，协调的实质是综合，是平衡，是和谐，是对立的统一。 【巩固练习】 1.某区域东亚飞蝗的环境容纳量受多种因素影响，该区域内与之无关的因素是（　C　） A．近几年的气候变化 B．近几年的农作物种类变化 C．东亚飞蝗的原有种群密度 D．杂食性鸟类的种类和数量变化 2.蝗虫通常胆小、喜欢独居、危害有限。研究发现干旱会造成地面植被稀疏，导致蝗虫卵的大量产生和孵化，本地食物资源匮乏后它们就被迫彼此触碰产生相互影响，在本地组成有秩序的蝗群。蝗群会统一行动进入邻近的栖息地，导致越来越多的蝗虫加入集体迁飞形成蝗灾。对农业造成极大损害。据此判断以下叙述错误的是（  B  ） A．通过样方法调查本地蝗虫卵密度信息可为预测蝗灾提供依据 B．干旱和食物等对种群数量的作用不受蝗虫自身种群密度的影响 C．若能干扰蝗虫的相互触碰效果则可以有效地防止蝗灾形成 D．环境因素可通过影响迁入率和迁出率进而影响种群数量 【问心】 蝗虫并非只带来危害。实际上，它也是一种极具价值的生物资源。蝗虫的食用、药用以及饲用价值广泛，甚至被誉为“生物转化器”，能够将农田中的杂草等有害物质转化为可利用的蛋白资源。墨西哥称其"昆虫之冠"，欧洲人混入牛奶，美洲人制成面包。这全球餐桌明星将杂草变蛋白质，中药典籍记载止咳平喘奇效，连虫卵都成养生珍馐，千年蝗虫宴正颠覆害虫认知——它们是大自然埋藏的活体金矿，等待被熬成良药或烤作佳肴。 请课后查阅相关资料，下节课上课交流。 教风：严谨、生动、和谐 1 学科网（北京）股份有限公司 $