1.3 影响种群数量变化的因素（情境任务式课件）（3大任务）生物人教版选择性必修2

1.3 影响种群数量变化的因素 第一章 种群及其动态 本课以校园加拿大一枝黄花的真实入侵现象为情境，通过“识别非生物因素→分析种内竞争→探究种间关系→制定防治与保护方案”的递进任务链，引导学生自主构建“影响种群数量变化因素”的知识框架，并理解种群研究在有害生物防治和濒危物种保护中的双向应用价值。 1 情境导入 “校园里的‘黄色警报’”——加拿大一枝黄花入侵调查 同学们好！校园西侧空地近两年出现了加拿大一枝黄花，去年只有几株，今年已经蔓延到一大片，周围的本地草本植物几乎看不见了。我们计划清除，但担心‘今年拔了明年又长’。请你们帮忙调查：这种植物为什么会扩散得这么快？怎样做才能真正控制住它？ 小球藻为什么会“几天就多一倍”？如果我们能描述和预测它的数量变化规律，是不是就能帮主人找到最佳换水方案？ 学习目标 重点 重难点 种群数量变化在保护濒危物种、防治有害生物等方面的应用 影响种群数量变化的因素 任务一：为什么它能“占满”这片空地？——非生物因素与种内竞争 1 4 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 这块空地的环境有什么特点？ 阳光充足、土壤湿润、没有定期修剪——这些条件对加拿大一枝黄花的生长意味着什么？ 加拿大一枝黄花喜光、耐旱、适应性强，在光照充足、土壤疏松的环境中生长最为旺盛。 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 那么，哪些因素可以影响种群数量的变化呢？ 非生物因素 生物因素 阳光 温度 水 种内 种内竞争 种间 种间竞争 捕食 寄生 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 那校园东侧的大树下（林下郁闭度高）有没有加拿大一枝黄花？为什么没有？ 非生物因素对不同植物的影响不同，加拿大一枝黄花在郁闭度高的环境中竞争力弱。 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡，这主要是受气温降低影响 在温带和寒温带地区，许多植物的种子在春季萌发为新的植株，这主要是受气温升高的影响 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 细胞内许多生物化学反应都需要水的参与；蝗虫将卵产在土壤中，含水量在10%～20%时最适合它们产卵和孵化。 干旱时，蝗虫的天敌，如青蛙、蟾、鸟类等数量减少，就更容易爆发蝗灾。 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：非生物因素分析 非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的 如春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除气温升高外，日照延长、降水增多也是重要原因； 对于动物来说，食物日益充足也是导致种群增长的重要因素。这就涉及生物因素了。 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节2：种内竞争分析 ①随着种群密度增大，每株的种子产量发生了什么变化？为什么会出现这种变化？ 密度增大→种内竞争加剧（争夺光照、水分、矿质元素）→单株生长受限、种子产量降低。 加拿大一枝黄花种群密度（株/m²） 平均株高（cm） 平均每株种子数 2 95 12000 10 78 8500 30 55 4200 60 38 1800 任务一：非生物因素与种内竞争 任务探究 即时演练 探究新知 环节2：种内竞争分析 ②虽然单株种子数减少了，种群总的种子产量是增加还是减少？ 30株×4200 > 2株×12000，种群总繁殖输出仍然增大 加拿大一枝黄花种群密度（株/m²） 平均株高（cm） 平均每株种子数 2 95 12000 10 78 8500 30 55 4200 60 38 1800 任务二：它为什么能“挤走”本地植物？——种间关系与生物因素 2 13 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：种间竞争的分析 加拿大一枝黄花不仅要和“同类”竞争，还要和周围的本地植物争夺资源。它凭什么能“赢”？ B处加拿大一枝黄花的平均株高和种子产量均低于A处。 B处加拿大一枝黄花的生长表现不如A处，原因是什么？ ——与本地植物竞争光照、水分和空间。 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：种间竞争的分析 但为什么A处最终还是被加拿大一枝黄花“独占”了？ 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：种间竞争的分析 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：与单独培养不同，混合培养开始时两个种群的数量也都有增长，但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，最后完全消失。这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质。 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：种间竞争的分析 讨论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（繁殖能力弱）的数量会不断下降。 种群增长 种内竞争加剧 出生率减小、死亡率增大 种群增长受到限制 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节1：种间竞争的分析 森林中不同植物________________，草原上非洲狮与猎豹___________，这也会导致种群数量的变化。 竞争阳光和养分 竞争猎物 抑制其增粗，阻止其水分、养分的输送 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节2：引入捕食关系 加拿大一枝黄花在校园里几乎没有天敌。如果它的原产地有专门取食它的昆虫或病原菌，种群数量会不会受到抑制？ 在原产地，加拿大一枝黄花受到多种昆虫和病原菌的制约，数量维持在较低水平。引入到新环境后，脱离了天敌的制约，种群迅速扩张——这也是外来入侵物种爆发的常见机制。 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节2：引入捕食关系 除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的__________，每种动物都需要以其他生物为食。如果___________，动物种群会出现____________、_____________的现象。 捕食对象 出生率降低 死亡率升高 食物匮乏 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 环节2：引入捕食关系 任务二：种间关系与生物因素 任务探究 即时演练 探究新知 制约因素 密度制约因素 随种群密度的大小而变化的影响种群数量的因素。 例如：食物、传染病、种内竞争、种间关系(天敌)等因素 举例: 同样是缺少食物，种群密度越高，该种群受食物短缺的影响就越大； 非密度制约因素 不随种群密度的大小而变化的影响种群数量的因素。 气候(雨水、干旱、降雪、气温)、自然灾害(地震、火灾)等因素。 举例: 在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其密度高低，所有个体都会死亡。 即时演练 任务探究 没有体现非生物因素对海棠树种群数量变化产生的影响 3.下述古代诗句中，部分体现了非生物因素对生物的影响，其中不属于对种群数量变化产生影响的是（ ） A. 离离原上草，一岁一枯荣，野火烧不尽，春风吹又生 B. 暮春三月，江南草长，杂花生树，群莺乱飞 C. 昨夜雨疏风骤……却道海棠依旧。知否，知否？应是绿肥红瘦 D. 塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意。四面边声连角起。千嶂里，长烟落日孤城闭 C 23 即时演练 任务探究 4．科学家通过研究种间捕食关系，构建了捕食者——猎物模型，如图所示(图中箭头所指方向代表曲线变化趋势)。请据图判断下列说法正确的是 (　　) A．该模型属于物理模型，反映了两物种之间的循环因果关系 B．曲线变化趋势反映了生态系统中普遍存在的负反馈调节 C．利用该模型只能解释猎物的种群数量能维持相对稳定的原因 D．捕食者和猎物的环境容纳量分别是P3和N3 B 24 任务三：如果不管它，明年会怎样？——从“入侵”到“保护”的应用迁移 3 25 任务三：从“入侵”到“保护”的应用迁移 任务探究 即时演练 探究新知 后勤处要清除加拿大一枝黄花，请你提出方案。 短期措施：拔除地上部分——但根系残留可能再生；使用除草剂——可能污染土壤、影响其他植物。 长期措施： 1.在清除后种植生长迅速的本地草本植物（如狗牙根、白三叶），占据生态位，抑制加拿大一枝黄花种子萌发和幼苗生长； 2.连续数年监测，在种子成熟前清除，切断种子来源； 3.引入原产地天敌（生物防治）——需评估生态风险。 任务三：从“入侵”到“保护”的应用迁移 任务探究 即时演练 探究新知 1981年野生朱鹮仅存7只，通过建立自然保护区（就地保护）、人工繁育中心（迁地保护）、改善栖息地等措施，种群数量逐步恢复。 1、对于濒危物种要建立自然保护区，改善其栖息环境，提高环境容纳量（K值）。 2、对于野生生物资源的数量控制在环境容纳量的一半，即K/2值，此时种群增长速率最大，可提供的资源数量也较多，且不影响资源的再生。 任务三：从“入侵”到“保护”的应用迁移 任务探究 即时演练 探究新知 K值的 应用 K/2值的 应用 减小环境阻力→增K值→保护有益资源 增大环境阻力→降低K值→防治有害生物 草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量 渔业捕捞后的种群数量要在 K/2 处 K/2 前防治有害生物，严防达到 K/2 处 即时演练 任务探究 3、下图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此正确是(　　  ) C A．在K/2时控制有害动物最有效 B．图示规律也可作为控制人口增长的依据 C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量 D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量 29 课后作业 1.在你家小区、上学沿途或校园内，寻找一处可能存在外来入侵植物的区域（如加拿大一枝黄花、一年蓬、水葫芦等），拍照记录，并估算该植物的分布面积或大致密度。 2.调查该区域的环境条件（光照、水分、土壤、是否有修剪或除草等人为管理），分析这些条件对该植物种群数量的影响。 3.撰写一份300字左右的简要报告，内容包括：植物名称与分布情况、环境因素分析、可能的扩散原因、你建议采取的防治措施。 下节课以小组为单位交流，每组推选一份“最佳调查方案”在班级展示。 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 随堂小练 1.种群数量变化受环境因素的影响。据此判断下列表述是否正确。 ①林下光照较弱会使所有林下植物的种群数量下降（ ） ②只有影响种群出生率和死亡率的环境因素才能影响种群数量（ ） × × 31 随堂小练 ①对这种现象合理的解释或概括是（ ） A.与种内竞争无关 B.二者总是此消彼长 C.与植物种群数量无关 D.二者相互制约、互为因果 猎物种群和捕食者种群数量随时间而变化 D 2.在自然界，有些捕食者种群和猎物种群的数量变化呈现周期性的波动，如下图所示模型。请分析该图所示二者数量变化的关系及影响因素。 32 随堂小练 5. 用酵母菌酿酒的主要阶段为：加料→接种→通气培养→密封发酵。从接种后到密封前这一阶段，酵母菌种群数量变化的曲线图为 （ ） C 33 下节再见 34 $