第1章 种群及其动态 第 1 节 种群的数量特征
年级 高二年级 授课时间 1 课时
课题 第 1 节 种群的数量特征
教材分析 本节课是人教版高中生物选择性必修 2 第一章《种群及其动态》第一节内容。 本节内容包括调查种群密度的方法和种群的数量特征两大部分 。在“种 群密度及其调查方法 ”部分,教材首先简要介绍了种群密度的概念、调查种群 密度的必要性,然后重点介绍了样方法和标记重捕法。在介绍调查方法时,教 材强调要根据不同调查对象的特点采用不同的方法。在这部分内容的最后,指 出“ 种群密度反映了种群在一定时期的数量,但是仅靠这一特征还不能反映种 群数量的变化趋势 ”,从而自然过渡到对出生率和死亡率等其他数量特征的介 绍。 教材接下来依次探讨了种群的出生率和死亡率 、迁入率和迁出率 、年龄 结构和性别比例等数量特征。虽然从教材呈现形式上看,这几项特征是一一罗 列的,但应当注意的是,这几项特征并不是单纯的并列关系,而是有着内在的 逻辑联系, 并且有层次之分的。对此,本节教材在最后部分作出明确的概括: 种群密度是种群最基本的数量特征;出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决 定种群密度;年龄结构影响出生率和死亡率, 性别比例影响出生率, 从而影响 种群密度。 通过对本节内容的学习学生学会调查种群密度 ,提高探究与实践能力 。 学生对多个概念进行概念图的制作,明辨种群各个数量特征之间的关系,促进 所学知识结构化。
教学目标 1.列举种群的数量特征,说明出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和 性别比例与种群密度的关系。 2.说出调查种群密度的主要方法,运用样方法调查草地中某种双子叶植物的种 群密度。
教学重、难点 1.教学重点 (1)种群的数量特征。 (2)调查种群密度的方法。 2.教学难点 调查草地中某种双子叶植物的种群密度。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动
引入新课 播放黄河三角洲国家级自然保护区视频,介绍东方白 鹳生活情境,提出问题引发学生思考和讨论: 学生观看视频,探 究思考并回答相应问 题。
1. 什么是功能性灭绝? 2. 回顾种群的概念并思考种群存在的意义是什么?
新 课 教 学 一、种 群的数 量特征 【阅读与思考】 引导学生阅读、理解章引言中种群的概念,总结归纳 调查种群密度有哪些调查方法,引导学生用公式表示出种 群密度的计算方法,说明种群密度调查具有什么意义。 【教师总结】 对学生回答内容进行补充完善,同时引导学生归纳总 结。 种群概念:种群在单位面积或单位体积中的个体数。 种群密度表达式: 调查种群密度意义:濒危动物保护、农田杂草状况调 查、渔业上捕捞强度的确定、农林害虫的监测和预报等。 【创设情境、提出问题】 情境:为了满足东方白鹤冬、春季节的食物需求,保 护区曾考虑引入植物新物种,但是受到加拿大一枝黄花在 我国南方多地生物入侵的教训,科学家在这件事上保持非 常谨慎的态度。 问题: 1.假设已知 A、B、C 三地—枝黄花的数量分别是 8000 株、 20000 株、 30000 株, 你能判断哪个地区加拿大—枝黄 花生物入侵现象更严重吗? 不能判断 在 A、B、C 三地面积未知的情况下,种群数量多少不 足以作为判断依据,只有通过调查种群密度才能对入侵程 度进行判断。 2.下列草地(5m2),其中 O 代表加拿大—枝黄花.则种 群密度为_6.4 株/m2,如果是 5000m2 还能这样调查吗? _ 不能__ 过渡:如何研究某地加拿大一枝黄花的种群密度呢? 学生阅读课本相关内 容,明确种群的概念。 归纳调查种群密度有哪 些调查方法,并尝试用 公式表示出种群密度的 计算方法,说明种群密 度调查具有什么意义。 阅读情境,理解对于生 物进行密度调查的必要 性。思考并回答老师所 提的问题。
【任务一:研究某地加拿大一枝黄花的种群密度】 1. 样方法的实施的一般步骤 (1)准备; (2)确定调查地点、调查对象; (3) 确定样方 ; (4)计数; (5)计算种群密度。 2. 样方法的选材 单子叶草本植物常常是 丛生或蔓生的 ,从地上部分难 以辨别是一株还是多株;而双子叶草本植物的个体数目则 易于辨别 。 3. 样方大小的确定 向学生提供取样数据, 引导学生根据数据进行思考与推理, 并且完成下面两题,明确样方大小确认的方法。 问题(1):请根据表格中的数据确定合适的样方大小。 应该选择 1 m×1 m 的样方, 个体在该样方内的分布相对稳 定,又可避免人力物力的浪费。 问题(2):如果所调查物种个体较大,样方大小应该怎样 设置?如果调查物种数目比较稀疏,样方大小应该怎样设 置? 如果所调查物种个体较大,样方面积应该适当扩大。如果 调查物种数目比较稀疏,样方面积也应该适当扩大。 4.取样方法的确定 向学生提供情境,引导学生根据图片信息选择合适的取样 方法,并回答相关问题: 问题(1): ② 调查对象总体分布为近方形地块时, 适宜用五点 取样法。 ②调查对象总体分布为长条形地块时, 适宜用等距取样法。 问题(2):取样的关键是要做到随机取样,为什么要强调 阅读书本,制定调 查植物种群密度的方 案,完善实验步骤,选 材原理。提出调查要领 与注意事项。 记录在进行方案制 定过程中遇到的困难, 依据老师的数据和引导 进行样方大小与样方方 法的确定。
随机取样? 强调随机取样是为了使调查结果不受主观因素的影响,保 证调查结果的准确性。 5. 计数和确定种群密度 向学生提供调查数据,引导学生根据信息回答相关问题, 并学会种群密度的统计: 某兴趣小组调查某种双子叶草本植物种群密度的结果,其 中,第四个样方中该植物的分布情况如图所示: 问题(1):如何计数第四个样方的植株数量?该样方的种群 密度是多少? (5+2+1)÷1 =8(株/m2) 若正好在边界线上,应“计上不计下,计左不计右 ”。 (2)该植物种群密度是多少? 8 株/m2 过渡:东方白鹳的种群密度如何计算呢? 【创设情境、提出问题】 情境:鄱阳湖国家自然保护区是东方白鹳在长江中、下游 地区的主要越冬地。第一次捕获东方白鹳 106 只,做上标 记后放回;第二次捕获东方白鹳 91 只,其中有标记的为 25 只,由此估算该地区中共有多少只东方白鹳? 约有 386 只。 【任务二:调查东方白鹳的种群密度】 1. 标志重捕法的原理 请分析标记重捕法的原理(M、m均为标记数,N、n为不同 范围内的总数) 原理:在 个体随机分布 的前提下,整体与局部的相关 根据教师提供的数 据与结果,汇总数据, 估算出种群密度。 小组讨论,推出标 记重捕法的计算方式。 总结利用标记重捕法调 查种群密度的要领与注 意事项。
比例相等,即有 。 小组讨论教师提供 的情境,分析实验误差, 进一步总结调查时需要 注意的事项。 学生对实验方法,调查 对像,注意事项进行归 纳与概括。
2.标记重捕法主要适用于活动能力强、活动范围大的动物 个体,为什么活动能力差的个体不宜用? 活动能力差的动物被标记后不能与其他动物充分混合,会 导致重捕时误差较大。 3.误差分析 请分析在利用标重捕法调查过程中,下列各情况可能会带 来的误差: ①标记物意外脱落 ②被标记个体被再次捕获的机会降低 ③标记物导致被标记个体易于被捕食 ④被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获 且在被标记个体稀少处被捕获 ⑤被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获 且在被标记个体密集处被捕获 ⑥标记物影响被标记个体的活动,使其被再次捕获的机会 增大以上__①②③④ 估算吲等偏大, __⑤⑥ 估 算值将偏小。 4.注意事项 ①标志物不能过分醒目; ②标志物和标志方法不能影响标志对象正常的生理 活动; ③标志物不易脱落; ④标志个体需与未标志个体混合均匀后再重捕,保 证在重捕时被捕的概率相等; ⑤确保调查期间没有个体的出生入死; 【归纳与概括】
【习题 巩固】 1.如图表示用样方法进行相关调查,下列相关叙述不正确 的是 A.用样方法调查植物种群密度时,常用的取样方法有五点 取样法和等距取样法 B.若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况,则计数值 应为 8 C.若图乙表示某森林物种数与样方面积的关系,则调查该 森林物种数时设定样方面积最好为 S1 D.与双子叶草本植物相比,样方法更适用于调查单子叶草 本植物的种群密度 【答案】D 【详解】A、调查植物种群密度常用样方法, 样方法常 用的取样方法有五点取样法和等距取样法,都要遵循随机 取样的原则, A 正确; B、若图甲表示一个样方中某种植物的分布状况, 根据 “计上不计下,计左不计右” 的原则,图中计数值应该是 8, B 正确; C、图乙中, 随样方面积的增大, 该森林物种数逐渐增 多最后保持稳定, 样方面积达到 S1 后, 该森林物种数不再 增加,因此调查该森林物种数时样方面积最好是 S1 ,C 正 确; D、单子叶草本植物通常是从生或蔓生的, 从地上部分 难以辨别是一株还是多株,而双子叶草本植物则容易辨别 个体数目,所以样方法更适用于调查双子叶草本植物的种 群密度, D 错误。故选 D。 2.(2021·山东,11)调查一公顷范围内某种鼠的种群 密度时, 第一次捕获并标记 39 只鼠, 第二次捕获 34 只鼠, 其中有标记的鼠 15 只。标记物不影响鼠的生存和活动并可 用于探测鼠的状态,若探测到第一次标记的鼠在重捕前有 5 只由于竞争、天敌等自然因素死亡, 但因该段时间内有鼠 出生而种群总数量稳定,则该区域该种鼠的实际种群密度 最接近于 思考回答问题,对 调查方法进行应用。
A.66 只/公顷 B.77 只/公顷 C.83 只/公顷 D.88 只/公顷 【答案】B 【详解】分析题意可知:调查一公顷范围内某种鼠的 种群密度时, 第一次捕获并标记 39 只鼠中有 5 只由于竞 争、天敌等自然因素死亡,故可将第一次标记的鼠的数量 视为 39-5=34 只,第二次捕获 34 只鼠,其中有标记的鼠 15 只,设该区域该种鼠的种群数量为 X 只,则根据计算公式 可知,(39-5)/X=15/34,解得 X≈77.07,面积为一公顷, 故该区域该种鼠的实际种群密度最接近于 77 只/公顷。B 正确。故选 B。
二、种 群的其 他数量 特征及 其关系 【创设情境、提出问题】 情境:根据资料显示,2006~2013 年期间,东方白鹳 在繁殖期间分布区的数量调查, 东方白鹳数量维持在 150~ 160 只。2010 年以前有约 20%~25%的个体参与了繁殖, 2010 年后该比例不断增长,至 2013 年约 40%参与繁殖。 问题:根据东方白鹳的种群密度,你能确定 2014 年其 数量是增加还是减少吗?哪些因素可能会影响种群的数量 呢? 【出生率和死亡率】 1. 概念:在单位时间内新产生(或死亡)的个体数目占该 种群个体总数的比值即出生率(死亡率)。 2 .举例:截至 2015 年年末,我国大陆总人口约为 13.7 亿, 2015 年出生 1655 万人,这一年的出生率约为 7‰ ,死亡 人口为 975 万,死亡率约为 12‰。 3.意义:决定种群数量和种群密度的直接因素。 出生率>死亡率,种群密度增大; 出生率≈死亡率,种群密度相对稳定; 出生率<死亡率,种群密度减小。 自然增长率 = 出生率 - 死亡率。 【迁入率和迁出率】 1 . 概念:在单位时间内迁入(或迁出)的个体数 目占该种群个体总数的比值即迁入率(迁出 率)。 2. 举例:春运前后珠三角和长三角各大城市的人口 变化。 3. 意义:决定种群数量和种群密度的直接因素。 迁入率>迁出率,种群密度增大; 通过思考分析,得 出结论 :种群密度反应 出此时此刻的种群数 量,要想预测种群发展 需要了解其它数量特 征。 阅读教材,说出出生率 与死亡率的计算方法, 并进行运用。讨论得出 出生率与死亡率可以直 接决定种群密度变化。 阅读教材,说出迁入率 和迁出率的计算方法, 并进行运用。讨论得出 出生率与死亡率也可以 直接决定种群密度变 化,认同迁入率和迁出
迁入率≈迁出率,种群密度相对稳定; 迁入率<迁出率,种群密度减小。 【性别比例】 1. 概念:种群中雌雄个体数目的比例。 2. 类型:雌雄相当型 多见于高等动物 雌多雄少型 多见于人工控制的种群 雌少雄多型 多见于营社会生活的昆虫 3. 应用:利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫破坏害 虫种群正常的性别比例,从而达到杀虫效果。利用人工合 成的性引诱剂(信息素)诱杀某种害虫的雄性个体,改变 了害虫种群正常的性别比例,就会使很多雌性个体不能完 成交配,从而使该种害虫的种群密度明显降低。 性别比例通过影响出生率间接影响种群数量。 【年龄结构】 1. 概念:指一个种群中各年龄期的个体数目的比 例。 2. 类型: 3. 意义:可预测种群密度和数量的变化趋势。 4. 比较: (
年龄结构为稳定型的种群,种群数量在近期一定能保持稳
讨
论
:
) 定吗?年龄结构为衰退型的种群呢?并说明理由。 不一定;这是因为出生率和死亡率不完全决定于年龄结构, 还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响,此外种群 率对我国人口的影响。 阅读教材,联系生活实 践,讨论得出性别比的 类型和性别比例如何影 响种群密度。学以致用, 所学知识解释生活中诱 导杀虫的案例。 探讨种群年龄结构的 3 种类型,探讨年龄结构 对种群密度变化的影 响,分析得出年龄结构 可以通过影响种群的出 生率和死亡率间接影响 种群密度。 对比 3 种年龄结构类 型。 学生了解我国计划生育 政策,理解“二胎 ”必 要性。
数量还受迁入率和迁出率的影响 【归纳与概括】 建构概念图, 帮助学生巩固所学知识, 深化对概念的理解。 增强学生保护生态环境的社会责任意识。 小组总结,完善概念 图。
【习题 巩固】 3.如图为种群数量特征间的相互关系,请据图判断各字母 代表的含义。 A. 迁入率 ,B. 出生率 ,C. 性别比例 , D. 年龄结构 ,E. 迁出率 ,F. 死亡率 。 4. 如表为我国两次人口普查的部分数据, 下列关于种群 数量特征的叙述,正确的是 比重(%) 项目年龄结构性别比例城乡结构0~14 岁15~59 岁≥ 60 岁女性男性城镇乡村第 六 次 (2010 年)16.6070.1413.2648.7 351.2 749.6 850.3 2第 七 次 (2020 年) 17.95 63.35 18.7048.7 651.2 463.8 936.1 1
A.种群密度是种群最基本的数量特征,不能反映种群的数 量变化趋势 B.年龄结构为稳定型时,人口数量在近期一定能保持稳定 学生思考回答,理 解各数量特征间的关 系。把所学知识用于解 决实践问题。
C.从年龄结构可知,我国人口老龄化程度在减缓 D.乡村人口密度由性别比例和年龄结构直接决定 【答案】A 【详解】A、年龄组成是对人口进行预测,所以当其为稳定 型时,近期种群数量不一定稳定, A 正确; B、分析表格数据,第七次普查,老年人口比例增多,所以 我国人口老龄化程度加深, B 错误; C、我国进行全国人口普查常采用逐户逐人直接询问调查的 方法,不是样方法, C 错误; D、出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群数量变化 的直接因素, D 错误。 5. 如图表示种群数量特征的两个概念图,下列有关分析 错误的是 A. 图 1 中预测种群数量未来变化趋势的主要依据是 b B. 图 1 中的 c 为种群最基本的数量特征 C. 图 2 中丁与图 1 中的 a 表示的含义相同 D. 图 2 中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响 种群密度 【答案】C 【详解】A、图 1 中 b 为年龄组成,是预测种群数量未来变 化趋势的主要依据, A 正确; B、图 1 中 c 为种群密度, 是种群最基本的数量特征, B 正 确; C、图 2 中丁为年龄组成, 而图 1 中 a 为性别比例, C 错误; D、图 2 中丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响 种群密度, D 正确。
课堂小结 本节课以种群的数量特征和调查种群密度的方法为核心,以东方白鹳为贯穿整 堂课的情境,以任务驱动的形式,巧妙设置问题串组织教学,结合生活实际,采用 分析、归纳、交流、合作探究等形式,完成核心概念的教学,很好地发展了学生的 学科核心素养。 在本节课中,利用了真实情境,充分挖掘了教材资源,以问题和任务驱动课堂 进程,提高学生思维力度,紧密联系生活实践,提升了学生社会责任。
板书设计 种群的数量特征
一、 种群密度 二、 种群其它数量特征
课后作业 1.下列关于种群特征及影响种群数量因素的分析,正确的是( ) A .动物的领域行为会改变其环境容纳量 B .食物是调节种群数量的外源性因素 C .年龄结构为增长型的种群,将来种群数量一定增多 D .性别比例主要通过影响出生率和死亡率来影响种群的数量变化 【答案】 B 【详解】A、环境容纳量主要取决于在种群生态学中的环境条件, 动物的领域行为不 会改变其环境容纳量, A 错误; B、食物匮乏, 动物种群会出现出生率降低、死亡率升高的现象, 种群数量会发生变 化, B 正确; C、年龄结构是预测种群数量变化的趋势,不能起决定性作用, C 错误; D、性别比例改变直接导致出生率发生改变,进而影响种群数量, D 错误。 2. 种群密度反映了种群在一定时期的数量,有关种群密度说法正确的是( ) A .出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决定种群密度 B .种群数量越多,种群密度就越大 C .用样方法调查植物的种群密度时,要选择生长茂盛处取样 D .调查动物种群密度只能用标记重捕法 【答案】A
【详解】A、出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接决定种群密度的大小, A 正确; B、种群密度是指单位面积或体积中的种群数量,种群数量越多,种群密度不一定就 越大, B 错误; C、用样方法调查植物的种群密度时,取样应随机取样, C 错误; D、对于活动能力差,活动范围小的动物可用样方法调查种群密度, D 错误。