2019-2020年高中生物 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 第1課時示范教案 新人教版.doc

2019-2020年高中生物 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 第1課時示范教案 新人教版 自然界中的種群，數(shù)量不是固定不變的，而是會在外界各種環(huán)境因素的影響下發(fā)生各種變化。在“第2節(jié)種群數(shù)量的變化”中，通過實(shí)例來說明如何建構(gòu)種群增長模型。詳細(xì)討論了種群增長的兩種方式，在理想環(huán)境中，種群增長呈“J”型曲線；在環(huán)境資源有限的情況下，種群增長呈“S”型曲線。種群增長的兩種曲線各有產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，還可以通過建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型來解釋種群數(shù)量的增長，這是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。種群數(shù)量變化除了增長以外，還存在波動、下降等其他形式。最后文中分析了影響種群數(shù)量變化的各種因素，特別指出了人類對種群數(shù)量變化的重要影響。在教學(xué)過程中要注意進(jìn)行人文主義教育。教學(xué)重點(diǎn) 嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。教學(xué)難點(diǎn) 建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。教具準(zhǔn)備 多媒體課件。課時安排 2課時。第1課時,種群數(shù)量的變化.第2課時,培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化.三維目標(biāo)1.掌握建構(gòu)種群增長模型的方法。2.通過探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化，嘗試建構(gòu)種群增長的數(shù)學(xué)模型。3.用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。4.關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響。5.通過分析問題探究數(shù)學(xué)規(guī)律解決實(shí)際問題建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的方法，讓學(xué)生體驗(yàn)由具體到抽象的思維轉(zhuǎn)化過程。6.通過和學(xué)生一起分析某種細(xì)菌的種群數(shù)量變化，讓學(xué)生學(xué)會建構(gòu)種群增長模型的方法。7.通過列舉實(shí)際生活中的例子，和比較兩種增長曲線各自產(chǎn)生的條件和特點(diǎn)，使學(xué)生掌握“J”型增長曲線和“S”型增長曲線。8.通過學(xué)生一起討論分析，理解影響種群增長的因素和種群數(shù)量變化的意義。9.通過研究種群數(shù)量變化，使學(xué)生認(rèn)識到事物都是在不斷變化發(fā)展的，分析事物時，要用動態(tài)的觀點(diǎn)來分析。10.引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，有利于培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象揭示本質(zhì)的洞察能力；同時，通過科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合，有利于培養(yǎng)學(xué)生簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)。11.通過學(xué)生一起討論影響種群數(shù)量變化的因素，特別是人為因素的時候，要培養(yǎng)學(xué)生熱愛大自然的情感，能從一草一木開始保護(hù)環(huán)境。教學(xué)過程第1課時導(dǎo)入新課師 種群不同于個體具有哪些特征？生 種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例。師 研究出生率和死亡率、遷入率和遷出率有什么意義？生 這些都是決定種群大小和種群密度的重要因素。師 研究年齡組成和性別比例有什么意義？生 年齡組成對于預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢具有重要意義，性別比例對種群密度也有一定的影響。師 從中我們可以發(fā)現(xiàn)，研究這些特征還主要是為研究種群數(shù)量（種群密度）服務(wù)的，我們知道種群數(shù)量不是恒定不變的，而是不斷變化著的，那種群數(shù)量的變化有沒有規(guī)律可循？這是我們這堂課所要研究的問題。 板 書： 第2節(jié) 種群數(shù)量的變化 一、建構(gòu)種群增長模型的方法推進(jìn)新課師 在自然界中細(xì)菌無處不在，有些細(xì)菌的大量繁殖會導(dǎo)致疾病。假如現(xiàn)有一種細(xì)菌，我們在無菌培養(yǎng)基上培養(yǎng)，如果營養(yǎng)及各方面條件都適宜的話，細(xì)菌就會在培養(yǎng)基上大量繁殖，數(shù)量越來越多?，F(xiàn)在我們一起來看一下細(xì)菌分裂的錄像。（播放細(xì)菌分裂的錄像）師 這些細(xì)菌個體的總和能否稱為一個種群？生 可以。因?yàn)檫@些細(xì)菌滿足生活在同一地方，都是同種個體的條件。師 好，那我們就一起來分析一下培養(yǎng)基上的這個細(xì)菌種群的數(shù)量是怎樣變化的。先請同學(xué)回憶細(xì)菌的繁殖方式。生 細(xì)菌是單細(xì)胞生物，主要以二分裂的方式進(jìn)行繁殖的。師 如果一個細(xì)菌繁殖一代也就是分裂一次，能產(chǎn)生幾個后代？生 兩個。師 是的，那如果一個細(xì)菌繁殖兩代，三代，n代以后有多少細(xì)菌個體了呢？生 4個，8個，我們可以把它表示成2n。師 大家歸納得非常好?，F(xiàn)在我們再來添些條件在里面，細(xì)菌繁殖是非常快的，假如繁殖一代需要20分鐘，一個細(xì)菌一小時以后可以變成多少個？72小時以后呢？生 一小時繁殖三代可產(chǎn)生8個，72小時可繁殖216代，可產(chǎn)生2216個。師 這個數(shù)據(jù)非常大了。假如我一開始接種到培養(yǎng)基上的細(xì)菌為N0，那么繁殖了n代后細(xì)菌數(shù)量為多少？（用Nn來表示）生 可以表示為Nn=N02n。師 這個公式揭示了細(xì)菌種群數(shù)量增長的什么規(guī)律？生 細(xì)菌種群的增長是呈指數(shù)增長。師 根據(jù)這個公式請學(xué)生算出25個細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量，并填寫到課本第66頁的表格中，然后畫出細(xì)菌的種群數(shù)量增長曲線。注意表明橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義。（學(xué)生上黑板填表格、作圖）時間20406080100120140160180200細(xì)菌數(shù)量501002004008001 6003 2006 4001280025600圖4-2-1師 這樣的曲線圖和它所對應(yīng)的數(shù)學(xué)公式相比有什么優(yōu)勢？同時，有沒有局限性呢？生 這樣的曲線圖能更直觀地反映出種群數(shù)量的增長趨勢。但是和數(shù)學(xué)公式相比沒有數(shù)學(xué)公式來得精確。師 實(shí)質(zhì)上在這過程中，我們已經(jīng)用數(shù)學(xué)模型來分析細(xì)菌的數(shù)量變化了。下面，我們具體來介紹一下有關(guān)數(shù)學(xué)模型的知識。課件展示： 數(shù)學(xué)模型 概念：數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。 數(shù)學(xué)模型并非是近年來才出現(xiàn)的新方法。在科學(xué)史上，牛頓等很多偉大的科學(xué)家都是建立和應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的大師，他們將各個不同的科學(xué)領(lǐng)域同數(shù)學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，在不同的學(xué)科中取得了巨大的成就。如力學(xué)中的牛頓定律、電磁學(xué)中的麥克斯韋方程、化學(xué)中的門捷列夫周期表等，都是經(jīng)典的應(yīng)用數(shù)學(xué)模型的光輝范例。在當(dāng)代，由于計算機(jī)的運(yùn)用，數(shù)學(xué)模型在生態(tài)、地質(zhì)、航空等方面有了更加廣泛和深入的應(yīng)用。師 在學(xué)過的生物學(xué)內(nèi)容中，有哪些生物學(xué)問題也是用數(shù)學(xué)語言來表示呢？生 在遺傳中所學(xué)的孟德爾遺傳規(guī)律也是用數(shù)學(xué)語言來表示的。師 那么如何來建立數(shù)學(xué)模型呢？有沒有一定的方法步驟呢？課件展示： 建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟： 1.觀察研究對象，提出問題。 2.提出合理的假設(shè)。 3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)。 4.通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。師 我們剛剛研究的細(xì)菌數(shù)量變化過程可以和這些步驟一一對應(yīng)起來：第一步：“細(xì)菌每20分鐘分裂一次”是通過大量觀察和實(shí)驗(yàn)得出的規(guī)律。這也是建立數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)，接著就要慢慢把生物學(xué)上的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)上的問題了。第二步：提出合理的假設(shè)。這是數(shù)學(xué)模型成立的前提條件，假設(shè)不同，所建立的數(shù)學(xué)模型也不相同。在這兒，我們的假設(shè)應(yīng)該是什么呢？生 提出的假設(shè)：在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受到種群密度增加的影響。師 有了假設(shè)，有了觀察的結(jié)果，我們就要進(jìn)行重要的第三步：對我們所需要研究的問題用數(shù)學(xué)形式來表達(dá)，也就是數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式。分裂N代后的細(xì)菌數(shù)量這個生物學(xué)上的問題可用數(shù)學(xué)公式Nn=N02n來表示。在這個公式中，每一個量，我們都應(yīng)該說出它的生物學(xué)意義。生 N0表示原有的細(xì)菌個數(shù)，N表示細(xì)菌數(shù)量，n代表第幾代，2表示細(xì)菌每一代都是原來的上一代數(shù)量的兩倍，因?yàn)榧?xì)菌是二分裂的。師 最后第四步也是非常必要的。還必須通過觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。在理想狀態(tài)下細(xì)菌種群數(shù)量增長的數(shù)學(xué)模型是比較簡單的，而生物學(xué)中大量現(xiàn)象與規(guī)律是極為復(fù)雜的，存在著許多不確定因素和例外的現(xiàn)象，所以對模型進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，在科學(xué)研究中是必不可少的步驟。 板 書： 二、種群增長的“J”型曲線師 以上討論的是在實(shí)驗(yàn)條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？我們一起來看幾個實(shí)例。課件展示： 實(shí)例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居。他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。 實(shí)例二：在20世紀(jì)30年代曾將環(huán)頸雉引入美國華盛頓州海岸附近的一個島嶼，此后環(huán)頸雉種群的增長如圖422所示。圖4-2-2 20世紀(jì)30年代美國某島嶼環(huán)頸雉種群增長圖實(shí)例三：16世紀(jì)以來，世界人口表現(xiàn)為指數(shù)增長，所以一些學(xué)者稱為人口爆炸。圖4-2-3 2 000年來世界人口增長曲線師 這三個自然界中的實(shí)例和在理想條件下細(xì)菌的數(shù)量變化有什么相似之處嗎？生 種群數(shù)量都是增長較快，而且所畫成的增長曲線圖類似。師 大家觀察一下這條曲線大致和哪一個字母形狀相似？生 和字母“J”相似。師 所以我們把這樣的增長曲線稱為“J”型增長曲線。前面，我們提到細(xì)菌呈指數(shù)增長是有前提條件的，還記得是什么嗎？生 資源和空間無限多，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響。師 可以說，細(xì)菌是在理想條件下呈指數(shù)增長的。那么，這三個實(shí)例中，種群呈“J”型增長的原因有哪些呢？生 實(shí)例一和實(shí)例二中，野兔、環(huán)頸雉都是被帶到一個原來沒有該種生物的地方，所以，對于這些種群來說數(shù)量比較少，所以食物和空間都是充裕的。師 再從這些生物的天敵來考慮一下呢？生 這種野兔原來是澳大利亞所沒有的，所以在澳大利亞也沒有這些野兔的敵害。環(huán)頸雉到了美國的島嶼以后，情況也是一樣的。野兔、環(huán)頸雉就在一個非常理想的環(huán)境中生長繁殖。師 在這兩個實(shí)例中，野兔、環(huán)頸雉對那些原來沒有這些生物的地方來說是“外來物種”。大家也能從介紹中看到，一般外來物種的引入對于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境都會造成一種破壞。所以在引入外來物種的時候一定要慎重！看了實(shí)例三中2 000年來世界人口增長曲線后，你有些什么想法呢？生 世界人口呈“J”型增長，一方面體現(xiàn)了人們生活水平在不斷地提高，而且，醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施等方面也在不斷加強(qiáng)，但是，另一方面如果人口繼續(xù)呈這一形勢增長的話，地球總有一天會“承受”不了的，所以我們必須采取一定的措施來控制人口的增長。 板 書： 三、“J”型增長的數(shù)學(xué)模型師 通過上述這些例子可以看出，自然界確實(shí)有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”型。那么前面我們對細(xì)菌的增長構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，我們能不能推而廣之，對自然界的呈“J”型增長的種群也來構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型呢？我們大家一起來試試好不好？生 好。師 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的第一步先要觀察研究的對象和提出相應(yīng)的問題。首先，對象是什么呢？生 我們要研究的是自然界呈“J”型生長的種群。師 通過觀察研究這些對象能獲得什么信息？生 這些種群每年都是按照一定的倍數(shù)增長。師 我們用一字母來表示一下這個倍數(shù)，用來表示。接下來，第二步就是要進(jìn)行假設(shè)了。（提示一下，我們在計算細(xì)菌種群數(shù)量變化時的假設(shè)是在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受到種群密度增加的影響）生 假設(shè)這個自然界的種群也是理想環(huán)境，所以種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長。師 大家能不能對這位同學(xué)涉及到的理想環(huán)境再具體一點(diǎn)呢？生 就是食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件。師 假設(shè)好以后第三步我們就要用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式來表示t年后種群的數(shù)量了，哪位同學(xué)上黑板來表示一下呢？生 （上黑板來書寫）Nt=N0t師 其他同學(xué)看一下，和你在下面寫的一樣嗎？生 相同。師 建構(gòu)的這個模型是正確的，我們還要請一位同學(xué)來描述一下模型中各參數(shù)的意義。生 N0為該種群的起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。師 很好，從這個種群生長模型也可以看出，影響第t年后種群的數(shù)量的因素主要取決于哪些？生 主要取決于N0，種群的起始數(shù)量，還有。師 這樣我們建構(gòu)種群增長模型是否就完成了呢？生 還沒有。我們必須通過觀察、統(tǒng)計每一年種群的數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。師 是的，真理應(yīng)該是經(jīng)得起實(shí)踐的檢驗(yàn)的。 板 書： 四、種群增長的“S”型曲線師 這樣的“J”型增長在自然界中能一直維持下去嗎？生 不能。師 為什么呢？生 自然界存在著很多限制種群數(shù)量增多的因素。比如食物的量是一定的，氣候也不一定是非常合適，還有天敵的存在等等。師 所以盡管物種具有巨大的增長潛力，在自然界中，種群卻不能無限制地增長。因?yàn)?，隨著種群數(shù)量的增長，制約因素的作用也在增大，所以在自然界，種群總是在增長到一定限度后達(dá)到相對穩(wěn)定。種群數(shù)量不能呈現(xiàn)“J”型曲線增長。下面我們也來看看科學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn)。課件展示：圖4-2-4師 這是生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過的一個實(shí)驗(yàn)：在0.5 mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24小時統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到如圖424所示的結(jié)果。你能不能簡單地描述一下大草履蟲的數(shù)量是如何在發(fā)生變化的？生 從圖中可以看出，大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快，第五天以后基本保持在375個左右。師 像這樣，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線。那么高斯實(shí)驗(yàn)的條件與前面“問題探討”中的條件有何區(qū)別？生 前面細(xì)菌的培養(yǎng)條件是完全理想的；高斯實(shí)驗(yàn)中沒有給大草履蟲提供理想條件。師 了解了條件不一樣，能不能來解釋為什么大草履蟲第二天、第三天增長較快，而第五天以后數(shù)量基本穩(wěn)定，呈“S”型增長呢？生 在0.5 mL培養(yǎng)液中，空間和營養(yǎng)都是一定的。隨著大草履蟲的數(shù)量越來越多，有限的資源導(dǎo)致大草履蟲之間為了生存，斗爭越來越激烈，競爭能力弱的個體就被淘汰掉了，所以數(shù)量就只能維持在一定的數(shù)值。師 在高斯實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，如果要進(jìn)一步搞清是空間的限制，還是食物的限制，該如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計呢？生 可以進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)。我準(zhǔn)備三組實(shí)驗(yàn)。把高斯所做的實(shí)驗(yàn)作為第一組。第二組其他條件和第一組相同，就改變一個條件：把用來培養(yǎng)大草履蟲的容器換成大號的。第三組也是只有一個條件和第一組不同：在培養(yǎng)過程中，不斷地為大草履蟲添加食物。師 同學(xué)們能不能來預(yù)測一下可能的結(jié)果，并且根據(jù)相應(yīng)的結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論呢？生 如果第二組大草履蟲的數(shù)量大增，而第三組的數(shù)量和第一組差不多，那么在高斯所做的實(shí)驗(yàn)中，限制大草履蟲數(shù)量的主要是空間；如果第三組大草履蟲的數(shù)量大增，而第二組的數(shù)量和第一組差不多，那么在高斯所做的實(shí)驗(yàn)中，限制大草履蟲數(shù)量的主要是食物。師 這位同學(xué)的分析是正確的，但是還不夠完整，還可不可能出現(xiàn)其他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢？生 還有可能第二組和第三組的草履蟲數(shù)量都增多，那么可以得出：空間和食物都會限制草履蟲數(shù)量的增長。師 很好。在自然界中，不論哪一種生物的種群，總是生活在一定的環(huán)境中。所以，自然界中，多數(shù)種群的增長應(yīng)該呈“S”型增長，“S”型增長的曲線圖和“J”型增長的曲線圖區(qū)別在哪里？生 “J”型增長曲線中數(shù)量是無限上升的，而在“S”型增長曲線中，數(shù)量有一個最大值；而且“J”型增長曲線中增長率一直在增大，而“S”型增長曲線中增長率是先增大后減小為零。師 這位同學(xué)觀察得比較仔細(xì)。我們把在“S”型曲線中生物數(shù)量達(dá)到最大的數(shù)值稱為K值。具體我們來看一下K值的定義。課件展示： K值：指在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。師 在高斯所做的實(shí)驗(yàn)中，該環(huán)境容納大草履蟲的數(shù)量為多少？生 為375個。師 不知大家有沒有注意，K值的概念中有個前提條件：“在環(huán)境條件不受破壞的情況下”，如何解釋？能不能舉例說明呢？生 也就是說環(huán)境容納量或者說K值都是針對特定的環(huán)境而言的，如果環(huán)境破壞或改變，K值也會發(fā)生改變。例如，人類的家園地球現(xiàn)在能夠容納一定數(shù)量的人口，但是由于人類對環(huán)境的破壞越來越嚴(yán)重，如果再不改善的話，在地球上能存活的人越來越少，還可能有一天人類會在地球上滅絕。就像恐龍的滅絕也很可能是由于生存環(huán)境發(fā)生了改變，使得K值就發(fā)生了改變。師 是啊，所以我們每個人都有義務(wù)保護(hù)我們的生存環(huán)境，這也相當(dāng)于在保護(hù)我們自己。所以，大家想想一個種群的K值是固定不變的嗎？生 不是的，它會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生改變，而不是單單由種群自身的特征來決定的。師 我們研究種群的K值有沒有現(xiàn)實(shí)意義呢？我們來看一個例子。課件展示： 我們國家的國寶大熊貓由于棲息場所遭到破壞后，由于食物的減少和活動范圍的縮小，其K值就會變小。這是大熊貓種群數(shù)量銳減的重要原因。因此，建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的生活空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量，是保護(hù)大熊貓的根本措施。師 對大熊貓我們應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行保護(hù)，但對人人見了都喊打的家鼠等有害動物人們平時都采取了什么措施來減少它們的數(shù)量呢？生 經(jīng)常是在老鼠常出沒的地方放置一些捕鼠器，或是老鼠藥來減少老鼠的數(shù)量。師 這種方法是可以讓它們的數(shù)量暫時減少，但是只采取殺死老鼠這一方法，其實(shí)效果往往不好。為什么？大家可以分析一下“S”型增長曲線上每一點(diǎn)的增長速率，從中得到啟示。生 我們將老鼠數(shù)量減少的時候，會使得老鼠的增長速率更快。師 是的。而且如果把老鼠數(shù)量減少到一半時，會使存活的老鼠反而降到指數(shù)生長期，因而老鼠將按指數(shù)增長，很快就恢復(fù)到原來數(shù)量。難道我們就沒有消滅家鼠的方法了嗎？如果從環(huán)境容納量的角度考慮呢？生 可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量的方法。如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。師 看來，有效的滅鼠方法是既殺死老鼠，又要通過清除垃圾，嚴(yán)密儲存食物等手段使環(huán)境容納量降低，這才能從根本上限制了老鼠的種群數(shù)量。師 自然界的多數(shù)種群都是以“S”型曲線增長的，當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K值以后，種群數(shù)量是否就能夠一直維持穩(wěn)定?生 一般都是不可以的。師 自然界中多數(shù)生物種群都已達(dá)到穩(wěn)定期，總體上看，許多種群的種群數(shù)量一般不再增長，而是波動或變動。 板 書： 五、種群數(shù)量的波動和下降師 對種群數(shù)量有決定作用的因素有哪些？生 是種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率。師 那么，在自然界中，影響種群數(shù)量變動的因素有哪些呢？我們先來看兩個例子。課件展示： 事例一:圖4-2-5 東亞飛蝗種群數(shù)量的波動 事例二：第二次世界大戰(zhàn)時，捕鯨業(yè)停了下來，鯨的數(shù)量恢復(fù)到較高水平。戰(zhàn)后捕鯨船的噸位不斷上升，鯨的捕獲量越來越大，導(dǎo)致許多鯨的種群數(shù)量急劇下降，有的鯨瀕臨絕滅。師 東亞飛蝗種群數(shù)量的變動主要是和氣候有關(guān)的，那么第二個事例，影響種群數(shù)量變化的因素是什么？生 是由于我們?nèi)祟惖牟粩嗖稉茖?dǎo)致的。師 除了這些影響因素，你還能想到其他影響種群數(shù)量變化的因素嗎？生1 生物要能存活，必須要有足夠的食物才行，所以我覺得食物肯定是一個重要的因素。生2 前些年，有些地區(qū)由于人類大量捕蛇使得田鼠的數(shù)量大增，所以天敵也是影響種群的重要因素。生3 養(yǎng)雞場有時會因?yàn)閭魅静?dǎo)致大數(shù)量的雞死亡。傳染病也是一個因素。師 其實(shí)在自然界中，有很多因素會影響著種群數(shù)量，比如剛剛同學(xué)所列舉的氣候、食物、天敵、傳染病等。所以，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動中；在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。近些年來，隨著人口的增長，科技水平的提高，人類活動范圍的擴(kuò)大，人類活動對自然界種群數(shù)量變化的影響越來越大，有時甚至成為決定因素。你對這方面了解嗎？生1 隨著人類工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染使很多生物的種群數(shù)量急劇下降。生2 人類大量砍伐森林，捕獵動物使得野生生物的種群數(shù)量急劇減少。師 人類也是有使種群數(shù)量增加的時候的，比如，隨著農(nóng)牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，受人工控制的種群數(shù)量不斷增加。為了我們?nèi)祟惖目沙掷m(xù)發(fā)展，我們該怎樣做呢？生 我們應(yīng)該減少對環(huán)境的污染。師 怎樣做才能減少對環(huán)境的污染呢？生1 在發(fā)展工業(yè)的同時，要節(jié)約能源，而且可以尋找新的潔凈能源。生2 我們在獲取各種自然資源的時候，應(yīng)該做到適量取材，不能破壞原有的種群。師 這位同學(xué)提到要適量取材，那我們今天研究種群數(shù)量變化后，大家想想該怎么適量法？是在種群快速增長時捕撈，增長開始減慢時可以捕撈，還是一定要種群數(shù)量達(dá)到K值時才能捕撈？捕撈量又為多少呢？生1 我覺得在到了K值后進(jìn)行捕撈。（學(xué)生的討論開始越來越激烈）生2 我認(rèn)為應(yīng)該在增長開始減慢時就可以進(jìn)行捕撈。生3 我贊同后一種看法，因?yàn)榉N群增長減慢的話，說明種群數(shù)量的增多已經(jīng)開始阻礙種群數(shù)量的增長了。這時進(jìn)行捕撈的話反而可以加快種群的增長。師 這位同學(xué)分析得很好。一般認(rèn)為種群數(shù)量在K/2值時，種群增長是最快的，所以，我們可以在過K/2值時進(jìn)行捕撈。捕撈量為多大呢？生 捕撈量應(yīng)該使剩余的在K/2左右。師 這樣就對了。從我們的討論中大家覺得我們研究種群增長曲線對實(shí)際生活有沒有意義??？生 有，可以決定養(yǎng)魚時的捕撈時間和捕撈量。師 其實(shí)，我們在對森林中樹木進(jìn)行砍伐時也應(yīng)該注意這樣的問題。除了這方面的意義還有沒有其他方面的意義呢？前面我們在講種群數(shù)量的波動時提到了東亞飛蝗。有關(guān)蝗蟲我們先來看一段資料，看完后，再來說說研究種群數(shù)量變化有什么意義。課件展示： 蝗蟲是世界上最重要的農(nóng)業(yè)害蟲。在歷史上，我國也深受蝗災(zāi)之苦。據(jù)元史記載，元至正十九年：“五月，山東、河北、河南、關(guān)中等處，蝗飛蔽天，人馬不能行，所落溝塹盡平”新中國成立初期，我國的蝗災(zāi)仍十分嚴(yán)重，黨和政府非常重視蝗災(zāi)的防治，采取了一系列綜合防治措施，現(xiàn)在已經(jīng)基本上控制住蝗害。 我國是世界上具有最長的氣象記錄的國家。我國生態(tài)學(xué)家馬世駿從統(tǒng)計上探討過大約1 000年的有關(guān)東亞飛蝗危害和氣象方面的資料，明確指出東亞飛蝗在我國的大發(fā)生沒有周期性現(xiàn)象（過去曾認(rèn)為是周期性的），他指出，在黃河、淮河等大河三角洲的濕生草地上，連年干旱使土壤中蝗卵的存活率提高，是造成蝗蟲大發(fā)生的主要原因。東亞飛蝗大發(fā)生與旱澇災(zāi)害之間的關(guān)系還因地而異。在淮河流域，干旱與飛蝗同年發(fā)生的可能性最大。在黃河流域，如邢臺地區(qū)的內(nèi)澇蝗區(qū)，前一年大澇，來年飛蝗大發(fā)生的可能性最大，因此，河北地區(qū)常出現(xiàn)“先澇后旱，螞蚱成片”“大水之后，必鬧蝗災(zāi)”的情況。師 通過這則資料，你覺得研究種群數(shù)量變化還有什么意義？生 可以通過研究數(shù)量變化來找出數(shù)量增多的原因。師 所以，還可以對害蟲預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。課堂小結(jié) 我們總結(jié)一下研究數(shù)量變化的意義：研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素，對于有害動物的防治、野生生物資源的保護(hù)和利用，以及瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)，都有重要意義。