高二生物大单元整体学程选择性必修二种群和群落

高二生物大单元整体学习学程第十四单元种群和群落高效科研小组：学科主任：包科领导：年级主任：班级：__________小组：__________姓名：__________2023年8月第十四单元种群和群落——运用种群和群落原理提升生态效益和经济效益一、单元概述不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的而过程中形成动态的生物群落。本单元从种群和群落两种群体水平上探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。种群是一定空间范围内同种生物所有个体的集合。生活在同一地区的不同种群不是孤立的，而是直接或间接地联系着，共同构成有序的整体群落。种群水平研究的中心问题是种群的数量特征及其变化规律。群落水平研究的包括群落的结构、群落的主要类型和群落的演替。通过对澳大利亚野兔和加拿大一枝黄花的物种入侵问题研究，理解种群的数量特征和群落的结构等，了解系统分析的思想及模型建构的方法，并能从不同的视角分析问题，提高对生命系统的认识，树立人和自然和谐共处的观念，形成稳态与平衡观暨保护生物多样性的意识。本单元的学习内容与生活联系密切，与社会责任有关的内容十分丰富，包括濒危物种保护、渔业生产、有害生物防治、关注人口老龄化和性别比例失衡、人类活动对群落演替的影响等，有助于形成合理利用资源、保护环境的责任意识。种群数量变化的模型建构、探究酵母菌种群数量的变化等活动有利于培养科学探究和建模能力。二、单元要素（一）单元内容标准概念2生态系统中的各种成分相互影响，共同实现系统的物质循环、能量传递和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定状态。2.1不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落2.1.1列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征2.1.2尝试建立数学模型解释种群的数量变动2.1.3举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征2.1.4描述群落具有垂直结构和水平结构等特征，并可随时间而改变2.1.5阐明一个群落替代另一个群落的演替过程，包括初生演替和次生演替两种类型2.1.6分析不同群落中的生物具有与该群落环境相适应的形态结构、生理特征和分布特点（二）单元学习任务1.概念建构种群、群落、生态位、群落演替2.模型建构种群数量变化的数学模型、种间关系数学模型3.实践应用调查种群密度、研究群落丰富度、分析生物生态位（三）单元学习目标1.围绕种群和群落的相关特征及动态变化过程，建构本单元思维导图，并用自己的话解释出两者之间的关系。2.运用数学模型表征种群数量变化，分析和解释影响这一变化的因素，并举例说出不同类型群落的结构、特征及演替规律，说明不同种群的生物在长期的适应过程中形成动态的生物群落。3.运用种群的数量变化规律，结合群落的结构特征，阐释加拿大一枝黄花入侵的危害，为防治外来物种入侵制定23条措施。（四）单元学习计划学习阶段主要学习任务学时安排整体感知借助问题引领研读教材，说出种群与群落的特征，初步构建种群群落知识体系。1学时探究建构构建J形、S形曲线的数学模型，探讨种群与群落的数量特征及影响因素；探讨群落的结构特征、物种丰富度以及群落演替等。4学时应用迁移运用种群和群落的原理，阐明外来物种入侵的危害，为防治外来物种入侵制定23条措施。1学时重构拓展基于群落结构的原理解释新情境中的相关问题；重构种群和群落思维导图。2学时单元学习资源学习阶段资源类别（课件、微课、素材、资源包（视频、音频、图片）、习题、教案）资源分层（ABCT）整体感知学习活动1：《梅花鹿野生种群》视频资源T探究建构学习活动3：样方法模拟实验图片、标记重捕法模拟实验材料T学习活动4：培养液中酵母菌种群数量变化实验视频和拓展资源、林木的郁闭度图片T学习活动5：红尾鸲、鹟、青脚鹬等图片、土壤小动物丰富度实验视频T学习活动6：喀拉喀托火山群落演替的视频T应用迁移学习活动7：加拿大一枝黄花入侵视频T重构拓展立体农业视频资源T（六）单元学习目标追求三、单元内容（一）整体感知种群和群落——初步感知种群、群落视角研究的问题系统视角研究种群、群落伴随着人们的经济活动和国际交往，一些物种由原生存地移居到另一个新的环境并建立稳定种群，这些物种被称为外来物种。有针对性地引进优良动植物品种，既可丰富引进生物多样性，又能带来诸多效益。但若引种不当或缺乏管理则会引发较大负面影响。世界自然保护联盟公布的全球100种最具威胁的外来入侵物种中，我国发现了50种，仅以林业有害生物入侵为例，年均发生面积1.7亿亩，造成直接经济损失和生态服务价值损失达1100亿人民币。对外来物种入侵的研究需要系统观察和思考。在生物界，不同种群间相互影响,相互制约,有规律的组合在一起构成了群落。想要研究群落的结构与演替，必须先研究种群的组成、结构和发展变化规律，而研究群落中生物具有的与群落环境相适应的特征，了解群落的动态变化及人类活动对群落的影响对于防治外来物种入侵至关重要。那么种群、群落视角上研究的问题有哪些？【学习目标】研读教材，说出对种群和群落概念的理解并能初步辨析。列举种群和群落水平的研究问题，说出群落的主要类型并初步构建本单元体系。3.结合生活实例，说明人类活动对种群和群落的影响。学习活动1：梳理种群、群落概念及研究问题任何物种都不可能以单一个体生存和繁衍，视角决定问题，本单元对生物群体的研究，种群和群落是不同水平的研究对象。研读课本，结合种群、群落的概念，对下文的实例进行简单区分？一个池塘里的所有鱼（2）一片草原上的所有绵羊（3）水库中的所有生物农田里的所有玉米（5）一片森林中的所有动植物属于种群的有：属于群落的有：2.视角决定问题，种群和群落是不同水平的研究对象，请分别列举出种群水平和群落水平的研究问题，并说出群落的主要类型，并初步建构本单元体系。学习活动2：说明人类活动对种群和群落的影响种群数量和群落结构都是随着时间和环境的改变而动态变化的，在这种变化过程中人类活动尤为突出，请联系生产生活实际举例说出人类活动对种群和群落的影响。（二）探究建构种群和群落——探究种群群落的特征及动态变化探究种群群落的动态变化1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野免。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野免的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野免不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水士流失。后来人们引人了黏液瘤病毒才使野免的数量得到控制。野兔的种群密度受到那些因素的制约？如何去调查各时期野兔的种群数量？野兔对当地的群落带来了什么影响？让我们一起研究种群的数量特征，使用科学的方法去调查其数量。【学习目标】结合271BAY资源，建构种群数量特征之间的联系，画出种群数量变化曲线，归纳影响种群数量变化的因素。2.构建群落结构模型，总结种间关系及研究动植物生态位的不同，从结构和功能相适应的角度说明生物对环境的适应性。3.比较初生演替和次生演替的不同，运用种群和群落动态变化规律，为种群和群落的保护提出23条合理化建议。学习活动3：建构种群数量特征之间的联系种群密度是种群最基本的数量特征。种群的其他数量特征都与种群密度之间有直接或间接的联系，防治外来物质入侵需要对种群密度进行调查研究。1.请用概念图的形式建构澳大利亚野兔种群的其他数量特征与种群密度之间的联系。2.请利用271BAY资源和相关实验材料，模拟调查野兔和当地某种双子叶植物的种群密度，请写出调查方法、方法步骤和注意事项，讨论交流实验结果。3.构建1859年1959年澳大利亚野兔的种群数量变化（24只到6亿只）数学模型并画出曲线，思考这种趋势能不能一直持续下去。学习活动4：建立模型解释种群数量变化有针对性地引进生物品种，既可丰富引进生物多样性，又能带来诸多效益。例如酿酒和做面包时人为的引入酵母菌进行发酵可以制作出香醇的美酒，或得到蓬松的面包。在实验室里酵母菌可以用液体培养基(培养液)来培养。培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的?请观看271BAY中实验视频资源探究培养液中酵母菌种群数量的变化。1.酵母菌培养时怎样对酵母菌进行计数？注意的问题有哪些？2.构建酵母菌培养初期种群数量变化的数学模型并画出曲线，总结该模型成立的条件。3.构建酵母菌培养整个过程中种群数量增长曲线，总结该模型成立的条件，并分析影响酵母菌种群数量增长的因素可能是什么？总结：请自己归纳在自然界中影响种群数量变化的因素有哪些？学习活动5：研读材料分析群落的结构一个群落中的物种不论多少，都不是随机的简单集合，是生物与生物、生物与环境相互作用后形成的一个有机整体，是生物与自然的和谐进化史。分析下列资料，回答问题：资料1红尾鸲和鹟都捕食飞虫，也常常从树叶及树冠末梢上啄食昆虫。在两种鸟共同生活的地区，红尾鸲喜欢在疏林和缓坡处活动，而鹟更喜欢选择密林和陡坡。如果只有一种鸟存在，那么无论红尾鸲还是鹟，它们觅食生境的范围都比共存时的更大。资料2某地海边潮间带分布着海星藤壶、贻贝、帽贝、石鳖等动物，海星可以捕食该群落中的其他四种动物，其他四种动物之间无捕食关系。在一个16m2的实验样地中，人为去除该样地中的所有海星，几个月后，藤壶在该实验样地中占据优势，数量最多;再过一段时间，贻贝成为最终占优势的物种。资料3土壤是无数动物的家园。常见的动物有蜘蛛、鼠妇、蜈蚣、马陆、蚯蚓，以及多种多样的昆虫，等等。有些土壤动物实在太小了，我们一般不关注它们，但是它们对动植物遗体的分解起着重要的辅助作用。马陆图片鼠妇图片思考：1.资料1中红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响?资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？2.除了种间竞争和捕食，还有哪些种间关系，请举例说明。3.如果红尾鸲和鹟的觅食生境一样，生态位就完全一样吗？若要研究某种鸟的生态位，应该研究什么？若要研究某种植物的生态位，应该研究什么？4.结合森林群落和海洋群落等说出群落在垂直和水平方向上结构的特点，用结构与功能观、进化与适应观分析形成原因。5.请写出调查资料3中土壤小动物类群丰富度的方法及注意事项。总结：种群和群落学习过程中涉及到的各种方法。①种群密度的调查方法：②物种丰富度的调查方法：③物种丰富度的统计方法：学习活动6：比较发生在裸岩上的演替和弃耕农田上的演替印度尼西亚喀拉喀托火山爆发，岩浆滚滚而出，所到之处生物全部死亡，成了一片裸地。岩浆覆盖的区域,几年后长出了小草,小动物逐渐来这里定居,后来这里又长出了树木,形成了树林；农田被弃耕以后,很快就会长满一年生的杂草。在气候条件适宜的情况下,经过数十年可能会演替出树林，若条件不适宜或许只能发展到草本植物阶段或稀疏灌木阶段。1.请分别写出上述两种群落演替的过程和总体的趋势。2.从演替的起点来看，发生在裸岩上的演替和弃耕农田上的演替有什么不同?这两种演替还有哪些差异?3.随着时间的推移，群落可能会发生演替，群落演替的原因是什么？演替都会发展为森林阶段吗?主要受哪些因素的影响?总结：根据前面的学习成果，简要说出种群和群落的联系（三）应用迁移种群和群落——探究外来物种入侵的危害防治外来物种入侵日前，一种叫做“加拿大一枝黄花”的植物，引发了众多网友关注。这种外来物种，没有天敌制约，繁殖能力强，危害性大，近来广泛出现在湖北武汉、陕西西安等地。11月10日武汉市八部门联合召开会议，要求在11月20日前完成全市地面上的防除任务，有效控制扩散蔓延和危害影响，一枝黄花对当地的生物与环境究竟会造成怎样的危害？【学习目标】1.构建加拿大一枝黄花数量变化模型，说明黄花与当地其他植物的种间关系。2.分析柱状图，阐释不同优势种对黄花密度、黄花株高的影响。3.运用种群和群落的原理为防治加拿大一枝黄花制定23条措施。学习活动7：探究“加拿大一枝黄花”的危害“加拿大一枝黄花”原产于北美，花形色泽亮丽，其实是一种恶性杂草。作为外来物种，它有着“恶魔之花”的绰号，繁殖能力惊人，传播速度极快，在生长的过程中，与周围植物争阳光、争肥料，直至其它植物死亡，从而对生物多样性构成严重威胁，有着“此花开处百花杀”的说法，从而对生物多样性构成严重威胁。加拿大一枝黄花全草可入药，有散热去湿、消积解毒功效，可治肾炎、膀胱炎，另外用其研制天然营养霜、具止痒作用的沐浴露以及晚秋的蜜源植物与治疗食管癌的资料都有报道。1.黄花与当地植物构成哪种种间关系？在重度入侵区，黄花初期的种群数量变化应该是哪种类型？请分析可能的原因。2.调查黄花种群密度应该用哪种方法？下图调查结果显示，在当地轻度入侵区不同优势种的植物群落中，请描述不同优势种对黄花密度、黄花株高的影响，分析哪种优势种的植物群落的黄花密度最小。3.加拿大一枝黄花入侵了某草本群落，会经历定居→扩张→占据优势等阶段，当它取得绝对的优势地位时，种群的分布型更接近哪种类型？这属于哪种演替类型？演替的趋势有哪些？为了清除加拿大一枝黄花，通常采用人工收割并使之自然腐烂的方法，收割的适宜时机应在开花前还是开花后？请提出2条合理化的治理建议。4.有人认为，引进外来物种利大于弊；也有人认为，引进外来物种弊大于利。你同意哪种观点呢？请结合271BAY资源说明你的理由。（四）重构拓展种群和群落——重构种群和群落动态变化体系走近立体农业立体农业是为充分利用空间和资源而发展起来的一种农业生产模式，运用了群落的空间结构原理，相对于传统模式，立体农业尽显优势。立体农业可以提高植物对水分和光能的利用率。通过不同高度和密度的种植，使作物于水平分布和垂直深度方面产生差异，以提高土壤水分的利用率和光能利用率。【学习目标】1.结合“板栗茶树”间作模式，基于群落结构的原理，阐释立体农业提升生态效益和经济效益的原因。2.围绕种群和群落的结构、动态变化及生产生活中应用，重构本单元体系。3.调查研究当地生物环境和群落特征，结合当地实际为提升生产效益提出23条合理化建议。1.单元知识拓展：走近“立体农业”资料一：板栗是雌雄同株异花植物，一般高度为34m，为喜光树种，开花期光照充足，则开花坐果良