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2024.10.14
【课标分析】
【教材分析】
本节内容属于人教版普通高中教科书生物学选择性必修2“生物与环境”模块。该模块基于系统思维从群体水平上,将种群、群落和生态系统作为整体,来探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。“群落的结构”是第2章“群落及其演替”的第1节,了解群落的结构是后续进一步探讨群落的类型和群落的演替的重要基础。本节课的教学需要2个课时。在充分理解教材内容逻辑顺序的基础上,可对教材内容进行重构，更好引领学生认识群落的结构。
【学情分析】
学生已经学习了种群的概念与特征，了解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，可以迁移分析群落的结构特征，理解群落是一个受生物与非生物因素影响的、动态变化的有机整体。
【教学目标和素养目标】
1.说出群落水平研究的问题，认同探究视角的重要性，尝试从不同视角提出新问题，发展科学思维素养。
2.分析群落内的物种组成，种间关系和空间结构等，说明群落是物种通过复杂的种间关系形成的有机整体，形成结构与功能相适应的生命观念。
3.通过分析当地自然群落中某种生物的生态位，说出生态位的概念及生态位分化的意义，建立进化与适应观，培养社会责任。
4.尝试运用取样调查的方法研究土壤中小动物类群的丰富度，提高科学思维和科学探究素养。
【教学重难点】
1.教学重点
（1）群落的物种组成与种间关系。
（2）群落的空间结构。
2.教学难点
（1）群落的结构特征和生态位。
（2）实施土壤中小动物类群的丰富度的研究活动。
【教学过程】
【本节聚焦】
1.不同群落在物种组成上有哪些差别？群落为什么能形成有机整体？
2.群落的空间结构是怎样的？
3.生态位分化对于群落和物种有什么意义？
【导入】问题探讨：稻田中生活着多种底栖动物。在稻田中饲养中华绒螯蟹(俗称“河蟹”)，由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。
讨论：
1.河蟹与底栖动物(如螺类)的关系是怎样的
答：河蟹捕食底栖动物，它们之间存在捕食关系；河蟹和某些底栖动物可能还会捕食水中的浮游生物，因此河蟹与底栖动物的种间关系可能还包括种间竞争。
2.提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化
答：河蟹会吃掉更多的底栖动物和杂草，导致底栖动物等的数量减少；河蟹的爬行活动对田泥有松动作用，可以改善田泥的土壤肥力而有利于水稻的生长，可能会引起以水稻为食物的其他动物的数量增加。
【教师】稻田中全部生物属于什么生命系统哪一结构层次？
【学生】群落
【教师】什么是群落？
判断：下列描述属于群落的是（）
A.一个池塘中的所有鱼类
B.一片森林中的各种植物
C.城北一个水产品市场上待卖的活鸡、活鱼，各种蔬菜以及它们上面所附着微生物
D.一座山上的各种植物、动物、真菌等全部生物
【教师】群落的形成是不同物种协同进化的结果。视角决定问题，
研究种群是研究群落的基础。
1、在种群水平上，我们重点研究了哪些问题？
2、群落研究内容有哪些？
【教师】区分于种群水平的研究问题，群落研究的核心问题，我们有哪些值得研究的问题和角度？我们可以从种群的相互关系及其发展的角度，从系统观出发，从群落概念中，了解群落的边界和范围；群落中多少种群？哪些种群占优势？研究群落的丰富度、优势种、群落中各个种群之间的相互关系是怎样的？了解群落的种间关系；群落具有怎样的空间结构？研究群落空间结构；群落中各个种群分别占据什么位置？认识生态位等，从发展的角度研究群落的演替，认识到群落是具有立体、动态的结构的。(解题的关键点是判断题目是处于何种水平的研究问题。)
一、群落的物种组成
【教师】要认识一个群落，首先要分析该群落的物种组成。物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要因素。
【教师】对比新疆北部针叶林、福建武夷山常绿阔叶林的物种，衡量不同群落指标是什么？
【学生】丰富度
①随纬度降低，物种丰富度逐渐升高
②随海拔降低，物种丰富度逐渐升高
③随水深的增加，物种丰富度逐渐降低
注意：物种丰富度与物种的种类数目有关，与生物个体数量无关。
学生阅读课本，完成群落物种组成中的优势种和常见种概念填空。
【教师】a、优势种在群落中，有些物种不仅占据优势，它们对群落中其他物种的数量很多，往往影响也很大。这些物种称为优势种。（两个条件必须同时具备：数量多，对其他物种影响大）例如武夷山常绿阔叶林中的米槠、甜槠、木荷等；
b、常见种一些物种虽然在群落中比较常见，但对其他物种的影响不大，它们就不占优势；这些物种称为常见种例如武夷山常绿阔叶林中的狗脊、芒萁。
材料分析：我国东北部的草原群落中优势种随放牧强度的变化
草原上有羊草、羽茅、糙隐子草、麻花头等，为了研究放牧强度与草原植物多样性的关系，研究将草原划分为不同区域进行研究，两年后的结果如表所示：
放牧强度
物种丰富度相对值
优势种
无放牧区
14.11
羊草
轻度放牧区
16.50
羊草、糙隐子草
中度放牧区
15.63
糙隐子草
重度放牧区
13.90
碱蓬
【教师】在我国东北部的草原群落中，羊草通常占据显著优势。当放牧强度加大时，羊草就会明显减少，糙隐子草等植物便逐渐占据优势，一些原来在群落中罕见的植物种类也变得常见了。如果过度放牧，碱蓬等植物就会明显占优势，群落中原有的一些植物种类会消失，草原生产力严重降低。
1.分析资料，一个群落的优势种和物种丰富度是固定不变的吗？
答：不是
2.哪种强度的放牧更有利于增加草原的物种丰富度？
答：轻度放牧
3.这给畜牧业生产有什么启示？
答：控制放牧强度对于维持草原群落稳定、实现可持续发展非常重要
【教师】由此可见，群落中的物种组成不是固定不变的。控制放牧强度对于维持草原群落稳定、实现可持续发展非常重要。
二、种间关系
1.种间关系类型
【教师】群落中不同物种之间的关系包括原始合作（互惠）、互利共生、种间竞争、捕食和寄生等类型。
【小组合作】请同学们阅读课本，每2组负责一类种间关系。(3min)分析说明该种间关系的特点并举例。
1.原始合作（互惠）（protocooperation）
（1）概念：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
（2）实例：海葵与寄居蟹,海葵固着于寄居蟹的螺壳上，寄居蟹的活动，可以使海葵更有效地捕食；海葵则用有毒的刺细胞为寄居蟹提供保护。
（3）特点：双方都受益，分开也能独立生活。合作不是必须的。
2.互利共生（mutualism）
（1）概念：两种生物长期共同生活在一起、相互依存、彼此有利。
（2）实例：豆科植物和根瘤菌。豆科植物向根瘤菌提供有机养料，根瘤菌则将空气中的氮气转变为含氮的养料，供植物利用。
（3）特点：相互依存，彼此有利，同时增加、同时减少，一般不能独立生存。
（4）数量坐标图和营养关系图：
3.种间竞争（interspecificcompetition)
(1)概念：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
(2)特点：“你死我活”“此消彼长”
(3)实例：非洲狮和斑鬣狗
(4)数量坐标图和营养关系图：
4.捕食（predation）
(1)概念：一种生物以另一种生物为食的现象。
(2)实例：翠鸟捕鱼
(3)特点：两个种群数量相对稳定
问题:如何判断捕食者与被捕食者？
被捕食者：A先增加先减少者
捕食者：B后增加后减少者
【教师】捕食关系中捕食者与被捕食者的判断技巧:
一看起点：起点高（数量多）是被捕食者
二看峰值：峰值高的为被捕食者
三看上升与下降：先上升或下降的为被捕食者
5.寄生（parasitism）
(1)概念：一种生物从另一种生物(宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
(2)实例：蚊子与人、噬菌体和细菌、马蛔虫和马
(3)特点：寄生者的存在对寄主（被寄生者）不利。
【当堂检测】
思考讨论：分析种间关系对群落的影响
资料1红尾鸲（qu)和鹟(weng)都捕食飞虫，也常常从树叶及树冠末梢啄食昆虫。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。
1.红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响？
答：红尾鸲和鹟的食性比较相似，种间竞争导致两个种群的分布范围缩小，甚至错开。
2.资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？
3.除了种间关系，还有哪些影响群落的因素呢？
答：影响群落的因素有自然因素和人为因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除种间关系外，生物因素还有种内竞争等；非生物因素主要有光照、温度、水、无机盐等。
【教师】在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。群落的空间结构包括垂直结构和水平结构。
垂直结构：
特点：指群落垂直方向上有明显的分层现象。水生、陆生都存在分层现象。
①引起陆生植物分层分布的主要原因是光照强度、温度等
决定植物地下分层的环境因素有水分、无机盐等。
②引起陆生动物分层分布的主要原因是食物、栖息场所等
【教师】在水生群落中决定植物分层现象的因素:除光照强度外，植物的垂直分布也跟光的波长(光质)有关。例如波长较长的红、橙、黄光很容易被海水吸收，在几米深处就可被吸收掉。只有波长较短的绿、蓝光等才能透入海水较深处。对红光吸收较少，对绿、蓝吸收较多的部分红藻，生活于较深的海水中，绿藻对绿光吸收较少、对红光等吸收较多，生活浅水中。
【教师】群落垂直结构分层现象的形成及其意义：显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力，使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量，产生更多的生物物质。
水平结构：
1.概念特点：在水平方向上，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别。一般呈镶嵌分布。
2.决定群落水平结构的因素：
①地形的变化；②土壤湿度和盐碱度的差异；
③光照强度的不同；④生物自身生长特点的不同；⑤人与动物的影响等。
思考：竹林中，竹子有高有矮，是否说明竹子具有垂直结构？为什么？
答：不能说明竹子具有垂直结构，因为竹子是同种生物，属于种群不属于群落水平，种群不具有垂直结构。
草原生态系统有无垂直结构？有
资料1：如图a、b、c分别代表在－200m～3800m的海拔内，山坡a、森林b、海洋c三个不同的自然区域内植物的分布状况。回答下列问题：
(1)a处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，影响它们分布的主要环境因素是什么？这是群落的垂直结构吗？
答：影响它们分布的主要环境因素是温度。这不是群落的垂直结构。
（2）b、c处的植物在垂直方向上都具有明显的分层现象，影响它们分布的主要环境因素是什么？这是群落的垂直结构吗？
答：光照因素，是垂直结构。
（3）如图所示，b处植物的地下部分也有明显的分层现象。决定植物地下分层的环境因素有哪些？
答：水分、无机盐等
（4）有人说：“b处桦树高低错落有致，只存在垂直结构，而野草丛比较矮小，只存在水平结构”，你认为这种说法对吗？为什么？
不对。垂直结构和水平结构都是指群落中不同种生物的分层或分布关系。同种生物如桦树的不同分布属于种群层次，不能构成垂直结构。矮小的野草丛也有垂直结构和水平结构的存在。
学生参照教材图2-6“大批候鸟飞抵鄱阳湖越冬”，理解群落的季节性变化。
四、群落的季节性
（1）植物的季节性对群落的影响
有些种类的植物在早春（迎春花、桃花）来临时开始萌发，并迅速开花和结实，到了夏季其生活周期结束；另一些种类的植物则在夏季到达生命活动的高峰，从而导致群落在春季和夏季的物种组成和空间结构发生改变。
（2）动物的季节性对群落的影响
大多数典型的草原鸟类和高鼻羚羊等有蹄类动物，在冬季都向南方迁移，到雪被较少、食物充足的地区生活。啮齿类动物在冬季会休眠；非洲肺鱼是最有名的夏眠生物。
师生小结：
1、原因：季节的改变导致阳光、温度、水分改变，从而使不同动物、植物的季节节律不同，从而群落的外貌和结构发生有规律性的变化。
五、生态位
1.概念：一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，
占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位（niche)。
2.研究内容
（1）研究动物的生态位
通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等；
（2）研究植物的生态位
通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等
（3）特点：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位；
思考讨论：分析当地自然群落中某种生物的生态位
选择当地某处森林、草原、湖泊、河流等，分析群落中常见物种所处的生态位。
确定某种生物的生态位，一般要以调查为基础。如果条件允许，最好能开展调查研究。如果条件不足，可以查阅资料或利用下面资料中的生物群落进行分析。在分析该群落主要物种组成的基础上，选择其中一个常见的物种分析它所处的生态位。
资料崇明东滩鸟类国家级自然保护区位于长江入海口，是重要的水鸟越冬区，每年有数万只水鸟于10月至次年2月在崇明东滩越冬。某研究团队以4种占优势的水鸟为研究对象，调查了它们的种群数量、在不同觅食生境出现的概率、主要的食物种类等，结果如下表所示：
生境1为低潮盐沼—光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨(biao)草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘—芦苇区，芦苇在植物群中占优势。
讨论
1、这四种鸟选择觅食生境的策略有哪些异同？哪一种鸟觅食生境的范围更宽？
答：这4种鸟选择觅食生境都表现出多样化，不同鸟类在不同觅食生境出现的概率不同；
绿翅鸭和鹤鹬：两者选择觅食生境的策略基本相同，均选择生境1和生境3，并以生境1为主，不选择生境2；
绿头鸭：主要选择生境1；
青脚鹬：在三个生境中都出现，在生境3出现的概率高于前两处。
由此可见，青脚鹬的觅食生境范围更宽。
2、如果两种鸟的觅食生境一样，生态位就完全一样吗？
答：不一定；判断二者生态位是否一样不仅要看它们的栖息地，还要看它们主要的食物种类等：绿翅鸭和鹤鹬选择的觅食生境基本相同，但是食物种类有较大的差异，占用的资源以及与其他物种的关系也不一样。
3、任选一种鸟，分析它的食性；从觅食的角度，与它有竞争关系的鸟类有哪些？
答：以绿翅鸭为例,绿翅鸭为杂食鸟类，主要以小坚果为食，还吃茎类、螺类、贝类等；绿头鸭、鹤鹬、青脚鹬均与之有竞争关系。
4、任选一种鸟，从觅食生境、种间关系等多方面综合描述这种鸟的生态位。
答：以绿头鸭为例，绿头鸭主要生活在崇明东滩低潮盐沼一光滩带，主要以小坚果为食，也食用部分螺类、贝类等，与当地的绿翅鸭、鹤鹬、青脚鹬等鸟类有竞争关系。
【教师】研究生态位有什么意义？
【学生】研究生态位的意义：有利于不同生物充分利用环境资源。
【教师】3.研究生态位的意义：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位；是群落中物种之间及生物与环境之间协同进化的结果；有利于不同生物充分利用环境资源。
4.生态位与种间关系:
①若两个物种的生态位完全分开，就不会有种间竞争，但可能会有未被利用的资源；
②一般来说，生态位重叠越大，意味着物种间可能存在的竞争就越强。
【教师】同一生境下，不同种群的生态位重叠时，生态位发展和种群的数量可能会怎样的变化？
与社会的联系
【教师】可以合理地设计人工生态系统，利用不同生物之间生态位的差异，充分利用环境资源，从而获得更大的价值。
四大家鱼的混养利用的是它们在池塘中占据着不同的生态位
1.四大家鱼混养分析
上层水：鲢鱼---浮游植物
中上层：鳙鱼---浮游动物+浮游植物
中下层：草鱼---水草
低层：青鱼---水底的螺、蚌以及水生昆
对动物生态位影响最大的是动物的栖息环境和食物条件(种间关系)。我国劳动人民将生态位不同的四种鱼混养，既降低了种间竞争的激烈程度，又充分利用了空间和资源，增加鱼的产量。
2，立体农业：农作物的间作利用群落的空间结构和季节性进行立体种植、立体养殖或立体复合种养的生产模式。
（1）几种作物同时期播种的叫间作;农作物的间作模式有很多种：利用它们在农田中占据着不同的生态位。对植物生态位影响较大的是植株高度和种间关系。①间作的两种或多种植物必须有很明显的植株高度差异；②间作的植物中高的为阳生植物，矮的为阴生植物。
（2）几种作物不同时期播种的叫套种。
阅读教材30-31页的“研究土壤中小动物类群的丰富度”，明确实验原理、方法步骤和实验结果、结论等内容。
六、探究土壤中的小动物类群的丰富度
1.实验原理
①土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性。
②调查方法：常用取样器取样的方法进行采集、调查。
③调查对象：样本中肉眼可见的所有动物。
④调查指标：样本中小动物的种类和相对数量。
【教师】统计分析方法有哪些呢？
答：丰富度的统计方法通常有记名计算法和目测估计法。①记名计算法,直接计数，②目测估计法,按预先确定的多度等级来估计单位面积（体积）中的种群数量；等级的划分和表示方法有非常多、多、较多、较少、少、很少等。
⑤统计方法：一是记名计算法；二是目测估计法。
2.实验流程
（1）提出问题：如土壤中有哪些小动物，它们的种群密度是多少？
（2）制订计划：包括三个主要操作环节——取样、观察和分类、统计和分析。
（3）实施计划：
①准备：制作取样器，记录调查地点的地形和环境的主要情况。
③采集小动物：从土壤样本中采集小动物。
采集土壤小动物的方法：
(1)诱虫器采集：利用小动物趋暗、趋湿、避高温、避光的习性。
思考1.土壤与花盆之间要留一定的空隙的原因？
答：为了使空气流通。
思考2.70%酒精溶液的作用？
答：固定杀死小动物并保存，通常用于制作标本。
思考3.如果需保证小动物生活状态应将酒精换成什么？棉花（保存活体）
(2)简易采集法：用解剖针拨找，同时用放大镜或实体镜观察。
吸虫器采集：纱布是防止将小动物吸走，将其收集在试管中。
注意：将取到的土壤样品放在瓷盆内(要注意防止小动物逃走)，用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察，发现体型较大的小动物，可用包着纱布的镊子将其取出来，体型较小的小动物则可用吸虫器采集。
④观察和分类。用肉眼观察；借助放大镜、体视显微镜观察（最好）；普通光学显微镜（4倍物镜和5倍目镜）借助动物图鉴查清小动物的名称，并进行分类。
⑤统计和分析。根据前面介绍的丰富度的统计方法，设计数据统计表，分析所记录数据，完成一份研究报告。
5.实验结论
(1)组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。
【调查统计方法比较】
请同学将下列方法进行归类(填序号)：
①样方法②抽样检测法③取样器取样法④标记重捕法⑤记名计算法⑥目测估计法
(1)用于调查种群密度的方法有①②④。
(2)用于调查土壤小动物丰富度的方法有③。
(3)用于统计群落丰富度的方法有⑤⑥。
【课堂小结】
【教学反思】
本节课思路清晰、层次分明、过程具有条理性，主要有以下特点：通过展示教材中的图文资料等资源，利用“创设情境.问题驱动'，使学生产生认知冲突，激发学习兴趣，逐步探讨、建构群落的物种组成、生态位等概念。在问题的驱动下，学生可以积极主动地建构概念，充分地进行分析比较、归纳概括，从而有计划、分步骤地发展了科学思维。充分挖掘育人索材，增强保护自然的社会责任。通过介绍人类活动对群落的影响，引导学生形成积极践行人与自然和谐发展的理念;通过开展课后实践等，引导学生学以致用、为保护当地的生物资源提出建议，适时地对学生进行德育渗透，增强了他们尊重自然，保护自然的社会责任感。总体而言，本节课贴合新课程改革的理念，在概念的建构过程中，发展了学生的学科核心素养。
练习与应用（P29）
一、概念检测
1.长白山北坡从山麓到山顶依次出现针阔叶混交林、针叶林、岳桦林和高山冻原。针阔叶混交林中的乔木层有红松、红皮云杉、白桦等多种植物,在林冠层生活着小杜鹃、大杜鹃、黑枕黄鹏等鸟类。判断下列表述是否正确。
(1)针阔叶混交林中的红松和红皮云杉存在种间竞争的关系。()
(2)从山麓到山顶依次出现不同的森林类型，是群落的垂直结构。()
(3)小杜鹃主要生活在林冠层，这是小杜鹃的生态位。()
2.某弃耕农田中的植物种类40年间的变化情况见下表。下列有关该地群落变化的叙述，错误的是（）
A.物种丰富度趋于增加
B.群落对光能的利用能力提高
C.物种丰富度呈现'S'形增长
D.群落的垂直结构和水平结构发生了变化
3.河蟹是杂食性动物，以鱼、虾、螺、蚌、水生昆虫和水草等为食，它们喜欢潜伏在水草或底泥中。在生产实践中，人们不会将河蟹与食性和它相似的青鱼混养。为什么？
答：青鱼与河蟹的食性相似，生态位有所重叠，如果放在一起混养，在食物和空间资源有限的情况下，二者的种间竞争关系强烈，不利于各自种群数量的增加。
二、拓展应用
1.《诗经·小雅·小宛》中写道：“螟蛉有子，蜾蠃负之。”古人以为蜾赢不产子，因此捕捉“螟蛉”当作“义子”来养育。南北朝时期，医学家陶弘景发现，蜾蠃把螟蛉衔回窝中，用尾上的毒针刺入螟蛉体内，并在其身上产卵。所以，他认为螟蛉不是“义子”，而是蜾赢幼虫的食物。这两种生物存在怎样的种间关系？
答：捕食关系。广义的捕食包括植食、肉食、拟寄生等。拟寄生的特点为总是导致寄主死亡，这与寄生有本质区别。
2.在群落形成的过程中，如果两个物种的生态位相似，你认为这两个物种的发展将是什么结果？
答：两个物种的生态位相似，在空间和资源有限的情况下,它们必然存在种间竞争。种间竟争可能会使二者的生态位发生分化，结果为它们仍然共存于同一个群落中；也可能为一方消失,另一方留存下来。
3.捕食者在猎杀猎物时，场面比较血腥，这往往会让人认为捕食者很残忍。有的地方曾经为了保护某些食草动物而人为消灭捕食者，但结果却事与愿违。请从群落中物种之间的相互关系，以及这种关系是如何形成的等角度，分析群落中存在捕食者的生态意义。