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-生物与环境的关系-第 8 页生物与环境的相互关系环境对生物的影响教学目标 1了解生物与环境是一个相互依存的整体；了解人类面临的世界性重大问题的最终解决都离不开生态学；了解生态因素的概念、种类及其对生物的影响。2通过了解各种生态因素对生物的影响，培养学生对比、分析、综合和概括的思维能力，以及分析问题解决问题的能力。3通过了解生物与环境的相互关系，使学生树立整体的、生态的生命科学观点；通过了解各种生态因素对生物的影响，渗透事物普遍联系的观点教育；通过了解人类面临的世界性重大问题的解决与生态学的关系，使学生不断关注社会、关注生态环境，从而增强改变现状的紧迫感和责任感，同时对学生进行生命科学价值观的教育。 重点、难点分析 1生态学的概念以及生态学对解决世界性问题的重要作用是本课题的重点。因为生态学属于宏观生物学，通过学习可以使学生树立起生物与环境是一个不可分割的整体的观点、适应的观点；增强学生的生态意识、环境意识，以及为将来关注、解决世界性问题所产生的紧迫感和责任感，并激发学生学习这部分知识的积极性。2生态因素的概念和类型，既是重点又是难点。因为生态因素是直接影响生物分布、形态、生理的环境因素，正是本课题学习的核心内容，可以使学生充分认识到生物是如何受环境影响的。此部分内容所以是难点，主要是因为学生容易把一些间接影响生物的因素，如水域的深度、海拔的高度、纬度的高低等，也当作生态因素。实际上这些因素是通过阳光、温度、空气、水分等生态因素间接影响生物的环境因素，不属于生态因素。此外，生态因素对生物具有综合性的作用或有某一因素的主导作用，这是对学生进行全面分析问题能力培养的重要内容。3在本课题的教学中对某些内容要组织讨论。讨论能否达到预期的目的就成为难点。例如，组织学生对共生、寄生、竞争、捕食这几种种间关系讨论时，就要引导学生从两种生物间的利害关系上去分析，使学生的讨论能集中在实质的问题上，使学生的主体作用的发挥能在老师主导作用下有序地进行。 教学过程设计一、本课题的参考课时为二课时。二、第一课时：1通过实例讨论生物与环境的依存关系：“绿色植物与环境是什么关系？”“蚯蚓与土壤是什么关系？”在此基础上指出：生物与环境是一个不可分割的整体，生态学就是研究生物与环境之间相互关系的一门科学。2讨论或介绍全球所面临的五大社会问题：人口膨胀、粮食不足、能源短缺、环境污染、自然资源严重破坏的现状。从所在地区谈到全国和全世界；从学生已知的谈到未知的；从过去谈到现在；要抓住我国这五大社会问题的典型事例，论述其长远的危害，以增强学生的生态意识。3讨论和分析小麦的生长发育受哪些环境因素的影响？然后概括出生态因素的概念和种类。4重点讨论或讲述阳光、温度和水这三种非生物因素对生物的影响。对这部分内容的学习可采用自学的方法，让学生看书再讨论、归纳出阳光、温度和水对生物的影响。学生的自学和归纳活动应在教师的指导下进行。(1)阳光对生物的影响应归纳出：对植物的生理和分布起着决定性的作用。要从光照强度、光质和日照时间长短几个方面分析归纳阳光对植物生理和分布的影响。松、杉、小麦等植物在强光下生长得好，人参、三七等植物在弱光下生长得好。这是光照强度对植物的影响。海湾的浅水处生长许多绿藻，稍深处则有许多褐藻，再深处则生长许多红藻，这是光质对植物影响的例证。苜蓿、鸢尾等植物只在春末夏初开花，菊科植物则在秋季开花，这是日照时间长短对植物影响的例证。对动物的影响体现在体色、视觉、繁殖、发育和习性等方面。(2)温度对生物的影响应归纳出：生物能够生存的温度范围是很窄的，这是因为温度变化影响生物体内酶的活性。生物生存的温度一般为-250；最适温度一般为2025；个别生物在极低或极高的温度条件下仍可生存，这种温度称为极限温度。如某些线虫可忍受-273的低温；一些细菌和蓝绿藻喜欢生活在90的温泉中。温度影响植物的水平分布和垂直分布。纬度较高的寒冷地带针叶林较多，纬度较低的温暖地带阔叶林较多，这是温度影响植物水平分布的例证。随着海拔的升高，植物的类型也发生变化，海拔较低处为阔叶林，随着海拔的升高，依次为混交林、针叶林、高山草甸，这是温度影响植物垂直分布的例证。温度对动物的影响体现在形态、习性等方面。(3)水对生物的影响应归纳出：水是生物体不可缺少的组成成分，生物的新陈代谢活动必须以水为溶剂才能进行。这部分内容要联系前面学习过的结合水和自由水的知识。水是生命的摇篮。原始生命就产生于原始海洋，生物从水生到陆生后仍然依赖水。水在大陆上的分布，是限制陆生生物分布的重要因素。干旱沙漠地区与雨量充沛的热带雨林相比，动植物的种类和数量有很大差别；热带和亚热带地区在雨季和旱季，动植物的种类和数量也会发生周期性的变化，这些都是水对生物影响的例证。5最后小结非生物因素对生物的影响，可列举一些新的实例，让学生分析是哪些非生物因素对生物产生的影响，如分析“南桔北枳”的现象。三、第二课时：1本节课可通过提问：“什么是生态因素？”导入新课。然后提问：“在一片麦田中，对小麦生长发育等生命活动有影响的生态因素有哪些？”可让学生讨论，最后教师归纳学生的正确看法：有阳光、温度、水、矿物质等非生物因素；还有小麦个体间的相互影响，细菌、真菌、鼠、昆虫、鸟类、杂草等生物因素。有条件的学校可以播放有关内容的录像，让学生观察分析画面中各种生物间的关系，然后再进行归纳。教师应该指出：“自然界中没有一种生物能脱离其他生物而孤立生存。生物间的关系错综复杂，有千丝万缕的联系，形成相互制约，相互依存的生命之网。各种生物个体都是此网中的一员，它既影响别的生物个体，同时又受到其它生物的影响。”2生物之间通过哪些因素形成一定的关系呢？引导学生对此问题进行思考、讨论，提出自己的看法。还可以播放重新编辑的有关内容的录像，让学生观察分析。最后教师应归纳出：“生物之间形成一定关系的主要因素是食物、居住空间、领地和配偶等。生物间特定的关系有利于个体的生存和种族的延续。”然后引出种内关系和种间关系。3生物的种内关系有两种表现形式：种内互助和种内斗争。此部分内容可以播放有关的录像，或者举例生动地讲解，从实例出发，让学生了解种内的两种关系的表现形式。以下过程供参考：(1)种内互助提问：工蜂、蜂王、雄蜂在群体中是如何分工协作的？归纳：三种蜜蜂的职能不同，但分工协作有利于蜜蜂群体的生存和繁衍。再举蚂蚁、白蚁、飞蝗、鱼类、鸟类、草食哺乳动物群居生活的实例，进一步明确种内互助是种内关系的一种形式，以及种内互助又分为“社会性”群聚和“非社会性”群聚两种主要类型。(2)种内斗争录像：雄鹿间的角斗，雄孔雀开屏等。提问：同种生物这种个体间是一种什么关系？这种关系对生物有什么意义？归纳：这是一种种内斗争的关系。这种关系对斗争失败的个体是不利的，但对生物种族的生存和发展是有利的。(3)提问：狼攻击麝牛时，狼之间表现出种内互助，麝牛之间也表现出种内互助。狼捕到食物后，彼此间争夺食物，由互助关系转化为斗争关系。请问：种内互助和种内斗争对生物的生存和繁衍是否有利？这一生物现象说明了一个什么哲理？在学生讨论的基础上，教师应归纳出：种内斗争和种内互助对种的生存和发展都是有利的。说明了“事物在一定条件下可以转化”的哲理。结群是种内互助的一种常见形式。结群可以是长久的，也可以是临时的。“社会性”昆虫是结群的最高形式。4生物的种间关系比较复杂，也要从具体实例出发，让学生分析归纳，概括出共生、寄生、竞争、捕食的几种主要关系和概念，并将这四种种间关系进行比较，认识它们之间的区别。(1)共生：双方有利实例：地衣。介绍地衣是真菌和单细胞藻的共生体。真菌的菌丝长入单细胞藻内，两种生物结合为一体，二者在生理上互补，为对方提供所需要的物质，他们之间是一种相依为命的互惠互利的关系，失去一方，另一方则不能生存。在学生明确什么是共生后，可以让学生举出其他共生的实例，上述的教学过程体现了从感性到理性，再从理性到感性的认识过程。(2)寄生：一方有利，一方有害实例：人与蛔虫，大豆与菟丝子等。寄生的实例学生可以举出，教师的作用是组织学生讨论，分析概括出各种寄生关系的实质，寄生物与宿主的特定关系说明二者之间互为生态因素的。(3)竞争：往往排除一方实例：介绍俄国生态学家高斯在1934年的实验(大草履虫和双小核草履虫)；巴克实验(赤拟谷盗和杂拟谷盗)。对上述两个实验要引导学生分析归纳出：竞争的概念。两个物种生态要求越一致，竞争就越激烈，竞争将导致两种结局：一个物种被排除；两个物种发生分化(如达尔文地雀，见后面的小资料)。两个物种之间的竞争排除现象只能在人为实验中看到，在自然条件下只能看到竞争的结果。(4)捕食：一方有利，一方致死实例：让学生举出捕食的实例，并分析归纳具有捕食关系的两种生物之间是一种什么关系，互相之间有什么生态影响。应归纳强调以下几点：捕食是动物吃动物这样一种弱肉强食的种间关系。草食动物吃植物不是捕食关系，是一种植食关系。捕食者与被捕食者数量的消长是相互制约的。为了进一步巩固所学的知识，提高学生识图的能力，分析问题的能力可出示下列三个坐标图(图7-1)，让学生分析A与B两种生物的种间关系。上述内容在学生讨论分析后应归纳出：(一)为共生图像，表示AB两种生物个体数量为同步变化，二者同生共死。(二)为竞争图像，表示A B两种生物开始时个体数量为“同步”变化，以后则此消彼长，你死我活。(三)为捕食图像，表示A B两种生物个体数量变化不同步，先增者先减少，后增者后减少；后增后减少者为捕食者，先增先减少者为被捕食者；B图像的最高点低于A图像的最高点，A为被捕食者，B为捕食者。为了进一步训练学生的思维能力和让学生进一步认识到生物间的复杂关系，可用投影打出下列一段内容，并分析回答生物间存在几种关系。“有一种植物的根可深入苹果树枝内部，并吸收苹果树的养料。如果一株苹果树上生长许多这种植物，就会严重影响苹果树的生长。这种植物可结出甜美的浆果，由几种鸟类替它传播种子。”分析上述具体内容，归纳出上述生物间存在寄生、竞争、植食和种内斗争的关系。5本节课的结束语：“生物间的相互影响，形成一定的关系是生物长期生态适应的结果。这种关系的相对稳定对整个生物界和人类的生存和发展都是极其重要的。”四、本课题教学中应注意的问题：1本课题是本章的起始内容，初步接触生态学知识，首先要树立学生学习生态学的基本观点，即“生物与环境是一个不可分割的整体”。有了这个基本观点才能统帅本章内容的学习，才能逐步形成研究生态问题的思维方式和思维的能力。2学习的内容要密切联系全球、全国、本地区的实际。让学生认识到严重的生态问题就在你的身边，摆在人类的面前，引起他们对生态问题的关注，调动他们学习生态学知识的积极性。3要善于组织学生将已知的知识、生物学现象与所学的新内容结合起来，通过分析、比较、综合进行本质上的概括。总之，本部分内容要从学生的感性出发，从已有知识出发，通过教师主导作用指导下发挥学生的主体作用，严防教师逐条逐句地分析讲解。4有条件的地区，教师要把学生带到大自然中去，身临其境学习有关的生态学知识，会收到意想不到的教学效果。小资料 一、竞争导致物种分化的实例：加拉帕戈斯群岛离最近的南美大陆约900海里，此群岛因达尔文考察过而闻名。生活在群岛上的14种达尔文地雀都是这个群岛所特有的，它们是南美大陆一个祖种地雀的后裔。由于地理隔离，逐渐从一种地雀形成现在的14种地雀。这些地雀有些生活在同一个岛上，它们的亲缘关系亲切，但为什么还能共同生活在一个小小的群岛上呢？关键就在于它们通过竞争已经有了明显的形态和生态分化。它们的栖息地和食性都截然不同：有地栖的，有树栖的，有仙人掌栖的；有食虫的，有食种子的，有食仙人掌的，有专食果实的；它们的大小和喙形都各不相同。可见，通过物种之间的竞争会导致形态和生态的分化，使种间的竞争有所缓解，使有限的空问和食物容纳更多的物种。二、巴克实验：巴克在1948年和1954年将两种吃仓粮和面粉的甲虫赤拟谷盗和杂拟谷盗混合喂养，也发现了竞争排除现象。两个物种的形态越相似，它们的生态需求越是一致，竞争也就越激烈。生物对环境的适应教学目标 1了解由于生物受到各种生态因素的影响，因而生物对多变的环境条件具有适应性，同时了解生物适应的普遍性和相对性。进一步了解生物与环境相互作用、相互依存的关系。2通过对保护色、拟态、警戒色等典型适应实例和一般的适应实例的分析、比较，培养学生分析、综合的思维能力和运用自然选择学说解释自然现象的能力。3通过了解适应的普遍性和相对性及其原因，对学生继续进行适应、进化、统一、整体等生命科学观点的教育，以及对学生进行全面地、辩证地认识自然、认识事物的观点和方法的教育，渗透内因与外因、现象与本质辩证关系的观点教育。 重点、难点分析 1适应为什么是相对的，而不是绝对的？其原因是什么？是本课题的重点和难点。此问题的分析要启发学生利用所学过的知识，准确地迁移到新知识的学习上。生物生存的环境条件不断地变化，而生物的遗传具有保守性，这就是造成生物适应相对性的外因和内因。从生物进化的角度上看，生物在长期的进化过程中，自然选择不是尽善尽美的，其选择作用也不是一次到位的。因此，分析适应相对性的原因就涉及前面学习过的遗传和自然选择的知识。2通过学习保护色、拟态和警戒色等典型实例后，学生会对生物的适应性赞叹不已，与此同时又会陷入不可思议之中。因此，科学地解释这三种适应性就成为重点和难点。教师应组织学生用自然选择学说的基本观点进行讨论，认识和理解保护色、拟态和警戒色的形成是长期自然选择的结果。这样做，不但能深入地理解新知识，而且也复习了旧知识，迁移能力也得到了培养。 教学过程设计 一、本课题的参考课时为一课时。二、教学思路：本课题内容的教学要从精选的实例出发，在学生充分讨论、分析的基础上进行理论上的概括。要充分利用挂图、录像片等直观手段增强学生的感性认识，然后再上升为理性认识。要密切联系生物进化的理论学习有关内容，以取得温故知新的效果。要引导学生用辩证唯物主义观点观察和分析有关的生物现象。要充分发挥在老师主导作用下的学生的主体作用，培养其观察、分析、对比、综合和概括的能力。1课题的引入可以从生物与环境的关系引入，也可以从学过的“自然选择”的知识引入，还可以从播放生物适应性实例的录像引入。不论用什么方式引入课题，其目的在于调动学生探索未知的积极性。2先让学生了解适应的普遍性。教学过程要落实在“普遍性”上，为此，举例要有广泛性和典型性。适应性的实例要有植物、动物、微生物方面的，还要有不同生态环境下的生物适应性，可以设问让学生讨论回答。例如：猫头鹰有哪些形态结构特征与夜间捕食的生活相适应？猎豹有哪些形态结构特征与在广阔草原上进行捕食活动相适应？鹿、牛羚等草食动物有哪些形态结构、习性的特征与其在广阔草原上避敌活动相适应？蛔虫有哪些特征与其寄生生活相适应？猪笼草如何与缺氮土壤环境相适应？仙人掌类植物如何与干旱缺水的环境相适应？含羞草如何与多暴雨的环境相适应？噬菌体如何与寄生生活相适应？总之，通过教师有目的的设问，引起学生思考和积极的讨论，最后取得共识：“现存的各种生物对其生活环境都有一定的适应性，即适应的普遍性。”3适应的典型实例：保护色、拟态和警戒色。本部分内容可播放有关的录像片，形象生动的画面富有感染性和说服力。没条件的学校可利用有关的挂图，三种适应性挂图同时展现。在学生获得保护色、拟态和警戒色初步的感性认识后，组织讨论，在教师的引导下比较保护色、拟态和警戒色的区别。应归纳出：(1)保护色是动物的体色与环境的色彩相似。保护色对避敌和猎食都是有利的。(2)拟态是生物的外表形状或色泽斑与其他生物或非生物异常相似的状态。拟态与保护色相比，其不但体色与环境相似，而且形态也与环境相似，其伪装程度比保护色更进一步，伪装的更加惟妙惟肖。拟态有以下几种情况：动物模拟植物，如枯叶蝶。动物模拟动物，如某些蛾类和蝶类翅上的斑纹酷似某些肉食动物的眼睛。植物模拟动物，如蜂兰的花酷似雄黄蜂。(3)警戒色是某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。警戒色不同于保护色和拟态，它不是伪装，而是暴露。只有充分暴露自己，才能有效地保存自己，所以它具有“色彩鲜艳，容易识别”的特点。(4)保护色、拟态、警戒色尽管其特点不同，但是其本质是一样的，都是生物适应性的特征。(5)有些生物不是单一的具有保护色或拟态或警戒色，例如蝽象(俗称臭大姐、放屁虫)其前翅色泽灰暗是保护色。蝽象有臭腺，受到惊扰时，会释放出臭椿般的气味，其后翅色泽鲜红，为警戒色。4适应性的形成。在学习了“适应的普遍性”和“适应的三个典型实例”后，应及时地运用“自然选择学说”，解释适应性的形成。5适应的相对性。通过生物适应性的学习学生会对生物的适应性产生错觉。认为生物对环境的适应是绝对的，尽善尽美的。为此，必须指出适应是相对的。一是通过实例说明适应的相对性，二是分析产生适应相对性的原因。在学生讨论、分析之后应归纳出产生适应相对性的原因：就外因讲，是因为生物生存的环境不断发生变化；就内因讲，是因为生物的遗传具有保守性的一面，不会因环境变化立即改变其遗传性；从进化的角度上看，适应性的形成是自然选择的结果，但是自然选择的作用是长期的，选择作用不会一次到位，更不会造成尽善尽美的选择结果。6结束语。本课题结束时，应与上一个课题相呼应，指出：“生物与环境之间是相互作用，互相影响的，它们是一个不可分割的统一整体。”三、本课题教学中应注意的问题：1本课题的内容难度不是很大，但必须让学生占有尽量多的实例。通过挂图、录像片等直观手段刺激学生的感官，使他们的理性认识始于感性认识，有了感性认识后，要组织好学生对设计的问题进行讨论，通过学生合作，师生合作归纳概括所学的知识。2生物适应性的形成是自然选择的结果，因此与达尔文进化论的内容有密切的联系，在教学中应加强新旧知识间的迁移。这样做，不但利于理解新知识，也利于理解和巩固旧知识。在知识不断迁移的过程中，学生的思维能力也会得到培养。3生物体与环境的统一不但是学习生物学知识的基本观点，也是学习生态学知识的最基本观点。在教学中要渗透这个观点。这个观点不是静态的，而是动态的，即生物与环境处于不断地相互作用的动态之中。4要选用教材以外的保护色、拟态和警戒色的实例，让学生用所学过的知识进行判断，以加深对保护色、拟态和警戒色特点的理解，进行这种当堂的教学反馈是十分必要的。小资料 几种典型适应的其他实例：1保护色的形式多种多样，如水母、海鞘等水生生物的躯体近乎透明，能巧妙地隐身于水域中；北极熊白色的皮毛和冰天雪地的背景十分协调；许多鱼类背部颜色深，腹部色浅，从上向下看，与水底颜色一致，从下向上看，却又像天空。分割色是保护色的又一种形式，如虎、豹、斑马、长颈鹿身上都有鲜艳的花纹，在光暗斑驳的环境配合下，能使其轮廓模糊不清。某些种类的比目鱼和蜥蜴能随背景变化而改变体色，以保护与环境的协调，这又是保护色的一种形式。2警戒色：如毒蛾的幼虫多具有鲜艳的色彩和斑纹，误食这种幼虫的小鸟常被毒毛损伤口腔粘膜，以后这种易于识别的色彩和斑纹就成为小鸟的警戒色。又如欧洲有一种蟾蜍，腹部呈现红色，其皮肤腺能分泌毒液，当它受到攻击时，其腹部向上，显示红色肚皮以示对天敌的“警告”。其他如瓢虫的斑点，毒蛇鲜艳的花纹等。3拟态：如一些无毒的假珊瑚蛇也具有与剧毒的真珊瑚蛇相似的红、黑、黄相间的横纹。又如背上的棘形鳍很像蠕虫，当其他小鱼来吃“虫”时反而被它吃掉。猪笼草形似鲜花，能诱捕采蜜的小虫。杜鹃的拟态属于宿主拟态，它把卵产在其他鸟的巢中，其卵的大小、色泽等与原巢内的卵极其相似，因此杜鹃的卵可让其他的鸟来为其孵卵育雏。