Урок по теме "Динамика популяций. Экологические стратегии"

Материал из Saratov FIO Wiki
Версия от 22:25, 19 апреля 2010; Кодацкая (обсуждение | вклад)
(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск

Кодацкая Светлана Викторовна, учитель биологии МОУ "СОШ № 28 ", г. Балаково.

План-конспект урока.

Тема урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии». изучается в курсе «Общая биология» в разделе «Основы экологии». Компьютерное моделирование оптимально подходит для достижения целей урока по теме «Динамика численности популяции. Экологические стратегии» оно позволяет довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, моделируя условия, учащиеся наглядно видят результаты, того как численность популяций зависит от условий среды и деятельности человека.

Цель урока: Изучить динамику численности популяций в разных условиях окружающей среды. Провести моделирование динамики популяций численности некоторых видов.

Задачи:

1. Сформировать знания о динамике численности популяций, способе их адаптации к меняющимся условиям среды, о характере колебаний численности популяций некоторых видов организмов и регуляции их численности.

2. Продолжать формировать умения анализировать, обобщать, делать выводы, публично защищать результаты творческой деятельности. Способствовать закреплению понятий и навыков моделирования. Продолжить формирование навыков работы в группе.

3. Довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, воспитывать бережное отношение к любому виду жизни.

Оборудование: компьютеры, проектор, презентация,

диски: «Экология (общий курс)» ЗАО «1С», «Открытая биология 2.6», ООО ФИЗИКОН,

электронная таблица Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра как математическая модель динамики системы «Хищник-жертва»,

«Модели динамики популяций»,

карточки с заданиями по биологии,

тестовые задания по теме "Динамика популяции".

Учебник для учащихся 10- 11 классов общеобразовательных учреждений профильного уровня в 2-х частях. Общая биология. П.М. Бородин, Л.В. Высоцкая, Г.М. Дымшиц. 2008 г.

Интернет. Используемые ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru):

План урока:

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

III. Изучение нового материала.

1. Динамика популяций, как биологическое явление.

2. Типы динамики.

3. Колебания численности популяций: причины, способы регуляции численности.

4. Экологические стратегии.

5. Кривые выживания.

6. Типы роста численности.

7. Модели роста численности.

IV. Закрепление нового материала.

V . Контроль за усвоением первичного материала.

VI. Рефлексия.

VII. Домашнее задание.

VIII. Подведение итогов. Выставление оценок.

Основные понятия урока: популяция, демографические показатели, обилие, плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, динамика популяции, колебание численности и гомеостаз популяции, стратегии выживания.

Тип урока: изучение новых знаний

Форма организации деятельности учащихся: Групповая работа

Перед уроком необходимо выложить все приложения в отдельную папку для учеников на Рабочий стол, сделать жетоны для жеребьевки, распечатать карточки для групп и тексты с дополнительной информацией.


Ход урока:


  • I. Организационный момент.

Деление учеников на 4 группы, партнёры определяются с помощью однородных жетонов.

1 группа «Экспериментаторы»

2 группа «Исследователи»

3 группа «Экологи»

4 группа «Демографы»

Используется приём работы проблемной группы, когда решается одна проблема. В группе выбираются ученики, которые будут записывать, выступать, лидер - следит за работой в группе. В то же самое время каждый ученик работает индивидуально со своим источником информации. Затем лидер группы предлагает каждому высказать своё суждение, ответы дополняются, готовится совместный отчет по проблеме и выступление.


  • II. Актуализация знаний (работа по вопросам Слайд № 3)

1. Что является структурной единицей вида и эволюции?

2. Дайте определение понятия популяции, вида.

3. Приведите примеры популяций в разных сообществах.

4. Для понимания функционирования этой единой системы очень важно знать не только особенности биологии тех или иных видов организмов, но и их популяционные характеристики. Перечислите их.

5. Какое значение имеют популяционные характеристики?

Крайне важно для рационального использования видов знание причин и скорости популяционных изменений, а также умение вести измерения этих природных показателей.


  • III. Изучение нового материала. Тема урока: «Динамика популяции».

1. Динамика популяций как биологическое явление.

Учитель: Численность популяций не остается постоянной, так как меняются условия их существования. Динамика популяций – это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени – численности, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава). Популяция не может существовать без постоянных изменений, за счет которых она как бы приспосабливается к изменяющимся условиям среды. В ходе эволюции популяции живых организмов обретают различные свойства. Некоторые из них приспособлены к существованию в суровых, но стабильных условиях, например, в пустынях, полупустынях, тундрах.

В: Приведите примеры (мхи, лишайники, саксаул).

Популяции таких организмов не приспособлены к резким изменениям условий жизни, они крайне чувствительны к изменениям, уязвимы и трудно поддаются восстановлению. Популяции других организмов, обитающих в зонах умеренного климата, в особенности популяции однолетних животных (большинство насекомых) и растений (некоторые виды трав), способны выдерживать значительные нарушения условий жизни. Колебания их численности обладают очень большой амплитудой. В годы минимальной или максимальной их численность может различаться в десятки, сотни, а иногда и тысячи раз.


2. Типы динамики популяции. Работа проводится с использованием ЦОР «Динамика численности популяции (N 151154)» по ходу показа идет комментарий учителя (Слайд № 4, 5)

Учитель: На динамику любой популяции влияют разные факторы. Такие показатели, как рождаемость, смертность, возрастная структура, весьма важны, но ни по одному из них нельзя судить о росте популяции в целом. Между тем представление о росте популяций необходимы для понимания их способностей к восстановлению численности, а также для уяснения некоторых свойств динамики. Выделяют три типа динамики популяций: стабильный, изменчивый и взрывной. Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз, изменчивым – при колебаниях в десятки раз, а взрывная динамика характеризуется периодическим превышением обычной численности в сотни и тысячи раз.

В: Какие причины определяют размах изменчивости популяции на занимаемой ею территории? (На численность популяций влияют самые разнообразные факторы: и погода, и обеспеченность пищей, и хищники, и болезни, и возрастной состав, и соотношение полов и возрастных групп в самой популяции, и многие другие).

В этом многообразии, однако, можно четко выделить две группы факторов. Действие одних одностороннее. Одни влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности. Таковы в основном все абиотические факторы, например, все погодные условия: температура, дожди, ветры, солнечная радиация, давление и т. п. Они могут обусловить значительную смертность или, наоборот, благоприятствовать размножению. Эти факторы не регулируют плотность популяции, а просто отклоняют ее в ту или иную сторону. Их изучение важно для прогноза численности вида на данной территории.

Вторая группа факторов относится к регуляторам численности популяций. Это двустороннее взаимодействие. Оно возникает по принципу отрицательной обратной связи, когда рост численности популяции вызывает все увеличивающееся противодействие этому росту. Действие регулирующих факторов зависит от плотности популяции. Чем выше становится численность вида, тем сильнее растет противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. По этому принципу на популяцию действуют как другие виды, так и рост собственной плотности.

Действительно, чем выше численность жертв, тем больше пищи для хищников и паразитов, тем быстрее могут распространяться возбудители опасных заболеваний и тем сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида. Таким образом, факторы, регулирующие численность популяции, т. е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, – это в основном межвидовые и внутривидовые отношения, т. е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния – подрыва собственных ресурсов.

3. Стратегии выживания. (Краткое устное выступление ученика, по ходу которого делаются пометки в тетрадь) (Слайд № 6,8).

Двум противоположным типам популяционной динамики соответствуют две противоположные жизненные стратегии, эволюционно сложившийся в популяциях комплекс свойств, направленный на повышение выживаемости. Все разнообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора:

1) r-стратегией – особи в популяции размножаются быстро (высокая плодовитость, быстрая смена поколений), они менее конкурентоспособны, скорость размножения не зависит от плотности популяции, расселяются широко и быстро, малые размеры особей, малая продолжительность жизни (бактерии, тли, однолетние растения)

2) К-стратегией – популяция состоит из медленно размножающихся, но более конкурентоспособных особей, скорость роста популяции зависит от ее плотности (S-образная кривая), расселяются медленно, населяют стабильные местообитания, имеют крупные размеры и большую продолжительность жизни (человекообразные приматы, деревья).

Ни один из видов не подвержен только r- или только К-отбору. Между этими крайними стратегиями существует множество переходных форм. Популяции, как и другие живые системы, способны к гомеостазу, т.е. поддержанию динамического постоянства численности под воздействием ряда факторов среды, и также поддерживают его за счет саморегуляции своей численности.

4. Кривые выживания. Демонстрация ЦОР «Типы кривых выживания популяций (N 150991) » (Слайд № 9).

I. Сильно выпуклая кривая характерна для видов, у которых смертность резко повышается лишь к концу жизни, а до этого она остается низкой. Такой тип кривой характерен для многих видов крупных животных и, конечно, для человека.

II. К промежуточному типу относятся кривые выживания таких видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы. Волнообразные кривые всегда характерны для многих видов птиц, мышей, кроликов и других организмов.

III. Другой крайний вариант — сильно вогнутая кривая. Она получается, если смертность очень высока на ранних стадиях жизни. Хорошей иллюстрацией этого типа служат рыбы, устрицы или другие двустворчатые моллюски, а также дубы. Смертность очень велика у свободно плавающих личинок и прорастающих желудей. Но как только особи подрастают и хорошо приживаются на подходящем субстрате, их смертность резко снижается.

5. Типы роста популяций. (Слайд № 10).

Учитель: Характер увеличения численности популяции может быть различным. В связи с этим выделяют 2 типа роста популяций. Их различия можно проиллюстрировать с помощью кривых. На рисунке изображены две кривые, одна из которых имеет J – образное, а другая S- образное начертание. В первом случае плотность популяции увеличивается с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начнут действовать факты, ограничивающие рост.

В: Какие факторы могут ограничить рост численности? (ограниченность ресурсов, абиотические факторы, антропогенное воздействие, увеличение численности паразитов, хищников, конкуренция).

При втором типе роста популяция вначале увеличивается медленно, затем быстрее, но вскоре под влиянием сопротивления среды рост постепенно замедляется. В конце концов, достигается равновесие, которое и сохраняется. Закон роста популяции первого типа можно сформулировать в виде математического соотношения, N t = Nо e r t , где Nо исходная численность, N t – численность во время t, е - основание натуральных логарифмов, r – врожденная скорость роста. Ему соответствует J-образная кривая называется кривой экспоненциального роста. При S- образной кривой роста, называемой логистической, скорость прироста численности популяции пропорциональна разности между достигнутой величиной популяции (ее плотностью в данный момент времени N0) и максимально возможной плотностью в данной среде обитания (К), Модель Ферхюльста. N t = К Nо/ Nо+(К- Nо) e-( r t) . Характерные типы роста популяций можно наблюдать, когда тех или иных животных вселяют в незанятые области или они сами переселяются в новые районы. Экспоненциальная J-образная кривая хорошо показывает рост популяций некоторых микроорганизмов, например, грибковых дрожжей, некоторых микроскопических водорослей. В целом, чем крупнее организмы, тем ближе к логическому типу рост плотности их популяций.

4. Антропогенное воздействие на типы роста. (Работа проводится с использованием ЦОР видеофрагмента «Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255) » (Слайд № 11), затем ученики работают с дополнительным материалом в группах).

Учитель: Приведите примеры подобного роста популяций ( рост популяций саранчи, леммингов, кроликов в Австралии, тли, клопа - вредная черепашка ).

Учитель: Какой тип роста более часто встречается в природе? Почему?


  • IV. Закрепление нового материала.

1. Закрепление теоретического материала дифференцированно по группам.

Групповая работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Группа №1. Задание 1.

Группа № 2. Задание 2.

Группа №3. Задание 3.

Группа № 4. Задание 4.

Подведение итога работы учащихся Учитель: Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? (Слайд 12)

2. Практическое закрепление материала при помощи работы с моделями.

Групповая работа. Исследование моделей в виде электронных таблиц.

Взаимовлияние популяций друг на друга рассматривается на разных моделях (Слайд № 13, 14)

1) Зависимость роста численности популяции от рождения. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост).

2) Исследование изменения численности популяции от различных факторов. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост).

3) Модель ограниченного роста с отловом

4) Исследование изменения численности в системе «хищник жертва».

Каждая группа получает задания, после работы проходит обсуждение результатов.

Группа №1.

1. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост) Работа проводится с использованием ЦОР «Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)» (Слайд № 15). Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста» или приложением Excel «Динамика популяций».

Группа № 2.

2. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост) (Слайд № 16,17). Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста» или приложением Excel «Динамика популяций».

Группа № 3.

3. Модель «хищник-жертва» Работа проводится с использованием ЦОР «График колебания численности хищник жертва (N 151259) » (Слайд № 19).Для самостоятельной работы используется модель Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы "Хищник-жертва» http://kozlenkoa.narod.ru/lotka02.htm или документ Excel «Динамика популяций», или электронный учебник «Открытая биология 2.6» раздел 12.2 интерактивная динамическая модель «Кролики волки».

Группа № 4.

4. Исследование изменения демографии человека. Используется модель демографии человечества (документ Excel «Демография человека») http://kozlenkoa.narod.ru/books1.htm

Подведение итогов групповой работы. (Слайд № 21, 22).

Учитель: В: Как люди могут использовать модели в своей деятельности? Приведите примеры.



  • V . Контроль за усвоением первичного материала в форме теста (Слайд № 24, 25) (фронтально) или (индивидуально) с использованием приложения




  • VI. Рефлексия. Выделите и запишите в тетради ключевые слова по теме урока.







  • VIII. Подведение итогов. Выставление оценок.


Литература

1. Общая биология. Учебник для учащихся 10- 11 классов общеобразовательных учреждений профильного уровня в 2-х частях. П.М. Бородин, Л.В. Высоцкая, Г.М. Дымшиц. 2008 г.

2. http://www.ucheba.ru/referats/10330.html

3. http://www.slovo.ws/urok/biology/11/01/txt/04.html

4. http://kozlenkoa.narod.ru/books1.htm

5. Диск «Экология (общий курс). 1С»


Вернуться на страницу Номинация "Урок с использованием цифровых образовательных ресурсов"