普通高中教科书·生物学选择性必修2 生物与环境.pdf

ISBN 978-7-5499-9383-39 787549 993833审批号：苏费核（2021年）0380号举报电话：12315定价：10.57元主编责任编辑出版发行排版印刷厂址开本印张版次印次书号定价盗版举报普通高中教科书生物学 选择性必修2生物与环境汪 忠李?江苏凤凰教育出版社（南京市湖南路1号A楼 邮编210009）南京紫藤制版印务中心江苏凤凰盐城印刷有限公司（电话：0515-88153008）盐城市亭湖开发区希望大道中路70号（邮编224001）890毫米 240毫米/8.7521年6月第1版21年6月第1次印刷 978-4999383-310.57元83658579苏教版图书若有印装错误可向出版社联系调换质量热线：025-83658528025-83658526书名第一节 种群的特征5种群特征6种群数量变化的数学模型10走进实验室 探究培养液中某种酵母菌种群数量的动态变化13第二节 影响种群特征的生态因子17生态因子18水对种群特征的影响18阳光对种群特征的影响19温度对种群特征的影响21土壤对种群特征的影响23第三节 种间关系26种间的负相互作用27种间的正相互作用29第二章群落第一节 生物群落的结构36生物群落具有水平结构和垂直结构37边做边学 调查和分析池塘生物群落中某种植物的生态位38群落随时间而改变39目录第一章种群绪论1第三章生态系统第一节 生态系统的结构63生物与环境构成生态系统64边做边学 调查和分析一个生态系统65生物圈是最大的生态系统66生态系统的营养结构食物链和食物网69特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构71第二节 生态系统的能量流动76生态系统能量流动的特点77生态金字塔79能量流动规律在生产中的应用80边做边学 调查农田生态系统的能量流动81第三节 生态系统的物质循环84生态系统的物质是不断循环的85边做边学 制作腐叶土86有害物质通过食物链呈现富集现象87第四节 生态系统的信息传递92生态系统的信息种类93生态系统的信息传递作用94第二节 生物群落的类型43多种多样的生物群落44物种丰富度46走进实验室 测定土壤动物的物种丰富度47不同群落中的生物与环境相适应49边做边学 搜集荒漠生物群落中生物适应环境的资料49第三节 生物群落的演替53群落的初生演替和次生演替54影响群落演替的因素56第一节 人口增长和人类活动影响环境111世界人口日益增长112人口增长和人类活动引发全球性环境问题113边做边学 调查当地环境中存在的主要问题116第二节 创造人与自然的和谐119生物多样性影响人类的生存和可持续发展120边做边学 调查生物多样性的间接价值120?生物多样性的保护措施122边做边学 搜集生物多样性保护的实例122?保护生物多样性要求合理利用资源123保护环境需要从我做起127第四章生态环境的保护第五节 生态系统的稳态及维持99生态系统的稳定性是动态的100边做边学 观察不同生态瓶中生态系统的稳定性101生态系统的稳定性依赖自我调节102自然或人为因素影响生态系统的稳定性103绪绪论论一、为什么要学习“生物与环境”模块？生物包括人和各种动物、植物、微生物。“生物与环境”模块的内容是生物学的重要组成部分，是主要研究生物与其环境之间相互关系的学科。我们为什么要学习“生物与环境”模块的内容呢？首先，人类的活动对环境产生了重大影响，环境保护已经成为全人类共同关心的问题。学习“生物与环境”模块的内容，有助于我们担当起保护环境的社会责任。在人类社会发生日新月异变化的同时，各种环境问题也不断出现，包括气候变化异常、水资源短缺、臭氧层破坏、土地荒漠化和环境污染等，严重影响着人类的生存和可持续发展。据新华社报道，2016年9月3日中国国家主席习近平出席了在杭州举办的气候变化巴黎协定批准文书交存仪式。习近平指出，签署巴黎协定并向联合国交存批准文书是中国政府作出的新的庄严承诺（图1）。巴黎协定的目标是通过各国共同减排，争取把全球平均气温相比工业化之前，升高幅度控制在2 之内，到2030年全球碳排放总量控制在400亿吨，到2080年实现净零排放。巴黎协定目标的实现，需要我们每一个人的努力。通过学习“生物与环境”模块，我们能形成“绿水青山就是金山银山”的环境保护理念，真正成为绿水青山的守护者。图1巴黎协定宣传图片1其次，通过学习“生物与环境”模块的内容，我们能基于所学内容，积极而科学地参与个人与社会相关问题的讨论，作出理性解释和判断，积极探讨解决环境保护问题的方法。人与自然是生命共同体，人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然，许多生态问题仍有待我们解决。例如，社会经济发展与自然生态保护之间的矛盾等问题。通过学习“生物与环境”模块，我们就能初步具备解决环境保护问题的能力。在面对相关问题的讨论时，我们就能基于所学知识，独立地作出判断，不仅自觉地践行环境保护理念，还能主动参与保护环境的宣传教育活动，为保护生态环境作出积极贡献。二、“生物与环境”模块有哪些学习内容？我们平时也会关注到生态与环境问题，如日常生活中的垃圾分类问题、碳循环问题。解决这些问题，都需要相关的科学知识。那么，我们将在“生物与环境”模块中学习哪些内容呢？“生物与环境”模块仅选取了生物学相关方面的最基本的知识。例如，我们会学习有关种群的特征和影响种群特征的生态因子的内容、群落的结构和类型以及群落演替的内容、生态系统的结构和类型以及生态系统自我调节作用的内容等。这将有助于我们形成“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、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”这一大概念（图2）。学习了这些内容，我们能运用相关概念阐述生命系统（如人）与环境的关系，树立人与自然和谐相处的观念；也能分析和探讨我们的生活和生产对各种生态系统稳态维持的影响，并自觉践行绿色低碳生活方式；还能参与有关“绿水青山”就是“金山银山”社会议题的讨论，并作出自己的贡献等。三、如何学习“生物与环境”模块的内容？“生物与环境”模块要求我们重点理解“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、能量流动和信息传递”“生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态”这样的大概念和若干重要概念。这些内容有些我们在必修模块已经有了初步的了解，有些则可能是第一次接触。学习本模块的内容特别要注意以下几个方面。图2“生物与环境”模块主要学习内容生态系统具有一定的结构和类型生态系统的能量流动、物质循环和信息传递群落具有一定的结构和类型，会发生演替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、能量流动和信息传递，生态系统通过自我调节保持相对稳定的状态人类活动对生态系统的动态平衡有影响种群具有一定的特征许多生态因子影响种群的特征2首先，要重视学科间的横向联系。自然界是一个统一的整体，自然科学中的物理学、化学、生物学等学科的思想方法、基本原理、研究内容有着密切的联系。生物学与数学及人文社会学科等也相互渗透、共同发展。在“生物与环境”模块的学习过程中，许多概念的学习与其他学科有横向联系。例如，联系物理学“能量守恒定律”，我们可以更好地理解生态系统中能量流动以及能量流动过程的特点等内容；联系物理学“散热方式”的知识，可以更好地理解仙人掌和野骆驼能适应荒漠和干旱少雨的环境等知识。再如，联系数学的相关知识，我们可以轻松地构建“种群数量变化的数学模型”，理解“物种丰富度”的知识，掌握“生物富集”的原理等。而理解这些概念将有助于我们形成“结构与功能观”“稳态与平衡观”“物质与能量观”等生命观念。其次，要联系身边真实的环境问题。在“生物与环境”模块的学习过程中，我们不仅要学习理论知识，形成生命观念，还需要联系身边真实的环境问题，解决实际问题。我们可以通过观察、动手类的实践活动，也可以通过以问题解决为特点的探究活动，分析问题和解决问题。我们在联系自己已有前概念的基础上，通过对事实的抽象和概括建立新的生物学概念，建构相应的知识框架，为在新情境下解决相关环境问题奠定基础。科学家就是通过科学探究的方法取得新成果、获取新知识的。在学习“生物与环境”模块的过程中，我们不仅要领悟生物学家在研究过程中所持有的观点、解决问题的思路和方法，而且要像科学家一样，通过提出问题、获取信息、寻找证据、检验假设和发现规律等过程，获得生物学知识，形成生命观念，养成科学思维的习惯，秉持积极的科学态度，发展终身学习的能力。我们还应在学习“生物与环境”模块的过程中运用所学知识，参与到当地生态与环境问题的讨论中去，承担并践行保护环境从自身做起的社会责任。3一方荷塘宋朝词人李清照在如梦令常记溪亭日暮中描述了她眼中一方荷塘的美景：“常记溪亭日暮，沉醉不知归路。兴尽晚回舟，误入藕花深处。争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。”我们对此美景可能会有自己的视角。从生物学视角看，上述一方荷塘中的这种莲组成一个种群。那么，由这种莲组成的种群具有哪些特征呢？一个种群会有哪些变化呢？种群的变化受哪些因素的影响呢？从上述模拟活动可以看出，通过数学方法可以估算出一包黄豆的数量。用这样的方法也可以估算出一个封闭的区域内某种动物的数量，即该地域中该种群的个体数量。其实，一个种群的个体数量一直处于动态变化之中，这是种群的一种特征。种群个体数量为什么会变化？种群还有哪些特征？第第一一节节种种群群的的特特征征除气候、病害和虫害外，鼠害也对农作物产量有一定的影响。在农业生产上，消除鼠患很有必要。但为了提高经济效益，一般只有当农田鼠类数量达到一定指标时，才会采取相应的措施进行防鼠灭鼠。那么，有什么办法可以估算出一片农田中某种鼠的数量呢？事实：1.在估算一片农田中某种鼠的数量前，我们先开展一个模拟活动：每组准备一包黄豆（250 g），黄豆颗粒数代表这片农田中某种鼠的数量；与黄豆大小一致的红豆50粒，红豆代表将这种鼠捕获后，用记号标志并放回原农田中的鼠；500 mL烧杯和培养皿各一个。2.将黄豆全部倒入烧杯中后，从烧杯中取出50粒黄豆，并将50粒红豆倒入烧杯中，充分搅动烧杯中的黄豆与红豆，使它们混合均匀。3.让被蒙着双眼的实验操作者每次从烧杯中随机抓取一粒豆子放入培养皿中。其他同学随即充分混匀烧杯中的豆子，实验操作者再随机抓取一粒豆子放入培养皿。依此方法，实验操作者连续抓取豆子20次(也可以更多次数)。统计实验结果，并运用数学知识估算这包黄豆的数量（图1-1-1）。思考：1.估算 运用数学方法估算出的黄豆数量与真实的数量有差异吗？2.推理 如果这包黄豆代表一片农田中的某种鼠的数量，我们能否运用上述方法估算这片农田中该种鼠的总数？积积极极思思维维如何模拟估算一片农田中某种鼠的数量？图1-1-1模拟估算动物的数量5图1 -2特定时空内生物的种群密度集群迁飞时的君主斑蝶种群密度很高国家一级保护动物普氏原羚种群密度很低种群特征生态学上把在特定时间占据一定空间的同种生物的所有个体的集合称为种群（）。因此，种群不是生物个体数量的简单相加，而是由同种生物个体组成的具有整体性和统一性的群体。种群密度及其常用测定方法种群密度是种群最基本的数量特征。种群密度（populationdensity）是指单位面积或空间内某种群的个体数量。所以，单位面积或空间内，某种群的个体数量越多，种群密度就越高；种群的个体数量越少，种群密度就越低（图1 1-2）。表1-1-1不同生境中的毛茛叶报春的种群密度调查研究表种群生活环境海拔/m面积/m21林下溪边1 3101 365502林下溪边42050种群数量/株25215种群密度/（株m-2）0.54.3研究种群密度的变化，需要进行长期的数量统计和数据分析。例如，一些科学家对某一地域不同生境中的毛茛叶报春的种群密度进行了调查研究，获得了相应的数据（表1-1-1）。上述种群密度的调查数据是科学家通过一株一株地计数获得的，这种方法称为直接计数法。这种方法适用于较小范围内、种群个体数量较少的情况。在生物种群个体数量较多或面积较大的情况下，种群密度的数据需要运用一定的方法才能获得。测定种群密度常用的方法有样方法（quadrat method）和标志重捕法（