师:同学们,大家好。很高兴开启今天的学习之旅。如果想找青蛙,你们会去什么样的环境中找呢?要是找苔藓,又该到什么地方去找?生物与环境之间究竟有着怎样的关系?带着这些疑问,本节课我们将学习初中生物学苏教版七年级上册第一单元第一章第二节——生物与环境的关系。
本节课的学习目标如下:一是举例说出光、水、温度是生物生存的环境条件;二是举例说出生物与环境之间的关系,并参与科学探究活动。
那该去什么样的环境中找寻青蛙和苔藓呢?青蛙的皮肤裸露,一生都离不开水或潮湿的环境,惧怕干旱和寒冷,所以大部分生活在热带和温带多雨地区,寒带分布的种类极少。苔藓植物是小型绿色植物,结构简单,仅包含茎和叶两部分,没有真正的根和维管束,喜欢阴暗潮湿的环境。
同学们,生物的生活环境不仅指其生存空间,还包括周围各种影响因素。像刚才提到的水温、多雨、阴暗、潮湿,所以水、温度、光、空气以及环境中其他生物等,都属于生物的生活环境。今天我们就来探究生物与环境之间的关系。
首先,生物的生存依赖于一定的环境,环境中直接影响生物生活的各种因素叫做生态因素。生态因素又分为非生物因素和生物因素,其中光、温度、水、空气和土壤属于非生物因素;在这个区域中,影响某种生物生活的其他生物属于生物因素。
我们先来看看非生物因素对生物的影响。以鼠妇为例探索光对鼠妇分布的影响。鼠妇是无脊椎动物,也称潮虫,身体微扁,呈长椭圆形,体长1.5 - 2厘米,外包甲壳,呈灰褐色或黑色,体表有颗粒状凸起,夜间出来活动,以腐烂植物为食。
我们可以采用科学探究的方法来探索光对鼠妇分布的影响。首先,根据生活中的发现提出问题:光会影响鼠妇的分布吗?接着做出假设,假设是对问题的一种可能猜想,虽未必与事实相符,但也并非毫无根据。我们根据平时观察,发现鼠妇适于生活在阴暗环境中,因此假设光会影响鼠妇的分布。
实验是验证假设的基本途径。本实验需要准备鼠妇、湿土、纸盒、不透光的纸板以及玻璃板等材料。那如何设置实验装置,探究光的影响,同时保证鼠妇正常生活呢?我们可以这样设计:取两个装置,均放上一层湿土,以中间为界线,一侧盖上纸板,另一侧盖上玻璃板,这样盘内就形成了黑暗、明亮两种环境。科学探究常常需要设置对照实验,本实验中无光组是对照组,有光组是实验组,变量是光。
接下来以小组为单位进行实验:在明亮和黑暗两侧各放入5只鼠妇,静置2分钟;每分钟统计一次明亮处和黑暗处的鼠妇数目,统计10次,并将结果填写在表格中。根据小组实验观察结果得出结论,各小组再交流探究过程,最终得到实验结果。
同学们想一想,在整个实验过程中,除了光以外,两组其他条件是否应该完全相同呢?当然,除光外,两组其他条件应当完全相同。除光外,温度、湿度、空间等因素对鼠妇生活也可能产生影响。那为什么要选择10只鼠妇做实验,只用一只可以吗?这是不可以的,用多只鼠妇做实验能减少实验偶然误差,使数据更准确。最后根据实验数据,科学地取平均值,结果显示A组平均8只,B组平均2只。由此得出结论:鼠妇适于生活在阴暗环境中,光会影响鼠妇生活。做完实验后,小鼠妇们该怎么处理呢?对,应该将它们放生,我们要保护爱惜身边这些可爱的小动物。
说了这么多,水、光、温度等非生物因素对其他生物分布有何影响呢?先来说说水对生物的影响,一切生物的生活都离不开水。雨季的草原郁郁葱葱,旱季的草原植被枯黄,植物生长受严重影响。茂密的热带雨林动植物种类繁多,常发现新物种;干旱的沙漠到处是不毛之地,只有靠近水源才有绿洲,物种较少。可见,水不仅影响生物生长发育,还影响植物分布。
光对生物的影响也很大。俗话说,万物生长靠太阳,光对生物的生活和分布起着决定性作用。没有阳光,地球上就不可能有生命,绿色植物无法进行光合作用,其他生物也不能生存。有些生物生命活动受光影响,比如向日葵总是朝向阳光生长,蝙蝠昼伏夜出。光线强弱影响植物生长,松、杉、柳、槐等在强光下生长较好,称为阳生植物;人参、三七、蕨类等在弱光下生长较好,常见于潮湿背阴处或密林下层,称为阴生植物。光照时间长短影响植物开花,当一天日照时间长于12 - 14小时,菠菜、鸢尾才会开花;当一天日照时间短于12小时,菊花、桂花才能开花。秋天能看到菊花,就是因为秋天日照时间短于12小时。阳光对动物影响也明显,大部分鱼类背面颜色较深,腹面颜色较浅,与阳光直射有关,光照使鱼背面黑色素沉淀较多,颜色变深。光照还影响动物生长发育,将蚜虫置于无光条件下培养,生出的蚜虫大多无翅;放在光暗交替条件下培养,生出的蚜虫大多有翅。光照长短影响动物繁殖,大多数动物在长日照条件下进行繁殖活动,比如光照促进鸡的多种激素释放,通过光照周期循环作用,使鸡体内节律与明暗同步,提高排卵和缩短产蛋时间,所以养鸡场夜晚也不关灯,这种人工光照方法可大大提高母鸡产蛋量。
地球上温度变化范围大,但适合生物生存的温度范围窄,大多数动物生活在零下2 - 50摄氏度范围内。动物低于这个温度,会出现冬眠现象,如蛇、青蛙、刺猬、蝙蝠等,还有些动物会根据温度改变进行迁徙。温度不仅影响动物生活习性,还影响动物形态。比如极地狐耳朵小,沙漠狐耳朵大,因为极地狐生活在寒冷地方,耳朵小能减少身体表面积,减少热量散失;沙漠狐生活在热带地区,耳朵大有利于散热。温度对植物也有影响,海拔越高温度越低,针叶林多分布于此,为适应寒冷气温,叶片进化成针状;海拔较低地方温度较高,阔叶林分布在这里,可见温度影响植物形态和分布。影响生物分布的因素除光、温度和水外,还有土壤、海水盐度、pH值、矿质元素等,它们对生物影响也不小。
说完非生物因素的影响,再来看看生物因素的影响。在草原上,植物的繁盛与衰亡关系到鹿群生活,植物就是影响鹿群生存的生物因素;同时,草原上的鹿群和人类也是影响草原植物生存的生物因素。环境中的生物因素指影响某种生物生活的其他生物。生物因素的影响包括种内关系与种间关系,种内互助和种内斗争属于种内关系。种内互助指同种生物个体或种群在生活过程中互相协作以维护生存的现象,比如蚂蚁分工明确的合作;同种生物生活在一起,因争夺资源、空间等发生的争斗现象叫种内斗争,像狮子之间的斗争。种间关系有捕食、竞争和寄生。捕食指一种生物以另一种生物为食的现象,如猎豹捕食、羚羊吃草;竞争指两种生物生活在一起,因争夺资源、空间等发生的争斗现象,如稻田里水稻和杂草,为争夺水源的动物们;寄生指两种生物生活在一起,其中一种从另一种生物体身上汲取营养而生存的关系,比如麦角菌科真菌寄生在蝙蝠蛾幼虫体内形成冬虫夏草,人体内的蛔虫寄生在肠道中掠夺食糜营养。
