Популяция в экосистеме конспект урока

Обновлено: 07.07.2024

- Почему популяцию можно представить в качестве элементарной единицы эволюции?

- Каковы ключевые характеристики популяции, отражающие ее состояние?

- Каковы особенности регуляции численности популяции?

- Как человек воздействует на численность популяции?

Глоссарий по теме:

Популяция – это совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают на конкретной территории, свободно скрещиваются, имеют общее историческое происхождение, и генетическую структуру, а также в некоторой степени изолированы от других популяций данного вида.

Плотность популяции – это число особей на единицу площади территории или объема (например, в случае организмов, обитающих в воде или почве).

Экологическая стратегия популяции – это наиболее общая характеристика популяции, которая зависит от особенностей вида, и факторов среды, под влиянием которых существует популяция. Выделяют два основных типа экологических стратегий, называемых r-стратегией и k-стратегией (при наличии различных промежуточных стратегий).

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1. Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 103-105..

2. Барабанова О.А., Безкоровайная И.Н., Бухарова Е.Б. и др. Экология: курс лекций. // Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – с. 34-45.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Популяция представляет собой совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают на конкретной территории, свободно скрещиваются, имеют общее историческое происхождение, и генетическую структуру, а также в некоторой степени изолированы от других популяций данного вида. Популяция – это форма существования вида, а также единица эволюции, так как в основе всех эволюционных процессов, происходящих на микроуровне и завершающихся формированием вида, лежат именно генетические преобразования в популяциях. На популяционном уровне развиваются различного рода адаптации, происходят эволюционные процессы, в том числе и естественный отбор.

Популяция – это также структурная единица экосистемы, все экосистемы состоят из популяций, взаимодействующих между собой.

Важнейший параметр, характеризующий состояние популяции – численность популяции – это число всех особей в популяции. Сосчитать всех особей большинства популяций невозможно, ввиду чего для оценки такого параметра, как численность популяции введен дополнительный параметр – плотность популяции.

Плотность популяции – это число особей на единицу площади территории или объема (например, в случае организмов, обитающих в воде или почве).

Выживаемость – это абсолютное число (либо процентная доля) особей популяции, которое сохраняется в популяции за конкретный промежуток времени.

Выживаемость популяции определяется по формуле:

где Z – показатель выживаемости в %; п – число выживших особей; N – исходная численность популяции.

Выживаемость популяции отражают в виде кривых выживания, показывающих динамику численности выживших особей на единицу времени. Каждому виду свойственная кривая выживания определенного типа, в целом различают три основные кривые выживания (представлены на рисунке).

Рисунок 1. Основные кривые выживания

Кривая выживания I типа характерна для тех видов организмов, смертность которых сравнительно мала в течение жизни, но возрастает к концу (это, к примеру, некоторые насекомые, погибающие после кладки яиц, крупные млекопитающие, люди). У в популяциях, динамика выживаемости которых отображена кривой I типа, как правило, незначительная смертность детских особей, которая у высших животных часто связана с высоким уровнем заботы о потомстве.

Кривая выживания II типа отражает динамику популяций тех видов, смертность особей которых относительно постоянна на протяжении всей жизни (рептилии, птицы).

Кривая выживания III типа характерна для популяций тех видов, для которых характерна массовая гибель особей на начальном этапе жизни (рыбы, беспозвоночные), при большой численности потомства (например, множество икринок у рыб) и отсутствии заботы о потомстве (например, рыбы не заботятся об икринках и мальках, в отличие от млекопитающих, выкармливающих детенышей молоком до определенного возраста).

Экологическая стратегия популяции – это наиболее общая характеристика популяции, которая зависит от особенностей вида, и факторов среды, под влиянием которых существует популяция. Выделяют два основных типа экологических стратегий, называемых r-стратегией и k-стратегией (при наличии различных промежуточных стратегий).

r-стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций r-стратегии характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции r-стратегии демонстрируют способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

k-стратегия направлена на повышение выживаемости особей в популяции в условиях уже стабильной численности. В популяциях такого типа происходит отбор на конкурентоспособность особей, рост уровня заботы о потомстве, повышение защищенности потомства и рост вероятности выживания потомства.

Периоды резких колебаний численности популяции называют волнами жизни или популяционными волнами. Чаще всего популяционные волны связаны с трофическими (пищевыми) факторами, в ряде случаев резкие снижения или возрастания численности популяции могут быть обусловлены влиянием хищников, изменением места обитания (например, под действием антропогенного фактора), солнечной активностью, погодными условиями, сменой времен года.

В многообразии факторов, регулирующих численность популяций можно выделить две основные группы факторов. Действие первой группы факторов одностороннее. Они воздействуют на численность популяции, но не испытывают обратного действия. К числу таких факторов относят все абиотические факторы (факторы неживой природы), например температура, солнечный свет, давление, осадки и т.п. Абиотические факторы одностороннего действия могут вызывать вспышки численности популяции или приводить к массовым вымираниям особей.

Абиотические факторы не регулируют численность и плотность популяции, а могут лишь отклонить ее в определенную сторону. В то же время, исследование абиотических факторов необходимо для прогноза динамики численности популяций на определенной территории, существования либо отсутствия угрозы вымирания либо массового размножения популяции.

Вторая группа факторов, регулирующих численность популяции, предполагает в процессе влияния двустороннее взаимодействие. Факторы данной группы начинают действовать и прекращают действие по принципу отрицательной обратной связи от популяции. Действие данной группы факторов (преимущественно это биотические факторы – факторы живой природы, например, конкуренция, хищники, паразиты, заболевания и др.) зависит от плотности популяции. Когда численность популяции возрастает – возрастает и действие регулирующих факторов. Наиболее простой пример – рост популяции зайцев провоцирует миграцию волков, которые приходят в поисках пищи на территорию популяции зайцев. После того, как численность популяции зайцев под воздействием фактора хищников снижается, волки мигрируют на другие территории в поисках пищи и процесс снижения численности зайцев замедлится. Данный пример иллюстрирует тот факт, что при падении численности действие регулирующих факторов ослабевает. По тому же принципу на популяцию воздействуют и иные факторы, а также собственно сама численность. Например, при росте численности популяции быстрее могут распространяться возбудители заболеваний, обострится внутривидовая конкуренция за пищевые ресурсы, что также приведет к снижению численности популяции.

Примеры и разбор решений заданий тренировочного модуля:

Установите соответствие между видом факторов, влияющих на численность популяции и особенностями их действия:

1. Абиотические факторы

2. Биотические факторы

А. Однонаправленного действия – не зависят от реакции популяции на воздействие

Б. Двунаправленного действия – ослабляют действие после реакции популяции на воздействие.

Установите соответствие между названием стратегии и ее особенностями:

А. Стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций такого типа характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции демонстрируют способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

Б. Стратегия направлена на повышение выживаемости особей в популяции в условиях уже стабильной численности. В популяциях такого типа происходит отбор на конкурентоспособность особей, рост уровня заботы о потомстве, повышение защищенности потомства и рост вероятности выживания потомства.

Правильный ответ: 1Б; 2А.

r-стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций r-стратегии характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции r-стратегии способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Урок экологии Популяция как элемент экосистемы

Если экосистема – основная функциональная единица экологии, предмет ее исследования, то популяция – основной элемент каждой экосистемы.

Популяция – это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида [27].

Популяция обладает биологическими свойствами, присущими составляющим ее организмам, и групповыми свойствами, присущими только популяции в целом. Как и отдельный организм, популяция растет, дифференцируется и поддерживает сама себя. Но такие свойства, как рождаемость, смертность, возрастная структура, характерны только для популяции в целом.

При описании популяций используют две группы количественных показателей: статические, характеризующие состояние популяции в какой-то определенный момент времени, и динамические, характеризующие процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени. Общая численность популяции выражается определенным количеством особей. Для ее оценки применяются различные методы. Если речь идет о крупных и хорошо заметных организмах, применяется аэрофотосъемка. В других случаях применяется метод мечения. Животных ловят, метят и отпускают обратно в природу. Через некоторое время производят новый отлов и по доле меченных животных определяют численность популяции.

Количественным показателем оценки популяции является плотность – численность популяции, отнесенная к единице занимаемого пространства. Для характеристики пространственного распределения особей применяют методы математической статистики, которые позволяют оценить дисперсию наблюдаемого распределения плотности и сопоставить ее со средним значением плотности. При случайном распределении дисперсия равна среднему значению: σ2 = , при регулярном – дисперсия меньше среднего: σ2 . В соответствии с этим отношение дисперсии к среднему значению есть показатель степени пространственной агрегированности. Если величина этого показателя примерно равна единице – распределение случайное; меньше единицы – регулярное; больше единицы – пятнистое.

Поскольку длительность существования популяции значительно превышает продолжительность жизни отдельных особей, в ней всегда присутствует смена поколений. И даже если численность популяции постоянна, то постоянство является результатом динамического равновесия прибыли и убыли особей.

Рождаемость – это число особей N, родившихся за некоторый промежуток времени dt – dNn/dt. Для сравнения популяций разной численности величину dNn/dt относят к общему числу особей N в начале промежутка времени dt. Полученную величину dNn/Ndt называют удельной рождаемостью. Единица времени, выбранная для оценки рождаемости, изменяется в зависимости от интенсивности размножения организмов, образующих популяцию. Для популяции бактерий единицей времени может быть час, для планктонных водорослей - сутки, для насекомых - недели или месяцы, для крупных млекопитающих – годы. Смертность – величина противоположная рождаемости. Она оценивается числом особей dNm, погибших за время dt. Удельная смертность выражается как dNm/Ndt.

Продолжительность жизни у разных видов различна, и, чтобы их сравнивать, строятся кривые выживания. На оси абсцисс откладывается время жизни, на оси ординат – число выживших (рис. 1.4). Кривая типа I (сильно выпуклая) характерна для популяций организмов, у которых смертность почти до конца жизни остается низкой. Этот тип кривой выживания характерен для многих видов крупных животных, в том числе и для человека. Другой крайний вариант – кривая типа III (сильно вогнутая) характерна для популяций, у которых смертность высока на ранних стадиях. Так, у личинок устриц и прорастающих желудей очень высокая смертность, но как только особи хорошо приживутся, продолжительность жизни резко увеличивается.

Кривая типа II (диагональная) соответствует постоянной смертности в течение всей жизни. Такие кривые встречаются у рыб, пресмыкающихся и птиц. Кривая выживания человека не всегда имела выпуклую форму. Например, кривые, построенные по надписям на надгробиях людей, живших в Римской империи в I-IV вв. н. э., были диагональными.

В популяции выделяют три экологические возрастные группы: пререпродуктивную, репродуктивную и пострепродуктивную. В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. В популяциях, находящихся в стационарном состоянии, возрастное распределение относительно равномерное. В популяциях, численность которых снижается, содержится большая доля старых особей. У современного человека упомянутые три возрастные группы приблизительно одинаковы.

У первобытных людей пререпродуктивный период очень длителен, репродуктивный – короткий, а пострепродуктивный отсутствует совсем. У поденок, например, личиночное развитие занимает несколько лет, а во взрослом состоянии (в репродуктивный период) они живут несколько дней.

В среде, не ограничивающей рост популяции (нет ограничения в пище, пространстве и т.д.), удельная скорость роста, т. е. скорость, рассчитанная на одну особь, становится постоянной и максимальной. Этот показатель, обозначаемый r, является экспонентой в дифференциальном уравнении роста популяции в нелимитирующей среде.

dN/dt = rN; r = dN/Ndt, (1.1)

интегрируя, получаем экспоненциальную зависимость:

Где N0 – численность в начальный момент времени,

Nt – численность в момент времени t,

е – основание натурального логарифма.

Логарифмируя обе части равенства, получаем уравнение в форме, удобной для расчета:

In (Nt) = In (No) + rt, (1.3)

Когда популяция переходит в стационарное состояние, r называют внутренней скоростью естественного роста – биотическим потенциалом и обозначают rmax. Разницу между биотическим потенциалом и скоростью роста в реальных условиях называют сопротивлением среды. Сопротивление среды – это сумма всех лимитирующих факторов, препятствующих реализации rmах.

По форме кривых роста можно выделить два основных типа роста: описываемый J-образной кривой и S-образной (или сигмоидной) кривой (рис. 1.5). При J-образной кривой (рис 1.5 а) плотность популяции быстро возрастает по экспоненте, но затем, когда начинает действовать сопротивление среды, рост быстро прекращается. Этот тип роста может быть описан простым экспоненциальным уравнением (1.1) при заданном ограничении на величину N.

При типе роста, описываемом сигмоидной кривой (рис. 1.5 б), популяция сначала увеличивается медленно, затем рост ее все ускоряется, затем под влиянием среды рост постепенно замедляется и в конце концов достигает равновесия. Этот тип роста описывается простым логистическим уравнением:

где dN/dt - скорость роста популяции,

r - удельная, или внутренняя, скорость роста,

N - величина популяции (численность),

К – максимально возможная величина популяции. Этот предел является верхней асимптотой сигмоидной кривой.

В природе экспоненциальный рост или не происходит вообще, или происходит в течение очень короткого времени. Эта модель используется, чтобы количественно охарактеризовать потенциальные возможности популяции к росту. Она позволяет выявить факторы, ограничивающие рост изучаемой популяции.

Константы r и К из логистического уравнения характеризуют два типа естественного отбора, которые позволяют обосновать разные типы экологических стратегий:

• r-стратегия характерна для популяций в начальный период увеличения ее численности. Она определяется отбором в условиях, когда плотность популяции мала и соответственно слабо выражено тормозящее воздействие конкуренции. Эта стратегия характерна, например, для временных водоемов, заполняющихся водой только в период дождей. r-отбор направлен на высокую плодовитость, быстрое достижение половой зрелости, достижение короткого жизненного цикла, способности выживания в неблагоприятный период в виде покоящихся стадий;

• K-стратегия связана с отбором, направленным на повышение выживаемости и величины предельной плотности К в условиях стабилизирующейся численности популяции при сильном воздействии конкуренции. K-отбор направлен на оценку конкурентоспособности и предусматривает возможные пути защищенности от хищников и паразитов, и выживаемости потомства, а также совершенствования механизмов регуляции численности.

В южных регионах распространено растение амброзия. Она растет по свалкам, залежам и другим недавно нарушенным местообитаниям. С другой стороны, в умеренном поясе в стабильном нижнем ярусе леса обитают травянистые растения. Если сравнить эти растения по продукции семян, окажется, что амброзия продуцирует семян в 50 раз больше, чем растения леса, и тратит в 5 раз больше чистой энергии на размножение. Амброзия – пример r-отбора, растения лесного сообщества – K-отбора.

Выделение r- и K-стратегий в чистом виде условно. На самом деле каждый вид организмов испытывает некую комбинацию r- и K-отбора, т. е. оставляемые отбором особи должны обладать и достаточно высокой плодовитостью, и развитой способностью выживания при наличии конкуренции.

Логистическая модель популяционного роста исходит из предположения о том, что для каждой популяции существует определенный равновесный уровень плотности (численности). Это уровень, при котором рождаемость равна смертности. Если равновесный уровень превышен, то в самой популяции или в окружающей среде что-то должно измениться так, чтобы смертность стала больше рождаемости, а популяция соответственно начала сокращать свою численность. Напротив, в случае понижения численности ниже равновесного уровня процессы, происходящие в популяции или в среде, должны привести к росту численности популяции. Отсюда возник подход к оценке механизмов, поддерживающих численность популяции, называемый регуляционизмом.

Регуляционизм – представление о том, что каждая популяция обладает равновесным уровнем плотности (численности) и существуют механизмы, направленные на поддержание этой плотности. Наблюдения и эксперименты позволили считать, что динамика численности любой популяции есть автоматически регулируемый процесс, а действие факторов, контролирующих популяцию, определяется плотностью самой популяции.

Принципиально иной подход к оценке механизмов, поддерживающих численность популяции, – это стохастизм, при котором придается случайно действующим факторам среды, например, погодным, основное значение. Стохастизм отрицает существование равновесного уровня, отклонение от которого автоматически возвращает популяцию к исходному уровню плотности (численности). С позиции стохастизма равновесный уровень численности есть результат ее усреднения за длительный срок.

Концепция саморегуляции. Сторонники и регуляционизма, и стохастизма, несмотря на различия, сходятся в том, что главная роль в ограничении роста численности популяции принадлежит факторам внешней среды. Однако регуляционисты считают, что факторы среды приводят в действие автоматически регулируемую плотность популяции, стохастисты отводят случайным факторам ведущую роль в определении численности популяции.

В начале 60-х годов нашего столетия была предложена концепция саморегуляции популяций, согласно которой в процессе роста популяции изменяется не только и не столько качество среды, в которой существует эта популяция, сколько качество самих составляющих ее особей. Следовательно, суть концепции саморегуляции состоит в том, что любая популяция способна регулировать свою численность так, чтобы не подрывать возобновляемые ресурсы местообитания, и так, чтобы не потребовалось вмешательства каких-либо внешних факторов, например хищников или неблагоприятной среды.

Основанием для выдвижения этой концепции послужили наблюдения за колониями мышей, содержащихся в лаборатории. В этих условиях при достаточном снабжении пищей возрастание плотности популяции приводило к увеличению у мышей надпочечников – органов эндокринной системы. Гормональные сдвиги, происходящие в организме под влиянием нервного перевозбуждения при перенаселении, ведут к повышению агрессивности животных, изменению репродуктивного потенциала (позднее половое созревание, снижение продуктивности, иногда полное прекращение размножения), снижению устойчивости к заболеваниям. Эти изменения обычно ведут к резкому снижению жизнеспособности особей и их массовой гибели.

Если в лабораторных условиях результатом стрессового состояния, вызванного перенаселенностью, является возрастание смертности, то в природных условиях – миграция в новые местообитания, где больше риск гибели от разнообразных причин.

Тема "Популяция в экосистеме Цель: выяснение признаков и свойств популяции, которые дают ей возможность считаться структурной еденицей эволюции. Задачи: • сформировать у учащихся понятие “популяция”; • сформировать умения применять показатели популяций для оценки её экологического состояния и перспектив развития и долголетия; • формировать научное мировозрение у учащихся.

Биология. 11 класс.

Тема "Популяция в экосистеме

Цель: выяснение признаков и свойств популяции, которые дают ей возможность считаться структурной еденицей эволюции.

сформировать у учащихся понятие “популяция”;
сформировать умения применять показатели популяций для оценки её экологического состояния и перспектив развития и долголетия;
формировать научное мировозрение у учащихся.

Оборудование : ПК, презентация.

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний.

1. Дать определение вида (устно)

2. Ответить и обсудить вопросы в конце параграфа стр.138.

III. Изучение нового материала.

1. Просмотр видеофильма “Структура вида”.

После просмотра фильма, ответить на вопросы:

- Что является структурной единицей вида? Почему?

- Дать определение популяции.

2. Дать определение понятия “ареал”. (Работа с учебником и интернет ресурсами, запись определений в тетрадь).

“Популюс” в переводе с латинского означает “народ”, и в точном переводе слово “популяция” означает население вида на какой-либо территории.

Найдите определение и запишите его.

Ареал (от лат ареа - площадь) – область распространения вида, рода, или другой группы живых организмов или сообществ.

3. Работа над новым материалом.

Жизнь популяции изучает “ экология” Дайте определение. (Наука о взаимодействии организмов между собой и со средой обитания.) Есть раздел экологии - “популяционная экология”. Основоположником экологии популяций является выдающийся английский эколог Чарльз Элтон (показ портрета).

Благополучное существование различных видов растений и животных требует подходящих условий и необходимых для жизни ресурсов. При перемещении особей из одной местности в другую могут меняться и условия и ресурсы. Всё это приводит к тому, что подходящие для того или иного вида условия формируются в пространстве как бы в виде отдельных островков. Виды заселяют эти подходящие им “островки”, а потому распространены не равномерно, а отдельными группами - популяциями.

Условия жизни видов в разных частях ареала могут сильно различаться. (работа с картой)

- Как взаимодействуют популяции?

А) Взаимодействие отдельных популяций.

Любой вид состоит из более мелких популяций, т.к. неоднородно распределён в пространстве. В пределах занимаемой им территории - ареала - встречаются места как более пригодные, так и малоподходящие для жизни. Поэтому возникает некоторая ограниченность одной популяции от другой. Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян, пыльцы, сезонных миграций.

Использование ЦОР урока

Скорость расселения вида можно характеризовать средним расстоянием между местом рождения и местом размножения большинства членов популяции. Для ежа обыкновенного оно составляет в разных условиях от 200 до 1000 м, для крота – 170 м, зайца-беляка – 400 м, зайца-русака – 3 км, белки обыкновенной -7 км, соболя - 19км. Некоторые перелётные птицы могут размножаться за 1-1,5 тыс. км от места рождения.

У растений расселяются семена, пыльца, споры. Среднее расстояние осаждения пыльцы у лука –2 м, у сосны –100 м, у хлопчатника –1 км. За счёт постоянно протекающего расселения молодых, а у некоторых видов - взрослых особей осуществляется связь различных популяций и освоение новых территорий.

У некоторых видов такая связь соседних популяций постоянная, у других эпизодическая.

Запись схемы: (приведите пример)

Условия жизни видов в разных частях ареала могут сильно различаться.

Примеры приводят учащиеся

Например, белки в лесах Беларуси и Дальнего Востока живут в условиях разного климата, в разных типах леса, в окружении разных врагов и т.д. Каждая популяция оказывается приспособленной к своим условиям. Поэтому любой широко распространённый вид экологически неоднороден. Иными словами, популяции, как и отдельные организмы, обладают изменчивостью. Как и среди организмов, среди популяций невозможно найти полностью тождественные.

Зайцы-беляки, обитающие в районе Верхоянска, отличаются от своих собратьев из популяций, населяющих районы Средней Волги, целым рядом особенностей. У них разный состав пищи: южные грызут преимущественно лиственные породы, северные больше хвойные, ягодниковые растения и травы. Из-за более грубых кормов у них вдвое больше длина слепой кишки. В северных популяциях сокращён период размножения, самки дают только один приплод за лето, а приволжские зайцы - 2-3. Возрастной состав популяций разный.

Популяции не живут изолированно. Они взаимодействуют с популяциями других видов, образуя биотические сообщества - целостные системы ещё более высокого уровня организации.

Б) Взаимосвязь особей внутри популяции.

Как же могут взаимодействовать особи в группах?

В жизни любого живого существа большую роль играют отношения с другими представителями собственного вида. Отношения эти осуществляются в популяциях.

1. Всем известно, что грачи при прилёте сначала устраивают драки из-за пригодных мест для гнезда, а затем сообща защищают свою колонию и совместно кормятся на пашнях.

2. В стаях собак или обезьян более сильные особи имеют первое право на пищу (результат конкурентных отношений). Но они же в наибольшей мере защищают всю стаю. Приведите примеры.

одиночные (жук жужелица, некоторые виды пауков);
скопления (вместе переживают зиму, или засуху, божьи коровки);
семьи (объединяют родителей и потомство);
стада, стаи, колонии, где совершают совместные действия (защиту, миграции, добывание пищи).

В) Численность, плотность и структура популяций.

Постоянны ли популяции?

Структура – это соотношение частей в любой системе. Популяцию можно сравнить и по распределению особей в пространстве и по другим показателям. Ведя наблюдение за отдельными популяциями, мы должны уметь учитывать и рассчитывать, оценивать и прогнозировать их численность. Для чего?

Демографические показатели, дают возможность оценить, как чувствует себя та, или иная популяция (Работа со словарём).

Демографические показатели популяции (гр. “демос” - народ, население, “графо” - пишу, описываю) - наука о народонаселении.

Какие бы показатели вы взяли, чтобы описать популяцию?

Главная характеристика любой популяции - это её численность. Она сразу говорит о том, хорошо или плохо чувствует себя вид в данных условиях. Однако не всегда легко получить эту характеристику, т.к. для этого надо пересчитать всех особей популяции. Поэтому чаще используют другой показатель - плотность популяции. Плотность - это число особей, приходящихся на единицу пространства, которую мы выбираем для учёта. т.о., можно количественно сравнить разные популяции, независимо от общего размера занимаемой ими территории. Рост численности популяций любого вида в природе никогда не бывает бесконечным. Рано или поздно популяция сталкивается с ограничениями, не позволяющими ей наращивать своё обилие, ресурсы, за счёт которых существуют виды, на любой территории имеют пределы.

Назовите эти ограничения (пища, убежища, подходящие места для размножения и т.п.).

У разных видов это происходит по-разному.

Объясните, что происходит с популяцией сосны в сосновом бору? (Работа с ЦОР урока) У растений, например, с возрастанием плотности усиливается прямая конкуренция за свет, воду, минеральное питание, в результате чего происходит самоизреживание. Приведите примеры регуляции численности в природе.

У подвижных животных часть особей может выселяться (эмигрировать) за пределы занятой территории и искать новые места обитания.

Информационный материал

Жуки-короеды, как, например, большой лиственничный короед, издаёт запах, привлекающий других особей на ослабленное дерево. Совместное нападение жуков на дерево облегчает им его освоение. Дерево ослабевает и перестаёт выделять губительную для жуков смолу. Однако слишком сильного запаха своего вида жуки не выносят, и, когда плотность популяции оказывается чрезмерно высокой, часть короедов начинает покидать дерево. Этим предотвращается перенаселение, при котором личинкам не хватило бы луба для питания и развития.

Некоторые виды саранчи существуют в двух разных формах: одиночной и стадной. При изменении плотности популяции одна форма превращается в другую. Они отличаются внешне, а так же по поведению настолько, что ранее их принимали за разные виды. В одиночной форме саранча живёт осёдло и питается умеренно. Стадная форма отличается прожорливостью, беспокойством и стремлением к перемене мест. Сначала саранча передвигается большими группами по земле, а после того, как окрылится, поднимается и летит огромными тучами на расстояния в сотни и тысячи километров от места рождения. Тем самым снижается угроза перенаселения этих мест. Размеры стайной перелетной саранчи фантастические, некоторые стаи достигали многих миллионов тонн веса. Улетевшая саранча чаще всего оседает в местах, неблагоприятных для размножения. И через некоторое время вся погибает. Нашествия стадной саранчи, таким образом, - это экологическая катастрофа не только для людей и посевов, но и для большей части самих насекомых, обречённых на гибель.

Задача. Рассчитайте смертность во время спячки в двух популяциях малого суслика. В первой из них плотность популяции перед впадением в спячку составляла 160 зверьков на 1 га, выжило 80, во второй - соответственно 90 и 56. На каком участке смертность оказалась выше и чем можно это объяснить, если принять во внимание, что запас кормов, приходящихся на гектар, на обоих участках был одинаков

Ответ: смертность выше в первой популяции. Из-за сильно сократившихся размеров индивидуальных участков зверьки нагуляли меньше жира и хуже перенесли зимнюю спячку.

Факторы, влияющие на численность популяции:

односторонние. Они влияют на популяцию, но сами не зависят от её численности и плотности. Они отклоняют её в ту или иную сторону. Температура, дождь, ветер, солнечная радиация, давление и т.д.;
двустороннее взаимодействие. Чем выше становится численность вида, тем сильнее растёт противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. Хищники, паразиты, болезни.

Половая структура популяции.

Соотношение полов в популяциях определяется у некоторых видов условиями жизни или возрастом особей. У тлей, например, летом, сменяют друг друга поколения, состоящие из одних самок. При неблагоприятных условиях появляются самцы. Перезимовывают оплодотворённые яйца. У ряда брюхоногих моллюсков, многощетинковых червей, рыб, ракообразных особи меняют пол с возрастом. Чаще в начале взрослой жизни животное функционирует как самец, а с увеличением размеров – как самка, но бывает и наоборот. В разных популяциях одного вида половая и возрастная структура может быть различной.

(Работа со схемой).

Возрастная структура популяции, т.е. соотношение в ней разных возрастных групп, зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла вида и от внешних условий. Например, все однолетние растения весной находятся в проростках. Затем примерно в одно время зацветают, дают семена и к осени отмирают. Среди животных также есть виды с однородными по возрасту популяциями, например, многие виды саранчи весной представлены личинками, ранним летом – бескрылыми неполовозрелыми особями, затем крылатыми формами, а глубокой осенью только яйцами, запрятанными в почве в кубышки.

У таких видов представители разных поколений никогда не встречаются друг с другом. Численность их очень изменчива в зависимости от внешних условий. Если в уязвимый период развития наступают заморозки или засуха, происходит массовая гибель. В благоприятной же ситуации популяция может дать взрыв численности. Для видов с простой возрастной структурой изменения плотности популяции в сотни и тысячи раз – нормальное экологическое явление.

Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в ней представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколений, взрослые особи размножаются многократно и имеют достаточно большую продолжительность жизни. В стадах слонов или обезьян- павианов, например, есть и новорождённые, и подростки, и молодые крепнущие животные, и размножающиеся самки, и самцы, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности. Критические внешние условия могут изменить их возрастной состав за счёт гибели наиболее слабых, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру популяции.

Для чего необходимо знать демографические показатели популяции?

Ответьте на вопросы . (вопросы отправляются ученику)

- Плодовитость рыб обычно очень высока. Следует ли беспокоиться о том, что вылавливается крупная часть популяции, ведь даже оставшиеся немногие половозрелые особи дают много икры.

- В теории и практике лесоразведения два подхода. Первый из них – создание одновозрастных культур рядами, по типу пшеничного поля. Он требует меньше первоначальных затрат. Второй, более трудоёмкий – создание разновозрастных культур со сложной пространственной мозаикой. Какой из методов выбрали бы вы и почему?

Стоит вопрос об охране редкого вида млекопитающих на одной из двух территорий. На одной из них живут взрослые плодовитые особи, но нет молодых. На другой – существуют молодые, но погибли взрослые. Какой из двух участков вы решили бы выбрать для заповедника.

VI. Итог урока.

Вывод: Популяция – структурная единица вида и эволюции. Беседа.

- Что такое популяция?

- Почему биологические виды существуют в форме популяции?

- Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?

В чём состоит практическое значение изучения популяции?

V. Домашнее задание: лекция урока, ЦОР урока, задание1

Задачи: рассмотреть понятие популяция, ее демографические показатели, выявить роль популяций в эволюции.

Элементы содержания: популяция, группа, самовоспроизводство, биотическое сообщество, экология, демографические показатели.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: схемы, отражающие структуру популяции.

Задачи: рассмотреть понятие популяция, ее демографические показатели, выявить роль популяций в эволюции.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: схемы, отражающие структуру популяции.

I. Организационный момент.

II. Проверка знаний учащихся.

Задание: распределите критерии вида по их весомости в определении вида, объясните, почему именно такая иерархия вам кажется наиболее правильной.

III. Изучение нового материала.

Вид занимает определенную территорию (ареал). Если рассмотреть, как распределены особи одного вида на этой территории, то можно увидеть неравномерность их распределения, так как условия существования на разных участках ареалы различны. То есть вид в природе представлен в виде относительно изолированных друг от друга групп, которые называются популяциями. Популяция – это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица эволюции.

Популяция – это совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций

Популяции каждого вида взаимодействуют с популяциями других видов, образуя вместе с ними биотические сообщества – целостные системы более высокого уровня организации.

Жизнь популяций изучает экология – наука о взаимоотношении организмов между собой и со средой обитания.

Популяция является сложным биологическим объектом, состоящим из многих элементов, связанных друг с другом различными отношениями, но одновременно вся популяция в целом функционирует как единый организм и обладает особыми свойствами (показателями), присущими только группе особей в целом.

Демографические показатели популяции:

1. Общее число организмов (особей) в популяции.

2. Количество особей на единицу площади (плотность).

3. Скорость прироста численности за определенную единицу времени.

4. Скорость сокращения численности в результате гибели особей за определенную единицу времени.

Читайте также: