Популяция в экосистеме конспект

Обновлено: 03.07.2024

- 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.

Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании. Популяция - это некоторое единство, которое определяется:

общностью занимаемой особями территории (или акватории),
общностью их происхождения,
сходством строения и поведения.

Например, все особи, обитающие в небольшом озере, или все деревья одного вида в лесу. Следовательно, популяции состоят из одинаковых организмов, совместно населяющих определенные участки и связанных между собой различными взаимоотношениями, которые обеспечивают им устойчивое существование в данной природной среде. Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее взаимодействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные.

Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественное изменение населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность. Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они через взаимодействия особей. Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи. Структуру популяции отражают:

распределение особей по территории,
соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям.

Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер.

Изменение в численности, структуре и распределении популяций как реакция на условия окружающей среды называется динамикой популяции. Динамические характеристики популяций отражают временные процессы, протекающие в них с определенной скоростью. Динамика популяций в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность. Это наиболее важные популяционные характеристики, на основании анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции. Она определяется как число особей, рожденных в популяции за некоторый промежуток времени.

Экологи различают максимальную рождаемость в условиях отсутствия лимитирующих экологических факторов (добиться этого практически весьма сложно). Под максимальной рождаемостью понимается теоретически возможный максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Теоретическая скорость размножения различных видов во многих случаях может быть довольно высокой. Если мы примем за основу такой показатель, как время захвата видом всей поверхности Земли, то для бактерии холеры Vibrio cholerae он будет составлять 1,25 сут. Максимальная рождаемость постоянна для данной популяции. Как уже сказано выше, любая популяция теоретически способна к неограниченному росту своей численности. Показатель такого неограниченного роста отражает биотический потенциал - теоретический максимум потомков от одной пары (или одной особи) за единицу времени (за год или за весь жизненный цикл) при реализации способности организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии. Биотический потенциал многих организмов, прежде всего наиболее мелких, огромен, и если бы ничто не сдерживало рост их популяций, то они чрезвычайно быстро заселили бы собой всю Землю. Обычно биотический потенциал тем выше, чем ниже уровень организации организмов.

Вид — основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов); таксономическая, систематическая единица, группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды.

Географический ареал это часть земной поверхности (территории или акватории), на которой постоянно встречаются популяции определенного вида организмов, входящего в таксономические категории более высокого ранга роды и семейства. В зависимости от таксона можно говорить об ареале вида, ареале рода, ареале семейства и т. д.

Ареал представляет собой трехмерное географическое пространство, определяемое не только долготно-широтными характеристиками, но и высотой (особенно в горных системах) или глубиной (в водной среде) распространения организмов.

Установление границ ареалов не составляет особых трудностей, если организмы лишены возможности активно перемещаться (растения) либо ведут оседлый образ жизни на какой-нибудь ограниченной по площади территории (некоторые животные). В таком случае речь идет о простых ареалах.

Среди животных много видов, которые в различные периоды жизненного цикла или в разные сезоны меняют область распространения. Подобные миграции обычно среди птиц и млекопитающих. Область размножения и область зимовок вместе с миграционным путем в совокупности является единым сложным ареалом. Первичный ареал, то есть тот, в котором происходит становление вида, является сплошным. Впоследствии, при изменении условий существования (возникновение молодых горных систем и акваторий, изменение климата и т.д.), сплошной ареал превращается в разорванный (дизъюнктивный). В случае, когда не граничащие друг с другом участки заселены одной и той же формой вида, говорят о гомогенной (однородной) дизъюнкции. Разорванные участки, заселенные разными подвидами одного вида, разными видами одного рода или разными родами одного семейства, образуют гетерогенные (разнопородные) дизъюнкции. Гомогенные разрывы ареала в возрастном отношении обычно моложе гетерогенных.

В зависимости от размеров выделяют ареалы от узколокальных до космополитических. Узколокальные характерны для видов, имеющих крайне ограниченную площадь распространения, например для нелетающих видов насекомых. Локальный ареал по площади несколько больше узколокального, субрегиональный больше локального и меньше регионального. Если вид распространен по всей территории региона, его считают транс региональным. Под регионом в данном случае понимают определенную крупную территориальную единицу, как правило, на одном материке. Для таксономических категорий, обитающих не менее чем на трех материках, характерны космополитические ареалы. Они свойственны обычно водным и болотным растениям, нередко распространяемым перелетными птицами (тростник, ряска, рогоз и др.), сорным травам, многим морским животным и некоторым насекомым. С умеренным поясом связаны циркумконтинентальные ареалы умеренных широт (в частности, циркумбореальные хвойных лесов умеренного пояса, циркумсубтропические и т. д.) и тропических (циркумтропические ареалы между северным и южным тропиками). Циркумконтинентальными прерывистыми ареалами в умеренных широтах обладают очень немногие виды.

Охрана природы — комплекс мер по сохранению, рациональному использованию и восстановлению природных ресурсов и окружающей среды, в том числе видового разнообразия флоры и фауны, богатства недр, чистоты вод, лесов и атмосферы Земли. Охрана природы имеет экономическое, историческое, социальное и государственное значение.

Мероприятия, связанные с охраной природы, можно разделить на следующие группы:

eстественнонаучные технико-производственные,
экономические,
административно-правовые.

Мероприятия по охране природы могут осуществляться в международном масштабе, общегосударственном масштабе или в пределах отдельного региона.

Первой в мире мерой по охране свободно живущих в природе животных стало решение об охране серн и сурков в Татрах, принятое в 1868 году земским сеймом во Львове и австро-венгерскими властями по инициативе польских естествоиспытателей М. Новицкого, Э. Яноты и Л. Зейснера.

Опасность неконтролируемого изменения окружающей среды и, вследствие этого, угроза существованию на Земле живых организмов (в том числе человека) потребовали решительных практических мер по защите и охране природы, правового регулирования использования природных ресурсов. Среди таких мер:

очистка окружающей среды,
упорядочение использования химикатов,
прекращение производства ядохимикатов,
восстановление земель,
создание заповедников.

В Красную книгу занесены редкие растения и животные. В России природоохранные меры предусмотрены в земельном, лесном, водном и другом федеральном законодательстве. В ряде стран в результате осуществления правительственных природоохранных программ удалось существенно улучшить качество окружающей среды в отдельных регионах (например, в результате многолетней и дорогостоящей программы удалось восстановить чистоту и качество воды в Великих озёрах). В международном масштабе наряду с созданием различных международных организаций по отдельным проблемам охраны природы действует Программа ООН по окружающей среде.

Всемирный фонд дикой природы (ВВФ) - международная организация охраны природы со штаб-квартирой в Швейцарии и национальными организациями на пяти континентах. ВВФ занимается вопросами охраны природной среды и изучением экологических проблем, имеющих важное значение для жизни на Земле. Цель ВВФ состоит в том, чтобы содействовать осознанию опасности, грозящей окружающей среде, а также организовывать на всемирной основе максимально возможную моральную и финансовую поддержку для охраны живой природы и претворять эту поддержку в действие на основе научно установленных приоритетов.

Среди международных организаций особое место занимает созданный в 1948 г. по инициативе ЮНЕСКО Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП). Эта авторитетная организация — основной научный советник и консультант ООН по проблемам охраны живой природы.

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

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

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Конспект по биологии Популяция, её экологические характеристики. Стратегия выживания.docx

Тема. Популяция, её экологические характеристики. Стратегия выживания.

Основные понятия и термины:

демэкология — раздел экологии, объектами изучения которого являются изменение численности популяций, отношения групп внутри них;

численност ь и плотность - это основные показатели популяции;

численность популяции — это общее число особей в популяции;

плотность популяции — число особей в расчете на единицу объёма или площади поверхности;

рождаемость – это способность популяции к увеличению численности за счет размножения особей;

смертность популяции — это количество особей, погибших за определенный период;

прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью;

возрастной состав популяции — соотношение в популяции особей разных возрастных групп;

половой состав популяции – соотношение особей мужского и женского пола в популяции ;

генофонд популяции — это совокупность генотипов всех входящих в ее состав особей;

экологическая стратегия выживания - к омплекс свойств популяции, направленных на повышение вероятности выживания и оставление потомства.

1. Популяция – наименьшая структурная единица обитания вида.

Популяция – над организменная биологическая система . Она возникает тогда, когда организмы одного вида в течение длительного времени обитают на одной территории. Особи данной популяции свободно скрещиваются между собой. Возможно и скрещивание между особями разных популяций,

относящихся к одному виду организмов . Например , между особями популяций волков, обитающих на соседних территориях.

Популяция – единица эволюции, элементарная эволюционная структура , так как именно в ней происходят накопление наследственных изменений (мутаций и перекомбинаций), дивергенция и микроэволюционный процесс. Например,

в озере Севан обитает 5 популяций одного вида севанской форели, занимающих различные участки озера для нереста и нерестящихся в разное время года;

растение овсяница представлено популяциями, обитающими в различных природных зонах и отличающимися по морфологическим признакам:

в тундре – это стелющееся растение;

в лесной зоне – рыхлокустовое;

в степях – плотнокустовое;

жители Крайнего Севера;

Эндемики обычно проживают только в одной географической точке планеты и состоят из одной популяции.

Большинство видов существует в форме множества популяций . При исчезновении одной популяции экологической катастрофы не произойдет, так как эта потеря может быть восполнена особями другой популяции, которые восстановят утраченный компонент экосистемы.

Если виды встречаются только на одном острове, в одной долине или на одном горном хребте, они называются узкоэндемичными .

вельвичия удивительная растёт только в пустыне Намиб;

один из видов колибри встречается только на горе Чимборасо в Южной Америке, на высоте 4000–5000 м над уровнем моря;

Много эндемиков обитает в озёрах Байкал и Танганьика , где они составляют более ¾ фауны . Эндемиками также называются виды, характерные для какого-либо континента или его части . Например, эндемиками Австралии являются бутылочное дерево, мангры, эвкалипты и сумчатые животные (кенгуру, коала), яйцекладущие (ехидна, утконос), собака Динго, какаду и др.

Бутылочное дерево Мангровые деревья Эвкалипт

Кенгуру Коала Утконос

Ехидна Собака Динго Какаду

Изучением популяции занимается д емэкология.

2. Показатели и характеристики популяции.

Основными количественными характеристиками популяции являются:

Урок биологии "Популяция и её характеристики". Лекция с элементами беседы и самостоятельной работы.

Вложение	Размер
280_6je.doc	78.5 КБ

Предварительный просмотр:

Технологическая карта занятия

- образовательные: сформировать знания о популяциях; изучить их свойства, структуру, демографические показатели;

- развивающие: способствовать развитию речи, навыков самостоятельной работы, коммуникативных способностей учащихся;

- воспитательные: воспитывать у учащихся понимание практической значимости экологических знаний.

Вид занятия: лекция с элементами беседы и самостоятельной работы.

Из программы: понятие популяции. Типы популяций. Пространственная, возрастная, половая структура популяций. Использование демографических показателей популяций в сельском и лесном хозяйстве, в промысле, в медицине и эпидемиологии. Типы динамики численности популяций разных видов.

Объяснение нового материала – лекция:

ПОПУЛЯЦИЯ - элементарная группировка особей одного вида, занимающая определенную территорию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды. Это - определение С.С. Шварца, он определял популяцию с эвлоюционно-экологических позиций. В то же время есть немало определений понятия "популяция" с точки зрения генетики, экологии. Например, определение Николая Федеровича Реймерса: ПОПУЛЯЦИЯ - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.

Типы популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией.

ПРИМЕРЫ. Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере; микрогруппировки ландыша в березняке, растущие у оснований деревьев и на открытых местах; куртины деревьев одного вида (дуба монгольского, лиственницы, и др.), разобщенные лугами, куртинами других деревьев или кустарников, или болотцами.

Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто.

ПРИМЕРЫ. Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема; древостои в монодоминантных лесах, представляющих одну группу типов леса: травяных, лишайниковых или сфагновых лиственничников; популяции белок в сосновых, елово-пихтовых и широколиственных лесах одного района.

Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических разновидностей, выделяются подвиды.

ПРИМЕРЫ. Известны географические расы лиственницы даурской: западная (к западу от Лены и восточная, северная и южная расы лиственницы курильской. Аналогично у березы каменной выделение двух подвидов: березы Эрмана и шерстистой . У вида "белка обыкновенная" насчитывается около 20 географических популяций, или подвидов.

Основные характеристики популяций

Численность и плотность – основные параметры популяции. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность – количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности.

Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.

Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).

Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

ПРИМЕР. Одуванчик за 10 лет способен заполонить весь земной шар, при условии, что все его семена прорастут. Исключительно обильно семеносят ивы, тополя, березы, осина, большинство сорных растений. Бактерии делятся каждые 20 минут ив течение 36 часов могут сплошным слоем покрыть всю планету. Очень высока плодовитость у большинства видов насекомых и низка у хищников, крупных млекопитающих.

Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.

Различают три типа смертности:

- одинаковый на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;

- повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб – 1-2% мальков, у насекомых – менее 0,5% личинок);

- высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах.

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.

Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. Чаще всего неумеренно растущими бывают популяции нежелательных видов, сокращающимися – редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.

Структура популяций. Под демографической структурой популяции, прежде всего, понимают ее половой и возрастной состав. Кроме того, принято говорить о пространственной структуре популяции - то есть об особенностях размещения особей популяции в пространстве.

Знание структуры популяции позволяет исследователю сделать выводы о ее благополучии или неблагополучии. Например, если в популяции отсутствуют генеративные (то есть способные дать потомство) особи и при этом много старовозрастных (сенильных) особей, то можно сделать неблагоприятный прогноз. У такой популяции может не быть будущего. Структуру популяции желательно изучать в динамике: зная ее изменение в течение нескольких лет, можно намного более уверенно говорить о тех или иных тенденциях.

Возрастная структура популяции . Этот тип структуры связан с соотношением особей различных возврастов в популяции. Особи одного возраста принято объединять в когорты , то есть возрастные группы.

Возрастная структура популяций растений описана очень подробно. В ней выделяют (по Т.А. Роботнову) следующие возрасты (возрастные группы организмов):

латентный период - состояние семени;
прегенеративный период (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного растения и виргинильного растения);
генеративный период (обычно подразделяется на три подпериода - молодых, зрелых и старых генеративных особей);
постгенеративный период (включает состояния субсенильного растения, сенильного растения и фазу отмирания).

В популяциях животных также можно выделить различные возрастные стадии. Например, насекомые, развивающиеся с полным метаморфозом, проходят стадии яйца, личинки, куколки, имаго (взрослого насекомого). У других животных (развивающихся без метаморфоза) также можно выделить различные возрастные состояния, хотя границы между ними могут быть и не настолько четкими.

Половая структура популяции . Половая структура, то есть соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.

Принято выделять первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX - женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, то есть равновероятно.

Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 20 С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных - преимущественно, самки.

Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.

Пространственная структура популяции . Пространственная структура популяции отражает характер размещение особей в пространстве.

Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:

единообразное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга), тип также носит название равномерного распределения;
конгрегационное , или мозаичное (то есть "пятнистое", особи размещаются в обособленных скоплениях);
случайное , или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом).

Равномерное распределение встречается в природе редко и чаще всего вызвано острой внутривидовой конкуренцией (как, например, у хищных рыб).

Случайное распределение можно наблюдать только в однородной среде и только у видов, которые не обнаруживают никакого стремление к объединению в группы. Как хрестоматийный пример равномерного распределения, обычно приводят распределение жука Tribolium в муке.

Распределение группами встречается намного чаще. Оно связано с особенностями микросреды или с особенностями поведения животных.

Пространственная структура имеет важное экологическое значение. Прежде всего, определенный тип использования территории позволяет популяции эффективно использовать ресурсы среды и снизить внутривидовую конкуренцию. Эффективность использования среды и снижение конкуренции между представителями популяции позволяют ей укрепить свои позиции по отношению к другим видам, населяющим данную экосистему.

Другое важное значение пространственной структуры популяции состоит в том, что она обеспечивает взаимодействие особей внутри популяции. Без определенного уровня внутрипопуляционных контактов популяция не сможет выполнять как свои видовые функции (размножение, расселение), так и функции, связанные с участием в экосистеме (участие в круговоротах веществ, создание биологической продукции и так далее).

Свойства популяции: самовоспроизводство, изменчивость, взаимодействие с другими популяциями, устойчивость.

группа особей популяции одного возраста

качественно обособленная форма живого - основная единица эволюционного процесса.

совокупность особей одного вида, имеющих общий генофод и населяющих определенное пространство с отноительно однородными условиями обитания.

область распространения любой систематической группы организмов (вида, рода, семейства).

изменение численности, полового и возрастного состава популяции, определяемое внутрипопуляционными процессами и взаимодействием популяций разных видов.

любое перемещение организма из места, считающегося обычным, в другое место.

вселение в какую-либо местность организмов, ранее здесь не обитавших.

ПОТЕНЦИАЛ БИОТИЧЕСКИЙ (=репродукционный потенциал, потенциал размножения)

потенциальная способность живых организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии.

размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения.

преднамеренный или случайный перенос особей какого-либо вида живого за пределы его ареала.

совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство.

ПЛОТНОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ (населения)

среднее число особей популяции (вида) на единицу площади или объема пространства.

Вопросы для контроля:

1. Что такое популяция? Почему биологические виды существуют в форме популяции?

2. Перечислите основные критерии популяции

3. Какие существуют типы популяций?

4. Статические характеристики популяции

5. Динамические характеристики популяции

6. В чём состоит практическое значение изучения популяции?

7. Как происходит регуляция численности популяции

Вопросы для дискуссии

Почему популяция способна к длительному существованию? Это не хаотическое скопление особей, а устойчивое целостное образование – надорганизменная форма организации жизни. Особи в популяции различаются по возрасту, полу, генотипу, но тесно связаны между собой. Особенно ярко эта связь просматривается у животных.

При этом некоторые связи обеспечивают существование отдельной особи: птицы и млекопитающие метят свои участки, охраняя свою территорию от сородичей. Но многие связи направлены на воспроизводство популяции. Это связи между полами и возрастными группами. Особи разного пола находят друг друга по запаху, звукам, вступают в брачные отношения, проявляют заботу о потомстве. Например, необходимость установления прочной связи с детенышем заставляет многих животных во время размножения покидать стадо (антилопы, зубры, северные олени), так в период отела самка северного оленя вместе с детенышем выходит на край стада. Она кричит часа два, потом смолкает. Находясь в стаде, олененок уверенно отличит голос матери от голоса других оленух.

Чем определяется устойчивость популяции?

1.Устойчивая популяция включает все возрастные группы от новорожденных до стариков. В популяции, клонящейся к закату, слишком много старых особей.

2. Численность особей в популяции разная. Например, популяция насекомых составляет сотни тысяч особей, а популяция крупных млекопитающих - только несколько сотен особей.

Вывод: численность особей в популяции постоянно колеблется. На нее влияют вспышки размножаемости саранчи, колорадский жук, патогенные микроорганизмы (пандемия гриппа). Популяция не сможет длительно существовать, если ее численность будет ниже некоторых пределов.

Почему популяцию считают единицей эволюции?

1. Большое генотипическое сходство.

Пример: Одна дубрава от другой находится за несколько километров, а пыльца дуба разносится ветром на несколько сотен метров. Но в сильные бури пыльца подхватывается ветром и может переноситься на большие расстояния и достигать соседних популяций.

Вопрос: Может ли обособленность популяции быть постоянной (исходя из этого примера)?

Вывод: Нет, обособленность популяции относительна.

Очень важно знать, на какое расстояние перемещаются особи в природе, как далеко могут перенести свои гены и передать следующему поколению.

Работа по учебнику: страница 160, рисунок 53 (зоны контакта между ранее изолированными популяциями жулана).

а) К чему может привести полная изоляция между популяциями одного вида? (Рпродуктивная изоляция, возникновение нового вида).

б) Когда может произойти слияние популяций одного вида? (Разрушение преград и обильность размножения).

3. Изоляция (хотя и неабсолютная) или обособленность.

4. Могут возникать наследственные изменения у отдельных особей в популяции и в результате свободного скрещивания распространяются в популяции. Это приводит к генетической разнородности составляющих ее особей. Неоднородность особей в популяции создает условия для действия естественного отбора, выработке приспособлений к условиям обитания у видов в целом.

Вывод: эволюционный процесс происходит в недрах вида – в популяциях.

Структура вида будет неполной, если не сказать о подвидах. Ареал белки обыкновенной насчитывает 20 подвидов. Дальний Восток – у белки почти чёрная окраска шкурки; юг Западной Сибири – серая белка с серым хвостом; Европейская часть нашей страны – белка с рыжим хвостом.

Вывод: границы между подвидами не чёткие, особи встречающихся популяций способны скрещиваться между собой и оставлять плодовитое потомство.

Число подвидов зависит и от движения особей. Кочующие животные – песцы. Место обитания - тундра Евразии (1 подвид), Командорские острова (о.Беринга и о. Медный) (2 подвида). Море вокруг не замерзает, где каждый подвид представлен единственной популяцией.

Подвид, как и популяция, представляет форму существования вида, обеспечивает его приспособленность к конкретным условиям среды. Это даёт возможность виду занимать большой ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах, поддерживать на некотором уровне численность, т.е. длительно устойчиво существовать.

Процветающие виды состоят из большого числа популяций и подвидов, а зарождающиеся или вымирающие виды представлены немногими или даже одной популяцией.

Реликтовые виды: пицундская сосна, кистепёрая рыба – латимерия, пресмыкающееся – гаттерия.

Итоговая беседа по вопросам.

1. Кто может эволюционировать - отдельная особь или популяция? (Популяция со своими признаками эволюционирует независимо от других популяций, организм не может эволюционировать, т.к. его генотип определён в момент оплодотворения).

2. В чем состоит практическое значение изучений популяций?

- при заготовке древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок;

- использование животных для получения ценного пищевого или пушного сырья;

Читайте также: