Типы динамики численности и экологические стратегии у животных и растений

Динамика популяции

В природе совокупность особей вида, группируются в популяции. Популяции населяют какие-то отдельные небольшие участки ареала.

Популяцияэто группа одновидовых организмов, занимающих определённый участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

Популяция обладает «биологическими особенностями», которые она разделяет со всеми составляющими её организмами, ― растёт, подразделяется на более мелкие подгруппы, изменяется вместе с изменением условий жизни.

Одновременно она обладает «групповыми особенностями», которые служат уникальными характеристиками группы и присущи только группе особей в целом.

Например, такие демографические показатели, как численность организмов, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, нельзя применить к отдельным организмам, они могут характеризовать только популяцию в целом.

Важно знать, как изменяются те или иные популяции, для того чтобы можно было прогнозировать эти изменения и регулировать их.

Например, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок.

Но для начала необходимо изучить саму популяцию. То есть изучить характер изменения основных демографических показателей.

Самый важный показатель популяции это ее численность?

Численность популяции и количество особей в ней может меняться из-за изменения каких-либо факторов, например климатических. Но сами популяции как таковые все равно сохраняются.

Для определения численности популяции применяются различные методы. Если речь идёт о крупных и хорошо заметных организмах, применяется аэрофотосъёмка. 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.

По результатам строятся графики и определяется динамика численности популяции или колебания численности.

На графике показана динамика численности популяции сайгака, которая занимает площадь около 10 тыс. кв. км на территории Калмыкии.

На графике видно, что динамика численности имела циклический характер: за ростом следовала депрессия.

Пик численности был зафиксирован в середине 50-х годов, затем в конце 70-х численность вновь увеличилась. Начавшийся в конце XX века очередной подъем остановился, после чего популяция резко деградировала.

С численностью популяции неразрывно связана ее плотность.

Плотность популяции ― это численность особей, приходящаяся на единицу площади или объёма (на 1 м2, на 1 га, в 1 мм2 и т.д.).

Не следует путать понятия «численность» и «плотность».

Например, 100 деревьев могут расти на площади 1 га — это невысокая плотность. И 100 деревьев могут расти на площади 0,5 га — это вдвое большая плотность.

Численность популяции бука на всей ее территории составляет 1,5 тыс. деревьев при плотности 150 деревьев на 1 га.

Плотность определяет насыщенность территории представителями данного вида. Особенно важно знать, увеличивается или уменьшается плотность, определяющая направление развития популяции, от чего зависит ее существование.

С увеличением численности плотность популяции возрастает. При расширении свободной территории для расселения плотность может снижаться.

Такое явление в природе наблюдается часто, каждое живое существо пытается выжить и улучшить условия своего существования, а каждый вид — расширить свой ареал.

Для определения плотности необходимо знать пространственное распределение особей популяции. Оно может быть случайным, равномерным и пятнистым.

Изменение плотности популяции растений происходит за счёт рождаемости и смертности.

А изменение плотности популяции животных происходит за счёт рождаемости, смертности и миграции.

Рождаемость также является важным показателем динамики популяции.

Рождаемость ― это скорость прироста численности, число особей, родившихся за некоторый промежуток времени. Данный промежуток времени у разных популяций разный.

Например, для популяции бактерий единицей времени может быть несколько часов, для планктонных водорослей ― сутки, для насекомых ― недели или месяцы, для крупных млекопитающих ― годы.

Скорость возрастания популяции при сложившихся условиях жизни называется экологической рождаемостью.

Однако, экологическая рождаемость не постоянна и изменяется в зависимости от физических условий среды и состава популяции.

Смертность также влияет на развитие популяции.

Смертность ― это скорость сокращения численности в результате гибели особей за определённое время.

Иногда гибель отдельных организмов может улучшить качественный состав популяции, повысить ее выживаемость. Например, больная косуля становится жертвой волка. В данном случае изъятие больной особи препятствует распространению болезней, которые могли быть губительны для всей популяции.

Если рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти.

Динамику смертности популяции в зависимости от возраста отображают на кривых выживания.

Существуют три основных типа этих кривых:

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

II. Волнообразная кривая характерна для таких видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остаётся более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы. Такой тип кривой можно построить, изучая динамику смертности птиц, мышей, кроликов и других организмов.

III. Сильно вогнутая кривая получается, если смертность очень высока на ранних стадиях жизни. Хорошей иллюстрацией этого типа служат рыбы, устрицы или другие двустворчатые моллюски.

Ещё один немаловажный показатель популяции ― это возрастной состав популяции.

Возрастная структура подразделяется на три основные группы: предрепродуктивную (до размножения), репродуктивную (в период размножения) и пострепродуктивную (после размножения).

В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. В популяциях, находящихся в неподвижном состоянии, возрастное распределение относительно равномерное. А в популяциях, численность которых снижается, содержится большая доля старых особей.

Таким образом, зная все характеристики популяции, мы можем прогнозировать ее изменения и регулировать их.

Динамика популяции.

Динамика популяции ― это изменения основных демографических показателей популяции во времени ― численно

сти, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава) ― под влиянием действующих на них факторов.

Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто рост популяции), который происходит при освоении организмами новых мест обитания или после перенесённой катастрофы.

Выделяют 3 типа динамики популяции.

1. Для стабильного типа динамики характерна незначительная изменчивость численности. Период колебания численности в среднем составляет 10–20 лет. Стабильный тип динамики характерен для крупных млекопитающих. Например, для слонов.

2. Лабильный тип (изменчивый). Он характерен для менее крупных животных. Например, для крупных грызунов, которые в отличие от слонов, имеют отличаются меньшую продолжительность жизни. И амплитуда их колебаний укладывается в 5–11 лет. И численность исходя из графика, меняется достаточно значительно.

3. Эфемерный (взрывной) тип динамики характерен для недолго живущих видов (2–3 года) ― насекомых и мелких грызунов. Данный тип динамики нестабилен. Колоссальные изменения численности могут происходить в течении одного сезона.

Численность популяций в силу различных причин постоянно меняется… происходит колебание численности.

Иногда колебания происходят регулярно, и их можно назвать циклами. Изучать их трудно, для этого требуется длительное время, так как данные о диких организмах часто приходится собирать в течение нескольких лет.

Циклические колебания численности характерны для многих мышевидных грызунов (мышей полёвок, леммингов) и их хищников (полярной совы, песцов).

Примеры значительных колебаний численности демонстрируют некоторые виды северных млекопитающих. Классическим примером 9-10-летних колебаний служит изменение численности зайца-беляка и рыси в Канаде, причём пики численности зайца на год или более предшествуют пикам численности рыси.

Периодические изменения численности популяций — «популяционные волны» — одна из важных характеристик популяции как элементарной эволюционной единицы.

Важное эволюционное значение популяционных волн состоит в том, что они приводят к резкому колебанию концентраций разных генотипов в популяции, что очень важно для естественного отбора.

Часто популяции при помощи механизма обратных связей способны сами регулировать свою численность с тем, чтобы она не превысила предел, за которым может наступить катастрофа. Так, гусеницы некоторых бабочек массово гибнут, если выходят из яиц до окончания холодов (когда они погибают от переохлаждения) либо через длительное время после распускания листьев (тогда они погибают от голода). Если гусеницы появляются вовремя, то популяции грозит перенаселение.

В это время так же на уменьшение численности влияют хищники или паразиты, которые начнут их уничтожать. В данном случае действие регулирующего фактора зависит от плотности популяции.

Плотность популяции, как и численность, очень изменчива. Разным группам организмов свойственны разные уровни и пределы изменений плотности. Например, плотность популяции зяблика в лесу на 1 га может достигать нескольких десятков, а плотность популяции дождевых червей несколько десятков и сотен тысяч особей также на 1 га. В популяции зяблика невозможна плотность даже в несколько сотен птиц на гектар, как и не может существовать популяция дождевых червей при плотности в несколько десятков особей на 1 га.

По уровню плотности популяции можно судить о состоянии и перспективах ее развития. При плотности, близкой к верхнему пределу, в популяции возникает угроза перенаселения, падает рождаемость, возрастает смертность и эмиграция, чем создаются предпосылки для падения численности.

При плотности близкой к нижнему пределу затрудняется контакт разнополых особей, возникает угроза вымирания или длительной депрессии. А повышение рождаемости и усиление иммиграции особей из соседних популяций могут привести к возрастанию плотности.

Плотность популяции увеличивается до тех пор, пока не начинают действовать факторы, ограничивающие рост численности популяции. Ограничение может быть связано с полным использованием потребляемых популяцией ресурсов или с иными видами ограничений. В конце концов достигается биологическое равновесие, которое и сохраняется. Значительные колебания плотности и численности популяций сопровождаются физиологическими и генетическими изменениями составляющих их особей.

Источник

Биология. 10 класс

Все живые организмы теоретически способны к очень быстрому увеличению численности. Как вы уже знаете, при оптимальных условиях среды в популяциях проявляются максимальная рождаемость и минимальная смертность, и, как следствие, наблюдается максимальная скорость роста численности. Врожденная способность особей к увеличению численности при отсутствии лимитирующих факторов называется биотическим потенциалом вида. Понятие биотического потенциала ввел в науку в 1928 г. американский натуралист Р. Чепмен. Этот показатель отражает теоретически возможный максимум потомков от одной пары (или одной особи) за единицу времени (например, за год или за весь жизненный цикл).

У разных видов биотический потенциал разный. Например, у крупных млекопитающих в благоприятных условиях численность может возрастать за год лишь в 1,05—1,1 раза, у мелких беспозвоночных (рачки, дафнии) более чем в 1000 раз, а у бактерий и одноклеточных водорослей еще быстрее.

График изменения численности при реализации биотического потенциала представляет собой экспоненту, поэтому такой тип роста численности называется экспоненциальным (нелимитированным) ростом. В лабораторных условиях наблюдать такой рост можно в популяциях протистов, бактерий на начальных стадиях роста. В природе нелимитированный рост наблюдается при вспышках численности саранчи, шелкопряда непарного и других беспозвоночных, если особи располагают в избытке всеми необходимыми ресурсами. Экспоненциально может расти численность животных, заселенных в новую местность, где у них мало врагов и много пищи (классические примеры — рост численности кроликов и опунции в Австралии, жука колорадского в Европе).

Во всех случаях экспоненциальный рост в популяциях наблюдается в течение относительно коротких промежутков времени, после чего скорость роста численности резко снижается. Быстрый темп размножения приводит к превышению емкости среды и быстрому истощению ресурсов, нехватке пищи, убежищ, территории, что неминуемо влечет за собой резкое падение численности популяций.

В естественных условиях вероятность того, что все условия окажутся благоприятными для популяций, очень низка. Как правило, один или несколько абиотических (неоптимальная температура, pH среды, соленость, влажность) и биотических (присутствие хищников, паразитов, болезнетворных организмов, нехватка пищи) факторов становятся лимитирующими. Сочетание лимитирующих факторов, ограничивающих рост численности популяций, называется сопротивлением среды. В таких условиях будет наблюдаться логистический (лимитированный) рост численности популяций. Этот тип роста численности свойствен природным популяциям большинства видов.

В популяциях с лимитированным типом роста численности можно выделить три этапа. На начальном этапе рост популяции почти не зависит от ресурсов, пространства и характеризуется высокими темпами. В течение среднего этапа на рост популяции влияют лимитирующие факторы среды, поэтому замедляются темпы роста популяции из-за уменьшения рождаемости, или увеличения смертности, или обеих этих причин. На последнем этапе численность популяции стабилизируется на уровне допустимой в естественных условиях.

Источник



Динамика численности популяции. Экологические стратегии

Тема урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии» изучается в курсе «Общая биология» в разделе «Основы экологии» в профильном классе. Элементы компьютерного моделирования оптимально подходит для достижения целей урока по теме «Динамика численности популяции. Экологические стратегии», они придают уроку личностно-ориентированный характер, позволяют довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, моделируя условия, учащиеся наглядно видят результаты, того как численность популяций зависит от условий среды и деятельности человека.

  • Изучить динамику численности популяций в разных условиях окружающей среды. Провести моделирование динамики популяций численности некоторых видов.
  • Сформировать знания о динамике численности популяций, способе их адаптации к меняющимся условиям среды, о характере колебаний численности популяций некоторых видов организмов и регуляции их численности.
  • Продолжать формировать умения анализировать, обобщать, делать выводы, публично защищать результаты творческой деятельности. Способствовать закреплению понятий и навыков моделирования. Продолжить формирование навыков работы в группе.
  • Довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, воспитывать бережное отношение к любому виду жизни.
  1. презентация к уроку — Презентация, — дополнительные материалы: электронная таблица Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра как математическая модель динамики системы «Хищник-жертв», приложение Excel «Динамика популяций», карточки с заданиями по биологии, тест html. по теме «Динамика популяции»- Интернет. Используемые ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru):
  2. Компьютеры, проектор, диски: «Экология (общий курс)» ЗАО «1С», «Открытая биология 2.6», ООО ФИЗИКОН.
  3. Учебник для учащихся 10- 11 классов общеобразовательных учреждений профильного уровня в 2-х частях. Общая биология. П.М. Бородин, Л.В. Высоцкая, Г.М. Дымшиц и др. Издательство «Просвещение», 2011 г.

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

Тип урока: изучение нового материала

Форма организации деятельности учащихся: Групповая работа

Домашнее задание: 96, задача.

I. Организационный момент.

Деление учеников на 4 группы, партнёры определяются с помощью однородных жетонов. 1 группа «Экспериментаторы»; 2 группа «Исследователи»; 3 группа «Экологи»; 4 группа «Демографы» Используется приём работы проблемной группы, когда решается одна проблема. В группе выбираются ученики, которые будут записывать, выступать, лидер — следит за работой в группе. В то же самое время каждый ученик работает индивидуально со своим источником информации. Затем лидер группы предлагает каждому высказать своё суждение, ответы дополняются, готовится совместный отчет по проблеме и выступление.

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

  • Что является структурной единицей вида и эволюции?
  • Приведите примеры популяций в разных сообществах.

В сообществах каждая популяция играет отведенную ей роль, составляя с популяциями других видов, природное единство, развивающееся по своим законам.

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

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

III. Изучение нового материала.

Итак, тема урока: «Динамика популяции».

Динамика популяций как биологическое явление.

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

В: Приведите примеры таких организмов.

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

2. Типы динамики популяции.

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

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

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

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

Действительно, чем выше численность жертв, тем больше пищи для хищников и паразитов, тем быстрее могут распространяться возбудители опасных заболеваний и тем сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида.

Таким образом, факторы, регулирующие численность популяции, т. е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, — это в основном межвидовые и внутривидовые отношения, т. е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния — подрыва собственных ресурсов.

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

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

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

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

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

4. Кривые выживания. Учитель: Из-за разной способности к выживанию динамика популяции имеет разные кривые выживания (три общих типа). Демонстрация ЦОР «Типы кривых выживания популяций (N 150991)» (Слайд № 9). Приложение

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

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

В: Какие факторы могут ограничить рост численности?

При втором типе роста популяция вначале увеличивается медленно, затем быстрее, но вскоре под влиянием сопротивления среды рост постепенно замедляется. В конце концов, достигается равновесие, которое и сохраняется.

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

4. Антропогенное воздействие на типы роста.

Учитель: Что происходит, если ослабляются регуляторные связи в природе?

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

Учитель: Приведите примеры подобного роста популяций.

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

IV. Закрепление нового материала.

Учитель: Кривые роста численности популяций крайне идеализированы. На самом деле численность популяций не застывает на одном уровне, а постоянно колеблется вокруг некоторого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями. Размах этих колебаний может быть различным, он будет определять тип динамики популяций. Мы должны выяснить, что является причиной изменения численности, какие факторы могут быть регуляторами численности.

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

  • Группа №1. Задание 1.
  • Группа № 2. Задание 2.
  • Группа №3. Задание 3.
  • Группа № 4. Задание 4.

Подведение итога работы учащихся.

Учитель: Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? (Слайд 12). Безграничный рост губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения. При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества — хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний. При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция. Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции. Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

2. Групповая работа. Исследование моделей в виде электронных таблиц.

Учитель: Наука экология связана с математикой. Динамические показатели имеют математическое выражение. В биологии при исследовании развития биосистем строятся информационные модели изменения численности различных живых существ с учётом различных факторов. Взаимовлияние популяций друг на друга рассматривается на разных моделях (Слайд № 13,14)

  • Зависимость роста численности популяции от рождения. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост).
  • Исследование изменения численности популяции от различных факторов. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост).
  • Модель ограниченного роста с отловом
  • Исследование изменения численности в системе «хищник жертва».

Каждая группа получает карточки-задания Приложение, после работы проводится обсуждение результатов.

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

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

Группа № 3. 3. Модель «хищник-жертва». Работа проводится с использованием ЦОР «График колебания численности хищник жертва (N 151259) » (Слайд № 19).

Для самостоятельной работы используется модель Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы «Хищник-жертва» http://kozlenkoa.narod.ru/lotka02.htm или документ Excel «Динамика популяций», или электронный учебник «Открытая биология 2.6» раздел 12.2 интерактивная динамическая модель «Кролики волки». Приложение.

Группа № 4. Исследование изменения демографии человека.

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

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

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

Учитель: Математическое и компьютерное моделирование даёт возможность прогнозирования развития популяций. Даёт возможность человеку вносить коррективы в изменение численности популяций, особенно это, актуально применительно к исчезающим видам. За последние годы с лица земли исчезло 65 видов птиц и 150 видов млекопитающих животных. Мы должны охранять природу и приумножать ее богатства.

V. Контроль за усвоением первичного материала в форме теста html. (Слайд № 24) Приложение.

Источник

Типы динамики численности и экологические стратегии у животных и растений.

I. Стабильный тип – отличается небольшим размахом колебаний (в несколько раз, однако не на несколько порядков величин). Свойствен видам с хорошо выраженными механизмами популяционного гомеостаза, высокой выживаемостью, низкой плодовитостью, большой продолжительностью жизни, сложной возрастной структурой, развитой заботой о потомстве. Целый комплекс эффективно работающих регуляторных механизмов держит такие популяции в определенных пределах плотности. Такова, например, динамика численности крупных млекопитающих и птиц, а также ряда беспозвоночных.

II. Флюктуирующий тип – колебания происходят в значительном интервале плотностей, различающихся на один-два порядка величин. При этом различают три фазы колебательного цикла: нарастания, максимума, разрежения численности. Возврат к стабильному состоянию происходит быстро. Регуляторные механизмы не теряют контроля за численностью популяций, увеличивая свою эффективность вслед за увеличением плотности. Преобладают слабоинерционные меж– и внутривидовые взаимодействия. Такой ход численности широко распространен в разных группах животных.

III. Взрывной тип с вспышками массового размножения – прекращение действия модифицирующих факторов не вызывает быстрого возврата популяции в стабильное состояние. Динамика численности складывается из циклов, в которых различают пять обязательных фаз: нарастания численности, максимума, разреживания, депрессии, восстановления. Для популяций периодически характерны предельно высокий и необычайно низкий уровень численности. По фазам цикла также сильно меняются показатели размножения, возрастной и половой структуры популяции, физиологического состояния, поведения, а иногда и морфологических особенностей составляющих ее особей. Такой ход численности обнаруживается чаще всего у видов с малой продолжительностью жизни, высокой плодовитостью, быстрым оборотом генераций. Он свойствен, например, некоторым насекомым (саранчовые, вредители леса – усачи, короеды, ряд чешуекрылых и пилильщиков и др.), среди млекопитающих отмечен у многих видов мышевидных грызунов.

Тип динамики численности – скорее популяционная, но не видовая характеристика. Популяции одних и тех же видов в различных условиях могут характеризоваться разным ходом динамики численности. Это объясняется преимущественно тем, что среди регуляторных механизмов большую роль играют межвидовые взаимосвязи, которые в пределах ареала вида могут быть разной степени напряженности. Так, многие виды, которые в природных условиях сдерживались врагами, проявляют склонность к вспышкам массового размножения в садах и на полях, где ослаблен биологический контроль.

Факторы динамики численности. Популяционные циклы. Принципы популяционной трансформации факторов динамики численности.

Известно три типа зависимости численности популя­ции от ее плотности.

При первом типе (кри­вая 1) скорость роста популяции уменьшается по мере увеличения плотности. Это широко распространенное явление позволяет понять, почему популяции некоторых животных относительно устойчивы. Во-первых, при уве­личении плотности популяции наблюдается снижение рождаемости. Так, в популяции большой синицы при плотности меньше одной пары на 1 га на одно гнездо приходится 14 птенцов; когда же плотность достигает 18 пар на 1 га, выводок составляет менее 8 птенцов. Во-вторых, при увеличении плотности популяции меня­ется возраст наступления половой зрелости. Например, африканский слон в зависимости от плотности популя­ции может достигать половой зрелости в возрасте от 12 до 18 лет. Кроме того, этот вид при низкой плотно­сти дает приплод 1 слоненок за 4 года, тогда как при высокой — рождаемость составляет 1 слоненок за 7 лет.

При втором типе зависимости (кривая 2) темп роста популяции максимален при средних, а не при низких значениях плотности. Так, у некоторых видов птиц (на­пример, чаек) число птенцов в выводке увеличивается с повышением плотности популяции, а затем, достигнув наибольшей величины, начинает уменьшаться. Этот тип влияния плотности популяции на скорость размножения особей характерен для видов, у которых отмечен груп­повой эффект.

При третьем типе (кривая3) темп роста популяции не изменяется до тех пор, пока она не до­стигнет высокой плотности, затем резко падает.

Подобная картина наблюдается, например, у леммингов. При пике численности плотность леммингов становится избыточной, и они начинают мигрировать. Элтон так описал миграции лем­мингов в Норвегии: животные проходили через деревни в та­ком количестве, что собаки и кошки, которые вначале нападали на них, просто перестали их замечать. Достигнув моря, обес­силенные лемминги тонули.

Динамика ценопопуляций растений.

Все размерные и количественные характеристики растений в ценопопуляциях меняются в широком диапазоне.

Источник

Типы динамики численности и экологические стратегии у животных и растений.

I. Стабильный тип – отличается небольшим размахом колебаний (в несколько раз, однако не на несколько порядков величин). Свойствен видам с хорошо выраженными механизмами популяционного гомеостаза, высокой выживаемостью, низкой плодовитостью, большой продолжительностью жизни, сложной возрастной структурой, развитой заботой о потомстве. Целый комплекс эффективно работающих регуляторных механизмов держит такие популяции в определенных пределах плотности. Такова, например, динамика численности крупных млекопитающих и птиц, а также ряда беспозвоночных.

II. Флюктуирующий тип – колебания происходят в значительном интервале плотностей, различающихся на один-два порядка величин. При этом различают три фазы колебательного цикла: нарастания, максимума, разрежения численности. Возврат к стабильному состоянию происходит быстро. Регуляторные механизмы не теряют контроля за численностью популяций, увеличивая свою эффективность вслед за увеличением плотности. Преобладают слабоинерционные меж– и внутривидовые взаимодействия. Такой ход численности широко распространен в разных группах животных.

III. Взрывной тип с вспышками массового размножения – прекращение действия модифицирующих факторов не вызывает быстрого возврата популяции в стабильное состояние. Динамика численности складывается из циклов, в которых различают пять обязательных фаз: нарастания численности, максимума, разреживания, депрессии, восстановления. Для популяций периодически характерны предельно высокий и необычайно низкий уровень численности. По фазам цикла также сильно меняются показатели размножения, возрастной и половой структуры популяции, физиологического состояния, поведения, а иногда и морфологических особенностей составляющих ее особей. Такой ход численности обнаруживается чаще всего у видов с малой продолжительностью жизни, высокой плодовитостью, быстрым оборотом генераций. Он свойствен, например, некоторым насекомым (саранчовые, вредители леса – усачи, короеды, ряд чешуекрылых и пилильщиков и др.), среди млекопитающих отмечен у многих видов мышевидных грызунов.

Тип динамики численности – скорее популяционная, но не видовая характеристика. Популяции одних и тех же видов в различных условиях могут характеризоваться разным ходом динамики численности. Это объясняется преимущественно тем, что среди регуляторных механизмов большую роль играют межвидовые взаимосвязи, которые в пределах ареала вида могут быть разной степени напряженности. Так, многие виды, которые в природных условиях сдерживались врагами, проявляют склонность к вспышкам массового размножения в садах и на полях, где ослаблен биологический контроль.

Факторы динамики численности. Популяционные циклы. Принципы популяционной трансформации факторов динамики численности.

Известно три типа зависимости численности популя­ции от ее плотности.

При первом типе (кри­вая 1) скорость роста популяции уменьшается по мере увеличения плотности. Это широко распространенное явление позволяет понять, почему популяции некоторых животных относительно устойчивы. Во-первых, при уве­личении плотности популяции наблюдается снижение рождаемости. Так, в популяции большой синицы при плотности меньше одной пары на 1 га на одно гнездо приходится 14 птенцов; когда же плотность достигает 18 пар на 1 га, выводок составляет менее 8 птенцов. Во-вторых, при увеличении плотности популяции меня­ется возраст наступления половой зрелости. Например, африканский слон в зависимости от плотности популя­ции может достигать половой зрелости в возрасте от 12 до 18 лет. Кроме того, этот вид при низкой плотно­сти дает приплод 1 слоненок за 4 года, тогда как при высокой — рождаемость составляет 1 слоненок за 7 лет.

При втором типе зависимости (кривая 2) темп роста популяции максимален при средних, а не при низких значениях плотности. Так, у некоторых видов птиц (на­пример, чаек) число птенцов в выводке увеличивается с повышением плотности популяции, а затем, достигнув наибольшей величины, начинает уменьшаться. Этот тип влияния плотности популяции на скорость размножения особей характерен для видов, у которых отмечен груп­повой эффект.

При третьем типе (кривая3) темп роста популяции не изменяется до тех пор, пока она не до­стигнет высокой плотности, затем резко падает.

Подобная картина наблюдается, например, у леммингов. При пике численности плотность леммингов становится избыточной, и они начинают мигрировать. Элтон так описал миграции лем­мингов в Норвегии: животные проходили через деревни в та­ком количестве, что собаки и кошки, которые вначале нападали на них, просто перестали их замечать. Достигнув моря, обес­силенные лемминги тонули.

Динамика ценопопуляций растений.

Все размерные и количественные характеристики растений в ценопопуляциях меняются в широком диапазоне.

Источник

Adblock
detector