Колебания численности организмов экологическая регуляция конспект. Экологическая регуляция — Гипермаркет знаний. Колебания и регуляция численности популяции

Вопрос 1. Что такое динамика популяций? Ка-кие факторы вызывают колебания численности по-пуляций?

Динамика популяций — важнейший экологический процесс, характеризую-щийся изменением во времени численнос-ти организмов, входящих в их состав. По-пуляционные изменения — это сложный процесс, обеспечивающий устойчивость популяций, наиболее эффективное ис-пользование организмами экологических ресурсов, наконец, изменения свойств са-мих организмов в соответствии с меняю-щимися условиями их жизни.

Динамика численности популяции на-ходится в тесной зависимости от таких показателей, как рождаемость и смерт-ность, которые постоянно изменяются в зависимости от множества факторов. Ког-да рождаемость превышает смертность, численность популяции возрастает, и на-оборот: численность снижается, когда смертность становится выше рождаемос-ти. Постоянные изменения условий жиз-ни организмов приводят к усилению то одного, то другого процесса. В результате численность популяций колеблется.

Колебания численности популяций мо-гут быть вызваны сезонными изменениями условий жизни — факторов: абиотических (температуры, влажности, освещенности и др.) или биотических (развитие па-разитарных инфекций, хищничество, кон-куренция). Кроме того, на динамику численности влияет способность особей, слагающих популяцию, мигрировать — совершать перелеты, кочевки и т. п.

Вопрос 2. В чем значение динамики популя-ций в природе?

Динамические популяционные измене-ния обеспечивают устойчивость популя-ций, наиболее эффективное использова-ние организмами, слагающими их, эколо-гических ресурсов, наконец, изменения свойств самих организмов в соответствии с меняющимися условиями их жизни.

Вопрос 3. Что такое регуляторные механиз-мы? Приведите примеры.

Популяции обладают способностью к естественному регулированию численнос-ти благодаря регуляторным механиз-мам, имеющим характер поведенческих или физиологических реакций организ-мов на изменение плотности популяции. Они срабатывают автоматически, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений. Материал с сайта

У одних видов они проявляются в жест-кой форме, приводя к гибели избытка осо-бей (самоизреживание у растений, канни-бализм у некоторых видов животных, вы-брасывание «лишних» птенцов из гнезда у птиц), а у других — в смягченной: выра-жаются в снижении плодовитости на уровне условных рефлексов (различные проявления стресс-реакций) или путем выделения веществ, задерживающих рост (дафнии, головастики — личинки земно-водных) и развитие (часто встречается у рыб).

Интересны случаи ограничения числен-ности популяции такими изменениями поведения при увеличении плотности, ко-торые в конечном счете приводят к массо-вой миграции особей.

Например, при чрезмерном увеличе-нии популяции бабочек сибирского шел-копряда происходит разлет части бабочек (преимущественно самок) на расстояния до 100 км.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

На этой странице материал по темам:

• экологическая регуляция численности организмов?
• колебания численности организмов презентация
• Презентация по теме Колебания численности организмов. Экологическая регуляция. Скачать.
• архивация данных
• презентация на тему колебания численности организмов

Вопрос 1. Что такое динамика популяций? Какие факторы вызывают колебания численности популяций?

Динамика популяций - важнейший экологический процесс, характеризующийся изменением во времени численности организмов, входящих в их состав. Популяционные изменения - это сложный процесс, обеспечивающий устойчивость популяций, наиболее эффективное использование организмами экологических ресурсов, наконец, изменения свойств самих организмов в соответствии с меняющимися условиями их жизни.

Динамика численности популяции находится в тесной зависимости от таких показателей, как рождаемость и смертность, которые постоянно изменяются в зависимости от множества факторов. Когда рождаемость превышает смертность, численность популяции возрастает, и наоборот: численность снижается, когда смертность становится выше рождаемости. Постоянные изменения условий жизни организмов приводят к усилению то одного, то другого процесса. В результате численность популяций колеблется.

Вопрос 2. В чем значение динамики популяций в природе?

Динамические популяционные изменения обеспечивают устойчивость популяций, наиболее эффективное использование организмами, слагающими их, экологических ресурсов, наконец, изменения свойств самих организмов в соответствии с меняющимися условиями их жизни.

Вопрос 3. Что такое регуляторные механизмы? Приведите примеры.

Популяции обладают способностью к естественному регулированию численности благодаря регуляторным механизмам, имеющим характер поведенческих или физиологических реакций организмов на изменение плотности популяции. Они срабатывают автоматически, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений.

У одних видов они проявляются в жесткой форме, приводя к гибели избытка особей (самоизреживание у растений, каннибализм у некоторых видов животных, выбрасывание "лишних" птенцов из гнезда у птиц), а у других - в смягченной: выражаются в снижении плодовитости на уровне условных рефлексов (различные проявления стресс-реакций) или путем выделения веществ, задерживающих рост (дафнии, головастики - личинки земноводных) и развитие (часто встречается у рыб).

Интересны случаи ограничения численности популяции такими изменениями поведения при увеличении плотности, которые в конечном счете приводят к массовой миграции особей.

Например, при чрезмерном увеличении популяции бабочек сибирского шелкопряда происходит разлет части бабочек (преимущественно самок) на расстояния до 100 км.

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, про-блемного изложения, репродуктивный, объясни-тельно-иллюстративный.

Цель:

Осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные : показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные:

Воспитывать культуру поведения в природе, качества толерантной личности, прививать интерес и любовь к живой природе, формировать устойчивое положительное отношение к каждому живому организму на Земле, формировать умение видеть прекрасное.

Личностные : познавательный интерес к экологии.. Понимание не-обходимости получения знаний о многообразии биотических связей в природных со-обществах для сохранения естественных биоценозов. Способность выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе. Потребность в справедливом оценивании своей работы и работы одноклассников

Познавательные : умение работать с различными источниками информации, пре-образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

Коммуникативные : участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя, товари-щей по классу, выступать перед аудиторией, используя мультимедийное оборудование или другие средства демонстрации

Планируемые результаты

Предметные: знать - понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь - определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации;анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

Метапредметные : связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география. Планировать действия с поставленной целью; находить необходимую информацию в учебнике и справочной литературе; осуществлять анализ объектов природы; делать выводы; сформулировать собственное мнение.

Форма организации учебной деятельности - индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Изучение нового материала

Динамика численности популяций

Численность популяции определяется в основном двумя явле-ниями - рождаемостью и смертностью

В процессе размножения число особей популяции возрастает, теоретически она способна к неограниченному росту численности (кривая 1 на рисунке), однако факторы окружающей среды огра-ничивают этот рост, и реальная кривая (кривая 2) роста популя-ции приближается к значению предельной численности. Про-странство, заключенное между теоретической кривой и реальной, характеризует сопротивление среды.

Общая численность популяции подвержена сезонным, много-летним периодическим колебаниям численности, а также непе-риодическим (например, вспышки массового размножения вреди-телей). Эти изменения численности и являются динамикой чис-ленности популяций.

Существуют условные причины колебания численности попу-ляций.

При наличии доступного корма численность популяции рас-тет, но при ее максимальной величине корм становится лимитирую-щим фактором, и недостаток его приводит к снижению численности.

Взлеты и падения численности популяции могут происхо-дить в процессе конкуренции нескольких популяций из-за одной экологической ниши.

Абиотические факторы (температурный режим, влажность, хи-мический состав среды и др.) оказывают сильное влияние на числен-ность популяции и нередко вызывают ее значительные колебания.

Плотность популяции обычно имеет определенный оптимум. При любом отклонении численности от этого оптимума вступают в силу механизмы ее внутрипопуляционной регуляции.

Рост плотности популяции многих насекомых сопровождает-ся уменьшением размеров особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок, изменением скоро-сти развития и соотношения полов, что резко снижает активную часть популяции. Чрезмерное возрастание плотности популяции нередко стимулирует каннибализм (от фр. сапшЪа1е - людоед). Ярким примером может служить явление поедания своих же яиц мучными хрущаками. Каннибализм наблюдается у некоторых ви-дов рыб, у земноводных и других животных. Каннибализм извес-тен более чем у 1300 видов животных.

Одним из важных механизмов внутрипопуляционной регуля-ции численности выступает эмиграция - выселение, переселение части популяции в менее предпочитаемые места обитания того же ареала. У некоторых видов тлей повышение плотности популяции сопровождается появлением крылатых особей, способных
расселяться. При переуплотнении эмиграции происходят у ряда млекопитающих (особенно у мышевидных грызунов) и птиц.

Падение плотности популяции ниже оптимального уровня
(например, при усиленном истреблении крыс) вызывает повышение плодовитости и стимулирует их более раннее половое созревание.

Некоторые механизмы регуляции численности популяций одновременно могут предотвращать внутривидовую конкуренцию. Так, если птица отмечает свой гнездовой участок пением, то другая пара того же вида гнездится за его пределами. Метки, оставляемые многими млекопитающими, ограничивают их охотничий
участок и предупреждают вселение других особей. Все это снимает внутривидовую конкуренцию и препятствует чрезмерному уплотнению популяции.

Как отмечает И. И. Шмальгаузен (1884-1963), все биологи-
ческие системы характеризуются большей или меньшей способ ностью к саморегуляции, т. Гомеостаз-это способность живой системы (в том числе и популяции) поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. Динамическим равновесием называется колебание численности популяции в пределах какой-то средней величины.

Первую попытку выявить механизмы гомеостаза в живой природе сделал К. Линней
(1760 г.). Обобщенную концепцию гомеостаза и сам термин предложил У. Кеннон (1929 г.).

Гомеостатической системой является прежде всего каждая отдельная особь, а за-
тем уже популяция.

Важным механизмом регуляции численности является стресс-реакция.

Для человека явление стресса впервые было описано в 1936 г. Г. Селье. В ответ на отрицательное воздействие каких-либо факторов в организме возникают реакции двух типов: специфические, зависящие от природы повреждающего агента
(например, возрастание теплопродукции при действии холода), и неспецифическая реакция напряжения (стресс) как общее усилие организма приспособиться к изменившимся условиям природе различают много форм стресса:

антропогенный (возникает у животных под воздействием
деятельности человека);

нервно-психический (проявляется при несовместимости ин-
дивидуумов в группе или в результате переуплотнения популяции);

тепловой, шумовой и др.

Вопросы и задания

1.Что называется сопротивлением среды? В чем экологи-ческий смысл этого понятия?

2.Назовите основные причины колебания численности популяций.

3.Дайте характеристику популяции как саморегулирую-щейся системы. Что называется гомеостазом популя-ции?

Колебания и регуляция численности популяции

Размеры популяции могут расти в результате иммиграции (прилагаются особи извне) или за счет размножения особей. На изменения в численном составе популяции существенное влияние имеют климатические условия, которые отражены в предыдущем разделе (екофакторы - температура, влажность и т.д.). Нередко лимитирующим фактором, как уже доказано, выступают враги, еда и т. Колебания численности происходят циклически, их можно назвать циклами. Но исследования таких циклов требует длительного времени и зависит от периода между максимумом и минимумом численности данной популяции. Учитывая период наступления половой зрелости, беременность, у каждого вида эти параметры разные. В маленькой животные, такой, как бурозубка, эти периоды намного короче, чем у таких, как копытные, слоны. То есть, чтобы проследить этот процесс, эколог необходимо владеть информацией за тот отрезок времени, за который проходит многочисленная смена поколений (поколений), и знать условия существования этой популяции. Гораздо проще эту информацию можно получить в лабораторных условиях, где в ходе эксперимента исследователь иногда искусственно, а порой и подсознательно создает благоприятные условия существования (крыса, дрозофила и т.д.).

Колебания численности популяции графически можно изобразить в форме синусоиды (рис. 3.4), для построения которой необходимо проводить исследования в течение длительного времени. Эта синусоида состоит из фрагментов "что могут отклоняться от идеальной кривой. Важным моментом является тот факт, что колеблющийся процесс вокруг воображаемой линии, которая и будет идеальным графическим выражением численности популяции. Также следует отметить: колебания численности особей популяции возможно в определенных пределах, так справедливо здесь фигурирует понятие минимальной численности популяции. Если численность особей достигает указателей, ниже минимальной численности, то она исчезает.

Рис. 3.4. Циклическое колебание численности популяции

Размеры популяции не могут быть постоянными из-за изменений плодовитости, смертности, а нередко и того, и другого. При изучении размеров популяций и их изменений всегда пытаются установить ключевой фактор - тот, который отвечает за наибольшую часть изменений, происходящих при смене поколений. Как правило, этот ключевой фактор влияет на смертность.

Доказано, что колебания размеров популяции проходит не хаотично. На самом деле есть ряд факторов, которые удерживают состояние популяции * в определенных пределах. Это факторы, которые снижают численность и способствуют смертности и лучше действуют при увеличении плотности. Такими факторами могут быть недостаток пищи, увеличение количества врагов и тому подобное.

Рост численности популяции, кривые врастание и выживания

Если рождаемость в популяции будет превышать смертность, такая популяция будет увеличиваться. Ярким примером такого явления является рост народонаселения Земли. Подсчитано, что только в течение XX в. народонаселения возросло более чем вдвое. То есть в результате качественного скачка человечества, научно-технического прогресса человечество создало определенные условия, которые и вызвали такой резкий рост.

Общий ход изменения численности особей в популяции определяется уравнением: Nt + 1 = N + B-D + IE, где N - численность особей в популяции, В - рождаемость, D - смертность, и - иммиграция, Е - эмиграция, t - время.

Размеры популяции могут увеличиваться за счет или большой рождаемости, или высокой иммиграции, или сочетание обоих этих факторов. Снижают размер популяции смертность и эмиграция особей за ее пределы.

Чтобы ясно представить закономерности увеличения популяции, целесообразно рассмотреть модель роста поигуляции дрожжей, которые попали на свежую культурную вещество (рис. 3.5). В таком новом и благоприятной среде условия для увеличения популяции оптимальные, так что вскоре будет наблюдаться экспоненциальный рост популяции. В свежем питательной среде рост пойдет постепенно, достигая максимальной численности. Задержка в увеличении популяции на начальных этапах связана с адаптацией к новым условиям среды. Нарисованная нами кривая - это экспоненциальная, или логарифмическая кривая. В следующих этапах жизнедеятельности популяции наступает период, когда экспоненциальный развитие невозможно. Такое может произойти по разным причинам - уменьшение ресурсов

питания, накопления продуктов метаболизма и тому подобное. Как следствие - процесс роста популяции постепенно замедляется и кривая роста приобретает s-образную форму.

Рис. 3.5. Модель роста численности популяции дрожжей

Существует и другой тип роста численности популяции, когда экспоненциальный рост продолжается до внезапного уменьшения количества организмов (рис. 3.6). Это явление может произойти за счет резкого уменьшения ресурса, территории и тому подобное. Такой тип кривой роста получил название J-образной кривой. Следует отметить, что в обоих случаях экспоненциальный рост прослеживается на начальных этапах роста.

Рис. 3.6. Модель роста численности популяции

Итак, мы рассмотрели две модели роста популяции. Вместе с тем следует заметить, что построение таких кривых возможна только при условии более-менее стабильного существования экосистемы. То есть там, где факторы системы не действуют как лимитирующие рост популяции.

Только изображены модели в чистом виде, как правило, в природе не существуют. Если некоторые сходства можно встретить в природе при расселении и освоении видом новых территорий (это наглядно можно проиллюстрировать расселением горлицы кольчатой в Центральной Европе), то на территориях, где виды-интродуценты уже вошли в состав экосистем, такого наблюдаться не будет. Однако такие модели дают нам возможность понимать закономерности роста численности популяций, прогнозировать поведение вида в новых условиях, управлять и корректировать численность "красных" и "вредных" видов.

Одним из основных факторов, влияющих на размеры популяции, является процент особей, погибают до достижения ими половой зрелости. Чтобы численность популяции оставалась постоянной, в среднем только два потомки каждой пары имеют доживать до репродуктивного возраста. Чтобы получить кривую выживания, целесообразно начать с определенной популяции новорожденных особей и затем отмечать количество выживших особей, в зависимости от времени. Намечая кривые выживания для отдельных видов, можно определять смертность для особей разного возраста и таким образом выяснить, в каком возрасте этот вид наиболее уязвим. Если установить причины смерти, можно понять, как регулируется величина популяции.

Кривую выживания можно получить, если начать наблюдение за определенной популяцией, отслеживая только новорожденных особей, и отмечать число или процент особей, которые остаются жить, в зависимости от времени. Большинство животных и растений стареют, что проявляется прежде всего в уменьшении количества особей после достижения репродуктивного периода (рис. 3.7).

Причинами этого явления есть много факторов, но, как правило, в пострепродуктивном период организм постепенно теряет свою защитную способность. Кривая А - характерная для видов, где смертность более или менее постоянной единицей во все периоды развития. Для большинства беспозвоночных такая кривая е типичной. Кривая Б - характерная для популяций организмов с высокими показателями смертности в ранней дорепродуктивний период. Такая кривая характерна для муфлонов, горных коз. Кривая В - близка к идеальной кривой, поскольку убеждаемся, что смертность длительный период времени уступает возраста, а старение является главным фактором смертности. В качестве примера можно взять популяцию людей на нашей планете. Большое количество людей умирает вследствие старения, но средний возраст не превышает 75 лет. Небольшое отклонение на начальных фазах связано с детской (дорепродуктивною) смертностью.

Завершая рассмотрение вопросов динамики численности популяции, следует отметить: процесс колебания численности непрерывный и может изменяться во времени, как следствие адаптационных изменений. Исчезновение этого явления возможно только в связи с исчезновением вида. Вопрос динамики популяций является основой для понимания более широких вопросов, таких, как динамика группировки, экосистемы, биосферы в целом.