Organizmų skaičiaus svyravimai ekologinis reguliavimas. Organizmų gausos svyravimai Cikliniai ir necikliniai svyravimai
pamokos tipas - sujungti
Metodai: iš dalies tiriamasis, problemos pristatymas, reprodukcinis, aiškinamasis-iliustratyvus.
Tikslas:
Mokinių suvokimas apie visų aptartų klausimų reikšmę, gebėjimas kurti savo santykį su gamta ir visuomene, pagrįstą pagarba gyvybei, viskam, kas gyva, kaip unikaliai ir neįkainojamai biosferos daliai;
Užduotys:
Švietimo: parodyti organizmus gamtoje veikiančių veiksnių gausą, sąvokos „kenksmingi ir naudingi veiksniai“ reliatyvumą, gyvybės įvairovę Žemės planetoje ir galimybes pritaikyti gyvas būtybes prie visų aplinkos sąlygų.
Kuriama: ugdyti bendravimo įgūdžius, gebėjimą savarankiškai įgyti žinių ir skatinti savo pažintinę veiklą; gebėjimas analizuoti informaciją, išryškinti pagrindinį dalyką tiriamoje medžiagoje.
Švietimas:
Puoselėti elgesio gamtoje kultūrą, tolerantiško žmogaus savybes, skiepyti susidomėjimą ir meilę laukinei gamtai, formuoti stabilų teigiamą požiūrį į kiekvieną gyvą organizmą Žemėje, ugdyti gebėjimą matyti grožį.
Asmeninis: pažintinis susidomėjimasį ekologiją.. Supratimas būtinybės gauti žinių apie biotinių santykių įvairovę natūraliose bendrijose siekiant išsaugoti natūralios biocenozės. Gebėjimas pasirinkti tikslą ir semantines nuostatas savo veiksmuose ir poelgiuose, susijusiuose su laukine gamta. Poreikis teisingai įvertinti savo ir bendraklasių darbą
pažinimo: gebėjimas dirbti su įvairiais informacijos šaltiniais, konvertuoti ją iš vienos formos į kitą, palyginti ir analizuoti informaciją, daryti išvadas, rengti pranešimus ir pristatymus.
Reguliavimo: gebėjimas savarankiškai organizuoti užduočių vykdymą, vertinti darbo teisingumą, savo veiklos atspindį.
Komunikabilus: dalyvauti dialoge klasėje; atsakyti į mokytojo, klasės draugų klausimus, kalbėti su auditorija naudojant multimedijos įrangą ar kitas demonstravimo priemones
Planuojami rezultatai
Tema:žinoti – sąvokas „buveinė“, „ekologija“, „aplinkos veiksniai“ jų įtaka gyviems organizmams, „gyvųjų ir negyvųjų jungtys“;. Mokėti – apibrėžti „biotinių veiksnių“ sąvoką; apibūdinti biotinius veiksnius, pateikti pavyzdžių.
Asmeninis: priimti sprendimus, ieškoti ir atrinkti informaciją, analizuoti ryšius, lyginti, rasti atsakymą į probleminį klausimą
Metasubjektas: nuorodos su tokiais akademinės disciplinos kaip biologija, chemija, fizika, geografija. Planuoti veiksmus su užsibrėžtu tikslu; rasti reikiamą informaciją vadovėlyje ir informacinėje literatūroje; atlikti gamtos objektų analizę; daryti išvadas; suformuluoti savo nuomonę.
Organizacijos forma mokymosi veikla - individualus, grupinis
Mokymo metodai: vaizdinis ir iliustratyvus, aiškinamasis ir iliustratyvus, iš dalies tiriamasis, savarankiškas darbas su papildoma literatūra ir vadovėliu, su DER.
Priėmimai: analizė, sintezė, išvada, informacijos perkėlimas iš vieno tipo į kitą, apibendrinimas.
Naujos medžiagos mokymasis
Populiacijos dinamika
Populiacijos dydį daugiausia lemia du reiškiniai – vaisingumas ir mirtingumas
Dauginimosi procese populiacijos individų skaičius didėja, teoriškai ji gali neribotai augti (paveikslėlyje kreivė 1), tačiau aplinkos veiksniai riboja šį augimą, o reali populiacijos kreivė (kreivė 2). augimas artėja prie ribinio skaičiaus vertės. Erdvė, esanti tarp teorinės kreivės ir tikrosios, apibūdina terpės varžą.
Bendras populiacijos dydis priklauso nuo sezoninių, ilgalaikių periodinių gausos svyravimų, taip pat ir neperiodinių (pavyzdžiui, masinio kenkėjų dauginimosi protrūkiai). Šie skaičiaus pokyčiai yra populiacijų skaičiaus dinamika.
Yra sąlyginės populiacijų skaičiaus svyravimų priežastys.
Esant turimam maistui, populiacijos dydis auga, tačiau esant maksimaliai vertei, maistas tampa ribojančiu veiksniu, o jo trūkumas lemia jų skaičiaus mažėjimą.
Populiacijos pakilimai ir nuosmukiai gali įvykti kelių populiacijų konkurencijos dėl vienos ekologinės nišos procese.
Abiotiniai veiksniai ( temperatūros režimas, drėgmė, aplinkos cheminė sudėtis ir kt.) daro didelę įtaką populiacijos dydžiui ir dažnai sukelia didelius svyravimus.
Gyventojų tankis paprastai turi tam tikrą optimalumą. Nukrypus nuo šio optimalaus skaičiaus, pradeda veikti jo intrapopuliacijos reguliavimo mechanizmai.
Daugelio vabzdžių populiacijos tankio padidėjimą lydi individų dydžio mažėjimas, jų vaisingumo sumažėjimas, lervų ir lėliukių mirtingumo padidėjimas, vystymosi greičio ir lyties santykio pasikeitimas, dėl kurio smarkiai sumažėja. aktyvioji gyventojų dalis. Per didelis gyventojų tankio padidėjimas dažnai skatina kanibalizmas(iš prancūzų kanibalas – kanibalas). Ryškus pavyzdys yra reiškinys, kai vabalai valgo savo kiaušinius. Kanibalizmas stebimas kai kurių rūšių žuvims, varliagyviams ir kitiems gyvūnams. Kanibalizmas yra žinomas daugiau nei 1300 gyvūnų rūšių.
Vienas iš svarbių intrapopuliacijos gausos reguliavimo mechanizmų yra emigracija- iškeldinimas, dalies gyventojų perkėlimas į mažiau pageidaujamas to paties arealo buveines. Kai kuriose amarų rūšyse populiacijos tankio padidėjimą lydi sparnuotų individų, galinčių
įsikurti. Perpildymo metu daugelis žinduolių (ypač graužikų pelių) ir paukščių emigruoja.
Gyventojų tankio sumažėjimas žemiau optimalaus lygio
(pavyzdžiui, padidinus žiurkių naikinimą) padidina vaisingumą ir skatina ankstesnį jų brendimą.
Kai kurie populiacijos dydžio reguliavimo mechanizmai vienu metu gali užkirsti kelią specifinei konkurencijai. Taigi, jei paukštis savo lizdavietę pažymi giedodamas, tai kita tos pačios rūšies pora peri lizdus už jo ribų. Daugelio žinduolių paliktos žymės riboja jų medžioklę
svetainę ir užkirsti kelią kitų asmenų įvežimui. Visa tai pašalina tarprūšinę konkurenciją ir apsaugo nuo pernelyg didelio populiacijos tankinimo.
Kaip pažymi I. I. Shmalgauzen (1884-1963), visi biologai
loginėms sistemoms būdingas didesnis ar mažesnis savireguliacijos gebėjimas, t.y. Homeostazė – tai gyvos sistemos (taip pat ir populiacijos) gebėjimas išlaikyti stabilią dinaminę pusiausvyrą kintančiomis aplinkos sąlygomis. Dinaminė pusiausvyra yra populiacijos dydžio svyravimas tam tikros vidutinės vertės ribose.
Pirmasis bandymas nustatyti homeostazės mechanizmus laukinėje gamtoje buvo K. Linėjus
(1760). Apibendrintą homeostazės sampratą ir patį terminą pasiūlė W. Kennonas (1929).
Homeostatinė sistema visų pirma yra kiekvienas individas ir ne tik
jau gyventojų.
Svarbus gausos reguliavimo mechanizmas yra atsakas į stresą.
Žmogui streso reiškinį pirmą kartą 1936 metais aprašė G. Selye. Reaguojant į neigiamą bet kokių veiksnių poveikį, organizme atsiranda dviejų tipų reakcijos: specifinės, priklausomai nuo žalojančio agento pobūdžio.
(pavyzdžiui, šilumos gamybos padidėjimas veikiant šalčiui), o nespecifinė streso reakcija (stresas) kaip bendra organizmo pastanga prisitaikyti prie kintančių gamtos sąlygų, yra daug streso formų:
antropogeninis (atsiranda gyvūnams, veikiamiems
žmogaus veikla);
neuropsichiatrinė (pasireiškia nesuderinamumu
asmenys grupėje arba dėl gyventojų perpildymo);
šilumos, triukšmo ir kt.
Klausimai ir užduotys
1. Kas vadinama aplinkos atsparumu? Kokia šios sąvokos ekologinė prasmė?
2. Kokios yra pagrindinės gyventojų skaičiaus svyravimų priežastys.
3. Apibūdinkite populiaciją kaip savireguliuojančią sistemą. Kas vadinama populiacijos homeostaze?
Išsamus sprendimo punktas § 80 biologijoje 10 klasės mokiniams, autoriai Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014 m
1. Kokie veiksniai turi įtakos populiacijos dydžiui?
Atsakymas. Natūraliose sistemose su žemas lygis rūšių įvairovė, populiacijų skaičių stipriai veikia abiotiniai ir antropogeniniai veiksniai. Tai priklauso nuo oro cheminė sudėtis aplinka ir jos užterštumo laipsnis. Sistemose su aukštas lygis rūšių įvairovės svyravimus populiacijose daugiausia valdo biotiniai veiksniai.
Visi aplinkos veiksniai, priklausomai nuo jų įtakos populiacijos dydžiui, gali būti suskirstyti į dvi grupes.
Nuo populiacijos tankio nepriklausomi veiksniai keičia populiacijų dydį viena kryptimi, nepriklausomai nuo individų skaičiaus jose. Abiotiniai ir antropogeniniai (išskyrus žmogaus aplinkos veiklą) veiksniai turi įtakos individų skaičiui, nepriklausomai nuo populiacijos tankio. Taigi atšiaurios žiemos sumažina poikiloterminių gyvūnų (gyvačių, varlių, driežų) populiacijų skaičių. Storas ledo sluoksnis ir deguonies trūkumas po ledu mažina žuvų populiacijų skaičių žiemą. Sausos vasaros ir rudens, po kurių seka šaltos žiemos, mažina Kolorado vabalų populiacijas. Nekontroliuojamas gyvūnų šaudymas ar žuvų gaudymas spąstais mažina jų populiacijų atsinaujinimo galimybes. Didelės teršalų koncentracijos aplinką neigiamai paveikti visų jautrių rūšių gausą.
Aplinkos pajėgumą (didžiausias populiacijos dydis) lemia aplinkos gebėjimas aprūpinti populiaciją būtinų išteklių: maistas, pastogė, priešingos lyties asmenys ir kt. Kai populiacijos dydis artėja prie aplinkos pajėgumų, atsiranda maisto trūkumas dėl padidėjusio jo valgymo. Ir tada pradedamas veikti populiacijos dydžio reguliavimo mechanizmas per specifinę konkurenciją dėl išteklių. Jei gyventojų tankumas didelis, jį reguliuoja mirtingumo padidėjimas dėl padidėjusios konkurencijos. Kai kurie asmenys miršta dėl maisto trūkumo (žolėdžiai gyvūnai) arba dėl biologinio ar cheminio karo. Didėjant mirtingumui, mažėja tankis. Jei gyventojų tankumas mažas, jis pasipildo didinant gimstamumą dėl maisto išteklių atsinaujinimo ir konkurencijos silpnėjimo.
Biologinis karas – tai konkurentų populiacijoje žudymas tiesioginiu užpuolimu (tos pačios rūšies plėšrūnai). Staigus maisto išteklių sumažėjimas gali sukelti kanibalizmą (valgyti savo rūšį). Cheminis karas yra paskirstymas cheminių medžiagų kurie lėtina augimą ir vystymąsi arba žudo jaunus individus (augalus, vandens gyvūnus). Vystantis buožgalviams galima pastebėti cheminio karo pasireiškimą. Esant dideliam tankiui, didesni buožgalviai į vandenį išskiria medžiagas, kurios stabdo mažų individų augimą. Todėl tik dideli buožgalviai užbaigia savo vystymąsi. Po to pradeda augti maži buožgalviai.
Populiacijos dydžio reguliavimas per maisto išteklių kiekį aiškiai matomas plėšrūnų ir grobio populiacijų sąveikos pavyzdyje. Jie turi abipusę įtaką vienas kito gausumui ir tankumui, sukeldami pasikartojančius abiejų populiacijų skaičiaus pakilimus ir nuosmukius. Be to, šioje svyravimų sistemoje plėšrūnų skaičiaus didėjimas atsilieka nuo grobio skaičiaus didėjimo fazėje.
Svarbus perpildytų gyventojų skaičiaus reguliavimo mechanizmas yra atsakas į stresą. Didėjant gyventojų tankumui, padažnėja asmenų susitikimai, o tai sukelia tokius fiziologinius jų pokyčius, dėl kurių arba mažėja gimstamumas, arba didėja mirtingumas, o tai ir yra mažėjimo priežastis. populiacijos dydis. Stresas nesukelia negrįžtamų pokyčių organizme, o tik laikinai blokuoja kai kurias organizmo funkcijas. Pašalinus perteklinį gyventojų skaičių, gebėjimas daugintis greitai atkuriamas.
Visi nuo gyventojų tankumo priklausantys populiacijos reguliavimo mechanizmai įjungiami dar iki galo išnaudojus aplinkos išteklius. Dėl to populiacijose vykdoma skaičių savireguliacija.
2. Kokius žinote ciklinių gyventojų skaičiaus svyravimų pavyzdžius?
Atsakymas. Gamtoje populiacijos svyruoja. Taigi atskirų vabzdžių ir smulkių augalų populiacijų skaičius gali siekti šimtus tūkstančių ir milijoną individų. Priešingai, gyvūnų ir augalų populiacijų skaičius gali būti palyginti mažas.
Bet kuri populiacija negali susidėti iš mažesnio individų skaičiaus, nei būtina užtikrinti stabilų šios aplinkos įgyvendinimą ir populiacijos stabilumą veiksniams. išorinė aplinka- minimalaus gyventojų skaičiaus principas.
Minimalus populiacijos dydis priklauso nuo rūšies. Viršijus minimumą, populiacija miršta. Taigi, tolesnis tigro kirtimas Tolimieji Rytai, neišvengiamai sukels išnykimą dėl to, kad likę vienetai, nerasdami pakankamai dažnai veisimosi partnerių, išmirs per kelias kartas. Taip pat grasina reti augalai(orchidėja „damų šlepetė“ ir kt.).
Gyventojų tankumo reguliavimas atsiranda tada, kai visiškai išnaudojami energijos ir kosmoso ištekliai. Toliau didėjant gyventojų tankumui, mažėja aprūpinimas maistu ir dėl to mažėja vaisingumas.
Yra neperiodiniai (retai stebimi) ir periodiniai (nuolatiniai) natūralių populiacijų skaičiaus svyravimai.
Periodiniai (cikliniai) populiacijų skaičiaus svyravimai. Paprastai jie atliekami per vieną sezoną ar keletą metų. Tundroje gyvenančių gyvūnų – lemingų, snieginių pelėdų, arktinių lapių – cikliniai pokyčiai, kurių skaičius išaugo vidutiniškai po 4 metų. Sezoniniai gausos svyravimai būdingi ir daugeliui vabzdžių, į peles panašių graužikų, paukščių ir smulkių vandens organizmų.
"Yra tam tikros viršutinės ir apatinės vidutinių populiacijų dydžių ribos, kurių laikomasi gamtoje arba kurios teoriškai gali egzistuoti savavališkai ilgą laiką."
Pavyzdys. Migruojančių skėrių, esant mažam jų kiekiui, pavienės fazės lervos yra ryškiai žalios spalvos, o suaugusieji – pilkai žalios spalvos. Masinio dauginimosi metais skėriai pereina į sceninę fazę. Lervos įgauna ryškiai geltoną spalvą su juodomis dėmėmis, o suaugusios tampa citrinos geltonos spalvos. Keičiasi ir individų morfologija.
Klausimai po § 80
1. Kas yra populiacijos dinamika?
Atsakymas. Populiacijos dinamika – tai jos pagrindinių biologinių rodiklių kaitos procesai laikui bėgant. Pagrindinė reikšmė tiriant populiacijos dinamiką teikiama gausos, biomasės ir populiacijos struktūros pokyčiams. Populiacijos dinamika yra vienas reikšmingiausių biologinių ir ekologinių reiškinių. Galima sakyti, kad gyventojų gyvybė pasireiškia jos dinamikoje.
Gyventojai negali egzistuoti be nuolatinių pokyčių, dėl kurių prisitaiko prie besikeičiančių gyvenimo sąlygų. Tokie rodikliai kaip vaisingumas, mirtingumas ir amžiaus struktūra yra labai svarbūs, tačiau nė vienas iš jų negali būti naudojamas vertinant visos populiacijos dinamiką.
Svarbus populiacijos dinamikos procesas yra populiacijos augimas (arba tiesiog „populiacijos augimas“), kuris atsiranda organizmams apsigyvenus naujose buveinėse arba po katastrofos. Augimo pobūdis skiriasi. Paprastos amžiaus struktūros populiacijose augimas yra greitas ir sprogus. Sudėtingos amžiaus struktūros populiacijose ji yra lygi, palaipsniui lėtėja. Bet kokiu atveju gyventojų tankumas didėja tol, kol pradeda veikti gyventojų skaičiaus augimą ribojantys veiksniai (ribojimas gali būti siejamas su visapusišku gyventojų suvartojamų išteklių panaudojimu ar kitokio pobūdžio apribojimais). Galų gale pasiekiama pusiausvyra, kuri išlaikoma.
2. Koks yra gyventojų skaičiaus reguliavimo fenomenas? Kokia jo reikšmė ekosistemoje?
Atsakymas. Pasibaigus gyventojų skaičiaus augimui, jų skaičius pradeda svyruoti aplink kokią nors daugiau ar mažiau pastovią vertę. Dažnai šiuos svyravimus lemia sezoniniai ar metiniai gyvenimo sąlygų pokyčiai (pavyzdžiui, temperatūros, drėgmės, maisto tiekimo pokyčiai). Kartais jie gali būti vertinami kaip atsitiktiniai.
Kai kuriose populiacijose gyventojų skaičiaus svyravimai yra reguliaraus ciklinio pobūdžio.
Žinomiausi ciklinių svyravimų pavyzdžiai yra tam tikrų žinduolių rūšių gausos svyravimai. Pavyzdžiui, trejų ir ketverių metų periodiškumo ciklai būdingi daugeliui į peles panašių graužikų (pelėms, pelėnams, lemingams) ir jų plėšrūnams (poliarinei pelėdai, arktinėms lapėms).
Geriausiai žinomas ciklinių vabzdžių populiacijų svyravimų pavyzdys yra periodiniai akridoidų protrūkiai. Informacija apie klajojančio skėrio invaziją siekia senovės laikus. Skėriai gyvena dykumose ir sausose vietose. Daugelį metų nemigruoja, nekenkia pasėliams ir nekreipia į save daug dėmesio. Tačiau kartkartėmis skėrių populiacijų tankis pasiekia siaubingą mastą. Dėl susigrūdimo vabzdžiai patiria daugybę savo išvaizdos pokyčių (pavyzdžiui, išsiugdo ilgesnius sparnus) ir pradeda skristi į žemės ūkio vietoves, valgydami viską, kas jų kelyje. Tokių gyventojų sprogimų priežastys, matyt, yra dėl nepastovių aplinkos sąlygų.
3. Kokį vaidmenį keičiant gyventojų tankį vaidina abiotiniai ir biotiniai veiksniai?
Atsakymas. Staigių kai kurių organizmų populiacijų skaičiaus svyravimų priežastys gali būti įvairūs abiotiniai ir biotiniai veiksniai. Kartais šie svyravimai gerai sutampa su pokyčiais klimato sąlygos. Tačiau kai kuriais atvejais tam tikros populiacijos dydžio pokyčių neįmanoma paaiškinti išorinių veiksnių įtaka. Priežastys, sukeliančios gyventojų skaičiaus svyravimus, gali slypėti pačios savaime; tada kalbama apie vidinius populiacijos dinamikos veiksnius.
Yra žinomi atvejai, kai per didelio gyventojų skaičiaus sąlygomis kai kurių žinduolių fiziologinė būklė smarkiai pakinta. Tokie pokyčiai pirmiausia paveikia neuroendokrininės sistemos organus, turi įtakos gyvūnų elgesiui, keičiasi jų atsparumas ligoms ir įvairaus pobūdžio stresui.
Kartais tai lemia padidėjusį individų mirtingumą ir gyventojų tankumo mažėjimą. Pavyzdžiui, baltieji kiškiai per didžiausią skaičių dažnai staiga miršta nuo vadinamosios „šoko ligos“.
Tokius mechanizmus neabejotinai galima priskirti prie vidinių populiacijos reguliatorių. Jie suveikia automatiškai, kai tik tankis viršija tam tikrą ribinę vertę.
Apskritai visi veiksniai, turintys įtakos populiacijos dydžiui (nesvarbu, ar jie riboja, ar skatina populiacijos dauginimąsi) yra skirstomi į du. didelės grupės:
– nepriklausomas nuo gyventojų tankumo;
- priklauso nuo gyventojų tankumo.
Antroji veiksnių grupė dažnai vadinama reguliavimo arba tankio kontrole.
Nereikėtų manyti, kad reguliavimo mechanizmų buvimas visada turėtų stabilizuoti gyventojų skaičių. Kai kuriais atvejais jų veikimas gali sukelti ciklinius skaičiaus svyravimus net ir esant pastovioms gyvenimo sąlygoms.
Papasakokite apie jums žinomų gyvūnų ir augalų populiacijų sezoninius pokyčius (prisiminkime asmeninius pastebėjimus).
Atsakymas. Daugelio gyvūnų ir augalų rūšių populiacijos svyravimus lemia sezoniniai gyvenimo sąlygų pokyčiai (temperatūra, drėgmė, šviesa, aprūpinimas maistu ir kt.). Demonstruojami sezoninių populiacijų skaičiaus svyravimų pavyzdžiai – uodų pulkai, migruojantys paukščiai, vienmetės žolės – šiltuoju metų laiku, m. žiemos laikotarpisšie reiškiniai praktiškai pašalinami.
Didžiausią susidomėjimą kelia populiacijų skaičiaus svyravimai, vykstantys kiekvienais metais. Jie vadinami tarpmetiniais, o ne metiniais arba sezoniniais. Tarpmetinė populiacijos dinamika gali būti skirtingo pobūdžio ir pasireikšti sklandžiomis pokyčių bangomis (skaičiaus, biomasės, populiacijos struktūros) arba dažnų staigių pokyčių pavidalu.
Abiem atvejais šie pokyčiai gali būti reguliarūs, tai yra cikliški, arba nereguliarūs – chaotiški. Pirmuosiuose, skirtingai nei antruosiuose, yra elementų, kurie kartojasi reguliariais intervalais (pavyzdžiui, kas 10 metų populiacija pasiekia tam tikrą maksimalią vertę).
Kasmet stebimi kai kurių paukščių rūšių (pavyzdžiui, miesto žvirblio) ar žuvų (baltų, seilių, gobių ir kt.) skaičiaus svyravimai yra nereguliarių populiacijos dydžio pokyčių pavyzdys, dažniausiai susijęs. pasikeitus klimato sąlygoms ar pasikeitus aplinkos taršai gyvenant medžiagomis, kurios daro žalingą poveikį organizmams.
Įdomūs yra populiacijos svyravimų stebėjimai didžiosios zylės mieste. Jo skaičius mieste žiemą išauga 10 kartų, palyginti su vasarą.
Pasitelkę papildomą literatūrą pateikite ciklinių gyvūnų ar augalų skaičiaus svyravimų pavyzdžių.
Atsakymas. Natūralioms populiacijoms yra:
1) sezoniniai skaičiaus pokyčiai, susiję su sezoniniais aplinkos veiksnių pokyčiais,
2) svyravimai, kuriuos sukelia oro permainos. Sezoniniai gausos pokyčiai ryškiausi daugelyje vabzdžių, taip pat daugumos vienmečių augalų.
Reikšmingų populiacijos svyravimų pavyzdžius rodo kai kurios šiaurinių žinduolių ir paukščių rūšys, kurių ciklas yra 9–10 arba 3–4 metai. Klasikinis 9–10 metų svyravimų pavyzdys yra kiškių ir lūšių gausos pokytis Kanadoje, kai kiškių gausumo pikas pasiekia metus ar daugiau prieš lūšių gausos piką.
Dinaminei augalų populiacijų būklei įvertinti atliekama amžiaus (ontogenetinių) būsenų analizė. Lengviausiai apibrėžiamas stabilios populiacijos būklės požymis yra visavertis ontogenetinis spektras. Tokie spektrai vadinami baziniais (charakteristiniais), jie lemia galutinę (dinamiškai stabilią) populiacijų būseną.
Labiausiai žinomi ciklinių svyravimų pavyzdžiai yra bendri kai kurių šiaurinių žinduolių rūšių gausos svyravimai. Pavyzdžiui, trejų ir ketverių metų periodiškumo ciklai būdingi daugeliui šiaurinių pelių graužikų (pelėms, pelėnams, lemingams) ir jų plėšrūnams (poliarinei pelėdai, arktinei lapei), taip pat kiškiams ir lūšims.
Europoje lemingai kartais pasiekia tokį didelį tankį, kad pradeda migruoti iš savo perpildytų buveinių. Tiek lemingų, tiek skėrių populiacijos ne kiekvienas atvejis yra kartu su migracija.
Kartais ciklinius populiacijos dydžio svyravimus galima paaiškinti sudėtinga populiacijų sąveika. Įvairios rūšys gyvūnai ir augalai bendruomenėse.
Kaip pavyzdį apsvarstykite tam tikrų vabzdžių rūšių gausos svyravimus Europos miškuose, pavyzdžiui, kandžių ir maumedžių kandis, kurių lervos minta medžių lapais. Jų skaičiaus viršūnės pasikartoja maždaug po 4-10 metų.
Šių rūšių gausos svyravimus lemia tiek medžių biomasės dinamika, tiek vabzdžiais mintančių paukščių gausos svyravimai. Didėjant medžių biomasei miške, didžiausi ir seniausi medžiai tampa jautrūs pumpurų vikšrams ir dažnai miršta dėl pakartotinio defoliacijos (lapų praradimo).
Mirdama ir irdama mediena grįžta į miško dirvožemį maistinių medžiagų. Juos vystymuisi naudoja jauni medžiai, mažiau jautrūs vabzdžių atakoms. Jaunų medžių augimą taip pat palengvina padidėjęs apšvietimas dėl senų medžių su dideliais vainikais žūties. Tuo tarpu paukščiai mažina pumpurų skaičių. Tačiau dėl medžių augimo jis (skaičius) vėl pradeda didėti ir procesas kartojasi.
Atsižvelgiant į egzistavimą spygliuočių miškai per ilgą laiką tampa aišku, kad lapų volas periodiškai tarsi atjaunina spygliuočių miško ekosistemą, yra neatsiejama jo dalis. Todėl šio drugelio pagausėjimas nereiškia katastrofos, kaip gali atrodyti kiekvienam, tam tikrame ciklo etape išvydusiam nudžiūvusius ir mirštančius medžius.
Staigių kai kurių populiacijų skaičiaus svyravimų priežastys gali būti įvairūs abiotiniai ir biotiniai veiksniai. Kartais šie svyravimai gerai dera su klimato sąlygų pokyčiais. Tačiau kai kuriais atvejais tam tikros populiacijos dydžio pokyčių neįmanoma paaiškinti išorinių veiksnių įtaka. Priežastys, sukeliančios gyventojų skaičiaus svyravimus, gali slypėti pačios savaime; tada kalbama apie vidinius populiacijos dinamikos veiksnius
organizmų skaičiaus svyravimai.
APLINKOSAUGOS REGLAMENTAS
Užduotys : supažindinti su ekologinėmis populiacijos savybėmis, nustatyti reguliavimo mechanizmus.
Turinio elementai: gyventojų dinamika, gimstamumas, mirtingumas, reguliavimo mechanizmai, cikliniai skaičiaus svyravimai.
Pamokos tipas: sujungti.
Įranga: lentelės, rodančios rūšies populiacijos struktūrą, ciklinius rūšių skaičiaus svyravimus.
Per užsiėmimus
I. Organizacinis momentas.
II. Mokinių žinių patikrinimas.
Biologinis diktantas.
1. Konkurencija yra santykis tarp...
2. Simbiotinis ryšys nustatomas tarp...
3. Atrajotojų žinduolių skrandyje ir žarnyne nuolat gyvena bakterijos, sukeliančios fermentaciją. Tai yra pavyzdys…
4. Konkurencijos pavyzdys yra santykis tarp ...
5. Sluoksniavimas yra tokių tarprūšinių santykių pavyzdys kaip ...
6. Jei abi rūšys turi naudos iš sąveikos, tai yra pavyzdys...
7. Jei vienos rūšies individai valgo kitos rūšies individus, tokia santykių forma iliustruoja...
8. Kaip vadinasi mazginių bakterijų ir ankštinių augalų ryšio forma?
9. Serijos sėklos skleidžiamos žmogaus pagalba. Tai
pavyzdys...
10. Kaip vadinasi ryklio ir įstrigusio žuvies santykio forma?
III. Naujos medžiagos mokymasis.
Kaip tu žinai,gyventojų - grupė tos pačios rūšies individų, kurie bendrauja tarpusavyje ir gyvena kartu bendroje erdvėje.
Populiacijos yra dinamiškos. Jie nuolat keičiasi. Šių pokyčių mobilumas ir stiprumas atspindidinamines charakteristikas . Gyventojų būklę apibūdina tokie rodikliai kaip gimstamumas, mirtingumas, individų introdukcijos ir iškeldinimas, skaičius, augimo tempas. Tai atsižvelgia į laiką.
Populiacijos dydis yra bendras jame esančių asmenų skaičius. Šiai vertei būdingas platus kintamumo diapazonas, tačiau ji negali būti mažesnė už tam tikras ribas. Sumažinus populiaciją viršijant šias ribas, populiacija gali išnykti.
Tankis gyventojų yra individų skaičius ploto arba tūrio vienete. Didėjant gyventojų skaičiui, jos tankis, kaip taisyklė, didėja; jis išlieka toks pat tik individų išsibarstymo ir arealo plėtimosi atveju.
Erdvinė struktūra populiacijos pasižymi individų pasiskirstymo okupuotoje teritorijoje ypatumais ir laikui bėgant gali keistis; tai priklauso nuo metų sezono, populiacijos dydžio, amžiaus ir lyties struktūros ir kt.
Sekso struktūra atspindi tam tikrą vyrų ir moterų santykį populiacijoje. Lytinės populiacijos struktūros pokyčiai turi įtakos jos vaidmeniui ekosistemoje, nes daugelio rūšių patinai ir patelės skiriasi savo mityba, gyvenimo ritmu, elgesiu ir kt. Patelių proporcijos vyravimas prieš patinus užtikrina intensyvesnį. populiacijos augimas.
Amžiaus struktūra gyventojų atspindi skirtingų amžiaus grupių santykį populiacijose, priklausomai nuo gyvenimo trukmės, brendimo pradžios laiko, palikuonių skaičiaus vadoje, palikuonių skaičiaus per sezoną ir kt.
ekologinė struktūra gyventojų rodo įvairių organizmų grupių požiūrį į aplinkos sąlygas.
vaisingumas yra jaunų asmenų, gimusių per dieną, mėnesį ar metus, skaičius irmirtingumas yra mirčių skaičius per tą patį laikotarpį.
Reguliavimo mechanizmai – procesai, automatiškai reguliuojantys populiacijos stabilumą. Būtinas didinant arba mažinant skaičių. Reguliavimo mechanizmai sukeliacikliniai gyventojų skaičiaus svyravimai , kurie priklauso:
џ dėl gyvenimo sąlygų stabilumo,
џ trukmės rūšių gyvybė,
џ maisto kiekis,
џ gebėjimas daugintis,
џ žmogaus įtaka.
Gyventojų stabilumo sąlygos
IV. Studijuotos medžiagos konsolidavimas.
Aplinkos problemų sprendimas.
Užduotis1.
Genetinis lyties nustatymo mechanizmas užtikrina, kad palikuonys skirstomi pagal lytį santykiu 1: 1. Daugelio gyvūnų populiacijose patelių ir patinų santykis gali ryškiai nukrypti nuo 1: 1. Kas, jūsų nuomone, gali sukelti tokius nukrypimus? Ar jie gali būti prisitaikantys?
Užduotis2.
Daugelis gyvūnų dalį metų praleidžia vieni arba poromis, o kai kuriais sezonais formuoja pulkus. Pateikite tokių gyvūnų pavyzdžių ir išanalizuokite, su kokiais jų gyvenimo būdo ypatumais susijęs šis reiškinys.
Užduotis3.
Du kraštutiniai individų pasiskirstymo erdvėje tipai yra vienodi (kai tikimybė būti šalia kito individo yra mažesnė už tikimybę būti tam tikru atstumu nuo jo) ir grupė (individai sudaro grupes). Kokiomis sąlygomis atsiranda šie du paskirstymo tipai? Apsvarstykite šį klausimą atskirai dėl gyvūnų ir augalų, tada padarykite bendras išvadas.
Namų darbai: § 9.6 (kartokite § 9.1–9.5).
/ 9 skyrius. Organizmas ir aplinka Užduotis: §9.6. Organizmų skaičiaus svyravimai. Aplinkosaugos reguliavimas
Atsakymas į 9 skyrių. Organizmas ir aplinka Užduotis: §9.6. Organizmų skaičiaus svyravimai. Aplinkosaugos reguliavimas
Paruoštos namų darbų užduotys (GDZ) Biologija Pasechnik, Kamensky 9 klasė
Biologija
9 klasė
Leidėjas: Bustard
Metai: 2007 - 2014
Klausimas 1. Kas yra populiacijos dinamika? Kokie veiksniai lemia gyventojų skaičiaus svyravimus?
Populiacijos dinamika yra svarbiausias ekologinis procesas, kuriam būdingas juos sudarančių organizmų skaičiaus pasikeitimas laikui bėgant. Gyventojų skaičiaus kaita yra sunkus procesas, užtikrinantis populiacijų stabilumą, efektyviausią organizmų ekologinių išteklių panaudojimą, galiausiai – pačių organizmų savybių pokyčius, atsižvelgiant į kintančias jų gyvenimo sąlygas.
Gyventojų skaičiaus dinamika labai priklauso nuo tokių rodiklių kaip gimstamumas ir mirtingumas, kurie nuolat kinta priklausomai nuo daugelio veiksnių. Kai gimstamumas viršija mirtingumą, gyventojų skaičius didėja ir atvirkščiai: skaičius mažėja, kai mirtingumas tampa didesnis už gimstamumą. Nuolatiniai organizmų gyvenimo sąlygų pokyčiai lemia vieno ar kito proceso pagausėjimą. Dėl to populiacijos svyruoja.
Populiacijos svyravimus gali lemti sezoniniai gyvenimo sąlygų pokyčiai – veiksniai: abiotiniai (temperatūra, drėgmė, apšvietimas ir kt.) arba biotiniai (parazitinių infekcijų išsivystymas, grobuoniškumas, konkurencija). Be to, populiacijos dinamiką veikia populiaciją sudarančių individų gebėjimas migruoti – skraidyti, klajoti ir pan.
2 klausimas. Kokia populiacijos dinamikos reikšmė gamtoje?
Dinamiški populiacijų pokyčiai užtikrina populiacijų stabilumą, jas sudarančių organizmų efektyviausią ekologinių išteklių panaudojimą, galiausiai – pačių organizmų savybių pokyčius, atsižvelgiant į kintančias jų gyvenimo sąlygas.
3 klausimas. Kokie yra reguliavimo mechanizmai? Pateikite pavyzdžių.
Populiacijos turi galimybę natūraliai reguliuoti savo skaičių dėl reguliavimo mechanizmų, kurie turi elgsenos ar fiziologinių organizmų reakcijų į populiacijos tankio pokyčius pobūdį. Jie suveikia automatiškai, kai gyventojų tankis pasiekia per didelę arba per mažą vertę.
Kai kurioms rūšims jie pasireiškia sunkia forma, sukeliančia perteklinių individų mirtį (savaiminis augalų retėjimas, kai kurių gyvūnų rūšių kanibalizmas, paukščių „papildomų“ jauniklių išmetimas iš lizdo), o kitose. - švelnesnė forma: jie išreiškiami vaisingumo sumažėjimu sąlyginių refleksų lygiu (įvairios streso reakcijų apraiškos) arba išskiriant medžiagas, lėtinančias augimą (dafnijos, buožgalviai - varliagyvių lervos) ir vystymąsi (dažnai randama žuvyse). .
Įdomūs atvejai, kai populiacijos dydis ribojamas tokiais elgesio pokyčiais didėjant tankiui, kurie galiausiai sukelia masinę asmenų migraciją.
Pavyzdžiui, pernelyg daugėjant Sibiro šilkaverpių drugelių populiacijai, dalis drugių (daugiausia patelės) skrenda iki 100 km atstumu.
Ar gali kilti gyventojų skaičiaus svyravimai?
Visas gyvenimas žemėje keičiasi.
Pokyčiai yra organizmų evoliucijos pagrindas, visų be išimties ekologinių sistemų vystymosi pagrindas.
Vienas iš svarbiausių ekologinių procesų yra populiacijų dinamika, t. y. jas sudarančių organizmų skaičiaus kitimas.
Populiacijos negalėtų egzistuoti besikeičiančiomis aplinkos sąlygomis, nesikeičiant kartu su jomis. Populiacijų kaita – tai sudėtingas procesas, užtikrinantis populiacijų stabilumą, efektyviausią organizmų ekologinių išteklių panaudojimą, galiausiai – gyvūnų savybių pokyčius. organizmai pagal besikeičiančias jų gyvenimo sąlygas.
Panagrinėkime populiacijų skaičiaus kitimo mechanizmus.
Kiekviena augalų ar gyvūnų populiacija gali būti apibūdinta reprodukcijos greičiu arba vaisingumu. Vaisingumas išreiškiamas kaip gimusių (išsiritusių, padėtų) individų (kiaušinių, sėklų) skaičius arba dalis. gyventojų per laiko vienetą. Vaisingumą lemia tiek organizmų savybės (pavyzdžiui, patelių vaisingumas), tiek jų populiacijos (sudėtis, gausa ir kt.).
Bet kurioje natūralioje populiacijoje gimusių individų skaičius visada viršija jų tėvų skaičių. Tai lengva patikrinti prisiminus, kiek sėklų išaugina vienas augalas arba kiek gimsta jauniklių, pavyzdžiui, katė, vilkas, starkis, varlė ar žuvis. Dėl gimstamumo gyventojų skaičius neribotai auga.
Tačiau ne visi naujų perų individai gali išgyventi iki pilnametystės ir palikti palikuonių. Kai kurie iš jų miršta. Greitis, kuriuo organizmai miršta, vadinamas mirtingumu. Mirtingumas išreiškiamas per laiko vienetą mirusių individų skaičiumi arba dalimi. Mirtingumas riboja populiacijos augimą.
Tiek gimstamumas, tiek mirtingumas nuolat kinta priklausomai nuo daugelio veiksnių. Kai gimstamumas viršija mirtingumą, gyventojų skaičius didėja ir atvirkščiai: skaičius mažėja, kai mirtingumas tampa didesnis už gimstamumą. Nuolatiniai organizmų gyvenimo sąlygų pokyčiai lemia vieno ar kito proceso pagausėjimą. Dėl to populiacijos svyruoja.
Gebėjimas keistis leidžia populiacijoms nuolat prisitaikyti prie kintančių gyvenimo sąlygų. Pavyzdžiui, atsiradus laisviems ištekliams didėja gimstamumas, didėja populiacijų skaičius ir plečiasi teritorinės ribos (kaip pastebima susilpnėjus konkurenciniam spaudimui) ir atvirkščiai. Gyventojų skaičiaus svyravimus gali lemti sezoniniai gyvenimo sąlygų pokyčiai – temperatūra, drėgmė, šviesa.
Kartais priežastys, sukeliančios gyventojų skaičiaus svyravimus, gali slypi pačios. Taip atsitinka, kai keičiasi organizmų mirtingumas ar gimstamumas, kintant jų skaičiui, tiksliau, populiacijos tankiui, t.y., individų skaičiui ploto vienete.
Tokio pobūdžio mechanizmai vadinami reguliaciniais, jie veikia automatiškai, kai gyventojų tankis pasiekia arba per didelę, arba per mažą reikšmę.
Reguliavimo mechanizmai gali turėti elgsenos ar fiziologinių organizmų reakcijų į populiacijos tankio pokyčius pobūdį.
Pasitaiko atvejų, kai gyventojų pertekliaus sąlygomis atsiranda nemažai žinduoliai vyksta staigūs fiziologinės būklės pokyčiai, kurie turi įtakos gyvūnų elgesiui, mažina jų atsparumą ligoms ir kitiems neigiamiems poveikiams.
Pavyzdžiui, baltieji kiškiai per didžiausią skaičių dažnai staiga miršta nuo „šoko ligos“. Kai kurių rūšių žuvys, esant dideliam populiacijos tankiui, suaugusieji pereina prie savo jauniklių, todėl populiacija pradeda mažėti. Daugelio gyvūnų ir augalų rūšių populiacijose stebimas mirtingumo padidėjimas ir gimstamumo mažėjimas esant dideliam tankumui. Visais šiais atvejais pati populiacija, tiksliau, jos tankumas, duoda signalą, kad įsijungtų reguliavimo mechanizmai.
Reguliavimo mechanizmų aktyvavimas gali sukelti ciklinius populiacijos dydžio svyravimus.
Ciklinių pokyčių pavyzdį pateikia kai kurių šiaurinių žinduolių rūšių gausos svyravimai. Pavyzdžiui, trejų ir ketverių metų periodiškumo ciklai būdingi daugeliui šiaurinių pelių graužikų – pelėms, pelėnams, lemingams, sniego pelėdoms, arktinėms lapėms ir kt.
Evoliucijos eigoje skirtingi tipai gyvi organizmai įgyja skirtingų savybių. Tai atsispindi jų populiacijų savybėse, populiacijos svyravimų ypatumai. Rūšių, prisitaikiusių egzistuoti stabiliomis, nors ir atšiauriomis sąlygomis, populiacijos (pingvinai, banginiai, baltieji lokiai), kaip taisyklė, nėra pajėgios greitai keistis. Be žmogaus įsikišimo jų skaičius keičiasi sklandžiai, be staigių viršūnių ar kritimų. Toks dinamikos vaizdas būdingas ilgą vystymosi ciklą turintiems organizmams, kurių populiacijose yra daug amžiaus grupių. Pavyzdžiui, tame pačiame vandens telkinyje lydekų, kurių populiacija susideda iš 25 amžiaus grupių, gausa kinta daug lėčiau nei ungurių, kurių populiacija apima tik 6 amžiaus grupes.
Kitos rūšys, gyvenančios vidutinio klimato juostose, ypač vienmečiai gyvūnai (dauguma vabzdžių) ir augalai (kai kurios žolių rūšys), gali greitai ir drastiškai keistis. Šie pokyčiai yra plataus masto. Per minimalios ir didžiausios gausos metus tokių rūšių skaičius gali skirtis dešimtis, šimtus, o kartais ir tūkstančius kartų. Šioms rūšims būdingas „populiacijos sprogimas. - staigus sprogus skaičiaus padidėjimas, kuris atsiranda beveik staiga. Taip atsitinka, kai susidaro ypač palankios sąlygos organizmams daugintis. Šio tipo populiacijos, kaip taisyklė, pirmosios apgyvendina naujas buveines bendruomenėse, kurios yra ankstyvoje vystymosi stadijoje.
Brandžiose ekosistemose, įskaitant daugybę skirtingų augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų rūšių, kur susiformuoja biotiniai ryšiai ir yra griežtai paskirstytos naudojamos išteklių, tokie santykiai kaip konkurencija ar grobuoniškumas tampa pagrindine atskirų rūšių skaičiaus svyravimų priežastimi.
Biotiniai ryšiai veikia kaip tam tikri reguliatoriai, jie slopina „populiacijų sprogimus“, chaotiškus pokyčius paverčia reguliarių periodinių svyravimų forma, o kai kuriais atvejais stabilizuoja organizmų skaičių.
Čia susiduriame su svarbiomis savybėmis, kuriomis pasižymi skirtingo lygio organizacijos (bendruomenės, populiacijos, ekosistemos) ekologinės sistemos:
atskiro sistemos elemento funkcionavimą lemia jo ryšiai su kitais elementais;
atskiri elementai yra pakeičiami: vieno praradimas lemia tai, kad jo funkcijos pradeda vykdyti
kitas elementas, užimantis panašią padėtį sistemoje.
Tai dar viena reguliavimo rūšis.
Bendruomenės tarsi reguliuoja atskirose populiacijose vykstančius pokyčius, kita vertus, populiacijos padeda ekosistemai išsaugoti savo savybes net ir praradus vieną ar kitą jos elementą. Išnykus vienai rūšiai, jos vietą užima kita, panaši į pirmąją bendrijos trofinėje struktūroje.
Pavyzdžiui, įprasti žuvų rūšinės sudėties pokyčiai vandens telkiniuose, kuriuose vystoma žvejyba. Dėl žvejybos sumažėjęs vertingiausių rūšių skaičius dažnai lemia, kad daugėja vadinamųjų „piktžolių“, kurios žvejų nedomina. Nors rūšių gausa mažėja bendra jėgažuvų populiacija išlieka nepakitusi.
Mikroevoliuciniai procesai yra glaudžiai susiję su populiacijos dinamika. Genų fondo pokyčių (jo pusiausvyros pažeidimo) tikimybė ypač padidėja, kai populiacijos dydis yra mažas. Vadinasi, mažos gausos metais mikroevoliucijos procesai turėtų vykti aktyviau. Jei atsižvelgsime į tai, kad organizmų skaičius mažėja smarkiai pasikeitus išoriniams veiksniams, galime suprasti, kad tais pačiais momentais pradeda intensyvėti motyvų atranka. Kitaip tariant, susidūrusi su gyvenimo sąlygų pokyčiais, populiacija į juos reaguoja ne tik skaičiaus, bet ir pačių organizmų pokyčiais: populiacijoje lieka individai, turintys tik tas savybes, kurios naudingos tam tikromis sąlygomis.
Gyventojų skaičiaus augimo laikotarpiais įgyti pokyčiai fiksuojami populiacijoje. Stabilizuojanti atranka pradeda veikti. Taip organizmai prisitaiko prie naujų gyvenimo sąlygų.
Populiacijos dinamika. Vaisingumas. Mirtingumas. reguliavimo mechanizmai. Cikliniai gyventojų skaičiaus svyravimai.
1. Kas yra populiacijos dinamika? Kokie veiksniai lemia gyventojų skaičiaus svyravimus?
2. Kokia populiacijos dinamikos reikšmė gamtoje?
3. Kokie yra reguliavimo mechanizmai? Pateikite pavyzdžių.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 9 klasė
Pateikė skaitytojai iš svetainės
Įkeliama...
