Fluctuații ale numărului de organisme de reglementare ecologică. Fluctuații ale abundenței organismelor Fluctuații ciclice și neciclice
tip de lecție - combinate
Metode: parțial exploratoriu, prezentarea problemei, reproductiv, explicativ-ilustrativ.
Ţintă:
Conștientizarea elevilor cu privire la semnificația tuturor problemelor discutate, capacitatea de a-și construi relația cu natura și societatea bazată pe respectul pentru viață, pentru toate viețuitoarele ca parte unică și neprețuită a biosferei;
Sarcini:
Educational: să arate multiplicitatea factorilor care acționează asupra organismelor din natură, relativitatea conceptului de „factori nocivi și benefici”, diversitatea vieții de pe planeta Pământ și opțiunile de adaptare a ființelor vii la întreaga gamă de condiții de mediu.
În curs de dezvoltare: dezvoltarea abilităților de comunicare, capacitatea de a dobândi în mod independent cunoștințe și de a-și stimula activitatea cognitivă; capacitatea de a analiza informațiile, de a evidenția principalul lucru din materialul studiat.
Educational:
Pentru a cultiva o cultură a comportamentului în natură, calitățile unei persoane tolerante, pentru a insufla interes și dragoste pentru animale sălbatice, pentru a forma o atitudine pozitivă stabilă față de fiecare organism viu de pe Pământ, pentru a forma capacitatea de a vedea frumusețea.
Personal: interes cognitiv la ecologie.. Înțelegerea necesității de a obține cunoștințe despre diversitatea relațiilor biotice în comunitățile naturale pentru conservare biocenoze naturale. Abilitatea de a alege setările țintă și semantice în acțiunile și faptele lor în legătură cu fauna sălbatică. Necesitatea unei evaluări corecte a muncii proprii și a colegilor de clasă
cognitive: capacitatea de a lucra cu diverse surse de informații, de a le converti dintr-o formă în alta, de a compara și de a analiza informații, de a trage concluzii, de a pregăti mesaje și prezentări.
de reglementare: capacitatea de a organiza în mod independent executarea sarcinilor, de a evalua corectitudinea muncii, reflectarea activităților lor.
Comunicativ: să participe la dialogul din clasă; răspunde la întrebări de la un profesor, colegi de clasă, vorbește cu un public folosind echipamente multimedia sau alte mijloace de demonstrație
Rezultate planificate
Subiect: cunoașteți - conceptele de „habitat”, „ecologie”, „factori de mediu” influența lor asupra organismelor vii, „legături dintre vii și nevii”;. Să fie capabil să - definească conceptul de „factori biotici”; caracterizați factorii biotici, dați exemple.
Personal: emite judecăți, caută și selectează informații; analizează conexiunile, compară, găsește un răspuns la o întrebare problematică
Metasubiect: legături cu astfel de disciplinele academice precum biologia, chimia, fizica, geografia. Planificați acțiuni cu un scop stabilit; găsiți informațiile necesare în manual și în literatura de referință; să efectueze analiza obiectelor naturii; a trage concluzii; formulați-vă propria părere.
Forma de organizare activități de învățare - individual, grup
Metode de predare: vizual și ilustrativ, explicativ și ilustrativ, parțial explorator, muncă independentă cu literatură și manual suplimentar, cu DER.
Receptii: analiza, sinteza, concluzia, transferul de informatii de la un tip la altul, generalizare.
Învățarea de materiale noi
Dinamica populației
Mărimea populației este determinată în principal de două fenomene - fertilitatea și mortalitatea
În procesul de reproducere, numărul de indivizi dintr-o populație crește, teoretic este capabil de creștere nelimitată în număr (curba 1 din figură), totuși, factorii de mediu limitează această creștere, iar curba reală (curba 2) a populației creşterea se apropie de valoarea numărului limitator. Spatiul cuprins intre curba teoretica si cea reala caracterizeaza rezistenta mediului.
Dimensiunea totală a populației este supusă fluctuațiilor periodice sezoniere, pe termen lung în abundență, precum și celor neperiodice (de exemplu, focare de reproducere în masă a dăunătorilor). Aceste schimbări în numere sunt dinamica numărului de populații.
Există motive condiționate pentru fluctuațiile numărului de populații.
În prezența hranei disponibile, dimensiunea populației crește, dar la valoarea sa maximă, hrana devine un factor limitativ, iar lipsa acesteia duce la scăderea numărului.
Creșterile și coborâșurile populației pot apărea în procesul de competiție între mai multe populații pentru o singură nișă ecologică.
Factori abiotici ( regim de temperatură, umiditatea, compoziția chimică a mediului etc.) au o influență puternică asupra dimensiunii populației și provoacă adesea fluctuații semnificative.
Densitatea populației are de obicei un anumit optim. Odată cu orice abatere a numărului de la acest optim, intră în vigoare mecanismele de reglementare intrapopulară a acestuia.
O creștere a densității populației multor insecte este însoțită de o scădere a dimensiunii indivizilor, o scădere a fertilității acestora, o creștere a mortalității larvelor și pupelor, o schimbare a ratei de dezvoltare și a raportului dintre sexe, care reduce drastic. partea activa a populatiei. O creștere excesivă a densității populației stimulează adesea canibalism(din franceză canibal - canibal). Un exemplu izbitor este fenomenul de a-și mânca propriile ouă de către gândacii de făină. Canibalismul este observat la unele specii de pești, amfibieni și alte animale. Canibalismul este cunoscut la peste 1300 de specii de animale.
Unul dintre mecanismele importante de reglare a abundenței intrapopulației este emigrare- evacuarea, relocarea unei părți a populației în habitate mai puțin preferate din aceeași zonă. La unele specii de afide, o creștere a densității populației este însoțită de apariția unor indivizi înaripați capabili de
a se stabili. În timpul supraaglomerării, emigrarea are loc la un număr de mamifere (în special la rozătoarele murine) și la păsări.
Scăderea densității populației sub nivelul optim
(de exemplu, cu exterminarea crescută a șobolanilor) determină o creștere a fertilității și stimulează pubertatea lor mai devreme.
Unele mecanisme de reglare a mărimii populației pot preveni simultan competiția intraspecifică. Deci, dacă o pasăre își marchează zona de cuibărit cântând, atunci o altă pereche din aceeași specie cuibărește în afara ei. Urmele lăsate de multe mamifere le limitează vânătoarea
site-ul și să prevină introducerea altor persoane. Toate acestea elimină competiția intraspecifică și previne compactarea excesivă a populației.
După cum notează I. I. Shmalgauzen (1884-1963), toți biologii
sistemele logice sunt caracterizate printr-o capacitate mai mare sau mai mică de a se autoregla, adică homeostazia este capacitatea unui sistem viu (inclusiv a unei populații) de a menține un echilibru dinamic stabil în condițiile de mediu în schimbare. Echilibrul dinamic este fluctuația dimensiunii populației în cadrul unei valori medii.
Prima încercare de identificare a mecanismelor homeostaziei la animale sălbatice a fost făcută de K. Linnaeus
(1760). Conceptul generalizat de homeostazie și termenul în sine au fost propuse de W. Kennon (1929).
Sistemul homeostatic este, în primul rând, fiecare individ și nu numai
populația deja.
Un mecanism important pentru reglarea abundenței este răspunsul la stres.
Pentru o persoană, fenomenul stresului a fost descris pentru prima dată în 1936 de G. Selye. Ca răspuns la impactul negativ al oricăror factori, în organism apar două tipuri de reacții: specifice, în funcție de natura agentului dăunător
(de exemplu, o creștere a producției de căldură sub influența frigului) și o reacție nespecifică de stres (stres) ca efort general al organismului de a se adapta la condițiile în schimbare din natură, există multe forme de stres:
antropogen (apare la animale sub influența
activitati umane);
neuropsihiatric (manifestat cu incompatibilitate in-
indivizi dintr-un grup sau ca urmare a supraaglomerării populației);
termic, zgomot etc.
Întrebări și sarcini
1. Ce se numește rezistența mediului? Care este sensul ecologic al acestui concept?
2. Care sunt principalele motive ale fluctuațiilor populației.
3. Oferiți o descriere a populației ca sistem de autoreglare. Ce se numește homeostazia populației?
Soluția detaliată punctul 80 în biologie pentru elevii de clasa a 10-a, autorii Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014
1. Ce factori influențează mărimea populației?
Răspuns. În sistemele naturale cu nivel scăzut diversitatea speciilor, numărul populațiilor este puternic afectat de factori abiotici și antropici. Depinde de vreme compoziție chimică mediu și gradul de poluare al acestuia. În sistemele cu nivel inalt fluctuațiile diversității speciilor în populații sunt controlate în principal de factori biotici.
Toți factorii de mediu, în funcție de natura influenței lor asupra mărimii populației, pot fi împărțiți în două grupe.
Factorii independenți de densitatea populației modifică dimensiunea populațiilor într-o direcție, indiferent de numărul de indivizi din ele. Factorii abiotici și antropici (cu excepția activităților umane de mediu) afectează numărul de indivizi, indiferent de densitatea populației. Astfel, iernile severe reduc numărul populațiilor de animale poikiloterme (șerpi, broaște, șopârle). Stratul gros de gheață și lipsa oxigenului suficient de sub gheață reduc numărul populațiilor de pești iarna. Verile și toamnele uscate, urmate de ierni geroase, reduc populațiile gândacului din Colorado. Împușcarea necontrolată a animalelor sau capturarea peștilor reduce capacitatea de regenerare a populațiilor acestora. Concentrații mari de poluanți în mediu inconjurator afectează negativ abundența tuturor speciilor sensibile.
Capacitatea mediului (mărimea maximă a populației) este determinată de capacitatea mediului de a oferi o populație resursele necesare: hrană, adăpost, indivizi de sex opus etc. Când mărimea populației se apropie de capacitatea mediului, există o penurie de hrană din cauza alimentației sale crescute. Și atunci este pus în acțiune mecanismul de reglare a mărimii populației prin competiție intraspecifică pentru o resursă. Dacă densitatea populației este mare, aceasta este reglementată de o creștere a mortalității ca urmare a concurenței crescute. Unii indivizi mor fie din cauza lipsei de hrană (erbivore), fie ca rezultat al războiului biologic sau chimic. O creștere a mortalității duce la o scădere a densității. Dacă densitatea populației este scăzută, aceasta se reface prin creșterea natalității datorită reînnoirii resurselor alimentare și slăbirii concurenței.
Războiul biologic este uciderea concurenților dintr-o populație prin atac direct (prădători din aceeași specie). O scădere bruscă a resurselor alimentare poate duce la canibalism (mâncând propriul lor fel). Războiul chimic este alocare substanțe chimice care întârzie creșterea și dezvoltarea sau ucid indivizi tineri (plante, animale acvatice). Manifestarea războiului chimic poate fi observată în dezvoltarea mormolocilor. La densitate mare, mormolocii mai mari eliberează în apă substanțe care inhibă creșterea indivizilor mici. Prin urmare, doar mormolocii mari își finalizează dezvoltarea. După aceea, mormolocii mici încep să crească.
Reglarea mărimii populației prin cantitatea de resurse alimentare este văzută clar în exemplul interacțiunii dintre populațiile de prădători și pradă. Ele au o influență reciprocă asupra abundenței și densității reciproce, provocând urcușuri și coborâșuri repetate în numărul ambelor populații. Mai mult, în acest sistem de fluctuații, creșterea numărului de prădători rămâne în urmă cu creșterea numărului de pradă în fază.
Un mecanism important pentru reglarea numărului în populațiile supraaglomerate este răspunsul la stres. O creștere a densității populației duce la o creștere a frecvenței întâlnirilor dintre indivizi, ceea ce determină astfel de modificări fiziologice la ei care conduc fie la o scădere a natalității, fie la o creștere a mortalității, motiv pentru care scăderea mărimea populației. Stresul nu provoacă modificări ireversibile în organism, ci doar duce la blocarea temporară a unor funcții ale corpului. Odată cu eliminarea suprapopulării, capacitatea de reproducere este restabilită rapid.
Toate mecanismele de reglementare a populației dependente de densitatea populației sunt pornite înainte ca resursele de mediu să fie complet epuizate. Din acest motiv, autoreglementarea numerelor se realizează în populații.
2. Ce exemple de fluctuații ciclice ale mărimii populației cunoașteți?
Răspuns. În natură, populațiile fluctuează. Astfel, numărul populațiilor individuale de insecte și plante mici poate ajunge la sute de mii și un milion de indivizi. În schimb, populațiile de animale și plante pot fi relativ mici ca număr.
Orice populație nu poate consta dintr-un număr mai mic de indivizi decât este necesar pentru a asigura implementarea stabilă a acestui mediu și stabilitatea populației la factorii de mediu - principiul dimensiunii minime a populației.
Dimensiunea minimă a populației este specifică speciei. Depășirea minimului duce populația la moarte. Deci, mai departe trecerea tigrului Orientul îndepărtat, va duce inevitabil la dispariție din cauza faptului că unitățile rămase, negăsind parteneri de reproducere cu o frecvență suficientă, se vor stinge în câteva generații. De asemenea, amenință plante rare(orhidee „papuc de doamnă” etc.).
Reglarea densității populației are loc atunci când resursele energetice și spațiale sunt utilizate pe deplin. O creștere suplimentară a densității populației duce la o scădere a aprovizionării cu alimente și, în consecință, la o scădere a fertilităţii.
Există fluctuații neperiodice (observate rar) și periodice (permanente) ale numărului de populații naturale.
Fluctuații periodice (ciclice) ale numărului de populații. Ele sunt de obicei efectuate într-un sezon sau mai mulți ani. Modificări ciclice cu creșterea numărului după o medie de 4 ani au fost înregistrate la animalele care trăiesc în tundra - lemeni, bufnițe de zăpadă, vulpi arctice. Fluctuațiile sezoniere ale abundenței sunt, de asemenea, caracteristice multor insecte, rozătoare asemănătoare șoarecilor, păsări și organisme acvatice mici.
„Există anumite limite superioare și inferioare pentru dimensiunile medii ale populației care sunt respectate în natură sau care, teoretic, ar putea exista pentru o perioadă de timp arbitrar lungă”.
Exemplu. La lăcustele migratoare, la număr redus, larvele fazei solitare au culoarea verde aprins, iar adulții au culoarea gri-verde. În anii reproducerii în masă, lăcusta trece într-o fază în etape. Larvele capătă o culoare galben strălucitor cu pete negre, în timp ce adulții devin galben lămâie. Se modifică și morfologia indivizilor.
Întrebări după § 80
1. Ce este dinamica populației?
Răspuns. Dinamica populației reprezintă procesele de modificări ale principalilor săi indicatori biologici în timp. Importanța principală în studiul dinamicii populației este acordată modificărilor în abundență, biomasă și structura populației. Dinamica populației este unul dintre cele mai semnificative fenomene biologice și ecologice. Putem spune că viața unei populații se manifestă în dinamica ei.
O populație nu poate exista fără schimbări constante, datorită cărora se adaptează la condițiile de viață în schimbare. Indicatori precum fertilitatea, mortalitatea și structura pe vârstă sunt foarte importanți, dar niciunul dintre ei nu poate fi utilizat pentru a judeca dinamica populației în ansamblu.
Un proces important în dinamica populației este creșterea populației (sau pur și simplu „creșterea populației”), care are loc atunci când organismele se stabilesc în noi habitate sau după o catastrofă. Natura creșterii este diferită. În populațiile cu o structură de vârstă simplă, creșterea este rapidă și explozivă. La populațiile cu o structură complexă de vârstă, este netedă, încetinind treptat. În orice caz, densitatea populației crește până când încep să acționeze factorii care limitează creșterea populației (restricția poate fi asociată cu utilizarea integrală a resurselor consumate de populație sau cu alte tipuri de restricții). În final, se ajunge la un echilibru, care se menține.
2. Care este fenomenul de reglare a populației? Care este semnificația sa în ecosistem?
Răspuns. Când creșterea populației este completă, numărul acesteia începe să fluctueze în jurul unei valori mai mult sau mai puțin constante. Adesea, aceste fluctuații sunt cauzate de schimbări sezoniere sau anuale ale condițiilor de viață (de exemplu, modificări ale temperaturii, umidității, aprovizionării cu alimente). Uneori pot fi văzute ca aleatorii.
La unele populații, fluctuațiile populației sunt de natură ciclică regulată.
Cele mai cunoscute exemple de fluctuații ciclice includ fluctuațiile abundenței anumitor specii de mamifere. De exemplu, ciclurile cu periodicitate de trei și patru ani sunt caracteristice multor rozătoare asemănătoare șoarecilor (șoareci, volei, lemmings) și prădătorilor lor (bufniță polară, vulpi arctice).
Cel mai cunoscut exemplu de fluctuații ciclice ale populațiilor de insecte sunt focarele periodice de acridoide. Informațiile despre invazia lăcustei rătăcitoare datează din cele mai vechi timpuri. Lăcustele trăiesc în deșerturi și zone uscate. De mulți ani, nu migrează, nu dăunează culturilor și nu atrage prea multă atenție asupra ei. Cu toate acestea, din când în când densitatea populațiilor de lăcuste atinge proporții monstruoase. Sub influența aglomerației, insectele suferă o serie de modificări în aspectul lor (de exemplu, își dezvoltă aripi mai lungi) și încep să zboare spre zonele agricole, mâncând tot ce le este în cale. Motivele unor astfel de explozii de populație se datorează aparent instabilității condițiilor de mediu.
3. Ce rol joacă factorii abiotici și biotici în schimbarea densității populației?
Răspuns. Motivele fluctuațiilor bruște ale numărului de populații ale unor organisme pot fi diverși factori abiotici și biotici. Uneori, aceste fluctuații sunt în acord cu schimbările condiții climatice. Cu toate acestea, în unele cazuri, este imposibil de explicat schimbările în dimensiunea unei anumite populații prin influența factorilor externi. Cauzele care provoacă fluctuațiile populației pot fi de la sine; atunci se vorbeşte de factori interni ai dinamicii populaţiei.
Sunt cunoscute cazuri când, în condiții de suprapopulare, un număr de mamifere suferă schimbări bruște în starea lor fiziologică. Astfel de modificări afectează în primul rând organele sistemului neuroendocrin, afectând comportamentul animalelor, modificându-le rezistența la boli și diferite tipuri de stres.
Uneori, acest lucru duce la creșterea mortalității indivizilor și la o scădere a densității populației. Iepurii albi, de exemplu, în perioadele de vârf mor adesea brusc din cauza așa-numitei „boală șoc”.
Astfel de mecanisme pot fi, fără îndoială, clasificate drept regulatori interni ai populației. Acestea sunt declanșate automat imediat ce densitatea depășește o anumită valoare de prag.
În general, toți factorii care influențează dimensiunea populației (nu contează dacă limitează sau favorizează reproducerea populației) sunt împărțiți în doi grupuri mari:
– independent de densitatea populației;
- dependent de densitatea populatiei.
Al doilea grup de factori este adesea numit control de reglare sau densitate.
Nu trebuie să ne gândim că prezența mecanismelor de reglementare ar trebui să stabilizeze întotdeauna populația. În unele cazuri, acțiunea lor poate duce la fluctuații ciclice ale numărului chiar și în condiții constante de viață.
Spuneți-ne despre schimbările sezoniere ale populațiilor de animale și plante pe care le cunoașteți (amintiți-vă observațiile personale).
Răspuns. La multe specii de animale și plante, fluctuațiile populației sunt cauzate de schimbările sezoniere ale condițiilor de viață (temperatură, umiditate, lumină, aprovizionare cu hrană etc.). Sunt demonstrate exemple de fluctuații sezoniere ale numărului de populații - stoluri de țânțari, păsări migratoare, ierburi anuale - în sezonul cald, în perioada de iarna aceste fenomene sunt practic eliminate.
De cel mai mare interes sunt fluctuațiile numărului de populații care apar de la an la an. Ele sunt numite interanuale, spre deosebire de intraanuale, sau sezoniere. Dinamica interanuală a populației poate fi de altă natură și se poate manifesta sub forma unor valuri line de schimbări (număr, biomasă, structura populației) sau sub forma unor schimbări bruște frecvente.
În ambele cazuri, aceste modificări pot fi regulate, adică ciclice, sau neregulate - haotice. Primele, spre deosebire de cele din urmă, conțin elemente care se repetă la intervale regulate (de exemplu, la fiecare 10 ani populația atinge o anumită valoare maximă).
Fluctuațiile numărului unor specii de păsări (de exemplu, vrăbiuța orășenească) sau de pești (sumbră, corégon, gobi etc.) observate de la an la an oferă un exemplu de modificări neregulate ale dimensiunii populației, asociate de obicei cu modificări ale condițiilor climatice sau modificări ale poluării mediului trăind cu substanțe care au un efect dăunător asupra organismelor.
Sunt interesante observațiile privind fluctuațiile populației din orașul pițigoi mare. Numărul său în oraș iarna crește de 10 ori față de vara.
Folosind literatură suplimentară, dați exemple de fluctuații ciclice ale numărului de animale sau plante.
Răspuns. Pentru populațiile naturale, există:
1) modificări sezoniere ale numărului asociate cu schimbări sezoniere ale factorilor de mediu,
2) fluctuații care sunt cauzate de schimbările meteorologice. Schimbările sezoniere ale abundenței sunt cele mai pronunțate la multe insecte, precum și la majoritatea plantelor anuale.
Exemple de fluctuații semnificative ale populației sunt demonstrate de unele specii de mamifere și păsări nordice, care au cicluri de 9-10 sau 3-4 ani. Un exemplu clasic de fluctuație de la 9 până la 10 ani este schimbarea abundenței iepurilor de câmp și a râului în Canada, cu vârfuri în abundență de iepuri cu un an sau mai multe vârfuri premergătoare abundenței râului.
Pentru a evalua starea dinamică a populațiilor de plante, se efectuează o analiză a stărilor de vârstă (ontogenetice). Semnul cel mai ușor de definit al unei stări stabile a unei populații este un spectru ontogenetic cu drepturi depline. Astfel de spectre sunt numite de bază (caracteristice), ele determină starea definitivă (stabilită dinamic) a populațiilor.
Cele mai cunoscute exemple de fluctuații ciclice includ fluctuațiile comune ale abundenței unor specii de mamifere nordice. De exemplu, ciclurile cu periodicitate de trei și patru ani sunt caracteristice multor rozătoare nordice murine (șoareci, volei, lemmings) și prădătorilor acestora (bufniță polară, vulpe arctică), precum și iepuri de câmp și râși.
În Europa, lemmingii ating uneori densități atât de mari încât încep să migreze din habitatele lor supraaglomerate. Atât la lemming, cât și la lăcuste, nu toate cazurile de creștere a numărului sunt însoțite de migrație.
Uneori, fluctuațiile ciclice ale dimensiunii populației pot fi explicate prin interacțiuni complexe între populații. diferite feluri animale și plante din comunități.
Luați în considerare, de exemplu, fluctuațiile abundenței anumitor specii de insecte din pădurile europene, cum ar fi molia pinului și molia zada, ale căror larve se hrănesc cu frunzele copacilor. Vârfurile numărului lor se repetă în aproximativ 4-10 ani.
Fluctuațiile în abundența acestor specii sunt determinate atât de dinamica biomasei arborilor, cât și de fluctuațiile abundenței păsărilor mâncatoare de insecte. Pe măsură ce biomasa copacilor din pădure crește, cei mai mari și mai bătrâni copaci devin sensibili la omizile de viermi de muguri și adesea mor din cauza defolierii repetate (pierderea frunzelor).
Moartea și descompunerea lemnului revine în solul pădurii nutrienți. Sunt folosiți pentru dezvoltarea lor de copaci tineri care sunt mai puțin sensibili la atacul insectelor. Creșterea copacilor tineri este facilitată și de o creștere a iluminării din cauza morții copacilor bătrâni cu coroane mari. Între timp, păsările reduc numărul de viermi de muguri. Cu toate acestea, ca urmare a creșterii copacilor, acesta (numărul) începe din nou să crească și procesul se repetă.
Dacă luăm în considerare existența pădurilor de conifere pe perioade lungi de timp, devine clar că viermele de frunze întinerește periodic ecosistemul, așa cum ar fi. pădure de conifere, este o parte integrantă a acestuia. Prin urmare, creșterea numărului acestui fluture nu reprezintă o catastrofă, așa cum ar putea părea oricui vede copaci morți și pe moarte la o anumită etapă a ciclului.
Motivele fluctuațiilor bruște ale numărului unor populații pot fi diverși factori abiotici și biotici. Uneori, aceste fluctuații sunt în acord cu schimbările condițiilor climatice. Cu toate acestea, în unele cazuri, este imposibil de explicat schimbările în dimensiunea unei anumite populații prin influența factorilor externi. Cauzele care provoacă fluctuațiile populației pot fi de la sine; atunci se vorbeşte de factori interni ai dinamicii populaţiei
fluctuații ale numărului de organisme.
REGLEMENTAREA MEDIULUI
Sarcini : să se familiarizeze cu caracteristicile ecologice ale populației, să identifice mecanismele de reglare.
Elemente de conținut: dinamica populației, natalitatea, mortalitatea, mecanismele de reglare, fluctuațiile ciclice ale numărului.
Tip de lecție: combinate.
Echipamente: tabele care arată structura populației speciei, fluctuațiile ciclice ale numărului de specii.
În timpul orelor
I. Moment organizatoric.
II. Verificarea cunoștințelor elevilor.
Dictarea biologică.
1. Concurența este o relație între...
2. Se stabilește o relație simbiotică între...
3. Stomacul și intestinele mamiferelor rumegătoare sunt în mod constant locuite de bacterii care provoacă fermentația. Acesta este un exemplu…
4. Un exemplu de competiție este relația dintre...
5. Stratificarea este un exemplu de relații între specii precum...
6. Dacă ambele specii beneficiază de interacțiune, atunci acesta este un exemplu...
7. Dacă indivizii unei specii mănâncă indivizi ai altei specii, această formă de relație ilustrează...
8. Care este numele formei de relație dintre bacteriile nodulare și leguminoase?
9. Semințele seriei sunt răspândite cu ajutorul omului. Acest
exemplu...
10. Cum se numește forma relației dintre un rechin și un fish-stuck-paly?
III. Învățarea de materiale noi.
După cum știți,populatia - un grup de indivizi din aceeași specie care interacționează între ei și trăiesc împreună într-o zonă comună.
Populațiile sunt dinamice. Ele sunt în continuă schimbare. Mobilitatea și puterea acestor schimbări reflectăcaracteristici dinamice . Starea populației este caracterizată de indicatori precum rata natalității, mortalitatea, introducerea și evacuarea indivizilor, numărul, rata de creștere. Acest lucru ia în considerare timpul.
Dimensiunea populației este numărul total de indivizi din acesta. Această valoare este caracterizată de o gamă largă de variabilitate, dar nu poate fi sub anumite limite. Reducerea populației dincolo de aceste limite poate duce la dispariția populației.
Densitate populatiilor este numărul de indivizi pe unitate de suprafață sau volum. Odată cu creșterea populației, densitatea acesteia, de regulă, crește; rămâne aceeaşi numai în cazul dispersării indivizilor şi extinderii intervalului.
Structura spațială populațiile se caracterizează prin particularitățile distribuției indivizilor pe teritoriul ocupat și se pot schimba în timp; depinde de anotimpul anului, de mărimea populației, de structura de vârstă și sex etc.
Structura sexuală reflectă un anumit raport de bărbați și femei dintr-o populație. Modificările în structura sexuală a unei populații afectează rolul acesteia în ecosistem, deoarece masculii și femelele multor specii diferă între ei prin alimentație, ritm de viață, comportament etc. Predominanța proporției femelelor față de masculi asigură o intensificare mai mare creșterea populației.
Structura de vârstă populatiilor reflectă raportul dintre diferitele grupe de vârstă din populații, în funcție de speranța de viață, momentul declanșării pubertății, numărul de urmași dintr-un pui, numărul de descendenți pe sezon etc.
structura ecologica populatiilor indică atitudinea diferitelor grupuri de organisme față de condițiile de mediu.
fertilitate este numărul de tineri născuți pe zi, lună sau an șimortalitate este numărul deceselor în aceeași perioadă.
Mecanisme de reglementare – procese care reglează automat stabilitatea populaţiei. Necesar la creșterea sau scăderea numărului. Mecanismele de reglementare cauzeazăfluctuaţiile ciclice ale populaţiei , care depind:
џ din stabilitate conditii de viata,
џ durata viata speciei,
џ cantitate de mâncare,
џ capacitatea de a se reproduce,
џ influența umană.
Condiții pentru stabilitatea populației
IV. Consolidarea materialului studiat.
Rezolvarea problemelor de mediu.
Sarcină1.
Mecanismul genetic de determinare a sexului asigură că descendenții sunt împărțiți în funcție de sex într-un raport de 1: 1. În populațiile de multe animale, raportul dintre femele și masculi se poate abate semnificativ de la 1: 1. Ce credeți că poate provoca astfel de abateri? Pot fi adaptative?
Sarcină2.
Multe animale petrec o parte a anului singure sau în perechi, iar în unele anotimpuri formează turme. Dați exemple de astfel de animale și analizați cu ce caracteristici ale stilului lor de viață este asociat acest fenomen.
Sarcină3.
Cele două tipuri extreme de distribuție a indivizilor în spațiu sunt uniforme (în care probabilitatea de a fi lângă un alt individ este mai mică decât probabilitatea de a fi la o oarecare distanță de acesta) și grup (indivizii formează grupuri). În ce condiții apar aceste două tipuri de distribuție? Luați în considerare problema separat pentru animale și plante și apoi trageți concluzii generale.
Teme pentru acasă: § 9.6 (se repetă § 9.1–9.5).
/ Capitolul 9. Organism și mediu Sarcina: §9.6. Fluctuații ale numărului de organisme. Reglementarea mediului
Răspuns la capitolul 9. Organism și mediu Sarcina: §9.6. Fluctuații ale numărului de organisme. Reglementarea mediului
Teme gata făcute (GDZ) Biologie Pasechnik, Kamensky Clasa a 9-a
Biologie
Clasa a 9-a
Editura: Bustard
Anul: 2007 - 2014
Intrebarea 1. Ce este dinamica populației? Ce factori cauzează fluctuațiile populației?
Dinamica populației este cel mai important proces ecologic, caracterizat printr-o modificare a numărului de organisme care le alcătuiesc în timp. Schimbarea populației este proces dificil, care asigură stabilitatea populațiilor, utilizarea cât mai eficientă a resurselor ecologice de către organisme și, în final, modificări ale proprietăților organismelor înseși în conformitate cu condițiile în schimbare ale vieții lor.
Dinamica populației este strâns dependentă de indicatori precum fertilitatea și mortalitatea, care se schimbă constant în funcție de mulți factori. Când natalitatea depășește rata mortalității, populația crește și invers: numărul scade atunci când rata mortalității devine mai mare decât natalitatea. Schimbările constante ale condițiilor de viață ale organismelor conduc la o creștere a unuia sau altuia proces. Ca urmare, populațiile fluctuează.
Fluctuațiile populației pot fi cauzate de modificări sezoniere ale condițiilor de viață – factori: abiotici (temperatură, umiditate, iluminare etc.) sau biotici (dezvoltarea infecțiilor parazitare, prădare, competiție). În plus, dinamica populației este afectată de capacitatea indivizilor care alcătuiesc populația de a migra - de a zbura, de a hoinări etc.
Întrebarea 2. Care este semnificația dinamicii populației în natură?
Schimbările dinamice ale populației asigură stabilitatea populațiilor, utilizarea cât mai eficientă a resurselor ecologice de către organismele care le compun și, în final, modificări ale proprietăților organismelor înseși în conformitate cu condițiile în schimbare ale vieții lor.
Întrebarea 3. Care sunt mecanismele de reglementare? Dă exemple.
Populațiile au capacitatea de a-și regla în mod natural numărul datorită mecanismelor de reglare care au caracterul reacțiilor comportamentale sau fiziologice ale organismelor la modificările densității populației. Acestea sunt declanșate automat când densitatea populației atinge valori prea mari sau prea scăzute.
La unele specii, se manifestă într-o formă severă, ducând la moartea unui exces de indivizi (autosubțierea la plante, canibalism la unele specii de animale, aruncarea puilor „în plus” din cuib la păsări), iar la altele - într-o formă mai blândă: se exprimă printr-o scădere a fertilităţii la nivelul reflexelor condiţionale (diverse manifestări ale reacţiilor de stres) sau prin secretarea unor substanţe care întârzie creşterea (dafnie, mormoloci - larve de amfibieni) şi dezvoltarea (deseori întâlnite la peşti) .
Interesante sunt cazurile de limitare a dimensiunii populației prin astfel de modificări de comportament cu densitate crescândă, care conduc în cele din urmă la migrarea în masă a indivizilor.
De exemplu, cu o creștere excesivă a populației de fluturi de viermi de mătase siberieni, o parte dintre fluturi (în principal femele) zboară separat pe distanțe de până la 100 km.
Poate duce la fluctuații ale populației?
Toată viața de pe pământ se schimbă.
Schimbările stau la baza evoluției organismelor, baza pentru dezvoltarea tuturor sistemelor ecologice fără excepție.
Printre cele mai importante procese ecologice se numără dinamica populațiilor, adică modificările numărului organismelor constitutive ale acestora.
Populațiile nu ar putea exista în condiții de mediu în schimbare fără a se schimba odată cu ele. Modificările populației reprezintă un proces complex care asigură stabilitatea populațiilor, utilizarea cât mai eficientă a resurselor ecologice de către organisme și, în final, modificări ale proprietăților organisme conform condiţiilor schimbătoare ale vieţii lor.
Să luăm în considerare mecanismele modificărilor numărului de populații.
Fiecare populație de plante sau animale poate fi caracterizată prin rata de reproducere sau fertilitate. Fertilitatea este exprimată ca numărul sau proporția de indivizi (ouă, semințe) născuți (clozionați, depus) în populatiilor pe unitatea de timp. Fertilitatea este determinată de proprietățile ambelor organisme (de exemplu, fertilitatea femelelor) și ale populațiilor lor (compoziția, abundența etc.).
În orice populație naturală, numărul indivizilor născuți depășește întotdeauna numărul părinților lor. Acest lucru este ușor de verificat prin amintirea câte semințe produce o plantă sau câți pui se nasc, de exemplu, o pisică, o lupoaică, un graur, o broască sau un pește. Datorită natalității, populația tinde spre creștere nelimitată.
Cu toate acestea, nu toți indivizii noilor pui pot supraviețui până la vârsta adultă și pot lăsa urmași. Unii dintre ei mor. Rata cu care mor organismele se numește mortalitate. Mortalitatea este exprimată ca numărul sau proporția de indivizi care mor pe unitatea de timp. Mortalitatea limitează creșterea populației.
Atât ratele natalității, cât și cele ale mortalității se schimbă constant, în funcție de mulți factori. Când natalitatea depășește rata mortalității, populația crește și invers: numărul scade atunci când rata mortalității devine mai mare decât natalitatea. Schimbările constante ale condițiilor de viață ale organismelor conduc la o creștere a unuia sau altuia proces. Ca urmare, populațiile fluctuează.
Capacitatea de a se schimba permite populațiilor să se adapteze constant la condițiile de viață în schimbare. De exemplu, apariția resurselor gratuite duce la creșterea natalității, la creșterea numărului și extinderea limitelor teritoriale ale populațiilor (cum se observă atunci când presiunea competitivă este slăbită) și invers. Fluctuațiile populației pot fi cauzate de schimbări sezoniere ale condițiilor de viață - temperatură, umiditate, lumină.
Uneori, cauzele care provoacă fluctuațiile populației pot fi de la sine. Acest lucru se întâmplă atunci când rata mortalității sau natalității organismelor se modifică ca răspuns la modificările numărului lor, mai precis, densitatea populației, adică numărul de indivizi pe unitate de suprafață.
Mecanismele de acest fel se numesc reglementare, ele funcționând automat atunci când densitatea populației atinge ori valori prea mari, fie prea scăzute.
Mecanismele de reglare pot avea caracterul de răspunsuri comportamentale sau fiziologice ale organismelor la modificările densității populației.
Sunt cazuri când, în condiții de suprapopulare, un număr de mamifere există schimbări bruște în starea fiziologică, care afectează comportamentul animalelor, reduce rezistența acestora la boli și alte efecte adverse.
Iepurii albi, de exemplu, în perioadele de vârf mor adesea brusc din cauza „boală de șoc”. La unele specii de pești, la densități mari de populație, adulții trec la hrănirea cu puieții lor, drept urmare populația începe să scadă. O creștere a mortalității și o scădere a natalității sub influența densității mari se observă la populațiile multor specii de animale și plante. În toate aceste cazuri, populația în sine, sau mai bine zis, densitatea ei, dă semnalul pentru activarea mecanismelor de reglare.
Activarea mecanismelor de reglare poate provoca fluctuații ciclice ale dimensiunii populației.
Un exemplu de modificări ciclice este dat de fluctuațiile abundenței unor specii de mamifere nordice. De exemplu, ciclurile cu o periodicitate de trei și patru ani sunt caracteristice multor rozătoare nordice murine - șoareci, volei, lemmings, bufnițe de zăpadă, vulpi arctice etc.
În cursul evoluției tipuri diferite organismele vii capătă proprietăți diferite. Acest lucru se reflectă în proprietățile populațiilor lor, în particularitățile fluctuațiilor populației. Populațiile de specii adaptate existenței în condiții stabile, deși dure (pinguini, balene, urși polari), de regulă, nu sunt capabile de schimbări rapide ale numărului. Fără intervenția umană, numărul lor se schimbă fără probleme, fără vârfuri sau scăderi ascuțite. O astfel de imagine a dinamicii este tipică pentru organismele cu un ciclu lung de dezvoltare, ale căror populații includ multe grupe de vârstă. În același corp de apă, de exemplu, abundența știucii, a cărei populație este formată din 25 de grupe de vârstă, se modifică mult mai lent decât abundența anghilelor, a căror populație include doar 6 grupe de vârstă.
Alte specii care trăiesc în zonele temperate, în special animalele anuale (majoritatea insectelor) și plantele (unele tipuri de ierburi), sunt capabile de schimbări rapide și drastice ale numărului. Aceste schimbări sunt cuprinzătoare. În anii de abundență minimă și maximă, numărul acestor specii poate diferi de zeci, sute și uneori de mii de ori. Aceste specii se caracterizează prin „explozii de populație. - creșteri bruște explozive ale numărului care apar aproape brusc. Acest lucru se întâmplă atunci când există condiții deosebit de favorabile pentru reproducerea organismelor. Populațiile de acest tip, de regulă, sunt primele care populează noi habitate în comunități care se află în stadiile incipiente ale dezvoltării lor.
În ecosistemele mature, incluzând multe specii diferite de plante, animale și microorganisme, unde se dezvoltă relații biotice și există o distribuție strictă a resurse, relații precum competiția sau prădarea devin motivul principal al fluctuațiilor numărului de specii individuale.
Relațiile biotice acționează ca un fel de regulatori, ele suprimă „exploziile populației”, transformă schimbările haotice în formă de fluctuații periodice regulate și, într-un număr de cazuri, stabilizează numărul de organisme.
Aici ne confruntăm cu proprietăți importante cu care sunt înzestrate sistemele ecologice de diferite niveluri de organizare (comunități, populații, ecosisteme):
funcționarea unui element individual al sistemului este determinată de conexiunile acestuia cu alte elemente;
elementele individuale sunt interschimbabile: pierderea unuia duce la faptul că funcțiile sale încep să îndeplinească
un alt element care ocupă o poziţie similară în sistem.
Acesta este un alt tip de reglementare.
Comunitățile, așa cum spune, reglează schimbările care au loc în populațiile individuale, populațiile, pe de altă parte, ajută ecosistemul să-și păstreze proprietățile chiar și cu pierderea unuia sau altuia dintre elementele sale. Odata cu disparitia unei specii, locul ei este luat de alta, asemanator cu prima aflata pe pozitie in structura trofica a comunitatii.
Un exemplu sunt modificările obișnuite ale compoziției speciilor peștilor din corpurile de apă unde se dezvoltă pescuitul. Scăderea numărului celor mai valoroase specii din cauza pescuitului duce adesea la o creștere a numărului de așa-numiți pești „buruieni”, care nu prezintă interes pentru pescari. Bogăția de specii este în scădere, deși putere totală populația de pești rămâne neschimbată.
Procesele microevolutive sunt strâns legate de dinamica populației. Probabilitatea unor modificări ale fondului genetic (încălcarea echilibrului acestuia) crește în special atunci când dimensiunea populației este scăzută. În consecință, în anii de abundență scăzută, procesele microevolutive ar trebui să continue mai activ. Dacă ținem cont de faptul că scăderea numărului de organisme se produce cu schimbări bruște ale factorilor externi, putem înțelege că în aceleași momente selecția motivului începe să se intensifice. Cu alte cuvinte, atunci când se confruntă cu modificări ale condițiilor de viață, populația răspunde la acestea nu numai prin modificări ale numărului, ci și prin modificări ale organismelor în sine: indivizii cu acele proprietăți care sunt utile în anumite condiții specifice rămân în populație.
În perioadele de creștere a populației, modificările dobândite sunt fixe în populație. Selecția stabilizatoare începe să acționeze. Acesta este modul în care organismele se adaptează la noile condiții de viață.
Dinamica populației. Fertilitate. Mortalitate. mecanisme de reglementare. Fluctuațiile ciclice ale populației.
1. Ce este dinamica populației? Ce factori cauzează fluctuațiile populației?
2. Care este semnificația dinamicii populației în natură?
3. Care sunt mecanismele de reglementare? Dă exemple.
Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie clasa a 9-a
Trimis de cititorii de pe site
Se încarcă...
