Естествознание. 10 класс

Урок 21. Популяции и процессы их регуляции

Конспект урока

Конспект на интерактивный видео-урок

по предмету «Естествознание» для «10» класса

Урок № 21. Популяции и процессы их регуляции

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

- Почему популяцию можно представить в качестве элементарной единицы эволюции?

- Каковы ключевые характеристики популяции, отражающие ее состояние?

- Каковы особенности регуляции численности популяции?

- Как человек воздействует на численность популяции?

Глоссарий по теме:

Популяция – это совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают на конкретной территории, свободно скрещиваются, имеют общее историческое происхождение, и генетическую структуру, а также в некоторой степени изолированы от других популяций данного вида.

Плотность популяции – это число особей на единицу площади территории или объема (например, в случае организмов, обитающих в воде или почве).

Экологическая стратегия популяции – это наиболее общая характеристика популяции, которая зависит от особенностей вида, и факторов среды, под влиянием которых существует популяция. Выделяют два основных типа экологических стратегий, называемых r-стратегией и k-стратегией (при наличии различных промежуточных стратегий).

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

1. Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 103-105..

2. Барабанова О.А., Безкоровайная И.Н., Бухарова Е.Б. и др. Экология: курс лекций. // Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – с. 34-45.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Образовательный портал «Экологическое образование» https://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=364

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Популяция представляет собой совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают на конкретной территории, свободно скрещиваются, имеют общее историческое происхождение, и генетическую структуру, а также в некоторой степени изолированы от других популяций данного вида. Популяция – это форма существования вида, а также единица эволюции, так как в основе всех эволюционных процессов, происходящих на микроуровне и завершающихся формированием вида, лежат именно генетические преобразования в популяциях. На популяционном уровне развиваются различного рода адаптации, происходят эволюционные процессы, в том числе и естественный отбор.

Популяция – это также структурная единица экосистемы, все экосистемы состоят из популяций, взаимодействующих между собой.

Важнейший параметр, характеризующий состояние популяции – численность популяции – это число всех особей в популяции. Сосчитать всех особей большинства популяций невозможно, ввиду чего для оценки такого параметра, как численность популяции введен дополнительный параметр – плотность популяции.

Плотность популяции – это число особей на единицу площади территории или объема (например, в случае организмов, обитающих в воде или почве).

Выживаемость – это абсолютное число (либо процентная доля) особей популяции, которое сохраняется в популяции за конкретный промежуток времени.

Выживаемость популяции определяется по формуле:

Z = п / N 100%,

где Z – показатель выживаемости в %; п – число выживших особей; N – исходная численность популяции.

Выживаемость популяции отражают в виде кривых выживания, показывающих динамику численности выживших особей на единицу времени. Каждому виду свойственная кривая выживания определенного типа, в целом различают три основные кривые выживания (представлены на рисунке).

Рисунок 1. Основные кривые выживания

Кривая выживания I типа характерна для тех видов организмов, смертность которых сравнительно мала в течение жизни, но возрастает к концу (это, к примеру, некоторые насекомые, погибающие после кладки яиц, крупные млекопитающие, люди). У в популяциях, динамика выживаемости которых отображена кривой I типа, как правило, незначительная смертность детских особей, которая у высших животных часто связана с высоким уровнем заботы о потомстве.

Кривая выживания II типа отражает динамику популяций тех видов, смертность особей которых относительно постоянна на протяжении всей жизни (рептилии, птицы).

Кривая выживания III типа характерна для популяций тех видов, для которых характерна массовая гибель особей на начальном этапе жизни (рыбы, беспозвоночные), при большой численности потомства (например, множество икринок у рыб) и отсутствии заботы о потомстве (например, рыбы не заботятся об икринках и мальках, в отличие от млекопитающих, выкармливающих детенышей молоком до определенного возраста).

Экологическая стратегия популяции – это наиболее общая характеристика популяции, которая зависит от особенностей вида, и факторов среды, под влиянием которых существует популяция. Выделяют два основных типа экологических стратегий, называемых r-стратегией и k-стратегией (при наличии различных промежуточных стратегий).

r-стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций r-стратегии характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции r-стратегии демонстрируют способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

k-стратегия направлена на повышение выживаемости особей в популяции в условиях уже стабильной численности. В популяциях такого типа происходит отбор на конкурентоспособность особей, рост уровня заботы о потомстве, повышение защищенности потомства и рост вероятности выживания потомства.

Периоды резких колебаний численности популяции называют волнами жизни или популяционными волнами. Чаще всего популяционные волны связаны с трофическими (пищевыми) факторами, в ряде случаев резкие снижения или возрастания численности популяции могут быть обусловлены влиянием хищников, изменением места обитания (например, под действием антропогенного фактора), солнечной активностью, погодными условиями, сменой времен года.

В многообразии факторов, регулирующих численность популяций можно выделить две основные группы факторов. Действие первой группы факторов одностороннее. Они воздействуют на численность популяции, но не испытывают обратного действия. К числу таких факторов относят все абиотические факторы (факторы неживой природы), например температура, солнечный свет, давление, осадки и т.п. Абиотические факторы одностороннего действия могут вызывать вспышки численности популяции или приводить к массовым вымираниям особей.

Абиотические факторы не регулируют численность и плотность популяции, а могут лишь отклонить ее в определенную сторону. В то же время, исследование абиотических факторов необходимо для прогноза динамики численности популяций на определенной территории, существования либо отсутствия угрозы вымирания либо массового размножения популяции.

Вторая группа факторов, регулирующих численность популяции, предполагает в процессе влияния двустороннее взаимодействие. Факторы данной группы начинают действовать и прекращают действие по принципу отрицательной обратной связи от популяции. Действие данной группы факторов (преимущественно это биотические факторы – факторы живой природы, например, конкуренция, хищники, паразиты, заболевания и др.) зависит от плотности популяции. Когда численность популяции возрастает – возрастает и действие регулирующих факторов. Наиболее простой пример – рост популяции зайцев провоцирует миграцию волков, которые приходят в поисках пищи на территорию популяции зайцев. После того, как численность популяции зайцев под воздействием фактора хищников снижается, волки мигрируют на другие территории в поисках пищи и процесс снижения численности зайцев замедлится. Данный пример иллюстрирует тот факт, что при падении численности действие регулирующих факторов ослабевает. По тому же принципу на популяцию воздействуют и иные факторы, а также собственно сама численность. Например, при росте численности популяции быстрее могут распространяться возбудители заболеваний, обострится внутривидовая конкуренция за пищевые ресурсы, что также приведет к снижению численности популяции.

Обычно процесс регуляции численности популяций в природе обеспечен не одним фактором, а несколькими. Например, популяции насекомых, в случае умеренных темпов размножения сдерживаются хищниками (землеройками, птицами, пауками и т.д.). С ростом численности популяций насекомых, в случае, если хищники уже не успевают выедать размножающихся насекомых, возрастает влияние на популяцию паразитов. Если паразиты не в состоянии справиться с ростом численности – в популяции возникают инфекционные заболевания, которые быстро размножаются за счет высокой плотности. При последующем росте численности особое значение в качестве регулирующего фактора играет внутривидовая конкуренция. Таким образом, в процессе увеличения численности популяции возникает множество естественных преград, образующих единую систему регуляции.

Выводы:

Популяция представляет собой совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают на конкретной территории, свободно скрещиваются, имеют общее историческое происхождение, и генетическую структуру, а также в некоторой степени изолированы от других популяций данного вида. Популяция – это форма существования вида, а также единица эволюции, так как в основе всех эволюционных процессов, происходящих на микроуровне и завершающихся формированием вида, лежат именно генетические преобразования в популяциях. На популяционном уровне развиваются различного рода адаптации, происходят эволюционные процессы, в том числе и естественный отбор.

Примеры и разбор решений заданий тренировочного модуля:

Установите соответствие между видом факторов, влияющих на численность популяции и особенностями их действия:

1. Абиотические факторы

2. Биотические факторы

А. Однонаправленного действия – не зависят от реакции популяции на воздействие

Б. Двунаправленного действия – ослабляют действие после реакции популяции на воздействие.

Правильный ответ:

1А; 2Б.

Установите соответствие между названием стратегии и ее особенностями:

1. k-стратегия

2. r-стратегия

А. Стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций такого типа характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции демонстрируют способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

Б. Стратегия направлена на повышение выживаемости особей в популяции в условиях уже стабильной численности. В популяциях такого типа происходит отбор на конкурентоспособность особей, рост уровня заботы о потомстве, повышение защищенности потомства и рост вероятности выживания потомства.

Правильный ответ: 1Б; 2А.

r-стратегия направлена на повышение скорости роста популяции и плодовитости. Для популяций r-стратегии характерна раннее наступление половозрелости у особей, короткий жизненный цикл. Популяции r-стратегии способность быстро размножаться и осваивать новые места обитания.

k-стратегия направлена на повышение выживаемости особей в популяции в условиях уже стабильной численности. В популяциях такого типа происходит отбор на конкурентоспособность особей, рост уровня заботы о потомстве, повышение защищенности потомства и рост вероятности выживания потомства.

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6