4.Популяционная экология

1. Популяционная экология

Изучает:
Экологические характеристики вида и
популяции
Колебания численности вида и
популяции

2. Экология видов и популяций (9ч.)

1.
Биологический вид – объект изучения систематики, экологии, генетики, эволюции.
2.
Критерии вида. Лабораторная работа №1 Изучение критериев вида.
3.
Структура вида. Экологические характеристики вида: экологическая ниша,
экологическая валентность. Принцип конкурентного исключения Г.Ф. Гаузе.
Лабораторная работа №5 «Приспособления семян растений к расселению»
4.
Популяция — структурная единица вида. Экологические характеристики популяции.
5.
Основные показатели популяции: численность, плотность, возрастная и половая
структура
6.
Основные показатели популяции: рождаемость, прирост, темп роста, смертность,
миграции
7.
Экологическая структура популяции
8.
Динамика популяции и её регуляция. Кривые роста численности популяции. Кривые
выживания
9.
Закономерности поведения и миграций животных. Биологические инвазии чужеродных
видов.

3.

Изучает влияние экологических
факторов на организм
ОРГАНИЗМ
Экологич. факторы
-климат.
-химич.
-эдафич.
Орг-м
Орг-м
изучает экологические харак-ки
вида, популяции, колебания числ.
Группы организмов
Вид
Изучает
экосистемы
Учение о биосфере
Орг. + нежив. прир.
регул.
Популяция
Целостная Откр. Само
воспр.
Человек
Орг-м
ся
-n
-эк.ниша
-эк.валент.
З. Опт.
•Численность
•Площадь или объем
•Плотность
•Биомасса
•Рождаемость
•Смертность
орг.
неорг.
Экстрем.
min
опт.
Инт-ть
max ф-ра
Эк. Системы:
Внутри
БГЦ
БИОСФЕРА
вид. отн., климат
биомасса
Меж
Свойства
Пределы выносливости
Рациональное использование
природных ресурсов..
Разм.
Распростр.

4. Вид – совокупность особей, обладающих наследственным сходством:

§ 53
Вид –
совокупность особей, обладающих
наследственным сходством:
морфологических,
физиологических,
биохимических признаков,
свободно скрещивающихся и дающих
плодовитое потомство,
приспособленных к определенным условиям
существования
и занимающих определенную географическую
область – ареал

5. Ареал

СПЛОШНОЙ
ПРЕРЫВИСТЫЙ
+c. 217 II

6. Различают!

АРЕАЛ
ЗОНА ВЫСЕЛЕНИЯ
МЕСТО ОБИТАНИЯ
территория занимаемая
представителями вида в lim
ареала
Вид заселяет разные
местообитания
Чем больше ареал, …..
«кружево ареала»
c. 216 II

7. Критерии вида

морфологический
географический
физиологический
Критерии
вида
экологический
биохимический
генетический

8. Экологические характеристики вида

1. Численность
2. Экологическая ниша – пространственное и трофическое
положение популяций вида в биогеоценозе, комплекс его
взаимодействий с другими видами и требований к условиям
неживой природы
3. Местообитание вида
4. Экологическая валентность - способность организма заселять
различные среды
(эврибионты, стенобионты)

9.

Место вида в ЭС
н
ЭН разных видов синиц, которые определяются
местом питания:
всюду кроны
хвойные
деревья
широколиствен
ных деревьев
кусты
берёза

10.

н

11.

12.

Каждый вид имеет свою собственную ЭН!
2 вида не могут занимать 1 ЭН.
Один вид будет вытеснен или будут вытеснены оба

13.

каждый из видов инфузорий, помещенных
отдельно в пробирки с сенным настоем,
успешно размножался
оба вида со сходным характером
питания помещали совместно, первое
время наблюдался рост численности
каждого из них, но затем количество
P. caudatum постепенно сокращалось, и
они исчезали из настоя, тогда как
количество P. aurelia оставалось
постоянным
в раздельных культурах
Инфузории туфельки
Paramecium aurelia и P. caudatum

14.

Два вида, конкурирующие за один и тот
же набор ресурсов при условии
стабильности факторов среды, не могут
существовать вместе бесконечно долго.
В результате один вид всегда получит
преимущество перед другим и рано или
поздно вытеснит его из данного
биоценоза, если только более слабый
вид не совершит переход в иную ЭН.
Гаузе
Георгий Францевич
российский эколог и
микробиолог

15.

16.

17.

Отечественный ученый Г.Ф. Гаузе провел ряд экспериментов с тремя видами
инфузорий. При совместном выращивании двух видов, использующих одинаковый
пищевой ресурс (бактерии, находящиеся в толще воды), численность одного из них
сокращалась, и через некоторое время этот вид был вытеснен другим видом. Однако
отдельно друг от друга оба вида могли жить совместно с третьим видом, питающимся
дрожжевыми клетками, обитающими в донном иле.
Какое явление исследовал Г.Ф. Гаузе? Какие закономерности существования видов
в одном биоценозе им были открыты? Поясните эти закономерности.

18. Элементы ответа:

1) явление межвидовой конкуренции (конкурентного
исключения, межвидовой борьбы за существование);
2) два вида не могут занимать одну экологическую нишу;
3) так как используют один и тот же жизненно важный
ресурс (пищевой);
4) близкие виды могут существовать совместно в одном
биоценозе;
5) если близкие виды используют различные ресурсы
(занимают разную экологическую нишу)

19.

§ 54

20. Популяция -

совокупность особей одного вида,
занимающих часть ареала,
свободно скрещивающихся,
относительно изолированных от других
совокупностей особей того же вида

21. Экологические характеристики популяции

§ 54
Экологические характеристики популяции
1. Численность
2. Площадь или объем
3. Плотность
4. Биомасса – совокупная m организмов, приходящаяся
на ед. S или V
5. Рождаемость
6. Смертность
7. Прирост популяции – соотношение рождаемости и смертности
КРИВЫЕ РОСТА
5 -7
Экологическая стратегия (общая характеристика роста и размножения)

22. Методы оценки размеров популяции

Численность - общее количество особей
Методы оценки размеров популяции

23.

Численность - общее количество особей
а)
Nn = Nn-1 + B – D + C - E
б)
н Чтобы оценить размеры популяции карпов
в пруду выловили, пометили и выпустили
обратно 215 рыб. Через неделю выловили
950 карпов, причем меченых среди них
было 108 рыб. Какое приблизительное
количество карпов в искомой популяции?

24.

1. Организмы в популяции случайным образом «перемешиваются». Это
не всегда верно, поскольку популяция бывает разбита на группы, и в разные сроки
отлова исследователю могут попадаться разные группы.
2. Между сроками отловов прошло достаточно времени для случайного
«перемешивания». Чем менее подвижен вид, тем этот период больше.
3. Метод применим только к оседлой популяции, занимающей
ограниченное пространство.
4. Организмы равномерно распределены по изучаемой площади.
5. Изменения численности популяции, связанные с миграциями отдельных
особей, рождаемостью и смертностью, пренебрежимо малы.
6. Мечение не изменяет подвижности организмов и не влияет на их
выживаемость (например, на их уязвимость для хищников).

25.

Рост численности
популяции
определяют
Биотический
потенциал
Емкость среды
репродуктивный
теоретический MAX потомков
1ой пары Р, или одного
производителя за промежуток
времени
MAX численность популяции,
которая в данных условиях
может поддерживаться
равновесно
(ресурсы – еда, вода, место
гнезда)

26.

Типы роста численности
Поддерживающая емкость среды
А
Дрожжи
В начале кривая роста популяции–
экспонента.
Затем питательные запасы в
окружающей среде исчерпываются
логистическая, S-образная кривая А
Дафнии
B
Бесконтрольный рост численности
заходит слишком далеко по
экспоненте
Истощение ресурсов
Затем - катастрофический
«обвал» численности
J-образная кривая B

27.

Рост N зависит от плотности
Рост N НЕ зависит от плотности

28. Экологическая стратегия -

Экологическая стратегия общая характеристика роста и размножения.
Включает:
темпы роста особей,
время достижения половозрелости,
плодовитость,
периодичность размножения и т. д.

29. Виды экологических стратегий

к-стратегия
У медленно размножающихся видов
Скорость роста популяции зависит от ее
плотности (S-образная кривая)
Крупные размеры и большая
продолжительность жизни
Населяют стабильные местообитания,
расселяются медленно
Более конкурентноспособные
Вытесняют r-стратегов
r-стратегия:
У быстроразмножающихся видов
(высокая плодовитость, быстрая смена
поколений)
Скорость размножения не зависит от
плотности популяции (J-образная
кривая)
Малые размеры, малая
продолжительность жизни
Пионерные виды нарушенных
местообитаний, быстро расселяются
Стратегия «борьбы бегства»

30.

Определите стратегию?

31. Вопрос

Виды, адаптируясь к среде в процессе эволюции, могут
использовать одну из двух возможных стратегий
приспособления: при r-стратегии организмы стремятся
к максимально возможной скорости роста численности, а при Кстратегии, наоборот, размножаются медленно. Классическими
К-стратегами являются слоны. За счѐт каких особенностей
размножения и поведения им удаѐтся поддерживать постоянную
численность и избегать вымирания? Ответ аргументируйте.

32. Элементы ответа:

1) Малое количество детенышей в помете (обычно
один детеныш);
2) Небольшое количество потомков снижает между
ними конкуренцию за ресурсы;
3) Длительная беременность;
4) При длительном вынашивании детеныши
рождаются хорошо сформированными
(адаптированными к условиям среды);
5) Забота о потомстве;
6) Защита детенышей родителями и забота о них
обеспечивают высокую выживаемость потомства.

33.

Три типа жизненных стратегий у растений
по Л.Г. Раменскому
• Виоленты* («силовики») –
виды, контролирующие
ресурсы
• Патиенты («терпеливцы») –
выносят дефицит ресурсов
• Эксплеренты**
Леонтий Григорьевич
Раменский
(1884—1953)
(«заполняющие») – быстро
размножающиеся виды,
характерные для нарушенных
местообитаний
*violentus (лат.) – сильный
**explere (лат.) - заполнять

34.

Виды, адаптируясь к среде в процессе эволюции, могут использовать одну
из двух возможных стратегий для поддержания численности вида: при rстратегии организмы имеют высокую скорость размножения, а при Кстратегии, наоборот, размножаются медленно. Классическими r-стратегами
являются кролики. За счёт каких особенностей размножения они достигают
большого прироста численности за короткий промежуток времени? В каких
условиях среды (стабильных или переменчивых) такая стратегия наиболее
выгодна? Объясните почему.
1)
большое
число
детенышей
в
помёте
(высокая
плодовитость);
2)
несколько
помётов
за
один
сезон
(частое
размножение);
3)
ранняя
половозрелость;
4)
в
нестабильных
(переменчивых)
условиях
среды;
5) благодаря большой численности (быстрой смене поколений) часть особей сможет
подстроиться под новые условия среды

35.

36.

Типы динамики
численности
Стабильный
Устойчивый
(изменчивый)
Взрывной
Изменение
Изменение
Изменение
N в несколько
N в десятки
N в сотни,
раз
раз
тысячи раз
эффективно работают
регуляторные механизмы
П. с высокой выживаемостью,
низкой плодовитостью, большой
продолжительностью жизни,
сложной возрастной структурой,
развитой заботой о потомств
Регуляторные механизмы не
теряют контроля за
численностью популяций,
увеличивая свою эффективность
вслед за увеличением плотности
c. 300 II (Т,П)

37. Определите тип динамики численности

А- пингвин великолепный
Б – большая синица
В- сосновый шелкопряд

38. Популяционные волны

Периодические
Непериодические
вызывают
-внутривидовые,
-межвидовые
отношения
+
- сезонные
- катастрофы
- сочетание абиотич.
факторов
- влияние человека

39. Вопрос

Среди лесных птиц и млекопитающих
наиболее резким колебаниям
подвержена численность семеноядных
животных – клестов, белок, кедровок,
мышей. Объясните почему?
ОТВЕТ: Это зависит от изменения обилия пищи от
года к году. Деревья дают обильный урожай не
каждый год, а с перерывами в 4-12 лет. В
неурожайные годы наблюдаются массовая
смертность и миграции животных, снижается их
плодовитость.

40. Вопрос

Почему численность промысловых
растительноядных рыб может резко
сократиться при уничтожении в
водоеме хищных рыб?
ОТВЕТ: Уничтожение хищных рыб приводит к
резкому возрастанию численности растительноядных
рыб и усилению конкуренции между ними. Это
приводит к уменьшению кормовой базы,
распространению различных заболеваний, что
приведет к массовой гибели рыб.

41. Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности

Популяции многих видов организмов способны
к саморегуляции своей численности
1) при ↑ρ ↑η контактов м/у особями → конкуренция → стрессовое состояние
→ болезни + паразиты → ↓ рождаемость и ↑смертность
2) хищничество (группы с ↑ρ населения могут привлекать хищников)
3) при ↑ρ усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны,
где условия менее благоприятны и смертность↑
4) при ↑ρ происходят изменения генетического состава
популяции, например, быстро размножающиеся особи заменяются
медленно размножающимися, ∆ возраста наступления половой зрелости
5) канибализм
понимание механизмов регуляции численности популяций
чрезвычайно ВАЖНО для возможности управления этими
процессами

42.

43.

Возрастная (% возрастов
кривые выживания)
Пространственная (распределение по
территории)
Половая (соотношение полов)
Этологическая (взаимоотношения организмов)

44. Возрастная структура зависит от типа кривых выживания

I - смертность постоянна
в течении всей жизни организмов (гидра,
птицы, травы)
II - главным фактором смертности является
естественное старение особей (пшеница, слон,
лососи, насекомые, личинки которых в почве, воде…)
III – в популяции высока ранняя
смертность(max гибель многих растений происходит в
стадии прорастания семян или всходов, а животных – в
личиночной фазе или молодом возрасте, например, у
устриц, рыб, птиц, многих беспозвоночных)
Форма кривой выживания связана со степенью ЗАБОТЫ О
ПОТОМСТВЕ и способами защиты молоди

45. Задание 26

У трески, щуки и многих других рыб количество выметываемых
икринок исчисляется миллионами. Вместе с тем, имеются рыбы,
которые мечут несколько сотен или десятков икринок. Объясните,
почему в природе существуют те и другие рыбы.
Элементы ответа:
Самки рыб, как правило, выметывают большое количество икры в воду и она
там оплодотворяется. Оплодотворение внешнее.
Приспособленность к выживанию при внешнем оплодотворении — большое
количество икры.
У рыб с небольшой плодовитостью хорошо развита забота о потомстве, иначе
они не могли бы существовать.

46. Возрастные структуры популяций

простая
(одновозрастная)
сложная
пирамиды
рождаемость
превышает
смертность
Возрастные пирамиды у
чаек и полевок (разные популяции)
смертность
превышает
рождаемость
c. 296 II (Т,П)

47.

Половая структура популяции

48.

Пространственная
структура
c. 294 II (Т,П)

49.

стадами
стаями
табунами
защита от
хищников

50.

51. Решаем …..

На численность белки в лесной зоне НЕ
влияет
1) смена холодных и теплых зим
2) урожай еловых шишек
3) численность хищников
4) численность паразитов

52. Установите соответствие между признаками и критериями вида Крапивы двудомной:

ПРИЗНАК
А. стебли прямостоячие, бороздчатые,
с жёсткими жгучими волосками, высотой
15–35 см
Б. многолетнее растение с мощным корнем
и длинным корневищем
В. растёт на лесных вырубках, на сорных
местах, вдоль заборов
Г. цветки мелкие, однополые,
с зеленоватым околоцветником
Д. распространена на почвах, богатых
азотом
Е. цветение и плодоношение с июня по
сентябрь
КРИТЕРИЙ ВИДА
1. экологический
2. морфологический

53. Установите соответствие между характеристиками вида Обыкновенная белка и критериями вида:

ХАРАКТЕРИСТИКИ
А) уши длинные, с кисточками
Б) белка линяет 2 раза в год
В) основу её питания составляют семена
древесных пород
Г) образ жизни преимущественно
древесный
Д) в помёте от 3 до 10 детёнышей
Е) молоком выкармливаются до полутора
месяцев
КРИТЕРИИ ВИДА
1) экологический
2) физиологический
3) морфологический

54.

К экологическим характеристикам вида
относят
1) сезонные явления в жизни организмов
2) характер пищи и способ питания
3) строение пищеварительной системы
4) особенности места обитания организма
5) особенности размножения и развития
6) наличие специфических паразитов у организма
124

55.

Близкородственные, но не скрещивающиеся между
собой виды птиц будут отличаться, скорее всего, по
1) песням самцов и брачным ритуалам
2) размерам и массе тела
3) видам корма и местам гнездования
4) окраске самок
5) количеству и форме хромосом
6) плодовитости
135.

56. Установите со­от­вет­ствие между признаком, ха­рак­те­ри­зу­ю­щим не­ясыть (семейство совиные) и кри­те­ри­ем вида

Установите соответствие между признаком, характеризующим неясыть (семейство совиные) и
критерием вида
ПРИЗНАК
КРИТЕРИЙ ВИДА
А) голос самки — раскатистая басовая трель
Б) питается мышевидными
грызунами
В) гнездится в смешанных лесах
Г) охотится ночью
Д) в кладке 2-6 белых яиц
Е) птенцы насиживаются самкой 30
суток
1) физиологический
2) экологический

57. Установите соответствие между содержанием понятия и термином, отражающим это содержание:

СОДЕРЖАНИЕ ПОНЯТИЯ
А) поставляет основной элементарный
материал для эволюции
Б) процесс резко изменяет численность
популяции
В) носит случайный и ненаправленный
характер
Г) процесс вызывается избытком или
недостатком пищи
Д) формирует резерв наследственной
изменчивости
Е) обладает определённой
периодичностью
ТЕРМИН (ПОНЯТИЕ)
1) мутационный процесс
2) популяционные волны
121212.

58. Найдите ошиб­ки в приведённом тексте.

Найдите ошибки в приведённом тексте.
1. Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся видов, длительное время населяющих общую территорию.
2. Основными характеристиками популяции являются численность,
плотность, возрастная, половая, пространственная структура.
3. Популяция является структурной единицей биосферы.
4. Популяция — это элементарная единица эволюции.
5. Совокупность всех генов популяции называется её генофондом.
6. Численность популяции всегда стабильна.
7. Популяции одного вида генетически неоднородны, т. е. обладают
различными генофондами.
136

59. Задание 26 № 21704

Задание 26 № 21704
Известны примеры роста численности популяций в геометрической
прогрессии. Например, это распространение средиземноморской
плодовой мухи в Калифорнии, размножение бактерий в
пищеварительном тракте новорожденного млекопитающего, рост в
США популяций одуванчиков, завезённых из Европы. Приведите
четыре причины, по которым возможен такой рост популяции.
Пояснение.Элементы ответа.
1) наличие неограниченного пространства для жизни
2) изобилие пищи и других ресурсов
3) отсутствие врагов
4) высокий репродуктивный потенциал особей

60. Задание 22 № 10907

Задание 22 № 10907
Почему людей разных рас относят к одному виду?
Пояснение.1) Люди всех рас имеют сходное строение и процессы
жизнедеятельности.
2) Люди всех рас имеют одинаковый набор хромосом.
3) От меж расовых браков рождается потомство, способное к размножению.

61. Задание 26 № 18223

Задание 26 № 18223
Гусеницы бабочки зимней пяденицы питаются молодыми
листьями дуба и заканчивают своё развитие до того, как
листья дуба станут жёсткими и непригодными в пищу.
Объясните, как изменится численность популяции
бабочек, если вылупление гусениц:
1) совпадёт с распусканием почек и ростом молодых
листьев;
2) произойдёт до распускания почек в случае холодной
весны;
3) произойдёт через несколько недель после распускания
листвы.

62. Пояснение.

1) совпадёт с распусканием почек и ростом молодых листьев —
численность бабочек будет высокой, т.к. гусеницам было
достаточно еды.
2) произойдёт до распускания почек в случае холодной весны —
численность бабочек будет снижена, т.к. гусеницам нечем будет
питаться, и значительная часть гусениц погибнет до окукливания.
3) произойдёт через несколько недель после распускания листвы
— численность бабочек будет снижена, т.к. в определенный момент
листья станут жесткими, непригодными к пище - гусеницам
(куколкам) не хватит питательных веществ, чтобы завершить
метаморфоз..

63. Задание 26

Популяция стабильна, если она имеет большую численность. Почему
вероятность исчезновения малочисленных популяций выше, чем
многочисленных?
Элементы ответа: Вероятность гибели малочисленных популяций от воздействия
неблагоприятных факторов внешней среды выше, чем у многочисленной
популяции. Ослабевают связи между членами популяции (звуковая сигнализация,
выделение химических веществ). Затруднена репродукция потомства.
Близкородственное скрещивание особей в малочисленных популяциях приводит
к появлению вредных рецессивных генов. При высокой численности популяция
относительно гетерогенна.

64. Лабораторная работа №1

Изучение критериев вида
Цель: доказать, что для установления
принадлежности особи к данному виду
необходимо знать несколько критериев,
характеризующих особь всесторонне.
Ход работы

65.

Донник лекарственный
Донник белый

66.

цветёт май - август
Представители
семейства Бобовые
Встречаются
повсеместно
Неприхотливы
Образуют
смешанные заросли
цветёт июнь - сентябрь

67.

68.

1. Какие дополнительные критерии используют учёные
для определения вида?
2. Что препятствует скрещиванию видов между собой?

69. Критерии вида

Выполнила ученица 11-Б
Долгая Вероника

70. Критерии вида

- признаки, по которым один вид отличается от
другого
Основные критерии вида:
1. Морфологический
2. Физиологический
3. Биохимический
4. Генетический (Генетико-репродуктивный)
5. Экологический
6. Географический

71.

Морфологический
строение
Физиологический
Географический
Определенный ареал
…процессов
жизнедеятельности
Критери
и вида сходство
Экологический
определенная
экологическая ниша
Биохимический
хим. состава,
обмена в-в
Генетический
…кариотипов

72. 1.Морфологический

- сходство внешнего и внутреннего строения
Но! существуют виды-двойники, с одной стороны, и половой диморфизм, с
другой.
Например, черные крысы.

73. 2.Физиологический

сходство процессов жизнедеятельности,
первую очередь, размножения
-
Но! в природе некоторые виды скрещиваются.
Например, канарейки.
в

74. 3.Биохимический

- сходство химического состава и обмена в-в.
Но! у шимпанзе и человека одинаковые группы крови
биохимия крови у человека и свиньи одинаковая

75. 4.Генетический

- сходство кариотипов. Вид-генетически
система. Главный критерий
Но! существуют хромосомные и геномные мутации.
Например, рафанобрассика.
закрытая

76. 5.Экологический

- каждый вид в природе занимает определенную
экологическую нишу.
Но! ЭН пересекаются, у синантропных видов нет конкретных ЭН
Например, синантропные виды: культурные и комнатные
растения, домашние животные, крысы, тараканы

77. 6.Географический

- каждый вид занимает в природе определенный ареал.
Но! на одной территории могут обитать несколько видов; ареал разорванный;
космополиты
Например, сорные растения, комнатная муха, постельный клоп.

78. ни один из критериев не является универсальным, поэтому для определения вида необходимо использовать совокупность критериев.

Таким образом
ни
один
из
критериев
не
является
универсальным,
поэтому для определения вида
необходимо
использовать
совокупность критериев.