Уроки 50–51
Тема. Динаміка чисельності популяції
Вивчення нового матеріалу
1. Динаміка популяцій як біологічне явище
Динаміка популяції — це процеси зміни її основних біологічних показників у часі: чисельності особин, біомаси, структури тощо. Динаміка популяції — одне з найважливіших біологічних та екологічних явищ.
Демографічні показники популяції (від грец. demos — народ, населення і grapho — пишу, описую) — наука про народонаселення.
— Cпостерігаючи за окремими популяціями, ми повинні вміти враховувати й розраховувати, оцінювати й прогнозувати їхню чисельність. Для чого? (Демографічні показники дають можливість оцінити, як почувається та чи інша популяція.)
— За якими популяційними або демографічними показниками ми можемо охарактеризувати популяцію? (Біомаса, щільність розселення, загальна чисельність, швидкість зростання чисельності, тривалість життя, народжуваність, смертність, віковий склад.)
2. Типи динаміки. Моделі динаміки популяцій
1. J-подібна (експоненційна) крива
Експоненційна крива виражає так званий біотичний потенціал.
При необмежених ресурсах та ідеальних природних умовах види реалізують максимальну народжуваність. Таке зростання популяції починається повільно й потім стрімко зростає за експонентою, тобто крива зростання популяції набирає J-подібного вигляду.
число особин
Час
,
де
r — виражена швидкість зростання чисельності популяції, пов’язана з максимальною швидкістю розмноження; чим вища швидкість розмноження, тим вище r.
,
експоненційно (бум і крах популяції)
,
експоненційно (бум і крах популяції)
розміри не стабілізуються
Задача
Питома швидкість зростання чисельності для сірого пацюка дорівнює п’яти особинам на особину в рік, а для рисового довгоносика — 40 особинам на особину в рік. Побудуйте графік експоненційного зростання для цих видів (на осі абсцис відкладіть місяці, а на осі ординат — чисельність).
2. S-подібна крива
Найчастіше реальне зростання чисельності популяції виражають S-подібною залежністю, яку називають логістичною кривою зростання.
При обмежених ресурсах розміри популяції того чи іншого виду також обмежені, і смертність починає зростати, коли чисельність популяції досягає або тимчасово перевищує місткість екосистеми. Коли це трапляється, J-подібна крива зростання популяції починає плавно вигинатися і набирає вигляду S-подібної кривої.
число особин
Час
,
де
K — максимальне число організмів, що може підтримуватися в даних умовах середовища (місткість екосистеми); відображає вплив середовища на зниження зростання.
,
швидкість зростання негативна
,
швидкість зростання позитивна
,
швидкість зростання дорівнює нулю —
стабілізація популяції.
Задача
Зростання кількості бактерій у чашці Петрі часто здійснюється за логістичним законом. Чому так відбувається, якщо бактерії нерухливі й не зустрічаються одна з одною?
3. Екологічні стратегії виживання
Екологічна стратегія виживання — це прагнення організмів до виживання. Екологічних стратегій виживання дуже багато. Наприклад, ще в 1930-х роках Л. Г. Раменський (1938) запропонував розрізняти три основні типи рослин, названі ним віолентами, патієнтами та експлерентами, що відрізняються стратегіями виживання, спрямованими на підвищення ймовірності вижити й залишити після себе потомство.
Віоленти (силовики) — пригнічують усіх конкурентів, наприклад дерева, що утворюють корінні ліси.
Патієнти — види, здатні виживати в несприятливих умовах (тіньолюбні, солелюбні тощо).
Експлеренти (наповнювачі) — види, здатні швидко з’являтися там, де порушені корінні угруповання,— на вирубках та згарищах (осики), на обмілинах тощо.
Поняття про r- і K-стратегії (повідомлення учнів або робота з текстом, запропонованим учителем)
r-стратегія визначається добором на підвищення швидкості зростання популяції в період її низької щільності.
K-стратегія виникає під дією добору на підвищення виживаності при високій щільності популяції, близької до місткості середовища.
Завдання
Назвіть фактори добору, що сприяють виробленню r- і K-стратегії.