1. Нелимитированный рост популяции. Модель Мальтуса.
Основные понятия
● Популяция – группа организмов одного вида, размножающихся на определенной территории. Это единица эволюции.
● Биомасса (X) – количественная мера популяции, например, общая масса особей.
Модель неограниченного роста
● Условия:
○ Неограниченные ресурсы (пища, пространство).
○ Отсутствие хищников, болезней и других лимитирующих факторов.
● Характер роста: Экспоненциальный (J-образная кривая).
Модель Мальтуса (экспоненциальная модель)
● Автор: Томас Мальтус (1766–1834), английский ученый, священник, основатель макроэкономики.
● Основная идея: В благоприятных условиях популяция растет экспоненциально, что может привести к нехватке ресурсов.
НАДО ЗНАТЬ - формулу
Характеризует, на какую часть самой себя увеличивается популяция за единицу времени
Дискретная и непрерывная модели
Учет смертности
(u - e) = r - мальтузианский параметр (максимальная скорость роста)
График и свойства экспоненциального роста
J-образная кривая: Удвоение биомассы происходит через равные промежутки времени.
Примеры:
Рост бактерий в идеальной среде. Человеческая популяция до промышленной революции (по Мальтусу).
2. Плотностно-зависимый рост популяции. Уравнение Ферхюльста.
Плотностно-зависимый рост – модель, учитывающая влияние ограниченных ресурсов на скорость роста популяции.
Отличается от неограниченной модели Мальтуса, в которой r = const
Причины плотностной зависимости
Рост популяции замедляется из-за:
● Исчерпания ресурсов (пища, субстрат).
● Накопления токсичных продуктов жизнедеятельности. ● Нехватки пространства.
● Конкуренции внутри популяции.
График логистического роста: S-образная кривая: Фаза быстрого роста
(экспоненциальная). Фаза замедления. Плато (стабилизация на уровне K).
Стратегии выживания популяции:
Характеристика |
r-стратегия (оппортунист |
K-стратегия (конкуренты |
|
|
|
Скорость роста (r) |
Высокая |
Низкая |
|
|
|
Ёмкость среды (K) |
Низкая |
Высокая |
|
|
|
Примеры |
Бактерии, сорняки, сара |
Деревья, крупные хищни |
|
|
слоны |
|
|
|
Адаптации |
Быстрое размножение, |
Специализация, устойчи |
|
мобильность |
к дефициту ресурсов |
|
|
|
r-стратеги: Микроорганизмы, сорные растения, кочевые народы. K-стратеги: Деревья, оседлые виды, земледельческие общества.
Выводы
Логистическая модель описывает реальный рост популяций в условиях
ограниченных ресурсов.
r- и K-стратегии отражают эволюционные адаптации к разным условиям среды.
Уравнение Ферхюльста лежит в основе экологического прогнозирования и управления популяциями.
3. Фазы роста микробной популяции в периодической культуре.
Периодическая культура (batch-culture) — это способ выращивания микроорганизмов в замкнутой системе, где:
● питательная среда вносится однократно,
● не поступают новые питательные вещества,
● не удаляются продукты жизнедеятельности.
Такая культура широко используется в лабораторных условиях для изучения роста
микробов. В процессе роста численность микробной популяции и биомасса изменяются во времени, и это изменение проходит через четко выраженные фазы.