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 (оппортунисты)	K-стратегия (конкуренты)
Скорость роста (r)	Высокая	Низкая
Ёмкость среды (K)	Низкая	Высокая
Примеры	Бактерии, сорняки, саранча	Деревья, крупные хищники, слоны
Адаптации	Быстрое размножение, мобильность	Специализация, устойчивость 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.

1. Лаг-фаза (фаза задержки)

Характеристика: микробы адаптируются к новой среде, практически не размножаются. Процессы:активация ферментных систем, синтез РНК, белков, коферментов, деление клеток практически отсутствует или минимально.. Значение: важный этап адаптации и подготовки к активному делению.