Контрольные вопросы
Что такое популяция? Чем это понятие отличается от понятия биоценоз?
Популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Биоценоз — это исторически сложившаяся группировка растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (участок суши или водоема). Каждый биоценоз состоит из определенной совокупности живых организмов, относящихся к разным видам. Особи одного вида объединяются в природные системы, которые называются популяциями. Поэтому биоценоз может быть определен также и как совокупность популяций всех видов живых организмов, заселяющих общие места обитания.
От какого или каких параметров в экспоненциальной модели роста популяции зависит изменение численности особей в популяции?
Изменение численности особей в популяции в экспоненциальной модели роста зависит от следующих параметров:
N0 - количество особей в популяции и начальный момент времени
t0 - начальный момент времени
Nt - количество особей в некоторый момент времени
Тогда изменение численности ∆N за интервал времени ∆t. т.е. скорость роста популяции будет равна:
Обоснуйте, какой параметр в логистической модели роста популяции отличает её от экспоненциальной модели.
В логистической модели роста популяции присутствует параметр, называемый ёмкостью.
Максимальный размер популяции, который экосистема способна поддерживать неопределённо долго при неизменных природных условиях, называется ёмкостью экосистемы для данного вида.
Может ли в логистической модели роста показатель r иметь отрицательное значение? Ответ обоснуйте с точки зрения биологических процессов, происходящих в популяции.
В логистической модели роста показатель r может быть отрицательным, это будет означать, что скорость роста популяции отрицательна, то есть смертность превышает рождаемость
Как изменяется форма логистической кривой роста при следующих условиях: N0<0,5К; 0,5K<N0<K; N0>K; N0=K? В ответе привести рисунки всех возможных вариантов графиков относительно постоянной К.
Может ли логистическая кривая роста численности ("S"-образная кривая) при определенных параметрах модели превращаться в прямую линию? Если да, то при каких условиях. Изобразите все возможные варианты графически.
Обоснуйте, проанализировав математические выражения, почему в логистической модели динамики численности популяции количество особей не может превышать установленного максимального числа? В реальных условиях максимально допустимая численность особей в популяциях также не может быть больше (ответ сопроводите аргументами и примерами)?
В логистической модели динамики численности популяции количество особей не может превышать установленного максимального числа, потому что существуют лимитирующие факторы (ограничители численности). Сочетание всех таких "ограничителей" называют сопротивлением среды. Сопротивление среды приводит к дифференцированному выживанию сильнейших, наиболее адаптированных особей, иными словами начинает действовать дарвиновский естественный отбор. Максимальный размер популяции, который экосистема способна поддерживать неопределённо долго при неизменных природных условиях, называется ёмкостью экосистемы для данного вида.
В реальных условиях максимально допустимая численность особей в популяциях также не может быть больше. Например: количество лис не может быть больше максимального, потому что на всех особей не хватит питания (например, мышей), и останутся самые приспособленные и устойчивые. Природа также регулирует численность более крупными хищниками, которые могут питаться лисами (например, волки), природными условиями (например, наводнение или пожар), а также паразитами.
Почему дискретная модель роста получила такое название?
Когда популяция под действием сопротивления среды перестает расти (экспоненциальный рост сменяется s-образным), ее численность обнаруживает тенденцию к колебаниям относительно верхнего уровня роста. Подобные колебания численности могут быть случайными и периодическими (сезонными, многолетними). Такие колебания численности называются периодической (дискретной) динамикой численности популяции.
Какая из трех исследованных в настоящей лабораторной работе моделей более объективно описывает процессы в реальных популяциях? Приведите виды, для которых могут быть адекватными каждая из трех моделей.
Из трех исследованных в настоящей лабораторной работе моделей более объективно описывает процессы в реальных популяциях дискретная модель, потому что она учитывает причины, вызывающие колебания численности: влияние абиотических факторов, недостаток пищи, внутрипопуляционных и межпопуляционных конкурентных отношений, выедание хищниками, болезни и пр.
В соответствии с экспоненциальным законом изолированная популяция развивалась бы в условиях неограниченных ресурсов. В природе такие условия встречаются крайне редко. Примером может служить размножение видов, завезенных в места, где имеется много пищи и отсутствуют конкурирующие виды и хищники (кролики в Австралии).
Логистическая модель роста может быть характерна для дрожжей, где фактором, ограничивающим рост численности, является накопление спирта, а также водорослей, затеняющих друг друга.
Примером дискретной модели можно назвать колеблющие численности популяций зайца-беляка и рыси, где эти численности зависят друг от друга: если повышается численность зайцев, увеличивается и численность рысей, когда увеличивается численность рысей, они сокращают численность зайцев, тем самым сокращая и свою численность и т.д.
Проанализируйте и укажите недостатки (с точки зрения адекватности реальным условиям) всех трех исследованных моделей.
Экспоненциальная модель в основном непремлима для реальных условий, потому что обязательно найдутся ограничивающие факторы, которые не позволят разростись популяции до бесконечности.
Логистическая модель приемлима для некоторых видов и, в основном, не учитывает реальных изменений численности популяции.
Дискретная модель приемлима для большинства реальных популяций, так как она описывает измения численности довольно точно.
Что такое коллапс популяции? Перечислите возможные причины коллапса, изобразите графически изменение численности популяции при коллапсе.
При достижении популяцией более высокой численности создаются условия для распространения болезней (т.е. инфекции и паразиты выступают в качестве регулятора численности), и, наконец, предельный, самый мощный фактор регуляции - внутривидовая конкуренция, ведущая к развитию стрессовых реакций в популяции. Внутривидовая конкуренция может быть причиной физиологического эффекта, известного под названием шоковой болезни. Его отмечают, в частности, у грызунов. Когда плотность популяции становится слишком большой, шоковая болезнь приводит к снижению плодовитости и резкому увеличению смертности, что возвращает популяцию к нормальному уровню численности. Такое резкое падение численности называется крахом, или коллапсом популяции. Коллапс популяции возникает, когда численность популяции превысит ёмкость экосистемы или когда изменения условий окружающей среды внезапно понижают ёмкость экосистемы.
