Вспомните из учебника «Растения. Бактерии. Грибы и лишайники», какие условия окружающей среды влияют на организмы. Приведите известные вам примеры такого влияния. Каково его значение?
Виды организмов существуют в природе в форме отдельных популяций. Каждая из них характеризуется определенными показателями, а также имеет хорошо выраженную структуру составляющих ее особей.
Основные показатели популяции. Численность - общее число особей на данной территории. Популяция способна к саморегуляции своей численности. Предельно возможная численность популяции определяется ресурсами среды - пищей, территорией для размножения, укрытиями и др.
Рождаемость - число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени и результате размножения. Величина рождаемости определяется соотношением полов, возрастных групп в популяции, а также частотой размножения и плодовитостью отдельных особей.
Смертность - число погибших в популяции особей за определенную единицу времени. Смертность зависит от погодно-климатических условий, действия хищников, влияния болезней и других неблагоприятных условий окружающей среды.
Прирост популяции - разница между рождаемостью и смертностью. Он может быть положительным (численность популяции увеличивается) и отрицательным (численность популяции снижается). Например, тли, обитающие на зеленых побегах различных растений, за одно лето могут дать 15 поколений, что увеличивает численность их популяций в сотни раз (рис. 137). С наступлением холодов численность тлей в популяции резко сокращается, так как взрослые насекомые погибают, а зимуют только кладки их яиц.
Рис. 137. Популяция тли на побегах растения
Структурная организация популяции. В каждой популяции есть особи, различающиеся по полу и возрасту. Это обусловливает их половую и возрастную структуры.
Половая структура - соотношение особей в популяции по полу. В большинстве популяций оно в момент рождения соответствует 1:1. Однако в результате гибели особей того или другого пола, эта пропорция может изменяться. Например, в популяции утки-кряквы после зимовки число самок уменьшается на 20%.
Возрастная структура - соотношение особей в популяции по возрасту. Присутствие в популяции особей разного возраста повышает ее приспособительные возможности. Соотношение возрастных групп в популяции определяет ее способность к увеличению или уменьшению численности. Так, увеличение числа молодых особей в популяции азиатской саранчи вследствие теплой зимы ведет к быстрому росту численности и необходимости применения средств защиты растений от этого опасного вредителя (рис. 138).
Рис. 138. Популяция азиатской саранчи весной состоит преимущественно из молодых особей
Поведенческая структура - система взаимоотношений между особями популяции. Такая структура характерна только для популяций животных. При одиночном образе жизни особи популяции обособлены и независимы друг от друга (рис. 139). Однако вести одиночное существование постоянно животные не могут, поскольку в этом случае затрудняется встреча самцов с самками и размножение.
Рис. 139. Лисица - животное, ведущее одиночный образ жизни
Некоторые животные, например волки, объединяются для совместной жизни в стаи (рис. 140). В стаях сильно развиты подражательные реакции и существует строгий порядок. Все действия членов стаи согласованы звуковой, зрительной или химической сигнализациями. На период размножения стая обычно распадается на отдельные пары, которые рождают и воспитывают потомство.
Рис. 140. Стая волков может справиться с достаточно крупной добычей
В семьях усиливаются связи и взаимоотношения между родителями и потомством. Например, такой образ жизни характерен для африканских львов. Семья львов (прайд) состоит из взрослого самца, нескольких самок и их детенышей. Взрослые члены прайда сообща охотятся, защищают и воспитывают потомство (рис. 141).
Рис. 141. Прайд львов ва охоте
Более длительное и постоянное, чем стая и семья, объединение животных называют стадом. В стадах обычно есть вожак, которым становится наиболее сильная особь. Вожак берет на себя руководство всей деятельностью стада и поддерживает строгую иерархию его членов путем специальных сигналов, угроз или прямым нападением. В таких стадах у всех особей есть определенный ранг - от высшего до низшего, определяющий, например, преимущественное право потребления пищи, подхода к водопою и обеспечением защиты от врагов (рис. 142).
Рнс. 142. Стадо овцебыков при опасности образует защитное кольцо из сильных самцов вокруг более слабых самок с детенышами
Регуляция численности популяции. Рост численности популяции сдерживают различные условия окружающей среды: погодно-климатические, недостаток пищи, действие хищников, влияние болезней и др. Так, в дождливое лето численность насекомых заметно сокращается, что ведет к гибели значительного числа птенцов у насекомоядных птиц. Суровая зима с высоким снежным покровом является причиной гибели копытных млекопитающих, например оленей, кормящихся на земле.
Рис. 143. Сосновый коконопряд
Чаще всего численность популяции из года в год колеблется около среднего уровня. Вместе с тем в благоприятные для жизни популяции годы ее численность может резко увеличиться. Происходит так называемая вспышка размножения. И тогда начинают действовать условия среды, возвращающие численность популяции к исходному среднему уровню.
Рис. 144. График регуляции численности соснового коконопряда в сибирской тайге
Множественность механизмов регуляции численности популяции ведет к тому, что в природе редко происходят катастрофический ее рост, подрыв ресурсов среды и гибель популяции.
Упражнения по пройденному материалу
- Что показывают численность,рождаемость, смертность и прирост популяции?
- Охарактеризуйте половую, возрастную и поведенческую структуры популяций в природе.
- В чем преимущество семейного, стайного и стадного образов жизни в сравнении с одиночным? Приведите примеры животных, ведущих одиночный, семейный, стайный и стадный образы жизни.
- Как осуществляется регуляция численности популяции в природе?
- Почему в природе крайне редко происходит гибель популяции того или иного вида организма? Что этому препятствует?
Конспект урока
с использованием информационно-коммуникационных технологий (ИКТ)
Предмет: Биология, урок изучения новой темы
Тема: «Популяция как форма существования вида и как особая генетическая система. Популяция – структурная единица вида»
Продолжительность: 1 урок (45 мин)
Класс: 10 класс
Технологии: ПК, мультимедийный проектор, презентация к уроку, Интернет-ресурсы.
Аннотация: Урок по теме «Популяция как форма существования вида и как особая генетическая система. Популяция – структурная единица вида» входит в программу по биологии 10 класса. Эта тема позволяет ученикам понять, что такое популяция, ее структуру и место в биогеоценозе. Эти знания помогут в дальнейших познаниях биологии.
На этом уроке ученики рассказывают домашнее задание, используя презентацию, которую сделали дома, где представлен наглядный ответ по заданному вопросу.
Новую тему ученикам объясняю с помощью презентации к уроку, который демонстрирует ход урока. В объяснении новой темы использую Интернет-ресурсы www . school - collection . edu . ru , где показаны, модели, схемы, графики, позволяющие ученикам понять тему. Использование ИКТ не только помогает понять биологические процессы, но научить учеников работать с компьютером, быстро находить нужную информацию, проверить свои знания и сделать выводы по проделанной работе.
Практическая реализация:
Урок легко усваивается, когда Елена Валериановна проводит урок с использованием Интернета. На уроке не скучно и интересно, мы много узнаем нового. Наглядность и поисковая работа позволяет запоминать изученные темы. Хрусталева Татьяна ученица 10 класса
Конспект урока:
Цель: Познакомить учащихся с понятием популяция. Рассмотреть популяцию как форма существования вида, как компонент биогеоценоза, как генетическую систему. Разобрать типы популяции.
Образовательные: ознакомление с понятием популяция. Рассмотрение популяций с точки зрения формы существования вида, компонента биогеоценоза, генетической системы.
Развивающие: развитие навыков работы с ПК, логического мышления, умение обобщать материала и делать выводы.
Организационный момент
Ход урока
Проверка домашнего задания
Назовите критерии вида
Хрусталева Татьяна (использует презентацию для ответа на вопрос, где наглядно показаны примеры)
Изучение новой темы
Тема сегодняшнего урока: «Популяция как форма существования вида и как особая генетическая система. Популяция – структурная единица вида» (используется презентация слайд №1)
Вы сегодня должны узнать:
Что такое популяция
Популяция как форма существования вида
Популяция как компонент биогеоценоза
Популяция как генетическая система
Типы популяций.
( слад №2 )
Термин популяция происходит от латинского слова «populus » - «народ», « население».
Таким образом, народом в популяции выступают особи – совокупность особей.
Особи в популяции различаются по полу, возрасту.
Такое объединение взаимодействующих особей позволяет рассматривать популяцию как особую живую систему со свойствами надорганизменного характера.
Для совместной жизни большое значение имеет комплекс приспособлений, обеспечивающий контакт между ними или, наоборот, предотвращающий столкновения.
индивидуальные территории или участки – свойственны фактически всем видам
Плотность – густота размещения особей на занимаемой территории.
Обмен информации (наследственной, биохимической, деятельностной, сигнальной) – формирует целостность популяции как биосистемы в пространстве и во времени.
(слайд №3)
Вывод: (делаю ученики)
У каждого вида популяции могут различаться между собой
- по величине занятой территории в пределах видового ареала,
- по освоению ресурсов
- по величине генетического сходства.
Разнообразие популяций у одного и того же вида позволяет подчеркнуть приспособительные возможности свойств данного вида, охарактеризовать его структуру, связи и отношения, его роль в природе.
Таким образом, популяции проявляют себя как форма существования вида в биосфере.
2. Популяция как компонент биогеоценоза
Именно популяции как части видов, а не виды целиком, входят в состав биогеоценозов. Популяции одного вида могут входить в состав нескольких биогеоценозов, чем обеспечивает способность вида существовать в разных условиях обитания в пределах своего ареала.
Входя в состав биогеоценоза, популяция выполняет в нем определенную функцию:
служит поставщиком энергии
потребляет энергию сама
Соответственно этому популяция занимает в сообществе определенное место, активно участвуя в круговороте веществ и потоке энергии, занимает в биогеоценозе ту или иную экологическую нишу
(слайд №5)
3. Популяция как генетическая система.
Совокупность всех наследственных задатков у отдельной особи представляет собой генотип, а совокупность всех генотипов особей, составляющих популяцию, называется генофондом.
Генофонд характеризует генетическую систему популяции.
Популяции, обитающие в разных географических и экологических условиях, подвергаются неодинаковым воздействиям абиотических и биотических факторов среды. Различия особенно четко проявляются видов с широкими ареалами. Чем более изолирована популяция от других, тем боле специфично она по своим генетическим особенностям.
Выводы (делают ученики) Таким образом, популяции – внутривидовые группировки особей, связанных между собой происхождением (родством), длительное время совместно населяющих определенное пространство. Генофонд популяции характеризует ее генетическую целостность и отличия от других популяций вида.
Популяция является элементарной эволюционной структурой, где протекают элементарные эволюционные явления.
4. Популяция – структурная единица вида
Известный отечественный эколог профессор Московского университета Николай Павлович Наумов в 1955 году в разнокачественном видовом населении выделил 3 типа популяций:
Географическая,
Экологическая,
Элементарная.
(Используется Интернет ресурс www . school - collection . edu . ru ) модели, где показаны пространственная структура вида, схема пространственной структуры популяции.
3. Закрепление. Контроль знаний
Отвечают на on-line вопрос на сайте www . school - collection . edu . ru .
(Используется Интернет ресурс www . school - collection . edu . ru ) где показана характеристика популяций.
4. Подведение итогов
Выставляются оценки за:
1. домашнее задание
2. контроль знаний
5. Домашнее задание
§ 25, разобрать схему, сделать выводыwww . school - collection . edu . ru
Все живое в окружающей нас среде тесно взаимосвязано друг с другом. Нет таких организмов, которые существовали бы изолированно. Отдельные представители вида формируют группы и занимают определенную территорию – ареал. Поэтому каждый вид состоит из одной или нескольких популяций. Таким образом, популяция, как структурная единица вида, является наименьшим его эволюционным элементом.
Совокупность популяций разных видов, обитающих на одной территории, называется биоценозом. Биоценоз формируется на протяжении веков и представляет собой отдельный участок на суше или в воде, который населяют рыбы, растения, грибы, животные. Под влиянием внешних факторов он меняется, включая новые компоненты.
Общая характеристика популяции
Популяция (populus в переводе с латинского — народ) объединяет особей, которые принадлежат к одному виду, занимают отдельный ареал, скрещиваются между собой и дают плодовитое потомство. Они имеют одних предков, геном, и находятся в некой изоляции от иных популяций вида. Например, все яблони в одном саду или же сосны в одном лесу формируют популяцию.
Критерии популяции:
- ареал обитания;
- число особей популяции;
- динамика;
- состав популяции.
Площадь территории, которую занимает популяция, различается в зависимости от населяющего ее вида. Например, крупные млекопитающие населяют значительный ареал, в отличие от мелких животных, которые ведут сидячий образ жизни.
Ареал популяции изменяется со временем - увеличивается или уменьшается. Увеличение происходит при миграции, например, перемещение животных в поисках пищи или сезонные перелеты птиц.
Популяции отличаются между собой численностью особей. Их количество определяет ряд факторов: запасы пищи, размеры населяемой территории, безопасность, благоприятные условия для рождения потомства.
Плотность популяции — это количество особей, которые находятся на определенном участке, занимая единицу площади.
Когда плотность возрастает, повышается агрессивность животных, конкуренция, снижается рождаемость. Также играет роль недостаток пищевых ресурсов, развитие заболеваний. В следствии численность популяции уменьшается. Если же плотность низкая, наоборот, излишки еды способствуют росту плодовитости и помогают вырастить здоровое потомство.
Также в каждой популяции изучают следующие показатели:
- возрастная структура - изучение общего количества представителей разных возрастных групп и их соотношение.
Соотношение численности организмов в отдельных возрастных группах, дает представлении о настоящем состоянии популяции и прогноз для ее выживания. Увеличение популяции идет в группах, где преобладают молодые особи, способные давать здоровое потомство. Рост количества в старших возрастных группах неблагоприятное явление, которое приведет к вымиранию вида.
- половая структура - подсчёт количества женских и мужских особей в одной популяции.
Данный показатель важен для высших животных, которые размножаются половым путем. Для растений, которые делятся вегетативно, половая принадлежность не играет особой роли. Часто встречаются двуполые цветковые, или однодомные, на долю раздельнополых растений приходится только 5%.
Свойства популяции, которые способствуют устойчивому существованию вида
В пределах одной популяции, где представители размножаются половым путем, происходит постоянный обмен генетической информацией. Скрещивание между организмами различных популяций случается значительно реже.
Как следствие, специфический геном отдельной популяции будет сохраняться в пределах отдельной группы. Поэтому популяции одного вида все же отличаются друг от друга, приобретая новые качества под влиянием местных факторов. Такая изменчивость повышает внутреннее разнообразие вида, и помогает выживать популяциям на протяжении столетий.
Таким образом, поддерживается существование вида через высокие адаптивные возможности отдельных популяций, их способности к самовоспроизведению, акклиматизации, саморегуляции.
Почему биологические виды существуют в форме популяций
Вид состоит из организмов, которые занимают различные ареалы. Факторы внешней среды на отдельных участках часто сильно отличаются. Есть территории вовсе не пригодные для существования вида, также встречаются преграды, которые разделяют и изолируют популяции друг от друга.
К определенным условиям окружающей среды идет адаптация и появление новых приспособлений, которые помогают выжить виду. Это приводит к некоторому разнообразию особей в пределах разных популяций. Существование вида в единой форме, привело бы к скорому вымиранию всех представителей. Потому что при малейших изменениях в окружающей среде, они не смогли бы выжить.
Причины, из-за которых биологические виды живут в форме популяций:
- В полной мере используются существующие ресурсы (расселение организмов по всему земному шару).
- Особи в популяциях быстрее адаптируются к новым условиям.
- Постоянное изменение генома повышает внутривидовое разнообразие.
- Повышается выживаемость вида (резкая перемена внешних условий жизни может вызвать полную гибель вида, но наличие популяций с разными характеристиками, может помочь в его сохранении).
Почему разные популяции одного вида отличаются по частоте генов
Организмы в популяциях одного вида отличаются набором аллельных генов. Практически никогда не встречаются популяции с идентичными фенотипическими признаками. Все это связано с различными условиями обитания.
Изменение количества аллельных генов обусловлено влиянием естественного отбора. Под влиянием природных факторов выживают представители с набором признаков и свойств, оптимальных для сложившихся обстоятельств. Так в популяции остаются сильные, устойчивые виды, способные к быстрой адаптации.
Правило объединения в популяции было сформулировано в 1903г. С.С. Четвериковым:
индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде на изолированными отдельностями, а только их определенным образом организованными совокупностями.
Особи любого живого вида распределены в пределах ареала неравномерно, образуя сгущения и относительно разреженные участки. «Центры плотности « каждого вида и образуют, как правило, популяции, которые являются элементарной структурой вида, формой в которой вид существует в природе.
По определению академика С.С. Шварца , популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
В современном представлении популяция - это минимальная самовоспроизводящаяся совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале), отделенная от других популяций той или иной формой изоляции, образующая генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу. У растений совокупность особей одного вида среди особей другого вида называют ценопопуляцией .
При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное размножение, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Генетическая цель популяции – оставление жизнестойкого потомства при максимальном использовании ограниченных ресурсов среды.
Популяция является элементарной микроэволюционной структурой . Под действием факторов окружающей среды в популяции постоянно происходят наследственные изменения (мутации). Поскольку мутации передаются потомству, в результате скрещивания они распространяются в популяции и насыщают ее, популяция становится неоднородной. В результате действия факторов эволюции выживают и оставляют потомство те особи, которые приобрели наследственные изменения, полезные в данных условиях среды. Так формируется экологический критерий популяции и вида в целом.
Основным экологическим свойством популяции является способность к беспрерывному изменению, движению, динамике, что сильно влияет на другие экологические характеристики популяции:
· структурно-функциональную организованность;
· численность и ее динамику;
· биологическое разнообразие;
· величину занимаемого пространства;
· устойчивость системы.
Характеристики популяции, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения, условия при которых формируются популяции изучает раздел экологии, называемый демэкология (от греч. демос – народ). При этом приоритетной для демэкологии проблемой являются биотические взаимоотношения.
| Предыдущие материалы: |
Loading...