Цели урока: ознакомить учащихся с основными характеристиками популяций и факторами, которые на них влияют, рассмотреть особенности половой и возрастной структуры популяций; развивать умение сравнивать и анализировать известную информацию; воспитывать понимание зависимости существования живых организмов от деятельности человека.
Базовые понятия и термины: экология, популяция, половая структура популяции, возрастная структура популяции, экологические факторы, численность популяции.
Характеристика популяций
Популяция - это совокупность особей одного вида, которые воспроизводят себя в течение большого числа поколений и длительное время занимают определенную территорию, функционируя и развиваясь в одном или ряде биоценозов.
Популяция - элементарная эволюционная единица, экологической признаком которой является плотность, распределение особей по возрасту и полу, характер размещения в пределах экосистемы или группировки, тип роста и др..
Экологическая структура популяции - это ее состояние на определенный момент (количество и плотность особей, их размещения в пространстве, соотношение групп по полу и возрасту, морфологические, поведенческие и другие особенности). Структура популяции представляет собой формы адаптации к условиям ее существования, является своеобразным отражением природных сил, которые на нее влияют. Нынешняя структура той или иной популяции отражает одновременно как прошлое, так и потенциальное будущее группировки.
Численность популяции - общее количество особей на определенной территории или в определенном объеме (воды, почвы, воздуха), которые принадлежат к одной популяции. Различают непериодические (которые редко наблюдаются) и периодические (постоянные) колебания численности популяций.
Плотность популяций - среднее количество особей на единицу площади или объема. Различают среднюю и экологическую плотности. Средняя плотность - это количество особей (или биомасса) на единицу всего пространства. Экологическая плотность - количество особей (или биомасса) на единицу заселенности пространства (т.е. доступной площади или объема, которые фактически могут быть заняты популяцией). При увеличении численности плотность популяции не растет лишь в случае ее расселения, расширение ареала.
Половая и возрастная структура популяций
Соотношение мужского и женского полов в популяции имеет важное экологическое значение, поскольку оно непосредственно связано с потенциалом ее размножения, а следовательно, с влиянием на жизнедеятельность всей экосистемы. Причем это касается только роздильностатевих организмов. Дело в том, что в популяциях различают однополые и обоеполые структуры. Однополые популяции состоят только из женских особей и размножаются партеногенезом (развитие яйцеклетки происходит без оплодотворения: пчелы, фоне, коловратки, много споровых и семенных растений). В природе более распространены обоеполые популяции. В животном мире преобладают раздельнополые виды, изредка встречаются и у растений (тополя, мхи). Гермафродитизм (наличие у одного организма мужских и женских органов размножения) характерен для беспозвоночных и высших растений.
У млекопитающих, в которых один самец может оплодотворить несколько самок, для понимания развития большее значение имеет численность самок, чем суммарное количество особей. Это связано с тем, что лишь единичные виды образуют на период размножения отдельную пару, которая может сохраняться до конца жизни одного из партнеров.
Соотношение полов - это отношение количества самцов количеству самок или количества самцов от общего количества самцов и самок. Благодаря генетической детерминации количество самцов и самок почти одинакова (1:1). Соотношение полов у высших животных имеет практическое значение (домашние животные, куры, олени). В Европе популяция благородного оленя так быстро разрастается, что приходится отстреливать не только самцов, но и самок. Для характеристики половой структуры популяции применяют ряд показателей, в частности отношение количества женских особей до определенного количества мужских особей (в частях или процентах). Показатель пола подают в виде десятичной дроби, например 0,40. Исходный показатель статей чаще всего выражается как 1:1, но с возрастом он отклоняется от этого показателя, что связано с неодинаковой смертности в группах мужских и женских особей.
Важным аспектом структуры популяции также возрастное распределение, т.е. соотношение численности особей разных возрастных классов и поколений. Такие популяции называют полициклическими (древесные растения, многолетние травы, позвоночные и беспозвоночные, жизнь которых длится более одного года). Популяции, состоящих из особей одного возраста, называют моноциклических (большинство травяных растений, насекомых).
Возрастная структура касается не только унитарных организмов (в основном, организмы животных, строение которых в значительной степени обусловлена генетически), но и модулярных (в основном, организмы, в которых из зиготы развивается какая-то единица строения (модуль): корни, побеги, крона, листья ). Общее строение тела растительного организма определяется, по сути, углами между смежными модулями и длиной стеблей или междоузлия, которые соединяют. Каждый из модулей, развиваясь, молодеет или стареет, причем это может происходить одновременно, что затрудняет установление возрастной структуры популяции. Следует учитывать, что характер жизнедеятельности модуля, подобного листа или корня, с возрастом меняется. При этом время меняется и его питательная ценность, а также степень принадливости для фитофагов. Листьев или корней обычно жестче, содержание в них волокнистых веществ повышается, а белка - падает, что снижает процент усвояемости пищи. Поэтому лучше в качестве лугово травы «разбирается» скот, выбирая питательных.
Возрастная структура популяции характеризует ее способность к размножению. Американский эколог А. Боденхеймер выделил три экологические века популяции (три возрастные стадии популяции): предренессансных-продуктивный, репродуктивный и пострепродуктивний. Продолжительность этих периодов у разных организмов колеблется. У многих животных и растений особенно длительным бывает перед репродуктивный период. Если условия благоприятные, в популяции присутствуют все возрастные группы, которые обеспечивают относительно стабильный уровень ее численности. Учет и анализ возрастной структуры имеет большое значение для рационального ведения охотничьего хозяйства и прогнозирования популяционно-экологической ситуации.
IV. Обобщение, систематизация и контроль
знаний и умений учащихся
Дать ответы на вопросы:
1. Что такое популяция?
2. Какую возрастную структуру может иметь популяция?
3. От чего зависит половая структура популяции?
4. Какие факторы влияют на структуру популяции?