Базовая опора: Популяция: численность, плотность, прирост и регуляция
Повторение материала базового уровня перед углублённым разбором. Научимся отличать число особей от плотности, учитывать рождения, смерти и миграции и объяснять, почему рост популяции не бесконечен.
Федеральная программа · углублённый уровень · 11 класс
Экология видов и популяций
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Популяция и её экологические характеристики
- Численность и плотность
- Рождаемость, смертность, прирост и миграция
- Динамика численности и её регуляция
- Практическая № 2: подсчёт плотности популяций растений
Как это устроено
Численность — это число на всей определённой территории, а плотность — число на единицу площади или объёма. Если участок вдвое больше при том же числе растений, плотность вдвое ниже. Средняя плотность не показывает распределения: растения могут расти пятнами, поэтому несколько случайно или систематически выбранных площадок информативнее одной удобной площадки.
Баланс Nкон = Nнач + B − D + I − E относится к одной популяции и одному периоду, где B — появившиеся, D — погибшие, I — прибывшие, E — выбывшие. Если изучают закрытую модель без миграции, I и E принимают равными нулю, но у реальной популяции это отдельное проверяемое допущение. Рождение и смерть — не единственные причины изменения местной численности.
При избытке ресурсов численность может быстро расти, но бесконечная экспонента нереалистична. Ограничения создают пища, место, болезни, хищники, погодные события и взаимодействия; их сила меняется со временем. Ёмкость среды — модельная оценка для указанных условий, а не точное неизменное число особей для вида навсегда. Не всякое падение численности — признак «плохой регуляции»: сезонные колебания могут быть частью обычной динамики.
Учет растений проводят на площадках известной площади. Чтобы пересчитать число на квадратный метр, делят суммарное число учтённых особей на суммарную площадь исследованных площадок; если площадки различаются по площади, простое среднее их плотностей без учёта площади может исказить результат. Нужно заранее определить, считают ли отдельные побеги или генетически отдельные растения: у клональных видов это разные показатели.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Популяция
Совокупность особей одного вида, обитающих на определённой территории и связанных размножением и обменом генами в пределах возможностей вида.
Пример: Сосны одного вида в отдельном лесном массиве могут рассматриваться как местная популяция при заданных границах исследования.
- Численность
Общее число особей рассматриваемой популяции в выбранный момент и на оговорённой территории.
Пример: В пруду при учёте оценили 1200 рыб данного вида.
- Плотность популяции
Число особей в расчёте на единицу площади или объёма подходящей среды при указанных пространственных границах.
Пример: 24 растения на 6 м² дают среднюю плотность 4 растения/м².
- Рождаемость
Количество новых особей, появившихся в популяции за интервал времени; может выражаться абсолютным числом или удельной величиной.
Пример: За весну в наблюдаемой популяции появились 18 молодых особей.
- Смертность
Количество особей, погибших в популяции за интервал времени; для сопоставления популяций часто используют показатель на особь или возрастную группу.
Пример: В течение зимы в той же популяции погибли 7 особей.
- Иммиграция
Приход особей в изучаемую популяцию из других мест за определённое время.
Пример: На участок прилетели птицы того же вида из соседнего района.
- Эмиграция
Уход особей из изучаемой популяции в другие места за определённое время.
Пример: Часть молодых птиц покинула территорию исследования.
- Прирост численности
Изменение числа особей за промежуток времени: рождаемость минус смертность плюс иммиграция минус эмиграция, если все величины измерены в одинаковых единицах.
Пример: При 18 рождениях, 7 смертях, 3 прибывших и 4 выбывших прирост составляет 10 особей.
- Динамика популяции
Изменение численности, плотности и структуры популяции во времени под действием размножения, смертности, перемещений и условий среды.
Пример: Численность насекомого может сезонно расти и снижаться.
- Ёмкость среды
Приблизительный уровень численности, который конкретная среда способна поддерживать длительно при данных ресурсах и взаимодействиях; он не является неизменной константой.
Пример: После засухи доступной пищи становится меньше и поддерживаемая численность травоядных может снизиться.
- Зависимая от плотности регуляция
Изменение демографических показателей, усиливающееся или ослабевающее с плотностью из-за конкуренции, распространения возбудителей и других связей.
Пример: При тесном размещении растений доступные каждому свет и вода часто уменьшаются.
- Пробная площадка
Участок известной площади, на котором подсчитывают особей для оценки плотности при явно заданных правилах выбора и подсчёта.
Пример: Квадрат 0,5 × 0,5 м имеет площадь 0,25 м²; растения внутри него считают по согласованному правилу для границы.
Пример по шагам
На трёх площадках по 0,25 м² нашли соответственно 2, 3 и 4 растения. Какова оценка средней плотности?
- Всего найдено 2 + 3 + 4 = 9 растений.
- Общая обследованная площадь 3 × 0,25 = 0,75 м².
- Плотность оценивают как 9 / 0,75 = 12 растений/м²; отдельно сообщают разброс между площадками.
Вывод: Средняя плотность равна 12 растений/м² для этих пробных площадок, но не обязательно для всего луга без репрезентативного отбора.
Практическая работа
Плотность популяций растений (практическая № 2)
- Выберите с учителем два обычных вида растений и участок, который не требует прохода по опасным или охраняемым местам.
- Разместите несколько одинаковых рамок известной площади по заранее заданному правилу; договоритесь, считать растение на границе, если его основание внутри верхней и левой сторон рамки.
- Запишите числа каждого вида на каждой площадке, общую площадь, рассчитайте среднюю плотность каждого вида и отметьте разброс.
Что можно заключить: Полученные оценки относятся к исследованному участку и способу отбора; различие плотностей не объясняет само по себе его причину.
Безопасность: Не выкапывайте растения, не заходите на проезжую часть или в заросли с неизвестными аллергенами, соблюдайте правила школьной экскурсии.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.