Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Биология / Конспекты / Разработка урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Биология

Разработка урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии»

Выберите документ из архива для просмотра:

99 КБ Kodazkaja_plan.doc
2.27 МБ Динамика популяции.pptx
87.5 КБ demography Демография человека Козленко А.Г..xls
95.5 КБ lotka_full Хищник- жертва. Модель Лотки-Вольтерра. Козленко А.Г..xls
168.24 КБ Дополнительный материал. Рост численности и плотности популяций.docx
167.58 КБ Карточки задания на каждую группу.docx
42.22 КБ Модель Динамика популяции Кодацкая С. В..xlsx
6.48 КБ
52.09 КБ 諡߻Ѭ

Выбранный для просмотра документ Kodazkaja_plan.doc

библиотека
материалов

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА


Функционирование популяций и динамика их численности в природе


ФИО (полностью)

Кодацкая Светлана Викторовна

Место работы

МАОУ СОШ № 28 г. Балаково

Должность

учитель

Предмет

биология, экология

Класс

9

Тема и номер урока в теме

Взаимосвязи организмов и окружающей среды, № 6

Базовый учебник

Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. Основы общей биологии. Под редакцией И. Н. Пономаревой. «Вентана-Граф», 2013 г.


  1. Цель урока:

Изучить динамику численности популяций в разных условиях окружающей среды. Провести моделирование динамики популяций численности некоторых видов.


9. Задачи:

- обучающие

Сформировать знания о динамике численности популяций, способе их адаптации к меняющимся условиям среды, о характере колебаний численности популяций некоторых видов организмов и регуляции их численности, познакомить с понятием биотического потенциала вида

-развивающие

Продолжать формировать умения анализировать, обобщать, делать выводы, публично защищать результаты творческой деятельности. Способствовать закреплению понятий и навыков моделирования. Продолжить формирование навыков работы в группе.

-воспитательные

Довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, воспитывать бережное отношение к любому виду жизни.

  1. Тип урока

Объяснение новых знаний, моделирование и анализ ситуаций


  1. Формы работы учащихся

Групповая, индивидуальная работа


  1. Необходимое техническое оборудование

  • компьютеры,

  • проектор,

  • диски: «Экология (общий курс)» ЗАО «1С», «Открытая биология 2.6», ООО ФИЗИКОН,

  • электронная таблица Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра как математическая модель динамики системы «Хищник-жертв»,

  • документ Excel «Модель Динамика популяций»,

  • карточки с заданиями по биологии, тестовые задания по теме "Динамика популяции",

  • дополнительный материал «Рост численности и плотность популяций»,

  • тест «Динамика популяций»,

  • Интернет. Используемые ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru):


  1. Структура и ход урока

Этап урока

Название используемых ЭОР

(с указанием порядкового номера из Таблицы 2)

Деятельность учителя

(с указанием действий с ЭОР, например, демонстрация)

Деятельность ученика

Время

(в мин.)


I.

Организационный момент.



Деление учеников на 4 группы, партнёры определяются с помощью однородных жетонов.


В группе выбираются ученики, которые будут записывать, выступать, лидер - следит за работой в группе. В то же самое время каждый ученик работает индивидуально со своим источником информации. Затем лидер группы предлагает каждому высказать своё суждение, ответы дополняются, готовится совместный отчет по проблеме и выступление.


3

II.

Актуализация знаний



Работа по вопросам (Слайд № 3)

Отвечают на вопросы

4

III.

Изучение нового материала





1.«Динамика численности популяции (N 151154)»



2. «Миграция саранчи (N 110057)»




3. «Типы кривых выживания популяций (N150991)»




4. «Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)»

  1. Динамика популяций как биологическое явление.

  2. Типы динамики популяции.

Работа проводится с использованием ЦОР «Динамика численности популяции (N 151154)» по ходу показа идет комментарий учителя (Слайд № 4,5)

  1. Стратегии выживания. (Слайд № 6-8). Демонстрация ЦОР «Миграция саранчи (N 110057)»



  1. Кривые выживания.

Демонстрация ЦОР «Типы кривых выживания популяций (N150991)» (Слайд № 9)


  1. Типы роста популяций. Демонстрация (Слайд № 10).

Антропогенное воздействие на типы роста. Работа проводится с использованием ЦОР видеофрагмента «Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)» (Слайд № 11), затем ученики работают с дополнительным материалом в группах.





Отвечают на вопросы, конспектируют



Краткое устное выступление ученика, по ходу которого делаются пометки в тетрадь


Конспектируют.





Отвечают на вопросы, конспектируют.



Отвечают на вопросы, конспектируют,

работают с дополнительным материалом в группах

15

IV.

Закрепление нового материала.

дифференцированно по группам.




















5. «Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)»






















  1. Групповая работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.


Подведение итога работы учащихся. (Слайд 12)


  1. Групповая работа. Исследование моделей в виде электронных таблиц. (Слайд № 13,14)


Каждая группа получает задания, после работы обсуждение результатов.

Группа №1. 1. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост) Работа проводится с использованием ЦОР «Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)» (Слайд № 15). Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста» или приложением Excel «Динамика популяций».


Отвечают на вопросы, выступают.




Отвечают на вопрос учителя





Работают в группе, отвечают на вопросы, выполняют задания, готовят выступления, конспектируют.


15












6. «График колебания численности хищник жертва (N 151259) »
















7. «Cокол-сапсан (N 151307)»

8. «Венерин башмачок крупноцветковый (N 151297)»





Группа № 2. 2. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост) (Слайд № 16, 17, 18).

Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 ,

Группа № 3. 3. Модель «хищник-жертва» Работа проводится с использованием ЦОР «График колебания численности хищник жертва (N 151259) » (Слайд № 19).

Для самостоятельной работы используется модель Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы "Хищник-жертва» http://kozlenkoa.narod.ru/lotka02.htm или документ Excel «Динамика популяций», или электронный учебник «Открытая биология 2.6» раздел 12.2 интерактивная динамическая модель «Кролики волки».

Группа № 4. Исследование изменения демографии человека

Используется модель демографии человечества (документ Excel «Демография человека») http://kozlenkoa.narod.ru/books1.htm


Подведение итогов групповой работы (Слайд № 18,21,22). Демонстрация «Cокол-сапсан (N 151307)» «Венерин башмачок крупноцветковый (N 151297)»









































Отвечают на вопросы, конспектируют.
























V .

Контроль за усвоением первичного материала в форме теста


Контроль в форме теста html. или слайд № 24,25.


5

VI.

Рефлексия.



Выделить в тетради ключевые слова по теме урока.

Выделяют и записывают в тетради ключевые слова по теме урока.

1

VII.

Домашнее задание



§ 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа. Подготовить сообщения о биогеоценозах: лесе, луге, водоеме, степи и других (по выбору учащихся).


Записывают в дневник

1

VIII.

Подведение итогов. Выставление оценок.



Сдают дневники для выставления отметок

1




Приложение к плану-конспекту урока

Тема урока Динамика численности популяции. Экологические стратегии

Таблица 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР

Название ресурса

Тип, вид ресурса

Форма предъявления информации

Гиперссылка на ресурс, обеспечивающий доступ к ЭОР

  1. Динамика численности популяции (N 151154)

  2. Типы кривых выживания популяций (N 150991)

  3. Миграция саранчи (N 110057)

  4. Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)

  5. Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)

  6.  График колебания численности хищник жертва (N 151259)

  7.  Cокол-сапсан (N 151307)

  8. Венерин башмачок крупноцветковый (N 151297)

модель



модель


иллюстрация


видеофрагмент



модель



модель


иллюстрация


иллюстрация




модель



модель


демонстрация


видеофрагмент



модель



модель


демонстрация


демонстрация




  1. Динамика численности популяции (N 151154)

  2. Типы кривых выживания популяций (N 150991)

  3. Миграция саранчи (N 110057)

  4. Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)

  5. Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)

  6.  График колебания численности хищник жертва (N 151259)

  7.  Cокол-сапсан (N 151307)

  8. Венерин башмачок крупноцветковый (N 151297)


Выбранный для просмотра документ Динамика популяции.pptx

библиотека
материалов
Тема «Функционирование популяций и динамика их численности в природе» Цель: И...
План урока Динамика популяций, как биологическое явление. Типы динамики. Коле...
Вспомните Что является структурной единицей вида и эволюции? Дайте определени...
совокупность изменений основных биологических показателей популяции во време...
Динамика численности популяции не регулируют плотность популяции регулируют п...
комплекс признаков, приспособлений для выживания, общая характеристика роста...
К-стратеги медленно развиваются, имеют более крупные размеры и большую продол...
r-стратеги быстро достигают половой зрелости, приносят большое количество мел...
Смертность, одинаковая во всех возрастах (К-стратеги, популяции человека в с...
В начале роста кривая роста популяции – это экспонента. Затем питательные зап...
Антропогенное воздействие на типы роста. Чарлз Элтон «Экологическое нашествие»
Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? Безграничный...
модель неограниченного роста (теоретическая); модель ограниченного роста (пра...
Динамика роста популяции N t = N t-1 + B – D + C – E N t – число особей в мом...
Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста N0 – исходная численность N t...
Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста. N t = K- поддерживающая емкост...
Модель ограниченного роста с отловом N t = (r – b N0) N0- c, с – величина еже...
Редкие виды Сокол-сапсан Венерин башмачок
N t = (r - b x n ) x n - с – f x n yn, f - возможность гибели жертвы при встр...
Графики изменения численности популяций
Использование электронных моделей в деятельности человека охотовед; лесник;...
Математическое и компьютерное моделирование даёт возможность прогнозирования...
Словарь Динамика популяции - колебания или изменения численности популяции во...
1. У каких видов стабильная динамика численности в популяциях? Если у вида сл...
4. Что происходит с численностью популяции жертвы, если хищники отлавливают ж...
Домашнее задание Изучить § 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа....
26 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 Тема «Функционирование популяций и динамика их численности в природе» Цель: И
Описание слайда:

Тема «Функционирование популяций и динамика их численности в природе» Цель: Изучить динамику численности популяций в разных условиях окружающей среды и типы ее регуляции. Кодацкая Светлана Викторовна МОУ «СОШ № 28» г. Балаково, учитель биологии Д. з. § 55

№ слайда 2 План урока Динамика популяций, как биологическое явление. Типы динамики. Коле
Описание слайда:

План урока Динамика популяций, как биологическое явление. Типы динамики. Колебания численности популяций: причины, способы регуляции численности. Экологические стратегии. Кривые выживания. Типы роста численности. Модели роста численности.

№ слайда 3 Вспомните Что является структурной единицей вида и эволюции? Дайте определени
Описание слайда:

Вспомните Что является структурной единицей вида и эволюции? Дайте определение понятия популяции, вида. Приведите примеры популяций в разных сообществах. Перечислите основные популяционные характеристики. Какое значение имеют популяционные характеристики?

№ слайда 4 совокупность изменений основных биологических показателей популяции во време
Описание слайда:

совокупность изменений основных биологических показателей популяции во времени. Тип динамики: стабильный, нестабильный изменчивый, взрывной Динамика численности популяции

№ слайда 5 Динамика численности популяции не регулируют плотность популяции регулируют п
Описание слайда:

Динамика численности популяции не регулируют плотность популяции регулируют плотность популяции

№ слайда 6 комплекс признаков, приспособлений для выживания, общая характеристика роста
Описание слайда:

комплекс признаков, приспособлений для выживания, общая характеристика роста и размножения данного вида. Два крайних типа r- и К-стратегии. (K- поддерживающая емкость среды, r- врожденная скорость роста популяции) Экологическая стратегия

№ слайда 7 К-стратеги медленно развиваются, имеют более крупные размеры и большую продол
Описание слайда:

К-стратеги медленно развиваются, имеют более крупные размеры и большую продолжительность жизни, образуют небольшое число более крупных, хорошо защищенных потомков. Обитают в средах со стабильными или закономерно изменяющимися условиями.

№ слайда 8 r-стратеги быстро достигают половой зрелости, приносят большое количество мел
Описание слайда:

r-стратеги быстро достигают половой зрелости, приносят большое количество мелких потомков, имеют небольшие размеры и малую продолжительность жизни. Саранча

№ слайда 9 Смертность, одинаковая во всех возрастах (К-стратеги, популяции человека в с
Описание слайда:

Смертность, одинаковая во всех возрастах (К-стратеги, популяции человека в стране, где широко распространены голод и болезни, насекомые). Смертность мала вплоть до достижения критического возраста (К-стратеги, человек, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, однолетние растения). III. Повышенная гибель на ранних стадиях развития (R-стратеги, морские организмы, насекомые, гидры, большинство растений) Кривые выживания На основании кривых выживания строят пирамиды возрастов.

№ слайда 10 В начале роста кривая роста популяции – это экспонента. Затем питательные зап
Описание слайда:

В начале роста кривая роста популяции – это экспонента. Затем питательные запасы в окружающей среде А исчерпываются, и кривая роста приобретает S-образную форму (логистическая кривая). В популяциях бесконтрольный рост численности заходит слишком далеко по экспоненте, после чего происходит катастрофический «обвал» численности, связанный с истощением ресурсов (J-образная форма). B Типы роста популяций Дафнии Дрожжи А B Поддерживающая емкость среды

№ слайда 11 Антропогенное воздействие на типы роста. Чарлз Элтон «Экологическое нашествие»
Описание слайда:

Антропогенное воздействие на типы роста. Чарлз Элтон «Экологическое нашествие»

№ слайда 12 Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? Безграничный
Описание слайда:

Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? Безграничный рост губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения→ При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества – хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний→ При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция → Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции → Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

№ слайда 13 модель неограниченного роста (теоретическая); модель ограниченного роста (пра
Описание слайда:

модель неограниченного роста (теоретическая); модель ограниченного роста (практическая); модель ограниченного роста с отловом; модель «хищник – жертва» (взаимодействия с другими популяциями). Саранча Сибирский шелкопряд Антилопы Волки и лоси Виды моделей развития популяций Корюшка Самоизреживание Вредители сельскохозяйственные

№ слайда 14 Динамика роста популяции N t = N t-1 + B – D + C – E N t – число особей в мом
Описание слайда:

Динамика роста популяции N t = N t-1 + B – D + C – E N t – число особей в момент t, N t-1- число особей в предыдущий момент, B- число родившихся, D- число погибших, C- число иммигрантов, E- число эмигрантов

№ слайда 15 Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста N0 – исходная численность N t
Описание слайда:

Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста N0 – исходная численность N t – численность во время t е - основание натуральных логарифмов r – врожденная скорость роста (если рост 5%, то r = 1,05) N t = N0 e r t

№ слайда 16 Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста. N t = K- поддерживающая емкост
Описание слайда:

Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста. N t = K- поддерживающая емкость среды, N0 – исходная численность, N t – численность во время t, е - основание натуральных логарифмов, r – врожденная скорость роста (если рост 5%, то r = 1,05). N0+ (K - N0) e - (r t)

№ слайда 17 Модель ограниченного роста с отловом N t = (r – b N0) N0- c, с – величина еже
Описание слайда:

Модель ограниченного роста с отловом N t = (r – b N0) N0- c, с – величина ежегодного отлова, r – коэффициент роста, b – коэффициент перенаселённости, N0– численность популяции текущего года, исходная, N t– численность популяции следующего года, во время t.

№ слайда 18 Редкие виды Сокол-сапсан Венерин башмачок
Описание слайда:

Редкие виды Сокол-сапсан Венерин башмачок

№ слайда 19 N t = (r - b x n ) x n - с – f x n yn, f - возможность гибели жертвы при встр
Описание слайда:

N t = (r - b x n ) x n - с – f x n yn, f - возможность гибели жертвы при встрече с хищником, x n – количество жертв, yn – количество хищников. Модель «хищник – жертва»

№ слайда 20 Графики изменения численности популяций
Описание слайда:

Графики изменения численности популяций

№ слайда 21 Использование электронных моделей в деятельности человека охотовед; лесник;
Описание слайда:

Использование электронных моделей в деятельности человека охотовед; лесник; работник рыбодобывающей отрасли; эколог; сельское хозяйство (животноводство, растениеводство)

№ слайда 22 Математическое и компьютерное моделирование даёт возможность прогнозирования
Описание слайда:

Математическое и компьютерное моделирование даёт возможность прогнозирования развития популяций, внесения корректив в изменение численности популяций, особенно это, актуально применительно к исчезающим видам. Исследуя модели развития популяций, можно сохранить видовое разнообразие растений и животных, чтобы не пришлось заносить их в Красную книгу. За последние годы с лица земли исчезло 65 видов птиц и 150 видов млекопитающих животных. Мы должны беречь природу и приумножать ее богатства.

№ слайда 23 Словарь Динамика популяции - колебания или изменения численности популяции во
Описание слайда:

Словарь Динамика популяции - колебания или изменения численности популяции во времени. Условия, влияющие на численность популяции - пищевые ресурсы, ограниченность ареала обитания, эпидемии, болезни, природные катастрофы и т.д. Ёмкость среды - способность территории вмещать определённое количество особей. Стратегии выживания Кривые выживания Модели развития популяции Типы роста динамики численности Охрана природы

№ слайда 24 1. У каких видов стабильная динамика численности в популяциях? Если у вида сл
Описание слайда:

1. У каких видов стабильная динамика численности в популяциях? Если у вида сложная возрастная структура Если у вида простая возрастная структура Если возрастная структура нестабильна 2. Выберите тип динамики численности популяции характерный для большой синицы: Изменчивый Стабильный Взрывной 3. Выберите тип стратегии развития численности популяции характерный для императорского пингвина: Взрывная К - стратегия r - стратегия Тест «Динамика популяций»

№ слайда 25 4. Что происходит с численностью популяции жертвы, если хищники отлавливают ж
Описание слайда:

4. Что происходит с численностью популяции жертвы, если хищники отлавливают жертву медленнее чем она успевает размножаться? Численность жертвы остается неизменной Численность жертвы медленно снижается Численность жертвы медленно увеличивается 5. Каким станет тип динамики численности насекомого вредителя, со стабильной численностью в естественном биоценозе, если этот биоценоз превратить в агроценоз? Стабильный Изменчивый Взрывной

№ слайда 26 Домашнее задание Изучить § 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа.
Описание слайда:

Домашнее задание Изучить § 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа. Подготовить сообщения о биогеоценозах: лесе, луге, водоеме, степи и других (по выбору учащихся).

Выбранный для просмотра документ Дополнительный материал. Рост численности и плотности популяций.docx

библиотека
материалов

Рост численности и плотность популяций

Рост численности популяций любого вида в природе никогда не бывает бесконечным. Рано или поздно популяция сталкивается с ограничениями, не позволяющими ей наращивать далее свое обилие. Ресурсы, за счет которых существуют виды (пища, убежища, подходящие места для размножения и т. п.), на любой территории имеют пределы. Эти пределы называют емкостью среды для конкретных популяций. Например, еловый лес – более емкая среда для белок, чем смешанный, с березами, так как основная пища белок в наших лесах – семена хвойных. В пригородных лесах и парках емкость среды для белок можно увеличить, размещая подкормку. В природных условиях численность популяций обычно колеблется вокруг определенного уровня, соответствующего емкости среды, хотя размах этих колебаний у всех видов разный.

E:\Setup\res\res15C53AEB-9068-4D12-A6F0-CB8F4085C939E:\Setup\res\res9B9F268B-ACBE-4FDA-A3B6-B9889783C5DB







Рис. 1. Теоретически возможная и реальная кривая роста популяции Рис. 2. Рост численности одного из видов амбарных жуков в . пшенице при освоении нового местообитания

Кривая, отражающая рост популяции, которая осваивает новое для нее местообитание, изображена на рисунке 1. (Конкретный пример см. рис. 2.) Она имеет S-образную форму. Точка А соответствует начальному числу особей, проникших на новую территорию, точка D – тому, которое устанавливается в соответствии с емкостью среды. Если емкость среды невелика, то кривая отклоняется на более низком уровне численности. Точки В, С и D отражают критические численности популяции, меняющие темп ее роста. Отрезок АВ, или фаза медленного роста, – очень уязвимый период в развитии популяции. В это время общая численность ее так низка, что любые случайные помехи размножению (гибель отдельных особей от хищника, неблагоприятной погоды, несчастного случая и др.) могут не только затормозить, но и полностью подорвать популяцию. Затем кривая роста популяции становится более крутой. Однако увеличение плотности замедляет рост популяции, и при определенной плотности она перестает расти совсем. Точка D соответствует стабилизации. Это значит, что в популяции с определенного периода рождаемость и смертность, приток и отток особей начинают уравновешивать друг друга она испытывает только сезонные колебания, связанные с изменением погодных условий, численности других популяций. Характер кривой отражает основные законы роста популяций всех видов, от бактерий до человека, в среде с ограниченными ресурсами.

Закон роста популяции первого типа можно сформулировать в виде математического соотношения, N t = N0 e r t , где N0 – исходная численность, N t – численность во время t, е - основание натуральных логарифмов, r – врожденная скорость роста. Ему соответствует J-образная кривая называется кривой экспоненциального роста. Такая экспоненциальная зависимость изображена на рисунке АBI и носит название биотического потенциала, так как, как правило, она отражает лишь ту потенциальную численность, которую бы могла иметь популяция в случае отсутствия различных ограничивающих ее рост факторов.
При S- образной кривой роста, называемой логистической, скорость прироста численности популяции пропорциональна разности между достигнутой величиной популяции (ее плотностью в данный момент времени N) и максимально возможной плотностью в данной среде обитания (К), Модель Ферхюльста. N t = К N
0/ N0+(К- N0) e-( r t) . Характерные типы роста популяций можно наблюдать, когда тех или иных животных вселяют в незанятые области или они сами переселяются в новые районы.

Безграничный рост численности губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения. При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества – хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний. При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция. Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции. Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

В природе, прошедшей длительный путь эволюции, мы наблюдаем самые разнообразные способы ограничения численности видов. Среди них не только внешние воздействия на популяцию (неблагоприятные условия, конкуренты, хищники, паразиты, возбудители болезней и проч.), но и те изменения, которые происходят внутри самих популяций в ответ на рост плотности.

Внутривидовые отношения и есть тот механизм, посредством которого обеспечивается саморегуляция численности популяций у пределов емкости среды, а у более высокоорганизованных видов даже иногда задолго до действительного исчерпания ресурсов.

У разных видов это происходит по-разному. У растений, например, с возрастанием плотности усиливается прямая конкуренция за свет, воду, минеральное питание, в результате чего происходит самоизреживание: более сильные растения подавляют слабые (рис. 3).

E:\Setup\res\res85F30A9E-1BC6-4D2E-81AA-7D71791B4AFCE:\Setup\res\resFC4696DC-D4F9-4163-8658-6570B10D2164

Рис. 3. Уменьшение числа стволов деревьев с возрастом древостоя

У подвижных животных часть особей выселяется за пределы занятой территории и ведет поиск новых мест обитания.E:\Setup\res\res8B01BAF9-7D34-4864-95B6-CA5CBAB0E372

Рис. 4. Территориальное поведение самцов антилопы

Очень распространенным способом регуляции населения у животных является особое территориальное поведение, при котором особь или семья не пускают других на свой участок (рис. 4, 5). У обитателей замкнутых водоемов, рыб и головастиков, рост и развитие могут тормозиться продуктами обмена веществ, когда их концентрация достигает критических пределов.

E:\Setup\res\res3BF04544-C978-4E3C-9660-FEDC200BE15F

Рис. 5. Самец колюшки защищает свою гнездовую территорию от другого самца



Популяции могут рассматриваться как сложные системы с элементами саморегуляции. При этом возникает так называемая отрицательная обратная связь: повышение плотности популяции усиливает действие механизмов, снижающих эту плотность - это приводит к гомеостазу популяции.

Экологически грамотно управлять численностью популяций конкретных видов можно, только хорошо изучив особенности их роста и способы саморегуляции, иначе может быть получен прямо противоположный результат.

Численность популяций и ее регуляция в природе

Численность любой популяции чрезвычайно динамична. Кривая роста численности популяции, показывающая, что она со временем достигает стабильного состояния, – это крайне идеализированная схема событий. На самом деле численность популяции не застывает на одном месте, а постоянно колеблется вокруг некоторого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями. Размах этих колебаний может быть очень различным.

Выделяют три типа динамики популяций: стабильный, изменчивый и взрывной (рис. 1). Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз, изменчивым – при колебаниях в десятки раз, а взрывная динамика характеризуется периодическим превышением обычной численности в сотни и тысячи раз.E:\Setup\res\resEC063954-F31A-4C8B-9369-6885B0DD8177

Рис. 1. Типы популяционной динамики: А – стабильный; Б – изменчивый; В – взрывной

Сезонный (Б) тип динамики численности характерен для видов с резко возрастающей плотностью популяций в течение одного сезона. Он свойствен небольшим по размеру организмам, которые дают многочисленное и быстро созревающее потомство и способны поэтому в короткий срок резко увеличить свою численность. К таким организмам относятся представители планктона — дафнии, циклопы, коловратки, а среди наземных — многие виды насекомых, грызунов и однолетних травянистых растений, домашние мухи

Какие причины определяют размах изменчивости популяции на занимаемой ею территории?

На численность популяций влияют самые разнообразные факторы: и погода, и обеспеченность пищей, и хищники, и болезни, и возрастной состав, и соотношение полов и возрастных групп в самой популяции, и многие другие.

В этом многообразии, однако, можно четко выделить две группы факторов. Действие одних одностороннее. Одни влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности. Таковы в основном все абиотические факторы, например, все погодные условия: температура, дожди, ветры, солнечная радиация, давление и т. п. Они могут обусловить значительную смертность или, наоборот, благоприятствовать размножению. Эти факторы не регулируют плотность популяции, а просто отклоняют ее в ту или иную сторону. Их изучение важно для прогноза численности вида на данной территории.

Вторая группа факторов относится к регуляторам численности популяций. Это двустороннее взаимодействие. Она возникает по принципу отрицательной обратной связи, когда рост численности популяции вызывает все увеличивающееся противодействие этому росту. Действие регулирующих факторов зависит от плотности популяции. Чем выше становится численность вида, тем сильнее растет противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. По этому принципу на популяцию действуют как другие виды, так и рост собственной плотности.

Действительно, чем выше численность жертв, тем больше пищи для хищников и паразитов, тем быстрее могут распространяться возбудители опасных заболеваний и тем сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида.

Таким образом, факторы, регулирующие численность популяции, т. е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, – это в основном межвидовые и внутривидовые отношения, т. е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния – подрыва собственных ресурсов.

В отношениях хищник – жертва повышение плотности популяции жертв означает увеличение кормов для хищников. Добыча хищников возрастает. Возникает изменчивый тип динамики популяции жертвы по принципу отрицательной обратной связи. Любое увеличение численности вызывает немедленную ответную реакцию по подавлению этой численности.

Реакция хищника не всегда способна затормозить рост численности жертв потому, что у любой особи потребителя есть предел насыщения. Если жертвы размножаются быстрее, чем их ловят хищники, рост их популяций продолжается.

Таким образом, одни регулирующие факторы останавливают рост плотности популяций почти сразу же, другие – с запозданием. От этого и зависит тип динамики численности. Если преобладает запаздывающая регуляция или вид на время освобождается от действия врагов, возникают взрывы численности.

Что происходит, если антропогенное воздействие ослабляет регуляторные связи в природе? Яркий пример этому – распространение сельскохозяйственных вредителей. E:\Setup\res\res464D3480-4080-4BB8-8033-A0BB1383F241

Английский эколог Чарлз Элтон впервые обобщил наблюдения и описал взрывы численности завезенных видов, которые он назвал "экологическими нашествиями". До возникновения промышленного земледелия виды, которые мы называем вредителями, не были ими, потому что не размножались в таких количествах, находясь под влиянием многочисленных регуляторов. При сплошной распашке земель, в обедненных видами сообществах тип динамики численности многих насекомых, питающихся культурными растениями, превратился из стабильного в сильно изменчивый или взрывной, доставляя много неприятностей человеку (рис. 3).

Современные представления о динамике популяций дают возможность предсказывать ход численности отдельных видов, а также усиливать или ослаблять регуляторные связи в управлении их численностью.

Рис. 3. Виды насекомых, ставшие опасными вредителями сельского хозяйства. Левый столбец сверху вниз: шведская муха; гессенский комарик; жук-кузька; хлебный пилильщик. Правый столбец сверху вниз: озимая совка; луговой мотылек; клоп вредная черепашка; злаковая тля.

Стратегии выживания популяции

 r-виды

К-виды

Размножение быстро (высокая плодовитость, короткое время генерации)

Скорость размножения не зависит от плотности популяции

Энергия и вещество распределяются между многими потомками 

Размеры популяции некоторое время могут превышать емкость среды

Вид не всегда устойчив на данной территории

Расселяются быстро

Размножение идет с относительно большими затратами энергии и вещества 

Малые размеры особей

Малая продолжительность жизни особей

Местообитания сохраняются недолго

Слабые конкуренты

Защитные приспособления развиты слабо

Лучше приспособлены к изменениям окружающей среды (менее специализированы)

Например: бактерии, тли, одуванчики

Размножение медленно (низкая плодовитость, продолжительное время генерации)

Скорость размножения зависит от плотности популяции 

Энергия и вещество концентрируются в немногих потомках, родители заботятся о потомках

Размеры популяции близки к равновесному уровню

Вид устойчив на данной территории

Расселяются медленно

Размножение идет с относительно небольшими затратами энергии; много энергии расходуется на рост и поддержку жизнеспособности отдельной особи

Крупные размеры особей

Большая продолжительность жизни особей

Местообитания устойчивые

Сильные конкуренты

Хорошие защитные механизмы

Высокая специализация для жизни в устойчивых местообитаниях

Например: крупные тропические бабочки, альбатрос, деревья, человек.



Выбранный для просмотра документ Карточки задания на каждую группу.docx

библиотека
материалов

Группа № 1

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Пример сезонных колебаний численности популяций дает нам хорошо знакомую картину летней природы. Тучи комаров, леса, полные птиц, поля, заросшие васильками, - все это наблюдается в теплое время года и практически сходит на нет в зимний период.

Что является причиной изменения численности данных популяций? Можно ли сказать, что эти причины являются регуляторами численности?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

1. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост).

Исследование модели неограниченного роста.

Электронный учебник «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста». Поработайте с моделью, руководствуясь дополнительной инструкцией.
Объясните процессы, происходящие в популяции кроликов на модели «Кролики и капуста» для данной модели роста популяции. Получаем экспоненциальную кривую. hello_html_mea6f3d1.pngC:\Documents and Settings\USER\Мои документы\Мои рисунки\Безымянный3333.bmp













  1. Когда достигается максимальная скорость роста в данном случае.

  2. Приведите примеры животных с подобным ростом популяции.

  3. Какую особенность динамики популяций описывает данная модель?

  4. Какую биологическую модель она реализует?



Группа № 2

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.



Задание 1.

Личинки (гусеницы) лиственничной листовертки питаются хвоей лиственницы. Колебания численности этого насекомого носят циклический характер, пики размножения происходят примерно через 4-10 лет. Колебания численности этих видов определяются и динамикой биомассы деревьев, и колебаниями численности птиц, питающимися насекомыми. По мере возрастания массы деревьев в лесу наиболее крупные и старые деревья становятся восприимчивыми к гусеницам, листовертки – почкоеда и нередко погибают от повторяющегося уничтожения листьев. Отмирание и разложение древесины возвращают в лесную почву питательные вещества. Их используют для своего развития молодые деревья, менее чувствительные к нападению насекомых. Росту молодых деревьев способствует также увеличение освещенности из-за гибели старых деревьев с большими кронами. Тем временем птицы снижают плотность листовертки. Однако в результате роста деревьев ее численность вновь начинает увеличиваться и процесс повторяется.

Каким является влияние бабочки на популяцию лиственницы (отрицательным или положительным)?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

2. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост).

Очевидно, что модель неограниченного роста не учитывает важные факторы влияющие на рост популяции, например, такие: эффект перенаселения, связанный с нехваткой пищи, гибель особей от болезни и т.д

Исследование модели ограниченного роста.

При продолжении вычисления количества особей получаем приближение кривой роста популяции к некоторому пределу являющемуся пределом ресурсов.

Электронный учебник «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста». Поработайте с моделью, руководствуясь дополнительной инструкцией.

  1. Объясните процессы, происходящие в популяции кроликов для данной модели роста популяции.hello_html_563f5400.pngC:\Documents and Settings\USER\Мои документы\Мои рисунки\Безымянный22222222222222.bmp

  2. Когда достигается максимальная скорость роста в случае логистической кривой.

  3. Докажите, что максимальная скорость роста в случае логистического роста достигается при численности, равной половине емкости среды.



В другой модели ограниченного роста учитывается, что на численность популяций промысловых животных и рыб оказывает влияние величина ежегодного отлова.

  1. Приведите примеры животных с подобной моделью роста популяции.





Группа № 4

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Некоторые виды саранчи существуют в двух разных формах: одиночной и стадной. При изменении плотности популяции одна форма превращается в другую. Они отличаются внешне, а также по поведению настолько, что ранее их принимали за разные формы. В одиночной форме саранча живет оседло и питается умеренно. Стадная форма отличается прожорливостью, беспокойством и стремлением к перемене мест. Сначала форма передвигается большими группами по земле, а после того, как окрылится, поднимается и летит огромными тучами на расстояния в сотни и тысячи километров от мест рождения. Размеры стай перелетной саранчи фантастические, некоторые стадии достигали многих миллионов тонн веса. Улетевшая саранча чаще всего оседает в местах, неблагоприятных для размножения, и через некоторое время погибает.

Объясните явление. К какому типу стратегий относится такое поведение? К какому типу динамики численности относится саранча, как будет выглядеть кривая выживания.

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Исследование изменения демографии человека

Следует отметить, что человек сейчас находится в условиях, когда его коэффициент роста близок к биотическому потенциалу. В 1968 году время удвоения численности людей составляло 35 лет, однако в некоторых странах этот период был еще меньше, и с течением времени он неуклонно уменьшается. То есть мы все ближе к некоторому минимальному значению периода удвоения численности, ниже которого мы не сможем переступить по чисто физиологическим причинам, это и будет, вероятно, соответствовать полной реализации нашего биотического потенциала. Понятно, что природа не выдержит такого натиска.

  1. Рассмотрите модель демографии человечества.

  2. Что отчетливо наблюдается на данной модели?

  3. Объясните процессы, происходящие в популяции человека на модели.

  4. К каким последствиям это явление приводит в человеческом обществе? hello_html_m1e438d6c.png













Группа № 3

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Вспышки массового размножения сибирского шелкопряда обычно наступает после малоснежных и холодных зим. Морозы губят значительную часть паразитов-яйцеедов, которые обычно поражают до 20% яиц шелкопряда. Из сохранившихся кладок шелкопряда вылупляются гусеницы, которые сначала так и живут скоплениями. В этих скоплениях у них возникает так называемый эффект группы – ускоренное развитие по сравнению с одиночными гусеницами. При этом повышается обмен вещества, появляется темная окраска. Взрослые бабочки в период вспышек численности также темные, в разрешенных популяциях – светлые. Бабочки, развившиеся из личинок, создают очаги переживания до нового ослабления действия регуляторов.

Что является регулятором численности сибирского шелкопряда? К какому типу жизненных стратегий относится данное поведение?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Модель «хищник-жертва».

Исследование модели «хищник-жертва».

hello_html_m4f25f8cf.gif

К наиболее известным примерам циклических колебаний можно отнести колебания численности некоторых видов грызунов (зайцев, полевок, мышей, и их хищников (полярной совы, песцов, рыси). Рассмотрите модель «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы "Хищник-жертва»

  1. Почему данная модель является неточной? (так как она позволяет вычислить численность популяции при смене поколений, то есть предполагается, что в популяции молодые особи появляются одновременно и у всех пар).

  2. Что отчетливо наблюдается в популяциях животных при достаточно длинном ряде вычислений?

  3. Что регулирует численность жертв?

  4. Почему колебание численности хищников опаздывает?

Выбранный для просмотра документ 諡߻Ѭ

библиотека
материалов

Кодацкая С. В. учитель биологии МАОУ СОШ № 28 г. Балаково Саратовской области


План-конспект урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии»

Тема урока «Динамика численности популяции. Экологические стратегии» изучается в 9 классе курсе «Общая биология» в разделе «Основы экологии». Компьютерное моделирование оптимально подходит для достижения целей урока по теме «Динамика численности популяции. Экологические стратегии» Оно придает уроку личностно-ориентированный характер, позволяет довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, моделируя условия, учащиеся наглядно видят результаты, того как численность популяций зависит от условий среды и деятельности человека.

Цель урока:

Изучить динамику численности популяций в разных условиях окружающей среды. Провести моделирование динамики популяций численности некоторых видов.

Задачи:

1. Сформировать знания о динамике численности популяций, способе их адаптации к меняющимся условиям среды, о характере колебаний численности популяций некоторых видов организмов и регуляции их численности.

2. Продолжать формировать умения анализировать, обобщать, делать выводы, публично защищать результаты творческой деятельности. Способствовать закреплению понятий и навыков моделирования. Продолжить формирование навыков работы в группе.

3. Довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, воспитывать бережное отношение к любому виду жизни.

Оборудование: компьютеры, проектор, диски: «Экология (общий курс)» ЗАО «1С», «Открытая биология 2.6», ООО ФИЗИКОН, электронная таблица Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра как математическая модель динамики системы «Хищник-жертв», «Графики роста популяций», карточки с заданиями по биологии, тестовые задания по теме "Динамика популяции". Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. Основы общей биологии. Под редакцией И. Н. Пономаревой. «Вентана-Граф», 2011 г.

Интернет. Используемые ресурсы Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru):

  1. Типы кривых выживания популяций (N 150991)

  2. Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)

  3.  График колебания численности хищник жертва (N 151259)

  4. Динамика численности популяции (N 151154)

  5. Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)

  6.  Cокол-сапсан (N 151307)

  7. Венерин башмачок крупноцветковый (N 151297)

  8.  Миграция саранчи (N 110057)

План урока:

  1. Динамика популяций, как биологическое явление.

  2. Типы динамики.

  3. Колебания численности популяций: причины, способы регуляции численности.

  4. Экологические стратегии.

  5. Кривые выживания.

  6. Типы роста численности.

  7. Модели роста численности.

Основные понятия урока: популяция, демографические показатели, обилие, плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, динамика популяции, колебание численности и гомеостаз популяции, стратегии выживания.

Тип урока: объяснение новых знаний

Форма организации деятельности учащихся: Групповая работа

Домашнее задание: § 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа. Подготовить сообщения о биогеоценозах: лесе, луге, водоеме, степи и других (по выбору учащихся).



Ход урока:

I. Организационный момент.

Деление учеников на 4 группы, партнёры определяются с помощью однородных жетонов.

1 группа «Экспериментаторы»

2 группа «Исследователи»

3 группа «Экологи»

4 группа «Демографы»

Используется приём работы проблемной группы, когда решается одна проблема. В группе выбираются ученики, которые будут записывать, выступать, лидер - следит за работой в группе. В то же самое время каждый ученик работает индивидуально со своим источником информации. Затем лидер группы предлагает каждому высказать своё суждение, ответы дополняются, готовится совместный отчет по проблеме и выступление.

II. Актуализация знаний (работа по вопросам Слайд № 3)

  1. Что является структурной единицей вида и эволюции?

  2. Дайте определение понятия популяции, вида.

  3. Приведите примеры популяций в разных сообществах.

В сообществах каждая популяция играет отведенную ей роль, составляя с популяциями других видов, природное единство, развивающееся по своим законам.

  1. Для понимания функционирования этой единой системы очень важно знать не только особенности биологии тех или иных видов организмов, но и их популяционные характеристики. Перечислите их (рождаемость, смертность, возрастной, половой состав, общая численность, скорость роста численности, продолжительность жизни, плотность расселения, биомасса).

  2. Какое значение имеют популяционные характеристики? (для рационального использования видов: правильного планирования рубки леса, упорядоченного промысла, охраны редких видов, изучения популяций мелких грызунов, переносчиков опасных для человека возбудителей заболеваний, регулирования численности вредителей сельского хозяйства).

Крайне важно для рационального использования видов знание причин и скорости популяционных изменений, а также умение вести измерения этих природных показателей.

III. Изучение нового материала.

Итак, тема урока: «Динамика популяции».

  1. Динамика популяций как биологическое явление.

Учитель: Численность популяций не остается постоянной, так как меняются условия их существования.
Динамика популяций – это процессы изменений ее основных биологических показателей во времени – численности, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава). Популяция не может существовать без постоянных изменений, за счет которых она как бы приспосабливается к изменяющимся условиям среды. В ходе эволюции популяции живых организмов обретают различные свойства. Некоторые из них приспособлены к существованию в суровых, но стабильных условиях, например, в пустынях, полупустынях, тундрах.

В: Приведите примеры (мхи, лишайники, саксаул).

Популяции таких организмов не приспособлены к резким изменениям условий жизни, они крайне чувствительны к изменениям, уязвимы и трудно поддаются восстановлению.
Популяции других организмов, обитающих в зонах умеренного климата, в особенности популяции однолетних животных (большинство насекомых) и растений (некоторые виды трав), способны выдерживать значительные нарушения условий жизни. Колебания их численности обладают очень большой амплитудой. В годы минимальной или максимальной их численность может различаться в десятки, сотни, а иногда и тысячи раз.

2. Типы динамики популяции.

Работа проводится с использованием ЦОР «Динамика численности популяции (N 151154)» по ходу показа идет комментарий учителя (Слайд № 4,5)

Учитель:

На динамику любой популяции влияют разные факторы. Такие показатели, как рождаемость, смертность, возрастная структура, весьма важны, но ни по одному из них нельзя судить о росте популяции в целом. Между тем представление о росте популяций необходимы для понимания их способностей к восстановлению численности, а также для уяснения некоторых свойств динамики. Выделяют три типа динамики популяций: стабильный, изменчивый и взрывной. Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз, изменчивым – при колебаниях в десятки раз, а взрывная динамика характеризуется периодическим превышением обычной численности в сотни и тысячи раз.

В: Какие причины определяют размах изменчивости популяции на занимаемой ею территории? (На численность популяций влияют самые разнообразные факторы: и погода, и обеспеченность пищей, и хищники, и болезни, и возрастной состав, и соотношение полов и возрастных групп в самой популяции, и многие другие).

В этом многообразии, однако, можно четко выделить две группы факторов. Действие одних одностороннее. Одни влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности. Таковы в основном все абиотические факторы, например, все погодные условия: температура, дожди, ветры, солнечная радиация, давление и т. п. Они могут обусловить значительную смертность или, наоборот, благоприятствовать размножению. Эти факторы не регулируют плотность популяции, а просто отклоняют ее в ту или иную сторону. Их изучение важно для прогноза численности вида на данной территории.

Вторая группа факторов относится к регуляторам численности популяций. Это двустороннее взаимодействие. Оно возникает по принципу отрицательной обратной связи, когда рост численности популяции вызывает все увеличивающееся противодействие этому росту. Действие регулирующих факторов зависит от плотности популяции. Чем выше становится численность вида, тем сильнее растет противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. По этому принципу на популяцию действуют как другие виды, так и рост собственной плотности.

Действительно, чем выше численность жертв, тем больше пищи для хищников и паразитов, тем быстрее могут распространяться возбудители опасных заболеваний и тем сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида.

Таким образом, факторы, регулирующие численность популяции, т. е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, – это в основном межвидовые и внутривидовые отношения, т. е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния – подрыва собственных ресурсов.



3. Стратегии выживания.
(Краткое устное выступление ученика, по ходу которого делаются пометки в тетрадь) (Слайд № 6-8).

Двум противоположным типам популяционной динамики соответствуют две противоположные жизненные стратегии, эволюционно сложившийся в популяциях комплекс свойств, направленный на повышение выживаемости. Все разнообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора:

1) r-стратегией – особи в популяции размножаются быстро (высокая плодовитость, быстрая смена поколений), они менее конкурентоспособны, скорость размножения не зависит от плотности популяции, расселяются широко и быстро, малые размеры особей, малая продолжительность жизни (бактерии, тли, однолетние растения)

2) К-стратегией – популяция состоит из медленно размножающихся, но более конкурентоспособных особей, скорость роста популяции зависит от ее плотности (S-образная кривая), расселяются медленно, населяют стабильные местообитания, имеют крупные размеры и большую продолжительность жизни (человекообразные приматы, деревья).

Ни один из видов не подвержен только r- или только К-отбору. Между этими крайними стратегиями существует множество переходных форм. Популяции, как и другие живые системы, способны к гомеостазу, т.е. поддержанию динамического постоянства численности под воздействием ряда факторов среды, и также поддерживают его за счет саморегуляции своей численности.

4. Кривые выживания.

Учитель: Из-за разной способности к выживанию динамика популяции имеет разные кривые выживания (три общих типа). Демонстрация ЦОР «Типы кривых выживания популяций (N150991)» (Слайд № 9).

I. Сильно выпуклая кривая характерна для видов, у которых смертность резко повышается лишь к концу жизни, а до этого она остается низкой. Такой тип кривой характерен для многих видов крупных животных и, конечно, для человека.

II. К промежуточному типу относятся кривые выживания таких видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы. Волнообразные кривые всегда характерны для многих видов птиц, мышей, кроликов и других организмов.

III. Другой крайний вариант — сильно вогнутая кривая. Она получается, если смертность очень высока на ранних стадиях жизни. Хорошей иллюстрацией этого типа служат рыбы, устрицы или другие двустворчатые моллюски, а также дубы. Смертность очень велика у свободно плавающих личинок и прорастающих желудей. Но как только особи подрастают и хорошо приживаются на подходящем субстрате, их смертность резко снижается.

5. Типы роста популяций. (Слайд № 10).

Учитель: Характер увеличения численности популяции может быть различным. В связи с этим выделяют 2 типа роста популяций. Их различия можно проиллюстрировать с помощью кривых. На рисунке изображены две кривые, одна из которых имеет J – образное, а другая S- образное начертание. В первом случае плотность популяции увеличивается с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начнут действовать факты, ограничивающие рост.
В: Какие факторы могут ограничить рост численности?
(ограниченность ресурсов, абиотические факторы, антропогенное воздействие, увеличение численности паразитов, хищников ,конкуренция).
При втором типе роста популяция вначале увеличивается медленно, затем быстрее, но вскоре под влиянием сопротивления среды рост постепенно замедляется. В конце концов, достигается равновесие, которое и сохраняется.
Закону роста популяции первого типа соответствует J-образная кривая называется кривой экспоненциального роста.
При S- образной кривой роста, называемой логистической, скорость прироста численности популяции пропорциональна разности между достигнутой величиной популяции (ее плотностью в данный момент времени N
0) и максимально возможной плотностью в данной среде обитания (К), Модель Ферхюльста. N t = К N0/ N0+(К- N0) e-( r t) . Характерные типы роста популяций можно наблюдать, когда тех или иных животных вселяют в незанятые области или они сами переселяются в новые районы. Экспоненциальная J-образная кривая хорошо показывает рост популяций некоторых микроорганизмов, например, грибковых дрожжей, некоторых микроскопических водорослей. В целом, чем крупнее организмы, тем ближе к логическому типу рост плотности их популяций.
4. Антропогенное воздействие на типы роста.

Учитель: Что происходит, если ослабляются регуляторные связи в природе?

(Работа проводится с использованием ЦОР видеофрагмента «Пример экологического нашествия. Колорадский жук (N 151255)» (Слайд № 11), затем ученики работают с дополнительным материалом в группах).

(Английский эколог Чарльз Элтон впервые обобщил наблюдения и описал взрывы численности завезенных видов, которые он назвал «экологическими нашествиями». Яркий пример этому – распространение сельскохозяйственных вредителей. До возникновения промышленного земледелия виды, которые мы называем вредителями, не были ими, потому что не размножались в таких количествах, находясь под влиянием многочисленных регуляторов. При сплошной распашке земель, в обедненных видами сообществах тип динамики численности многих насекомых, питающихся культурными растениями, превратился из стабильного в сильно изменчивый или взрывной, доставляя много неприятностей человеку. Примером такого нашествия является распространение в Северной Америке и Европе колорадского жука. Рост популяции колорадского жука происходит по J-образному типу).
Учитель: Приведите примеры подобного роста популяций ( рост популяций саранчи, леммингов, кроликов в Австралии, тли, клопа - вредная черепашка ).
Учитель: Какой тип роста более часто встречается в природе? Почему?

IV. Закрепление нового материала.

  1. Закрепление теоретического материала дифференцированно по группам.

  2. Практическое закрепление материала при помощи работы с моделями.

Учитель: Кривые роста численности популяций крайне идеализированы. На самом деле численность популяций не застывает на одном уровне, а постоянно колеблется вокруг некоторого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями. Размах этих колебаний может быть различным, он будет определять тип динамики популяций. Мы должны выяснить, что является причиной изменения численности, какие факторы могут быть регуляторами численности.

1. Групповая работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы. (Папка Дополнительные материалы. Карточки задания на каждую группу)

Группа №1. Задание 1.

Группа № 2. Задание 2.

Группа №3. Задание 3.

Группа № 4. Задание 4.

Подведение итога работы учащихся
Учитель: Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? (Слайд 12)

Безграничный рост губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения. При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества – хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний. При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция. Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции. Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

2. Групповая работа. Исследование моделей в виде электронных таблиц.

Учитель: Наука экология связана с математикой. Динамические показатели имеют математическое выражение. В биологии при исследовании развития биосистем строятся информационные модели изменения численности различных живых существ с учётом различных факторов. Взаимовлияние популяций друг на друга рассматривается на разных моделях (Слайд № 13,14) (Папка Дополнительные материалы. Карточки задания на каждую группу)

Зависимость роста численности популяции от рождения. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост).

    1. Исследование изменения численности популяции от различных факторов. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост).

    2. Модель ограниченного роста с отловом

    3. Исследование изменения численности в системе «хищник жертва».

Каждая группа получает задания, после работы обсуждение результатов.

Группа №1. 1. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост) Работа проводится с использованием ЦОР «Рост численности домовой мыши при неограниченном размножении (N 151289)» (Слайд № 15). Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста» или приложением Excel «Динамика популяций».

Группа № 2. 2. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост) (Слайд № 16, 17).

Самостоятельно ученики работают с электронным учебником «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста» или приложением Excel «Динамика популяций».

Группа № 3. 3. Модель «хищник-жертва» Работа проводится с использованием ЦОР «График колебания численности хищник жертва (N 151259) » (Слайд № 19).

Для самостоятельной работы используется модель Excel «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы "Хищник-жертва» http://kozlenkoa.narod.ru/lotka02.htm или документ Excel «Динамика популяций», или электронный учебник «Открытая биология 2.6» раздел 12.2 интерактивная динамическая модель «Кролики волки».

Группа № 4. Исследование изменения демографии человека

Используется модель демографии человечества (документ Excel «Демография человека») http://kozlenkoa.narod.ru/books1.htm

Подведение итогов групповой работы (Слайд № 21,22).

Учитель: В: Как люди могут использовать модели в своей деятельности? Приведите примеры.

Современные представления о динамике популяций, построение и работа с моделями развития популяций дают возможность предсказывать изменение численности отдельных видов, а также усиливать или ослаблять регуляторные связи в управлении их численностью.

Применение биологических моделей развития популяций возможно в повседневной жизни и народном хозяйстве. (охотовед; лесник; работники сельского хозяйства, животноводства, растениеводства; работники рыбодобывающей отрасли; экологи).

Учитель: Математическое и компьютерное моделирование даёт возможность прогнозирования развития популяций. Даёт возможность человеку вносить коррективы в изменение численности популяций, особенно это, актуально применительно к исчезающим видам. За последние годы с лица земли исчезло 65 видов птиц и 150 видов млекопитающих животных. Мы должны охранять природу и приумножать ее богатства.

V . Контроль за усвоением первичного материала в форме теста (Слайд № 24,25, есть отдельный документ Тест Динамика популяции.htm).


1. У каких видов стабильная динамика численности в популяциях?

  1. Если у вида сложная возрастная структура

  2. Если у вида простая возрастная структура

  3. Если возрастная структура нестабильна

2. Выберите тип динамики численности популяции характерный для большой синицы:

  1. Стабильный

  2. Изменчивый

  3. Взрывной

3. Выберите тип стратегии развития численности популяции характерный для императорского пингвина:

  1. Взрывная

  2. r - стратегия

  3. К - стратегия

4. Что происходит с численностью популяции жертвы, если хищники отлавливают жертву медленнее чем она успевает размножаться?

  1. Численность жертвы остается неизменной

  2. Численность жертвы медленно снижается

  3. Численность жертвы медленно увеличивается

5. Каким станет тип динамики численности потенциального насекомого вредителя, имеющий стабильную числен ость в естественном биоценозе, если этот биоценоз превратить в агроценоз?

  1. Стабильный

  2. Изменчивый

  3. Взрывной

VI. Рефлексия. Выделите и запишите в тетради ключевые слова по теме урока.

VII. Домашнее задание § 55 учебника, выполнить задания в конце параграфа. Подготовить сообщения о биогеоценозах: лесе, луге, водоеме, степи и других (по выбору учащихся).

VIII. Подведение итогов. Выставление оценок.



Литература

  1. Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. Основы общей биологии. Под редакцией И. Н. Пономаревой. «Вентана-Граф», 2011 г. http://www.ucheba.ru/referats/10330.html

  2. http://www.slovo.ws/urok/biology/11/01/txt/04.html

  3. http://kozlenkoa.narod.ru/books1.htm

  4. Диск «Экология (общий курс). 1С»









Краткое описание документа:

Тема урока  «Динамика численности популяции. Экологические стратегии» изучается в 9 классе в  курсе «Общая биология» в разделе «Основы экологии».

Компьютерное моделирование оптимально подходит для достижения целей урока по теме «Динамика численности популяции. Экологические стратегии».

Оно придает уроку практико-ориентированный характер, позволяет довести до учащихся важность сохранения многообразия органического мира Земли, моделируя условия, учащиеся наглядно видят результаты, того как численность популяций зависит от условий среды и деятельности человека. 

Автор
Дата добавления 23.11.2014
Раздел Биология
Подраздел Конспекты
Просмотров5119
Номер материала 148352
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Комментарии:

12 дней назад
Замечательный материал! Спасибо!
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх