Популяция как форма существования вида конспект урока. Популяция как форма существования вида вильгельм-людвиг иоганссен датский генетик
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
Популяция как форма существования вида
Вильгельм-Людвиг Иоганссен
Датский генетик
В 1903 году предложил термин популяция для обозначения «естественной смеси особей одного вида, неоднородной в генетическом отношении»
Популяция
Группировка особей одного вида, населяющих конкретную территорию и характеризующихся общностью морфобиологического типа, специфичностью генофонда и системой устойчивых функциональных взаимосвязей с окружающей средой
Состав популяции
В состав входят особи, различающиеся по: Полу (мужские, женские)
Возрасту
Взаимодействию с окружающей средой
Особь
Отдельный организм или живое существо, индивид;
Является дискретной, неделимой единицей жизни;
Биосистема
Взаимодействие особей в популяции
Особи непрерывно обмениваются информацией (наследственной, биохимической, деятельностной…)
Приспособления, обеспечивающие контакты между особями, или предотвращающие их.
Индивидуальные территории
Звуковые сигналы
Пахучие метки
Угрожающие позы
Популяции с высокой плотностью
Колонии
Заросли
Популяции, с значительным расстоянием между особями
Распределение особей в пространстве обеспечивает: 1.Эффективное использование ресурсов среды
2. Служит основой поддержания необходимого уровня внутрипопуляционных контактов между особями
Полу (мужские, женские)
Возрасту
Взаимодействию с окружающей средой
Отдельный организм или живое существо, индивид;
Является дискретной, неделимой единицей жизни;
Биосистема
Особи непрерывно обмениваются информацией (наследственной, биохимической, деятельностной…)
Приспособления, обеспечивающие контакты между особями, или предотвращающие их.
Звуковые сигналы
Пахучие метки
Угрожающие позы
Распределение особей в пространстве обеспечивает: 1.Эффективное использование ресурсов среды
Популяция как форма существования вида.
Популяция - это совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале) и отделенная от других популяций той или иной формой изоляции. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.
Популяция является элементарной эволюционной 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.
Основными характеристиками популяции являются: плотность, численность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории и темп роста.
Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема. Территория, занимаемая разными популяциями одного вида, колеблется и зависит от степени подвижности особей. Каждому виду присуща определенная плотность популяции, отклонения от которой в обе стороны отрицательно сказываются на темпах воспроизводства и жизнедеятельности особей.
Численность - это общее число особей на выделяемой территории. Численность или число особей в популяции различно у разных видов и в значительной мере зависит от стабильности экологической ситуации. Численность не может быть ниже определенных пределов, сокращение численности за эти пределы может привести к вымиранию популяции. 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.
Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие использовать даже ограниченные ресурсы среды для оставления потомства. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.
Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.
Рождаемость - это число новых особей, появившихся в результате размножения в единицу времени. Рождаемость определяется многими факторами, например, биологическим положением вида. Низкая плодовитость характерна для тех видов, которые проявляют большую заботу о потомстве. Рождаемость зависит от скорости полового созревания, числа генераций в году, соотношения в популяции самцов и самок. В огромной степени рождаемость в природе определяется обеспеченностью пищей, возможностью выкормить потомство и влиянием природных условий.
Смертность - показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени. Она бывает очень высокой и изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей. Факторы смертности очень разнообразны. Она может быть вызвана влиянием абиотических факторов среды (низкие и высокие температуры, ливневые осадки, град, избыточная или недостаточная влажность), биотическими факторами (отсутствие корма, инфекционные заболевания), антропогенными факторами (загрязнение окружающей среды, уничтожение животных, деревьев).
Прирост популяции - это разница между рождаемостью и смертностью, прирост популяции может быть как положительным, так и отрицательным.
Темп роста популяции - это средний прирост популяции за единицу времени.
Возрастной состав - имеет важное значение для ее существования. При благоприятных условиях в популяции имеются все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстро растущих популяциях преобладают молодые особи, а в сокращающихся - старые, уже не способные интенсивно размножаться. Такие популяции малопродуктивны, недостаточно устойчивы.
Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуры популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции имеет, таким образом, приспособительный характер. Разные популяции одного вида имеют как сходные особенности, так и отличительные, характеризующие специфику экологических условий в местах их обитания.
В целом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, на определенных территориях формируются приспособительные черты групповой адаптации популяции как надиндивидуальной системы.
Регуляция численности популяций в биоценозах
Современная теория динамики численности популяций рассматривает колебания численности популяции как авторегулируемый процесс. Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: модификацию и регуляцию.
Для любой популяции организмов в конкретных условиях свойственен определенный средний уровень численности, вокруг которого происходят колебания. Отклонения от этого среднего уровня имеют разный размах, но в норме после каждого отклонения численность популяции начинает изменяться с обратным знаком.
Модификация - это случайные отклонения численности, возникающие в результате действия самых разнообразных факторов, не связанных с плотностью популяции.
Регуляция - это возврат популяции после отклонения к исходному состоянию, который совершается под влиянием совсем иных факторов, сила, действия которых определяется плотностью популяции.
Модифицирующие факторы, вызывая изменение численности популяций, сами не испытывают влияния этих изменений. Действие их, таким образом, одностороннее. К факторам, модифицирующим численность популяций, относятся все абиотические воздействия на сами организмы, качество и количество их корма, активность врагов и т.п. Благоприятная погодная обстановка может послужить причиной массовой вспышки размножения вида и перенаселения занимаемой им территории. Отрицательное воздействие модифицирующих факторов, наоборот, снижает численность популяции иногда до полного ее исчезновения.
Регулирующие факторы не просто изменяют численность популяции, а сглаживают ее колебания, приводя после очередного отклонения от оптимума к прежнему уровню. Это происходит потому, что эффект их воздействия тем сильнее, чем выше плотность популяции.
В качестве регулирующих сил вступают межвидовые и внутривидовые отношения организмов. Разные типы этих отношений определяют быстроту ответных реакций на изменения численности популяций.
Ограничение возможных колебаний численности популяций имеет большое значение не только для их собственного процветания, но и для устойчивого существования сообществ. Успешное сожительство организмов разных видов возможно только при их определенных количественных соотношениях. Естественным отбором закреплены поэтому самые разнообразные заслоны на пути катастрофического увеличения численности популяций, регуляторные механизмы имеют множественный характер.
Динамика численности популяций в естественной обстановке - это автоматически регулируемый процесс, механизмы стабилизации которого отработаны длительной историей совместного развития видов.
Таким образом, как масштабы, так и ход колебания численности любого вида в природных сообществах исторически обусловлены естественным отбором в зависимости от особенностей биологии, характера внутривидовых связей и межвидовых отношений, к которым приспособлен вид в определенных условиях среды.
Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.
Максимальной степени благоприятности воздействия факторов на организм соответствует умеренная скорость развития организмов при минимальной затрате энергии и наименьшая смертность, а также наибольшая продолжительность существования взрослых особей и их высокая плодовитость.
Тема урока: «Популяция как форма существования вида и как особая генетическая система. Популяция – структурная единица вида»
Понятия Популяция – о т лат. cлова «populus» - народ, население. Популяция – о т лат. cлова «populus» - народ, население. Особь – это отдельный организм, или живое существо, индивид. Особь – это отдельный организм, или живое существо, индивид. Взаимодействующих особей на определенной территории позволяет рассматривать популяция как особую живую систему – биосистему со свойствами группового или надорганизменного характера Взаимодействующих особей на определенной территории позволяет рассматривать популяция как особую живую систему – биосистему со свойствами группового или надорганизменного характера
Каждому виду свойственно индивидуальное жизненное пространство Каждому виду свойственно индивидуальное жизненное пространство От величины жизненного пространства зависит густота размещения, то есть плотность населения популяции на занимаемой территории. От величины жизненного пространства зависит густота размещения, то есть плотность населения популяции на занимаемой территории.
Популяция как компонент биогеоценоза Именно популяция как части видов, а не виды целиком входят в состав биогеоценозов. Именно популяция как части видов, а не виды целиком входят в состав биогеоценозов. Входя в состав биогеоценоза, популяция выполняет в нем определенную функцию Входя в состав биогеоценоза, популяция выполняет в нем определенную функцию 1. служит поставщиком энергии 1. служит поставщиком энергии 2.Потребляет энергию сама 2.Потребляет энергию сама Занимает определенное место, участвует в круговороте веществ и потоке энергии, занимает определенную экологическую нишу Занимает определенное место, участвует в круговороте веществ и потоке энергии, занимает определенную экологическую нишу
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?