Практическое занятие 2 Популяции

Темы для самостоятельного изучения Эволюция биосферы [5] Учение о ноосфере [3]

Популяция – это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида. Популяция является основным элементом каждой экосистемы. Количественные характеристики популяций: статические и динамические

Популяции Статические показатели Численность популяции – это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность популяции – число особей, приходящихся на единицу занимаемого пространства (кол-во чел/км 2 ) Показатели структуры – возрастная, половая, размерная структуры

Популяции Статические показатели. Возрастная структура. 1. Предрепродуктивная (молодые особи) 2. Репродуктивная (взрослые особи) 3. Пострепродуктивная (старые особи)

Популяции Динамические показатели Рождаемость – это число особей ΔN n, родившихся в популяции за некоторый промежуток времени (Δt): Р = ΔN n /Δt Удельная рождаемость – отношение рождаемости к исходной численности N b = Р/ N = ΔN n /NΔt

Популяции Динамические показатели Смертность – это число особей ΔN m, погибших в популяции за некоторый промежуток времени Δt: С = ΔN m /Δt Удельная смертность – отношение смертности к исходной численности: d = С/ N = ΔN m /NΔt

Популяции Динамические показатели Скорость изменения численности популяции: ΔN/Δt Удельная скорость изменения численности: r = b – d b = d, то r = 0 стационарное состояние b > d, то r > 0 рост популяции b < d, то r < 0 снижение численности

Задача 1. « Возрастная структура популяции» В одном из степных заповедников на площади 250 га насчитывалось 370 особей сурков-байбаков, распределенных по возрасту следующим образом: новорожденных – 118, годовалых – 49, двухлетних – 50, трехлетних и старше – 153. Спустя два года на участке было 488 особей, и среди них новорожденных – 122, годовалых – 83, двухгодовалых – 78, остальные – старше. Вопрос: Начертите возрастную пирамиду популяции. Изменилась ли возрастная структура популяции? Какова смертность молодых особей за этот период?

Задача 2. «Половая структура популяции » На рис. 1 показано процентное соотношение численности половозрелых самцов и самок различного возраста в популяции травяной лягушки.

Задача 2. «Половая структура популяции » Вопрос: Изучив рисунок, сравните скорость полового созревания самцов и самок. Объясните различия в соотношении полов половозрелых особей разных возрастов. В каком возрасте, преимущественно, особи травяной лягушки достигают половой зрелости?

Задача 3. «Прирост популяции» Емкость среды (К) для популяции обыкновенной белки составляет 5000 особей. Максимальная численность выводков обыкновенной белки – 7 детенышей (при N = K/2), минимальная – 3 детеныша (при 3750 N < 5000). Смертность популяции (d) составляет при N < 1250 d = 5 %, при 1250 N < 2500 d = 25 %, при 2500 N < 3750 d = 50 %, при 3750 N < 5000 d = 75 %. Вопрос: Определить абсолютный и удельный (на 1 особь) прирост популяции при ее численности (N): а) 1000 особей; б) 2000 особей; в) 3000 особей; г) 4000 особей; д) 5000 особей.

Типы кривых выживания: 1. Кривая I типа – сильно выпуклая кривая, характерна для видов, у которых на протяжении всей жизни смертность мала и резко возрастает в конце жизни (дрозофила, человек). 2. Кривая III типа – сильно вогнутая кривая, характерна для видов у которых смертность относительно постоянна в течение всей жизни. Причина смети случай и особи гибнут до начала старения. высокой смертностью в начальный период жизни (устрица, растения, размножающиеся благодаря рассеинию большого количесвта числа семян.) интересно что кривыя выживаемости стакана в столов будет выгляжеть также. Крутизна начальной части кривой будет говорить о меньшей или большей смертности момлодых особей. 3. Кривая II типа (диагональная) характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни (гидра, рыбы, птицы).

Популяции Кривые выживания

Задача 4. «Выживаемость особей в популяции» В табл. приведены данные о выживании усоногого ракообразного Balanus glandula. На основании этих данных постройте кривую выживания этого вида. Таблица. Выживаемость Balanus glandula в зависимости от возраста (по: Грин, Стаут, Тейлор, 1990)

Задача 4. «Выживаемость особей в популяции» Вопрос: В каком возрасте выживаемость данного вида максимальна? Средняя Продолжительность жизни возраст, которого в среднем достигают особи данной выборки, т. е. частное от деления суммы возрастов на число особей.

Зависимость роста популяции от плотности

Задача 5. «Эффект группы» На рис. 2 приведены результаты эксперимента по изучению выживаемости личиночной стадии (головастиков) остромордой лягушки по одиночке и в группах с разным уровнем популяции до момента метаморфоза – превращения в молодых лягушат-сеголеток. Оптимальная плотность населения головастиков составляет 1 особь на 0,6 л. воды.

Задача 5. «Эффект группы» Рис. 2. Выживаемость головастиков остромордой лягушки при различных уровнях плотности населения (по Северцову, 1999): 1 – «одиночки» с плотностью 1 ос./0,6 л.; 2 – группа с плотностью 3 ос./0,6 л.; 3 – группа с плотностью 1 ос./0,13 л. Вопрос: С чем, по Вашему мнению, связана более высокая выживаемость при метаморфозе головастиков с плотностью населения 3 ос./0,6 л. воды при их выращивании в группе? Почему выживаемость снижается при увеличении плотности популяции?

Популяции Динамика популяций J-образная кривая роста численности (экспоненциальная) S-образная кривая роста численности (логистическая)

Задача 6. Исследование динамики численности популяций растений

Вопрос: В соответствии с данными своего варианта построить график зависимости численности популяции от времени, построить график в логарифмических координатах, определить r. Для каких популяций константа скорости больше и что это означает?

Задача 7. «Анализ динамики численности некоторых охотничьих животных на территории региона» По данным табл. 2 постройте следующие графики колебания численности охотничьих животных Белгородской области по годам: рис. 1 – для каждого вида животных; рис. 2 – для совокупности крупных хищников и совокупности их потенциальных жертв; рис. 3 – для совокупности некрупных хищников и совокупности их потенциальных жертв.

Задача 7. «Анализ динамики численности некоторых охотничьих животных на территории региона» Таблица 2 Численность охотничьих животных на территории Белгородской области (Состояние окружающей среды и использования природных ресурсов в Белгородской области в 2002 году, 2003)

Обоснуйте выбранную группировку видов по системам «совокупность крупных хищников – совокупность их потенциальных жертв», «совокупность некрупных хищников – совокупность их потенциальных жертв». Проведите частный и сопоставительный анализ кривых динамики численности отдельных видов и групп видов животных. Определите долю численности каждого вида рассмотренных охотничьих животных в их общей численности. Качественно оцените долю рассмотренных видов консументов первого порядка в рационе представленных хищных видов. Обоснуйте полученные наблюдения, сделайте выводы. Примечание. Пояснить способы отображения и сопоставления на едином графике динамики численности, характеризующейся большим разбросом значений для разных животных (прерывистые шкалы, несколько осей ординат, логарифмирование исходных данных).

Задача 8. На момент организации заповедного участка «Лысые горы» в 1993 г. на его территории площадью 170 га было отмечен 1 выводок обыкновенной лисицы. Через 5 лет ее численность увеличилась до особей. Еще через 5 лет количество лисиц уменьшилось до 6-8 особей и стабилизировалось на этом уровне. Вопрос: Объясните, почему сначала численность лисиц резко возросла, а позже упала и стабилизировалась?

Задача 9. В охотничьем хозяйстве обитало зайцев и 3400 лис (Жердев, Успенский, Дорогань, 2001). Каждая пара лис в год приносит 7 детенышей, каждая пара зайцев – 12 детенышей. Как будет изменяться численность животных в течение шести лет, если учесть, что каждая лиса добывает за год 20 зайцев? До какого уровня возможно сокращение популяции зайцев, чтобы поддерживать численность популяции лис на исходном уровне?