Динамика популяций и её регуляция (ёмкость среды, экспоненциальный рост, r-стратеги)

7 терминов · 8 заданий

Кривая	Суть
J-образная (экспоненциальная)	Рост без ограничений при обилии ресурсов (заселение нового местообитания, вспышка вредителей); заканчивается крахом численности
S-образная (логистическая)	Рост замедляется по мере приближения к ёмкости среды (K) — численности, которую среда может устойчиво поддерживать; модель: медленный старт → быстрый рост → плато
Колебания (популяционные волны)	Сезонные и многолетние (лемминги — 3–4 года, зайцы и рыси — ~10 лет, саранча); модель «хищник — жертва» Лотки — Вольтерры: волны численности хищника отстают от волн жертвы

Регуляция численности: факторы, зависящие от плотности (внутривидовая конкуренция, хищники, паразиты, болезни, стресс при скученности, самоизреживание растений — усиливаются с ростом плотности и возвращают численность к норме — отрицательная обратная связь) и не зависящие от плотности (погода, катастрофы, пожары — действуют одинаково при любой численности). Экологические стратегии: r-стратеги — мелкие, быстро размножающиеся, короткоживущие, без заботы о потомстве, заселяют нарушенные места (бактерии, тли, мыши, одуванчик); K-стратеги — крупные, долгоживущие, мало потомков с заботой, стабильные популяции у ёмкости среды (слон, кит, человек, дуб).

Тип кривой роста	Описание	Где встречается
J-образная (экспоненциальная)	Численность растёт всё быстрее, пока не исчерпаны ресурсы, затем резко падает	Бактерии в свежей среде, вредители в агроценозе, вид-вселенец на новой территории
S-образная (логистическая)	Рост замедляется по мере приближения к ёмкости среды и выходит на плато	Большинство природных популяций при стабильных условиях

Ёмкость среды — предельная численность, которую территория может прокормить без истощения ресурсов. При её превышении растут смертность и заболеваемость, падает плодовитость — численность возвращается к равновесию. Именно на понятии ёмкости среды строятся нормы выпаса скота, промысла рыбы и охоты.

Моделирование динамики популяций. В экспоненциальной модели прирост пропорционален численности: \(\Delta N/\Delta t = rN\), где \(r\) — удельная скорость роста (разность рождаемости и смертности в расчёте на особь); её наибольшее значение при неограниченных ресурсах выражает биотический потенциал. Логистическая модель (П. Ферхюльст) учитывает ёмкость среды \(K\):

Пока особей мало, рост почти экспоненциальный; при \(N = K/2\) прирост за единицу времени наибольший; при приближении \(N\) к \(K\) рост прекращается. Модель Лотки — Вольтерры описывает связанные колебания численности хищника и жертвы. По моделям рассчитывают допустимый промысел (выгоднее всего изымать прирост, поддерживая численность около половины ёмкости среды) и прогнозируют вспышки вредителей.

Кривые выживания и стратегии. У видов с большим числом мелких потомков и без заботы о них (насекомые, рыбы, однолетние растения) смертность молоди высока — это r-стратеги: они быстро осваивают нарушенные местообитания. У видов с немногочисленным потомством и длительной заботой (крупные млекопитающие, птицы, деревья) выживаемость молодых высока — это K-стратеги: они устойчивы в стабильной среде, но медленно восстанавливают численность после сокращения, поэтому чаще оказываются под угрозой.

Маркеры ЕГЭ. «Рост до плато» → S-образная кривая и ёмкость среды; «взрывной рост и обвал» → J-образная; «конкуренция и болезни при высокой плотности» → регуляция, зависящая от плотности; «многочисленное потомство без заботы» → r-стратегия; «немногочисленное потомство и забота» → K-стратегия; «наибольший прирост при средней численности» → логистическая модель (около K/2); «максимальная скорость роста без ограничений» → биотический потенциал.

Кривая	Суть
S-образная (логистическая)	Рост замедляется по мере приближения к ёмкости среды (K) — численности, которую среда может устойчиво поддерживать; модель: медленный старт → быстрый рост → плато

Тип кривой роста	Описание	Где встречается
S-образная (логистическая)	Рост замедляется по мере приближения к ёмкости среды и выходит на плато	Большинство природных популяций при стабильных условиях

Механизм регуляции	Как работает
Зависящие от плотности	Конкуренция за пищу и территорию, хищничество, болезни и паразиты, стресс при скученности — действуют тем сильнее, чем выше плотность
Не зависящие от плотности	Погодные явления, пожары, засухи — уничтожают часть особей независимо от их численности

Колебания численности бывают сезонными (насекомые, грызуны) и многолетними (циклы «хищник — жертва», массовые размножения вредителей). Резкие колебания — популяционные волны — случайно меняют генофонд и усиливают дрейф генов, поэтому имеют и эволюционное значение.

Нюансы. Хищник обычно не уничтожает популяцию жертвы полностью: при снижении её численности хищнику становится труднее охотиться, и его численность падает. «Перенаселение» в природе регулируется автоматически, но у видов-вселенцев без естественных врагов регуляция не срабатывает — отсюда вспышки численности.

Закрепите теорию: 7 терминов и 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Пройти урок arrow_forward