Хід заняття. Тема: Популяції та екосистеми

Тема: Популяції та екосистеми. Вид. Екологічні характеристики виду. Популяція. Структура популяції. Адаптація як результат еволюційного процесу. Видоутворення. Види видоутворення

Мета: на основі знань учнів про рівні організації живої природи почати формувати нові знання про надорганізмові рівні; розширити поняття учнів про екологію як науку; ознайомити із основними завданнями екології, екологічними факторами та їхньою класифікацією; розкрити закономірності дії факторів на організми та угруповання; сформувати поняття про вид, популяцію.

Хід заняття

1. Як самостійна біологічна наука – екологія – сформувалась зовсім недавно, лише в середині ХІХ ст.. Її назву запропонував у 1866 р. видатний німецький біолог Е.Геккель.

На сьогодні екологія – це комплекс біологічних наук про взаємозв’язки організмів та їхніх угруповань між собою і довкіллям, про структуру та функціонування надорганізмових систем.

Екологію умовно розділяють на екологію особин, популяційну екологію, біогеоценологію, а також екологію мікроорганізмів, рослин, тварин, грибів, … Екологія слугує теоретичною базою раціонального природокористування та охорони довкілля.

Як і всі біологічні науки, екологія розвивається у взаємодії з ними, а також з деякими небіологічними науками. Наприклад, існує математична екологія (прослухати повідомлення учнів або прочитати у підручнику).

Учені-екологи використовують різноманітні засоби і методи досліджень:

- методи екологічної індикації, які дають можливість визначити стан і властивості екосистем за видовим складом і співвідношенням між собою певних груп видів;

- метод екологічного моніторингу застосовується для проведення постійних спостережень;

- метод моделювання і статистичної обробки широко використовують для сучасних екологічних досліджень.

- метод екологічної просвіти, який застосовують різноманітні екологічні установи.

Усі складові довкілля, які впливають на стан і властивості живих організмів та їхніх угруповань, називають екологічними факторами або екологічними чинниками. Залежно від природи та особливостей дії екологічні фактори ділять на аботичні, біотичні та антропогенні. (Розповідь з елементами бесіди).

Інтенсивність дії екологічних факторів – це певні їхні кількісні значення. Їхня дія може залишатися відносно постійною протягом тривалих історичних періодів розвитку біосфери. Це сила тяжіння, газовий склад атмосфери, сонячне випромінювання. Однак більшість із них має мінливу інтенсивність. Це температура, вологість, які можуть змінюватися залежно від пори року, часу доби. Ступінь цієї мінливості залежить від особливостей середовища життя.

Зміни екологічних факторів можуть бути:

- періодичними – від часу доби, пори року;

- неперіодичними – землетруси, вулкани, урагани, цунамі;

- спрямованими протягом значних історичних проміжків часу, наприклад, зміни клімату, які ми спостерігаємо сьогодні.

Цікаво те, що майже всі живі організми протягом тривалого історичного розвитку пристосовуються до певного середовища і них виникають адаптації. (продемонструвати на електронній дошці приклади адаптацій деяких організмів до умов життя).

Хоча екологічні фактори за своєю природою та характером впливу на біологічні системи різноманітні, все-таки існують закономірності їхнього впливу на живі істоти та реакції організмів на їхню дію. Згідно з правилом екологічної індивідуальності, кожний вид пристосований до певної сукупності умов існування своїм особливим чином. Тобто, добра пристосованість одних організмів до певного фактору довкілля не означає такої самої адаптованості інших.

Кожний з факторів має лише певні межі позитивного впливу на організми – закон оптимуму. Сприятливі для істот певного виду інтенсивності впливу екологічного фактору мають назву зони оптимуму. Чим більше інтенсивність дії певного екологічного фактору відхиляється в той чи інший бік, тим більше буде виражений його негативний вплив на організми – це верхня та нижня зони пригнічення. Зони, за якими існування організмів стає неможливим, називається верхньою та нижньою межами витривалості. Відстань між межами витривалості визначає діапазон інтенсивності дії екологічного фактору, у якому можливе існування особин певного виду.

Закон взаємокомпенсації факторів стверджує, що відсутність або нестача деяких екологічних факторів може частково компенсована завдяки іншим подібним чинникам. Закон обмежувальних факторів полягає в тому, що можливість існування виду в певних умовах може обмежувати будь-який фактор. (Робота з текстом та графіками підручника).

2. Екологічні фактори. Дія екологічних факторів

Екологічні фактори - це будь-які умови середовища, які здатні прямо чи опосередковано впливати на живі організми та характер їх взаємовідносин.

Виділяють три основних групи факторів за характером походження:

- абіотичні фактори - зумовлюються дією неживої природи і поділяються на: кліматичні (температура, світло, сонячна радіація, вода, вітер, кислотність, солоність, вогонь, опади); орографічні (рельєф, нахил схилу, експозиція); геологічні тощо;

- біотичні фактори - дія одних організмів на інші, включаючи всі взаємовідносини між ними;

- антропогенні фактори - вплив на живу природу життєдіяльності людини.

За характером їх дії:

1. Стабільні чинники - ті, що не змінюються протягом тривалого часу (земне-тяжіння, сонячна стала, склад атмосфери та інші). Вони зумовлюють загальні пристосування організмів, визначають належність їх до мешканців певного середовища планети Земля.

2. Змінні чинники, в свою чергу, поділяються на:

- закономірно змінні - періодичність добових і сезонних змін. Ці фактори зумовлюють певну циклічність у житті організмів (міграції. сплячку, добову активність та інші періодичні явища і життєві ритми).

- випадково змінні - об'єднують біотичні, абіотичні і антропогенні фактори, дія яких повторюється без певної періодичності (коливання температури, дощ, вітер, град, епідемії, вплив хижаків та інші).

Екологічна валентність - це ступінь пристосовуваності живого організму до змін умов середовища. Кількісно екологічна валентність виражається діапазоном середовища, у межах якого даний вид зберігає нормальну життєдіяльність. Види, які характеризуються широкою екологічною валентністю щодо комплексу факторів, називаються еврибіонтами (бурий ведмідь, вовк, очерет). Види, які вільно витримують великі зміни температури, називаються евритермними, зміни солоності - евригалінними.

Види, яким властива мала пристосовуваність, називаються стенобіонтами (орхідея, форель, глибоководні риби). Відповідно розрізняють стенотермні, стеногалінні та ін.

Оптимум фактору для еври- й стенобіонтів не обов’язково збігається із середньою дією фактору, він може бути зміщений у бік максимуму чи мінімуму. Екологічний оптимум може змінюватися залежно від віку, статі, сезону та інших обставин. Для багатьох рослин необхідна зміна температурних умов і освітленості в різні періоди розвитку.

Вперше думку про лімітуючий вплив максимального значення фактора поряд з мінімумом висловив у 1913 р. американський зоолог В.Шелфорд, який сформулював закон толерантності. Існування виду залежить як від недостачі, так і від надлишку будь-якого з ряду факторів, що мають рівень, близький до межі витривалості даного організму. Отже, організми характеризуються екологічним мінімумом і екологічним максимумом, реагуючи аналогічно на обидва песимальних значення фактора. Їхню витривалість проти впливів у діапазоні між цими двома факторами названо межею толерантності.

Екологічні фактори діють не поодинці, комплексно і оптимальна зона одного фактора може змінюватися залежно від того, з якими факторами він поєднується: добре відомо, що спека легше переноситься в сухому повітрі, а мороз - коли немає вітру. Але жодного з необхідних видові факторів не можна замінити іншим. Серед великої кількості факторів, які впливають на організм є лімітуючі, тобто такі, рівень яких наближається до межі витривалості або перевищує її. Наприклад, поширення багатьох рослин на північ лімітується низькими температурами, для тварин лімітуючим фактором може бути конкуренція щодо їжі чи сховищ.

Фактори навколишнього середовища забезпечують існування в просторі і часі. Засвоєння і використання факторів здійснюється організмом через адаптації.

Адаптації - це пристосування або засоби, за допомогою яких організм Здійснює взаємодію з середовищем для підтримання гомеостазу і забезпечує безперервність існування в часі через потомство. Залежно від кількості й сили дії один і той самий фактор може мати протилежне значення для організму. Наприклад, підвищення, або зниження температури за межі пристосувальної здатності організму призводить до його загибелі. Адаптивні можливості різних організмів розраховані на різне значення фактора. Так, більшість прісноводних риб гине, потрапивши в морську воду, а морські риби гинуть при зниженні солоності води.

3. Вид (біологічний) - сукупність організмів із спорідненими морфологічними ознаками, які можуть схрещуватися один з одним і мають спільний генофонд. Види мають морфологічні, фізіолого-біохімічні, еколого-географічні та генетичні характеристики; є основною структурною одиницею в системі живих організмів, підпорядкований роду, але має підвиди й популяції.

Популяція - це сукупність особин одного біологічного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території (ареалі) протягом багатьох поколінь.

Розвиток популяційної екології базувався на формуванні нового підходу аналізу польового та експериментального матеріалу спостереження за сукупностями організмів. Було виявлено, що ці сталі сукупності особин одного біологічного виду володіють рядом специфічних властивостей, які не спостерігають в окремих організмах, тобто мають надорганізменне походження.

Популяції характеризують параметрами:

1. Чисельність - загальна кількість особин в популяції.

2. Запас біомаси популяції.

3. Щільність - кількість особин на одиницю території (або об’єму простору).

4. Народжуваність - кількість нових особин за певний проміжок часу на одну особину.

5. Смертність - кількість померлих особин за певний проміжок часу.

6. Ріст популяції - співвідношення народжуваності та смертності.

Залежно від певних характеристик популяції її структуру підрозділяють за показниками:

1. Генетична структура властива популяціям, які мають дві або більше генетичних форм, що обумовлює генетичний поліморфізм популяції і збільшує її стійкість.

2. Статевої структури популяції - співвідношення особин різної статі. При генетичному контролі це співвідношення дорівнює 50×50. При впливі природного середовища воно змінюється в бік більшої смертності самців.

3. Вікова структура властива природнім угрупованням тварин та рослин, якщо вони не однолітні. В популяціях культурних рослин, в яких завдяки одночасному посіву вік особин однаковий, вікова структура не має значення.

4. Розмірна структура популяцій визначає відмінності особин за розмірами.

5. Просторова структура популяції визначає характер розміщення особин на теріторії ареалу.

В залежності від способу життя особин розрізняють форми організації популяцій:

1. Поодинокий спосіб життя (особини живуть окремо, утворюючи пари тільки на репродуктивний період - тетеруки).

2. Сімейний спосіб життя (особини утворюють пари на тривалий період - лебеді).

3. Зграйний спосіб життя (об’єднання тварин в угруповання - птахи).

4. Стадо (найбільш стійка форма угруповання організмів - копитні).

5. Колонії (бджоли, терміти).

6. Прайди (окремий прайд включає одного самця, 2-3 самок та декілька особин молодняку - леви).

Особини у складі популяції виконують різні функції. Між ними постійно відбувається обмін інформацією. Інформаційні процеси представляють собою специфічний механізм формування та підтримання цілісності популяції у просторі і в часі.

Територія помешкання тварин розділяється на певні ділянки, які мають своє призначення (кормова, гніздова, шлюбна територія тощо).

Популяція характеризується динамікою популяції.

Контрольні запитання:

1. Що таке екологія?

2. Що таке екологічні фактори?

3. Що таке екологічна валентність?

4. Що таке адаптація?

5. Що таке вид?

6. Що таке популяція?

Література:

1. Г., Балан П. Г. та ін. Загальна біологія. - К.: Генеза, 2000. - 464с.

2. Навчальний посібник з курсу "Біологія індивідуального розвитку". - Запоріжжя: ЗДУ, 2003. - 50с.

3. Міщук Н., Страшнюк Н., Олійник І. Біологія - 9.. - Тернопіль: Підручники & посібники, 1997. - 128с.

4. Мусієнко М. М., Вервес Ю. Г., Славний П. С., Балан П. Г., Войцехівський М. Ф. Біологія. - К.: Генеза, 2000. - 264с.

Дата добавления: 2015-07-20