Методические указания к практическим занятиям
Кафедра общественного здравоохранения с курсом профилактической медицины
Қоғамдық денсаулық сақтау кафедрасымен профилактикалық медицина курсы
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
ТЕМА №2. Понятие популяций и ее показатели. Популяционный уровень жизни.
Факультет: «Общая медицина»
«Стоматология»
Дисциплина: «Экология и устойчивое развитие»
Курс: І
Алматы 201 4
Тема практического занятия №2. Понятие популяций и ее показатели. Популяционный уровень жизни.
Цель: формирование знаний у студентов о популяций и ее показателях, факторах, оказывающих влияние на рост численности и плотность популяций и т.д.
Задачи обучения: ознакомить студентов с понятием популяций, основными показателями и факторами, оказывающих влияние на статические и динамические показатели популяции, с закономерностями воздействия лимитирующих факторов на них.
Основные вопросы темы:
- Понятие популяции, показатели популяции.
- Статические характеристики популяции: численность, биомасса, возрастной и половой состав.
- Динамические характеристики популяции: рождаемость, скорость роста, смертность.
- Типы увеличения численности популяций.
- Факторы, оказывающие влияние на численность (плотность) популяций: зависимые от плотности (биотические, или регулирующие) и независимые (абиотические, или модифицирующие).
- Особенности действия регулирующих факторов.
- Межвидовое регулирование численности особей во взаимоотношениях хищника-жертвы, паразита-хозяина, конкуренции.
- Механизмы внутривидового регулирования численности популяций.
Методы обучения и преподавания (малые группы, дискуссия, ситуационные задачи, пабота в парах, презентации, кейс-стади и т.д.):
ролевые игры, работа в малых группах, дискуссия или дебаты.
Литература:
Обязательная:
1. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. Учебное пособие для вузов, средних школ и колледжей. - М.: ФАИР - Пресс, 2000. - 320 с.
2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек - экономика - Биота - среда: Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М: ЮНИТИ - ДАНА, 2000. - 566 с.
3. Шандала М.Г., Звиняцковский Я.И. Окружающая среда и здоровье населения. Киев: Здоровье, 1988, С.152.
4. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. Учебное пособие для небиологических вузов: 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа,1986, С.415.
5. Кенесариев У.И., Жакашов Н.Ж. Экология и здоровье населения. Учебник для ВУЗов и колледжей. - Алматы, 2002 -260 с.
Дополнительная:
1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2001. – 576 с.
2. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000.-320с.
3. Пивоваров Ю.П. Королик В.В, Зиневич Л.С. Гигиена и основы экологии человека. Серия «Учебники и учебные пособия» Ростов на Дону: «Феникс», 2002. – 512 с.
- Денисов В.В., Денисова И.А. Экология: 100 экзаменационных ответов. – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/д: Изд.центр «МарТ»,2003.- С.8-23.
5. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и ее окружения. М.: Наука, 1987, С.339
6. Израэль Ю.А. Экология и контроль природной среды. М.: Гидрометиздат, 1989, C.248.
7. Казначеев В.П. Очерки теории и практики экологии человека. М.: Наука. 1983, С.260.
8. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я. Приоритеты глобальной экологии. М.: Наука. 1992. С.263.
9. Новиков Ю.В., Шицкова А.П. Гармония или трагедия. М.: Наука. 1989, С.271.
10. Экзарьян В.Н. Геоэкология и охрана окружающей среды. М.: Экология, 1997, С.786.
11. Экология и защита биосферы: В 3-х кн. - М: Изд. объедин. «Международный дом сотрудничества», 1996.
12. Агаджанян Н.А., Торшин В.В. Экология человека. -М.: Крук, 1994.
Контроль (вопросы, тесты, задачи и пр.):
1. Что изучает демэкология?
2. Что такое популяция и какими свойствами обладают популяции?
3. Какие существуют показатели популяции?
4. Что относятся к динамическим показателям популяции?
5. Что относятся к статическим показателям популяции?
6. Какие факторы влияют на рост численности популяций?
7. Какая существует зависимость между плотностью и численностью популяции?
Информационно – дидактический блок.
Популяция – это исторически сложивщаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района. Впервые данный термин использовал В. Иоганcен в 1903 г. Популяция обладает общим генофондом и занимает определенную территорию. Основным свойством популяции является её непрерывное изменение, движение, динамика, это сильно влияет на структурно-функциональную организованность, продуктивность, биологическое разнообразие и устойчивость системы.
Популяция (от латинского: «populus» – народ) – это совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, которая длительно существует и занимает определенную часть ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.
Популяции как группировки особей обладают рядом специфических показателей, не свойственных для каждой отдельно взятой особи. Количественные и качественные характеристики популяций определяются внешними факторами (масса/ протяжённость= плотность, масса/ дисперность= численность, распределение, экологическая структура). При этом выделяют две группы количественных показателей - статические и динамические.
Состояние популяции на данный момент времени характеризуют статические показатели. К ним относятся численность,плотность, возрастной состав.
Численность популяции - это количество особей данного вида в популяции на данной территории. Численность популяции не бывает постоянной и колеблется в том или ином пределе, она зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности.
Плотность популяции- это численность популяции, отнесённая к единице площади или объема. На разных стадиях жизненного цикла плотность может существенно колебаться. Это напрямую связано с двумя другими показателями популяции: рождаемостью и смертностью.
Динамические показатели популяции включают раждаемость, смертность, прирост, темп роста популяции.
Рождаемость - это способность популяции к увеличеннию численности, независимо оттого, происходит ли это путём откладывания яиц, путём деления, почкования, проростания из семени или как-то иначе. Наиболее показательна удельная рождаемость, определяемая как количество особей, появившихся в еденицу времени на одну особь в популяции (в демографии расчёт ведётся на одну женьщину репродуктивного возраста). Реальная рождаемость в значительной степени зависит от факторов среды, поэтому она всегда меньше максимальной рождаемости, под которой понемают теоретически максимум рождаемасти, определяемый только физиологией особей при оптимальных значениях всех факторов среды.
Рождаемость обычно выражают в виде скорости, определяемой путём деления числа вновь образовавшихся особей за определённый промежуток времени (d = Nn/dt-абсолютная рождаемость) или числом новых особей в единицу популяции (dNn/Ndt- специфическая, удельная рождаемость), гдеN-размер популяции или только части, способной к размножению. Например, для высших организмов рождаемость выражают в расчете на одну самку, а для популяции человека- в расчете на 1000 человек.
Рождаемость может быть нулевой или положительной, но никогда- отрицательной.
Смертность характеризует гибель особей в популяции и выражается числом особей. Смертность так же зависит от факторов среды и бывает обычно значительно выше минимальной смертности при идеальных условиях среды, которая определяется физиологией данного вида организмов- даже в идеальных условиях особи будут умирать от старости.
Различают специфическую смертность- число смертей по отношению к числу особей, составляющих популяцию; экологическую, или реализуемую, смертность - гибель особей в конкретных условиях среды ( величина непостоянная, изменяется в зависимости от состояния природной среды и состояния популяции).
Существует некая минимальная величина, характеризующая гибель особей в идеальных условиях, когда на популяцию не воздействуют лимитирующие факторы. В этих услових максимальная продолжительность жизни особей равна их физиологической жизни, которая в среднем выше экологической продолжительности жизни.
Экосистема есть основная функциональная единица живой природы, включающая и организмы, и абиотическую среду, причем каждая из частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни в том виде, в каком она существует на Земле. Двуединый характер этого комплекса подчеркнул В.Н. Сукачев в учении о биогеоценозе.
Биотическая часть экосистемы обязательно включает два основных компонента: 1) автотрофный компонент, для которого характерны фиксация световой энергии, использование простых неорганических веществ, построение сложных веществ; 2) гетеротрофный компонент, которому присущи утилизация, перестройка и разложение сложных органических веществ. Очень часто организмы, представляющие собой эти два компонента, разделены в пространстве; они располагаются в виде ярусов, один над другим. Автотрофный метаболизм наиболее интенсивно происходит в верхнем ярусе – “зеленом поясе”, т.е. там, где наиболее доступна световая энергия, а гетеротрофный метаболизм преобладает внизу, в почвах и отложениях –“коричневом поясе”, в котором накапливается органическое вещество.
В результате рассеяния энергии в пищевых цепях и благодаря такому фактору, как зависимость метаболизма от размера особей, каждое сообщество приобретает определённую трофическую структуру, которую можно выразить либо числом особей на каждом трофическом уровне, либо урожаем на корню, либо количеством энергии, фиксируемой на единице площади за единицу времени на каждом последующем трофическом уровне. Графически это можно представить в виде пирамиды, основанием которой служит первый трофический уровень, а последующие образуют этажи и вершину пирамиды (3-рисунок). Различают три основных типа экологических пирамид – пирамиды чисел, биомассы и энергии.
При изучении биотической структуры экосистемы пищевые взаимоотношения между организмами — одни из важнейших показателей состояния популяций. Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при котором один организм поедается другим, а тот — третьим и т. д.
Пищевая цепь — это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому. Пищевая цепь – это последовательность организмов, в которой каждый из них съедает или разлагает другой. Она представляет собой путь движущегося через живые организмы однонаправленного потока поглощенной при фотосинтезе малой части высокоэффективной солнечной энергии, поступившей на Землю. В конечном итоге эта цепь возвращается в окружающую природную среду в виде тепловой энергии. По ней также движутся питательные вещества от продуцентов к консументам и далее к редуцентам, а затем обратно к продуцентам.
Таким образом, она состоит из трёх основных звеньев: продуцентов, консументов и редуцентов. Цепи питания, которые начинаются с фотосинтезирующих организмов, называются цепями выедания (пастбищными), а цепи, начинающиеся с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных — детритными цепями.
Место каждого звена в цепи питания называют трофическими уровнями, они характеризуются различной интенсивностью протекания потока веществ и энергии. Первый трофический уровень всегда составляют продуценты, растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню, плотоядные, живущие за счет растительноядных форм — к третьему, потребляющие других плотоядных — к четвёртому и т. д.
Детритофаги могут находиться на втором и выше трофическом уровне.
Обычно в экосистеме насчитывается 3—4 трофических уровня. Это объясняется тем, что значительная часть потребляемой пищи тратится на энергию (90-99%), поэтому масса каждого трофического уровня меньше предыдущего. На формирование тела организма идет относительно немного (1—10%).
В природе пищевые цепи редко изолированы друг от друга. Гораздо чаще представители одного вида (растительноядные) питаются несколькими видами растений, а сами служат пищей для нескольких видов хищников.
Таким образом, пищевые цепи не изолированы одна от другой, а тесно переплетены. Они составляют так называемые пищевые сети. Принцип образования пищевых сетей состоит в следующем. Каждый продуцент имеет не одного, а несколько консументов. В свою очередь, консументы, среди которых преобладают полифаги, пользуются не одним, а несколькими источниками питания (1-2-рисунки).
Пищевая сеть — это сложная сеть пищевых взаимоотношений.
Несмотря на многообразие пищевых цепей у них есть общие закономерности: от зелёных растений к первичным консументам, от них к вторичным консументам и т. д., далее — к детритофагам. На последнем месте всегда стоят детритофаги, они замыкают пищевую цепь.
На каждом этапе передачи вещества и энергии по пищевой цепи теряетяпримерно 90% энергии и только около 1/10 ее части переходит к очередному потребителю. Указанное соотношение в передаче энергии в пищевых связях организмов называют принципом Линдемана.
Тесты:
1. Популяцией называют:
а) совокупность видов животных и растений, длительное время сосуществующих в определенном пространстве и образующих экологическое единство;
б) положение, которое вид занимает в составе биоценоза;
в) группу особей одного вида, которые обладают способностью скрещиваться и достаточно долго существуют на одной территории;
г) комплекс совместно живущих и связанных друг с другом видов.
2. Популяционная структура вида определяется его биологическими особенностями, одной из которых является:
а) возможность делать запасы пищи на неблагоприятный период;
б) продолжительность периода выкармливания;
в) сезонное изменение суточной активности;
г) отношения между разновозрастными группами.
3. Рост популяции, численность особей которой увеличивается лавинообразно, называют:
а) логистическим;
б) изменчивым;
в) стабильным;
г) экспоненциальным.
4. Совокупность особей одного вида, которые в течение достаточно длительного времени населяют определенное пространство и свободно скрещиваются между собой, называют:
а) поколением;
б) ареалом;
в) симбиозом;
г)популяцией.
5. Структуру популяции характеризует:
а) особенность окраски мужских особей;
б) продолжительность беременности;
в) сезонные изменения окраски;
г) число женских половозрелых особей.
6. Неограниченный рост численности популяции сдерживается:
а) действием факторов внешней среды;
б) количественным соотношением мужских и женских особей;
в) спецификой физиологии женских особей;
г) связями между особями разных поколений.
7. Способность видов к увеличению численности в геометрической пропорции основана на таком фундаментальном свойстве живой материи, как:
а) наследственность;
б) изменчивость;
в) самовоспроизведение;
г) саморегуляции.
8. Совокупность особей одного вида на определенной территории это:
а) экосистема;
б)популяция;
в) ареал;
г) биоценоз.
9. Структуру популяции не отражает:
а) соотношение размеров особей;
б) местонахождение особей;
в) общая численность особей;
г) соотношение мужских и женских особей.
10. Характеристику процессов изменений основных биологических показателей популяции во времени называют:
а) гомеостазом популяции;
б) запасом популяции;
в) плотностью популяции;
г) динамикой популяции.