Динамика популяций

Июль 22, 2022

Главная
Биология
Динамика популяций

Содержание

2. Экспоненциальный рост Размножение удвоением через равные промежутки времени Время (t) Число особей (N) 1 1 2
3. Экспоненциальный рост Скорость появления числа особей, появившихся в единицу времени постоянно ln N t ln N0
4. www.invasives.org.au Примеры экспоненциального роста Инвазии в Австралии: www.invasives.org.au
5. Инвазии в Австралии – примеры экспоненциального роста популяции Кактусы рода Opuntia Белая улитка (Theba pisana) Кудзу
6. Кудзу- Pueraria lobata Это удивительное растение стало настоящей проблемой для таких стран, как Вануату, Фиджи, Австралия,
7. Кролики в Австралии Австралия плохими словами вспоминает своего фермера Томаса Остина. Ведь именно он в 1859
8. Опунция в Австралии 31 мая 1939 года в Австралии состоялось последнее заседание Комиссии по борьбе с
9. Примеры экспоненциального роста Инвазии саранчи Schistocerca gregaria
10. Примеры экспоненциального роста Рост численности человечества 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 10000 8000
11. Логистический рост Емкость среды (K) – максимально возможная численность популяции в данном местообитании Время (t) Численность,
12. Примеры логистического роста 1822 1826 1830 1834 1838 1842 0 400 800 1200 1600 2000 1926
13. Сравнение экспоненциального и логистического роста
14. Внутренние процессы в изменяющейся популяции N = N0 + Nрод - Nум + Nэмигр - Nиммигр
15. Рождаемость Абсолютная рождаемость - число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени. Удельная рождаемость –
16. Репродуктивное усилие Высокое репродуктивное усилие Низкая рождаемость Низкая смертность потомства Низкое репродуктивное усилие Высокая рождаемость Высокая
17. Смертность Абсолютная смертность - число особей, умерших за единицу времени. Удельная смертность – средняя доля особей,
18. Таблицы выживания Усоногие раки Balanus glandula
19. Кривые выживания 1 10 100 1000 0 50 100 Относительный возраст Доля оставшихся в живых
20. Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? Безграничный рост губителен для любого вида, так как
21. модель неограниченного роста (теоретическая); модель ограниченного роста (практическая); модель ограниченного роста с отловом; модель «хищник –
22. Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста N0 – исходная численность N t – численность во время
23. Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста. N t = K- поддерживающая емкость среды, N0 – исходная численность,
24. Модель ограниченного роста с отловом N t = (r – b N0) N0- c, с –
25. N t = (r - b x n ) x n - с – f x
26. Графики изменения численности популяций
27. Типы динамики численности популяций животных по С.А. Северцову (40-е гг. XX в.) 1. Стабильный (крупные млекопитающие
28. Типы динамики численности популяций: I – стабильный, II – лабильный, III - эфемерный
29. Типы динамики численности популяций животных по М. Уильямсону (1975): 1. Стабильный (популяции пингвина великолепного Megadyptes antipodes)
30. 2. Флюктуирующий (популяции синицы большой Parus major)
31. 3. Взрывной (колебания численности популяции зимующих гусениц соснового шелкопряда Dendrolimus pini)
32. Типы популяционной динамики Постоянный Случайный Периодический Взрывной Время Численность популяции Средняя численность Существуют ли механизмы поддержания
34. Динамика численности – автоматически регулируемый процесс Основная роль принадлежит факторам, зависящим от плотности Nicholson (1933) «Управляющие
37. Концепции влияния факторов на динамику численности популяций Регуляционизм – А. Николсон (1933, 1957). Стохастизм – Г.
40. Х1 – сумма эффективных температур с начала прорастания семян однолетников до 31 авг (конец зимы южн.
42. Численность природных популяций ограничена: 1) Нехваткой ресурсов (пищи, укрытий, мест для размножения и т.п.) - наименее
43. Гомеостаз популяции: факторы, зависящие от плотности Плотность популяции Рождаемость Смертность Nуст Nуст Nуст Регуляция численности популяций:
44. Механизмы гомеостаза C2H5OH
45. Регуляция численности в популяциях лемминга сибирского: эндокринные механизмы 0 100 200 1950 1960 1970 1980 1990
46. Нашествия саранчи – регуляции численности миграцией Оседлая форма Мигрирующая форма Зона оседлости Зона инвазий При массовом
47. Экологические стратегии Стратегия большого числа потомков с высокой смертностью Стратегия малого числа потомков с высоким выживанием
48. Основные типы экологических стратегий живых организмов (Р. Мак-Артур и Э. Уилсон, 1967 г.) 1. К –
49. K- и r-отбор
50. СИСТЕМА ТИПОВ СТРАТЕГИЙ РАМЕНСКОГО-ГРАЙМА
51. Различия популяций растений с разными эколого-фитоценотическими стратегиями
53. Скачать презентацию

Слайд 2

Экспоненциальный рост
Размножение удвоением через равные промежутки времени
Время (t)
Число особей (N)
1
1
2
2
3
4
5
6
4
8
16
32
Особь

Слайд 3

Экспоненциальный рост
Скорость появления числа особей, появившихся в единицу времени постоянно
ln N
t
ln

tgα = r

Слайд 4

www.invasives.org.au
Примеры экспоненциального роста
Инвазии в Австралии:
www.invasives.org.au

Слайд 5

Инвазии в Австралии – примеры экспоненциального роста популяции
Кактусы рода Opuntia
Белая улитка

(Theba pisana)

Кудзу (Pueraria lobata)

Кролики, завезены в 1859 г.

Слайд 6

Кудзу- Pueraria lobata
Это удивительное растение стало настоящей проблемой для таких

стран, как Вануату, Фиджи, Австралия, Новая Зеландия, Италия, Канада и США. Родиной этой лианы является Япония и Юго-Восточный Китай. В 1876 году кудзу был завезен в США в качестве декоративного растения, которое привлекло внимание туристов благодаря своим душистым цветам, крепким лианам и крупным листьям. Наряду с красотой и быстрым ростом, это растение обладало полезными медицинскими свойствами, из него получались крепкие корзины, а корни служили в качестве сырья для продуктов питания и напитков. Невероятно крепкие корни этого растения также помогали в борьбе с оползнями. К сожалению, даже ряд этих существенных преимуществ не смог перевесить вред, который это растение причиняло местной растительности. За короткий промежуток времени эта лиана вытеснила почти все виды в Джорджии, а ее ареал распространился до северного побережья озера Эри. «Корова не станет есть кудзу, скорее кузду вытеснит корову».

Слайд 7

Кролики в Австралии
Австралия плохими словами вспоминает своего фермера Томаса Остина. Ведь

именно он в 1859 году выпустил на свободу 24 серых кролика. Прошло всего 40 лет, ушастые зверьки расплодились настолько, что под угрозу встал не только животный мир материка, но и его почвы. Численность кроличьего народа в 75 раз превышала людское население континента. В 1930-х ситуация стала настолько критичной, что власти вынуждены были даже применить биологическое оружие - в природу был запущен вирус миксоматоза. Появилась знаменитая фотография, на которой кролики пьют зараженную воду искусственного водоема. Эффективность вируса составила 90%, однако к 1950 году кролики смогли выработать против него иммунитет, численность популяции восстановилась до 200-300 млн. За время эпидемии число зверьков сократилось "всего" на полмиллиарда особей.

Слайд 8

Опунция в Австралии
31 мая 1939 года в Австралии состоялось последнее заседание

Комиссии по борьбе с опунцией. Председатель комиссии взял слово и поздравил всех с победой. После чего объявил Комиссию ликвидированной. Это была война не на жизнь, а на смерть, и длилась она порядка 150 лет, с 1789 по 1939 годы.
Опунция крупноколючковая - растение семейства кактусов. Очень жизнестойкое и способное расползаться по месту обитания с быстротой стаи саранчи. Опунция попала в Австралию в 1787 году, когда один бразильский переселенец решил захватить на новую родину «любимый фикус», то бишь кактус. К его радости, кактус быстро прижился, разросся и начал плодоносить. А еще через несколько лет опунция начала свое триумфальное шествие по Австралии. Спустя 150 лет лучшие пастбища страны были самозасеяны опунцией. Сочные зеленые растения охотно начали поедать коровы и овцы. Но среди парнокопытных начался самый настоящий мор – они гибли сотнями, их рубцы разрывались в клочья колючками опунции.
В 1925 году в Австралию для борьбы была завезена аргентинская кактусовая бабочка-огневка (Cactoblastis cactorum). Активная фаза войны с опунцией длилась до 1937 года. Благодарные австралийские фермеры поставили специальный памятник личинкам, спасшим Австралию.

Слайд 9

Примеры экспоненциального роста
Инвазии саранчи Schistocerca gregaria

Слайд 10

Примеры экспоненциального роста
Рост численности человечества
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
10000
8000
6000
4000
2000
2000
до н.э.
н.э.
Миллионы человек

Слайд 11

Логистический рост
Емкость среды (K) – максимально возможная численность популяции в данном

местообитании

Время (t)

Численность, (N)

Слайд 12

Примеры логистического роста
1822
1826
1830
1834
1838
1842
0
400
800
1200
1600
2000
1926
1930
1934
1938
1942
1946
0
4000
8000
12000
Часы
Лабораторная
культура дрожжей
Годы
Годы
Годы
Число клеток, млн/мл
Поголовье овец
на о. Тасмания
Поголовье, тыс.
Северный олень
на

Кольском п-ве

Волк на о. Ройал,
оз. Верхнее, США

Поголовье

Число особей

Слайд 13

Сравнение экспоненциального и логистического роста

Слайд 14

Внутренние процессы в изменяющейся популяции
N = N0 + Nрод - Nум

+ Nэмигр - Nиммигр

N – число особей в популяции
N0 – начальное число особей
Nрод – число родившихся
Nум – число умерших
Nэмигр – число эмигрировавших
Nиммигр – число иммигрировавших

Скорость роста = рождаемость – смертность + скорость эмиграции – скорость иммиграции

Слайд 15

Рождаемость
Абсолютная рождаемость - число новых особей, появляющихся в популяции за единицу

времени.

Удельная рождаемость – средний прирост численности на особь за единицу времени.

Факторы, влияющие на рождаемость:

1. Доля особей, способных к размножению
- половая структура
- возрастная структура

2. Особенности жизненного цикла
- моноцикличные – полицикличные
- монокарпические – поликарпические

Слайд 16

Репродуктивное усилие
Высокое репродуктивное усилие
Низкая рождаемость
Низкая смертность потомства
Низкое репродуктивное усилие
Высокая

рождаемость

Высокая смертность потомства

Две альтернативы

Слайд 17

Смертность
Абсолютная смертность - число особей, умерших за единицу времени.
Удельная смертность –

средняя доля особей, умерших за единицу времени.

Факторы, влияющие на смертность:

1. Генетическая и физиологическая полноценность особей
2. Влияние неблагоприятных условий среды
3. Биотические взаимодействия (хищники, паразиты, аменсалы)

Зависят от стадии онтогенеза!

Слайд 18

Таблицы выживания
Усоногие раки
Balanus glandula

Слайд 19

Кривые выживания
1
10
100
1000
0
50
100
Относительный возраст
Доля оставшихся в живых

Слайд 20

Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным?
Безграничный рост губителен

для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения→
При увеличении численности популяции включаются регуляторные системы природного сообщества – хищники, паразиты, возбудители инфекционных заболеваний→
При еще более высокой плотности вступает в силу внутривидовая конкуренция →
Вся эволюция видов шла в таком направлении, что выработались механизмы реакции на собственную плотность. Таким образом, на пути увеличения численности вида возникает множество последовательных преград, образующих надежную систему регуляции →
Поэтому, хотя в природе миллионы видов, большинство из них не дает вспышек массового размножения.

Слайд 21

модель неограниченного роста (теоретическая);
модель ограниченного роста (практическая);
модель ограниченного роста с отловом;
модель

«хищник – жертва» (взаимодействия с другими популяциями).

Саранча

Сибирский шелкопряд

Антилопы

Волки и лоси

Модели развития популяций

Корюшка

Самоизреживание

Вредители сельскохозяйственные

Слайд 22

Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста
N0 – исходная численность
N t –

численность во время t
е - основание натуральных логарифмов
r – врожденная скорость роста
(если рост 5%, то r = 1,05)

N t = N0 e r t

Слайд 23

Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста.
N t =
K- поддерживающая емкость среды,
N0

– исходная численность,
N t – численность во время t,
е - основание натуральных логарифмов,
r – врожденная скорость роста
(если рост 5%, то r = 1,05).

Слайд 24

Модель ограниченного роста с отловом
N t = (r – b

N0) N0- c,
с – величина ежегодного отлова,
r – коэффициент роста,
b – коэффициент перенаселённости,
N0– численность популяции текущего года, исходная,
N t– численность популяции следующего года, во время t.

Слайд 25

N t = (r - b x n ) x n

- с – f x n yn,
f - возможность гибели жертвы при встрече с хищником,
x n – количество жертв,
yn – количество хищников.

Модель «хищник – жертва»

Слайд 26

Графики изменения численности популяций

Слайд 27

Типы динамики численности популяций животных по С.А. Северцову (40-е гг. XX

в.)

1. Стабильный
(крупные млекопитающие – китообразные, копытные, и птицы –
н.- р, орлы).
2. Лабильный
(насекомые с длинным циклом развития, крупные грызуны, зайцеобразные, многие птицы, рыбы).
3. Эфемерный
(насекомые с короткими циклами развития, мелкие грызуны).

Слайд 28

Типы динамики численности популяций: I – стабильный, II – лабильный, III

- эфемерный

Слайд 29

Типы динамики численности популяций животных по М. Уильямсону (1975):
1. Стабильный (популяции

пингвина великолепного Megadyptes antipodes)

Слайд 30

2. Флюктуирующий (популяции синицы большой Parus major)

Слайд 31

3. Взрывной (колебания численности популяции зимующих гусениц соснового шелкопряда Dendrolimus pini)

Слайд 32

Типы популяционной динамики
Постоянный
Случайный
Периодический
Взрывной
Время
Численность популяции
Средняя численность
Существуют ли механизмы поддержания средней численности популяции?
1.

Регуляционизм: для популяции имеется оптимальная средняя численность, которая поддерживается эндогенными механизмами (по типу обратной связи).
2. Стохастизм: средняя численность – расчетная величина, которая определяется только экзогенными факторами среды.

Слайд 33

Слайд 34

Динамика численности – автоматически регулируемый процесс
Основная роль принадлежит факторам, зависящим от

плотности
Nicholson (1933) «Управляющие реакции, вызванные изменениями плотности популяции, удерживают популяцию в состоянии равновесия со своей средой…» «Механизм управления плотностью – это почти всегда внутривидовая конкуренция – или среди особей данной популяции за ресурсы, или среди их хищников, для которых ресурсы – особи жертвы…»

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Концепции влияния факторов на динамику численности популяций
Регуляционизм – А. Николсон (1933,

1957).
Стохастизм – Г. Андреварта, Л. Берч (1954)
Концепция саморегулирования –
Д. Читти (1960)

Слайд 38

Слайд 39

Слайд 40

Х1 – сумма эффективных температур с начала прорастания семян однолетников до 31

авг (конец зимы южн. полушария); Х2 – суммарное количество осадков в сентябре-октябре (весна южн. полушария); Х3 – средняя эффективная температура в сентябре-октябре; Х4 – значение Х3 в предыдущий год.
Модель объясняла 78% дисперсии максимальной достигнутой за год численности

Слайд 41

Слайд 42

Численность природных популяций ограничена:
1) Нехваткой ресурсов (пищи, укрытий, мест для размножения

и т.п.) - наименее важное;
2) Недоступностью этих ресурсов (несоответствия способностям животных к расселению и поиску)
3) Ограниченностью времени, в течение которого r имеет положительное значение - наиболее важное по мнению Андреварты и Бёрча

Слайд 43

Гомеостаз популяции: факторы, зависящие от плотности
Плотность популяции
Рождаемость
Смертность
Nуст
Nуст
Nуст
Регуляция численности популяций:
Зависимой от плотности

смертностью

Зависимой от плотности рождаемостью

Зависимой от плотности рождаемостью и смертностью

Слайд 44

Механизмы гомеостаза
C2H5OH

Слайд 45

Регуляция численности в популяциях лемминга сибирского: эндокринные механизмы
0
100
200
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Годы
Численность леммингов на 1

га

В период пиков численности происходят гормональные перестройки:
Деструктивные изменения в яичниках самок ⇒ снижение рождаемости
Избыточная активность и агрессивность ⇒ увеличение смертности

Низкая численность – скрытное поведение

Высокая численность – агрессивное поведение

Слайд 46

Нашествия саранчи – регуляции численности миграцией
Оседлая форма
Мигрирующая форма
Зона оседлости
Зона инвазий
При массовом

размножении часть популяции переходит в стадную форму, не способную к размножению и мигрирует. Миграции – механизм снятия перенаселенности

Слайд 47

Экологические стратегии
Стратегия большого числа потомков с высокой смертностью
Стратегия малого числа потомков

с высоким выживанием

Мы видим полярность между питанием, поддержанием организма с одной стороны, и деторождением – с другой; и смотря по перевесу того или иного отправления, порода поддерживается или быстрым размножением, или долговечностью особей, но никогда обоими вместе.
Н.А.Северцов, 1855

Слайд 48

Основные типы экологических стратегий живых организмов (Р. Мак-Артур и Э. Уилсон,

1967 г.)

1. К – стратегия
(К – удельная скорость роста численности популяции).
2. r – стратегия
(r – предельная плотность популяции).

Слайд 49

K- и r-отбор

Слайд 50

СИСТЕМА ТИПОВ СТРАТЕГИЙ РАМЕНСКОГО-ГРАЙМА

Слайд 51

Динамика популяций

Содержание

Экспоненциальный ростРазмножение удвоением через равные промежутки времениВремя (t)Число особей (N)11223456481632Особь

Экспоненциальный ростСкорость появления числа особей, появившихся в единицу времени постоянноln Ntln

www.invasives.org.auПримеры экспоненциального ростаИнвазии в Австралии:www.invasives.org.au

Инвазии в Австралии – примеры экспоненциального роста популяцииКактусы рода OpuntiaБелая улитка

Кудзу- Pueraria lobata Это удивительное растение стало настоящей проблемой для таких

Кролики в АвстралииАвстралия плохими словами вспоминает своего фермера Томаса Остина. Ведь

Опунция в Австралии31 мая 1939 года в Австралии состоялось последнее заседание

Примеры экспоненциального ростаИнвазии саранчи Schistocerca gregaria

Примеры экспоненциального ростаРост численности человечества 010002000300040005000600070001000080006000400020002000до н.э.н.э.Миллионы человек

Логистический ростЕмкость среды (K) – максимально возможная численность популяции в данном

Сравнение экспоненциального и логистического роста

Внутренние процессы в изменяющейся популяцииN = N0 + Nрод - Nум

РождаемостьАбсолютная рождаемость - число новых особей, появляющихся в популяции за единицу

Репродуктивное усилиеВысокое репродуктивное усилие Низкая рождаемость Низкая смертность потомстваНизкое репродуктивное усилиеВысокая

СмертностьАбсолютная смертность - число особей, умерших за единицу времени.Удельная смертность –

Таблицы выживанияУсоногие ракиBalanus glandula

Кривые выживания1101001000050100Относительный возрастДоля оставшихся в живых

Почему рост численности популяций никогда не бывает бесконечным? Безграничный рост губителен

модель неограниченного роста (теоретическая);модель ограниченного роста (практическая);модель ограниченного роста с отловом;модель

Закон Мальтуса (А) Модель неограниченного роста N0 – исходная численностьN t –

Модель Ферхюльста. Модель ограниченного роста. N t =K- поддерживающая емкость среды,N0

Модель ограниченного роста с отловом N t = (r – b