ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.07.2024
Просмотров: 46
Скачиваний: 0
Регуляция численности равновесных популяций определяется преимущественно биотическими факторами.
В природной экосистеме численность равновесных популяций регулируется множеством факторов, причем на разных уровнях плотности популяции регулирующие механизмы различны. При невысокой численности популяция жертвы контролируется хищниками. У зайца – беляка и рыси период колебаний численности равен 9 или 6 годам, причем максимум численности зайца по сравнению с численностью рыси сдвинут на 1-2 года (рис. 5). Это вполне понятно: рысь питается зайцами, а потому колебания ее численности должны быть связаны с колебаниями численности ее добычи.
Роль
хищника ощутима только тогда, когда оба
вида обладают приблизительно одинаковым
биотическим потенциалом. В противном
случае из-за низкого темпа размножения
хищник не в состоянии ограничить
численность своей жертвы. Например,
только одни насекомоядные птицы не
могут остановить массовое размножение
насекомых. При достижении популяцией
более высокой численности создаются
условия для распространения болезней
(т.е. инфекции
и паразиты выступают в качестве регулятора
численности),
Рис. 4. Взаимодействие двух популяций животных (хищника и жертвы)
и, наконец, предельный, самый мощный фактор регуляции - внутривидовая конкуренция, ведущая к развитию стрессовых реакций в популяции. Внутривидовая конкуренция может быть причиной физиологического эффекта, известного под названием шоковой болезни. Его отмечают, в частности, у грызунов. Когда плотность популяции становится слишком большой, шоковая болезнь приводит к снижению плодовитости и резкому увеличению смертности, что возвращает популяцию к нормальному уровню численности. Такое резкое падение численности называется крахом, или коллапсом популяции (рис. 3).
Коллапс популяции возникает, когда численность популяции превысит ёмкость экосистемы или когда изменения условий окружающей среды внезапно понижают ёмкость экосистемы.
Дискретная модель логистического роста применима в случае, если численность особей в популяции в конкретный момент времени зависит от численности в предыдущие моменты времени (при этом предполагается, что в популяции не перекрывающиеся поколения).
Разностный аналог уравнения логистической кривой имеет вид:
В зависимости от величины параметра r и его соотношения с величиной К отмечаться несколько вариантов кривых роста численности (рис. 5).
При 0 < r< 1 наблюдается монотонное приближение численности к максимально возможной.
При 1 < r < 2 имеют место затухающие колебания.
При 2 < r < 2,53 кривая будет представлена двухточечными циклами.
При 2,53 < r < 3,1 получаются циклы большей длины, чем в предыдущем случае.
При r > 3,1 отмечается нерегулярное поведение кривой.
Все
возможные варианты моделируют различные
ситуации и реальную динамику отдельных
видов, имеющих место в живой природе.
2. Приборы, материалы.
1. ПЭВМ (с операционной системой Windows).
2. Компьютерная программа "Модели динамики популяций" (разработка кафедры БЖД КГТА).
Миллиметровая бумага.
Карандаши, ручки, линейка.
3. Порядок выполнения работы
Запустить программу "Модели динамики популяций" (щелкнуть по файлу, имеющему расширение *.ехе в папке, с данным названием, или по ярлычку на рабочем столе "мышкой".).
Следовать указаниям программы.
При работе с данной программой следует иметь в виду, что на первом этапе (знакомство с первой моделью динамики популяции) необходимо правильно выбрать модель. Для этого надо предварительно на основании табличных данных, выданных программой, построить график и сделать вывод о соответствии значений той или иной модели. В случае ошибки, программа автоматически закрывается. Все операции придется повторить.
Изучение последующих моделей также требует предварительного построения графика на бумаге по табличным данным, однако в случае неправильного ответа предыдущие данные и ответы потеряны не будут.
3. При правильном выборе модели открывается окно с её графическим изображением (синяя линия). Ваша задача – построить такой же график (красная линия). Для этого в нижней рабочей графе необходимо ввести формулу, соответствующую данной модели. Это осуществляется нажатием клавиши мыши на указатель «стрелка», расположенный над рабочей графой. В рабочей графе отобразиться формула, в которую нужно вместо параметров «начальная численность», «скорость роста» и «ёмкость» (для тех моделей, в которых этот параметр присутствует) ввести числовые значения. Используйте окно с числовыми данными в левой части экрана. Для детального изображения графика используйте кнопки « + » и « - » в левом верхнем углу координатной сетки. Правильность построения проверяйте, нажав клавишу меню «построить график». При правильном выборе числовых значений всех параметров синий и красный график совпадут, а на экране появиться соответствующее сообщение. В противном случае вы увидите сообщение о месте ошибки.
После правильного построения график зарисовывают (сохраняют) и переходят к ответам на контрольные вопросы. Правильность ответов проверяют нажатием соответствующей клавиши «проверить ответ». Правильные ответы записывают (сохраняют) и переходят к следующей модели.
4 После правильного построения всех трёх моделей и ответов на проверочные вопросы программа выдаёт соответствующее сообщение, которое необходимо показать преподавателю.
4. Анализ полученных результатов
В ходе ознакомления с моделями динамики популяций необходимо получить данные и результаты, которые должны войти в отчет.
В отчете привести:
-все три таблицы (изменения численности в зависимости от времени) и соответствующие им графики;
математические выражения, описывающие данные модели;
правильные ответы на вопросы, предлагаемые программой.
В качестве выводов к данной лабораторной работе ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Что такое популяция? Чем это понятие отличается от понятия биоценоз?
От какого или каких параметров в экспоненциальной модели роста популяции зависит изменение численности особей в популяции?
Обоснуйте, какой параметр в логистической модели роста популяции отличает её от экспоненциальной модели.
Может ли в логистической модели роста показатель r иметь отрицательное значение? Ответ обоснуйте с точки зрения биологических процессов, происходящих в популяции.
Как изменяется форма логистической кривой роста при следующих условиях: N0<0,5К; 0,5K<N0<K; N0>K; N0=K? В ответе привести рисунки всех возможных вариантов графиков относительно постоянной К.
Может ли логистическая кривая роста численности ("S"-образная кривая) при определенных параметрах модели превращаться в прямую линию? Если да, то при каких условиях. Изобразите все возможные варианты графически.
Обоснуйте, проанализировав математические выражения, почему в логистической модели динамики численности популяции количество особей не может превышать установленного максимального числа? В реальных условиях максимально допустимая численность особей в популяциях также не может быть больше (ответ сопроводите аргументами и примерами)?
Почему дискретная модель роста получила такое название?
Какая из трех исследованных в настоящей лабораторной работе моделей более объективно описывает процессы в реальных популяциях? Приведите виды, для которых могут быть адекватными каждая из трех моделей.
Проанализируйте и укажите недостатки (с точки зрения адекватности реальным условиям) всех трех исследованных моделей.
Что такое коллапс популяции? Перечислите возможные причины коллапса, изобразите графически изменение численности популяции при коллапсе.