Руководство к лабораторным работам
“Рост популяций”
Введение
Данные
лабораторные работы являются компьютерными моделями роста популяций дафний и
бактерий. Лабораторные работы можно использовать в темах, связанных с изучением
регуляции численности популяций.
Существует
два типа роста популяции при их интродукции в новые условия. При попадании
небольшой группы особей в новые условия, не занятые другой популяцией данного
вида, начинается расселение по данной территории с одновременным ростом
численности. Численность растет по сложному закону до какого-то уровня,
сохраняется на этом уровне или снижается до некого значения и сохраняется на
этом более низком уровне.
Первый
тип роста - так называемый S-образный.
Характерен для организмов рост численности которых
зависит от плотности популяции. На первом этапе наблюдается экспоненциальный
рост численности, затем по нескольким причинам (уменьшения количества пищи,
накопления токсичных отходов) рост замедляется и кривая роста приобретает сигмоидную или S-образную форму.
|
|
Такая
кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов,
например, для клеток водорослей, фитопланктона озер и океанов весной, для
насекомых (мучных хрущиков).
Кривая
другого типа получается, когда экспоненциальный рост продолжается вплоть до
внезапного падения плотности популяции в результате исчерпания ресурсов среды.
Эту кривую называют J-образной или
кривой типа “бум и крах”. Такой рост не зависит от плотности популяции, так
как его регуляция не связана с плотностью популяции. Крах может наступить по
тем же причинам из-за истощения пищевых ресурсов (которое в первом случае
оказывало стабилизирующее действие), из-за миграции, падения скорости
размножения. Такая кривая роста характерна для крупных животных. На первом этапе
(А) наблюдается рост, а на втором (В) резкое снижение численности популяции.
|
|
У
обоих типов кривых на первом этапе наблюдается экспоненциальный рост.
Проведение работ.
Перед
проведением модельного эксперимента необходимо провести практические работы по
наблюдению за численностью бактерий и дафний. Показать учащимся методы отбора
проб, подсчет количества особей в поле зрения, подсчет количества особей в
единице объема. При этом обратить особое внимание на тот факт, что наблюдатель
знает точно сколько особей находится в пробе, но точно
не может сказать о количестве особей в данной местности. Необходимо так же
обратить внимание на то, что пробы берутся через определенные промежутки
времени и наблюдатель может только догадываться о том, что происходит в это
время в исследуемой местности, пробе, емкости...
Перед выполнением работы учащимся необходимо
приготовить таблицу в 11 строк и 21 колонку. В строке будут указываться номер
эксперимента и данные по 20 пробам, полученным в ходе него.
Обе
работы оформлены однотипно.
Для
начала работы запустите файл “start.exe” и далее выполняйте инструкции.
В
первом кадре дано короткое введение с описанием задачи. Переход к следующему
кадру происходит после нажатия на клавишу “Пробел”.
В
следующем кадре в автоматическом режиме показывается изменение количества
особей в пробе в двух видах - на графике и в виде таблицы. Наблюдателю
необходимо перенести данные в свою таблицу.
Переход
к следующему эксперименту происходит после нажатия на клавишу “Пробел”, нажатие
на любую другую останавливает выполнение эксперимента и вызывает окончание
работы в программе.
Обработка результатов
Учащиеся
получают в результате выполнения
эксперимента две таблицы. Данные из каждой таблицы оформляются в виде графиков.
Графики
на первом этапе выполнения работы будут представлять из себя
точки на координатной плоскости. Далее, используя качественный подход,
необходимо дать задание на построение плавной
непрерывной кривой.
Хорошие
результаты может дать привлечение к обработке результатов математиков, или
организовать обработку данных на факультативе или кружке по математике.
После оформления графиков и получения плавных
кривых необходимо провести обсуждение результатов эксперимент.
Вопросы к обсуждению:
1. Какие типы роста численности популяции вы знаете?
Приведите примеры.
2. Чем объясняется такой тип роста численности?
3. Что такое поддерживающая емкость Среды?
4. Какие факторы могут выступать в роли регуляторов
численности популяции?
5. Как полученная информация может использоваться в
практической деятельности человека?
Литература:
Н. Грин, У. Стаут, Д
Тейлор. БИОЛОГИЯ. под ред. Р.
Сопера. в 3-х томах. Мир., Москва
Образец таблицы для занесения результатов
наблюдения.
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
Эксперимент
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эксперимент
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|