Урок№ 11. Лабораторная работа. Конкурентное взаимодействие популяций в биоценозе

Полная версия 46 (час) лабораторных работ с видеоматериалами

Тип урока – комплексное применение ЗУН учащихся

Метод обучения - основаны на самостоятельном проведении учащимися экспериментов, исследований и выдвижение гипотезы. Определение путей ее реализации, подбор необходимых приборов и материалов самими учащимися.

Формы организации деятельности учащихся

Форма организации работы

Особенности,

признаки

В каком случае выбираем ту или иную форму на теоретическом обучении

В каком случае выбираем ту или иную форму на практическому обучении

Парная

Когда преподаватель организует выполнение работы парами: сильный учащийся – слабый учащийся. Или два равных по успеваемости.

1.В ходе актуализации опорных знаний, когда предстоящая работа требует серьезного предварительного осмысления. Пары учащихся обсуждают предстоящее задание.

2.В ходе лабораторно-практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.

Во время проведения итогов возможна организация взаимной оценки работ.

1.В ходе вводного инструктажа, когда предстоящая практическая работа требует серьезного осмысления, пары учащихся обсуждают предстоящее задание.

2.В ходе практической работы возможна организация взаимоконтроля и взаимопомощи.

3.В ходе заключительного инструктажа возможна организация оценки работы

Аутэкология — раздел экологии, изучающий влияние факторов окружающей среды на отдельные организмы (растения, животные, грибы, бактерии). Задача аутэкологии — выявление физиологических, морфологических и других приспособлений (адаптаций) видов к различным экологическим условиям: режиму увлажнения, высоким и низким температурам, засолению почвы и т.д. В последние годы у аутэкологии появилась новая задача — изучение механизмов реагирования организмов на различные антропогенные загрязнения: физические, химические и биологические.

Конкуренция — взаимоотношения между организмами одного и того же вида (внутривидовая конкуренция) или различных видов (межвидовая конкуренция), соревнующихся за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних.

Цель работы: изучить конкурентные отношения в фитоценозах.

Рассмотрим одно из основных взаимодействий популяций в фитоценозах — конкуренцию. Анализ будет проведен на основе классических в теоретической экологии моделей Вольтерра. Методы анализа конкурентных взаимоотношений легко переносятся на другие типы взаимосвязей популяций в биоценозах.

В дальнейшем будут использоваться следующие обозначения:

Уравнение Лотка – Вольтерра как математическая модель динамики системы «хищник-жертва»

Моделирование динамики популяции становится более сложной задачей, если попытаться учесть реальные взаимоотношения между видами. Это впервые сделал американский ученый А.Дж. Лотка (A.J. Lotka) в 1925 г., а в 1926 г. независимо от него и более подробно - итальянский ученый В. Вольтерра (V. Volterra). В модели, известной сейчас как Уравнение Лотка-Вольтерра, рассматривается взаимодействие двух популяций - хищника и жертвы. Численность популяции жертвы N1 будет изменяться во времени (завися также от численности популяции хищника N2) по такому уравнению:
	где N1 - численность популяции жертвы, N2 - численность популяции хищника, r1 - скорость увеличения популяции жертвы (т.е. рождаемость), p1 - коэффициент хищничества для жертвы (вероятность того, что при встрече с хищником жертва будет съедена).
Таким образом, увеличение численности жертвы в единицу времени (выражение слева от знака равенства и есть изменение численности dN1 за dt) происходит за счет рождения новых особей (скорость размножения на количество особей), а убыль - за счет съедения хищниками (эта величина пропорциональна численность жертвы, т.к. чем больше, тем выше вероятность встречи с хищником, численности самого хищника и вероятности того, что жертва при этой встрече погибнет p1). Прирост популяции хищника описывается таким уравнением:
	где N1 - численность популяции жертвы, N2 - численность популяции хищника, d2 - смертность хищника, p2 - коэффициент хищничества ( указывающая на "доход", полученный хищником при поедании жертвы).
Рост популяции хищника в единицу времени пропорционален качеству питания (подразумевается, что именно питанием ограничивается рождаемость хищника, хотя явно это нигде не указано), а убыль происходит за счет естественной смертности.

Попробуем при помощи электронной таблицы Excel смоделировать динамику численности двух популяций, выбрав такие значения констант:

r1 = 0,1

p1 = 0,001

d2 = 0,05

p2 = 0,00005

Задания

1.Постройте систему уравнений динамики популяций, взаимодействующих по типу хищник-жертва, и произведите ее анализ методом фазового портрета.

2.По данным о параметрах взаимодействующих популяций, приведенных в таблице 16, постройте и проанализируйте фазовые портреты полученных систем дифференциальных уравнений.

Контрольные вопросы

1.Что такое конкуренция?

2.Какие типы конкуренции вам известны?

3.Что обозначает понятие «внутривидовая конкуренция»?

Взаимоотношения организмов