Урок №2 Популяції живих організмів та їх основні характеристики.

Урок № 2     Клас (9)    Вчитель Диченко Л. О.

Тема уроку: Популяція живих організмів та їх основні напрямки.

Очікувані результати навчально–пізнавальної діяльності учня: учні називають основні характеристики популяції; наводять  приклади адаптації організмів до умов середовища; пояснюють популяцію як елементарну одиницю еволюції, основні характеристики популяції.

Навчальна мета: знайомити учнів з основними характеристиками популяцій, розглянути особливості статевої та вікової структури популяцій;

Розвиваюча мета: розвивати вміння порівнювати й аналізувати відому інформацію;

Виховна мета: виховувати розуміння залежності існування живих організмів від діяльності людини.

Тип уроку: комбінований.

Методи і методичні прийоми: словесні (бесіда, пояснення, розповідь) наочні (демонстрування).

Міжпредметні та внутрішньопредметні зв’язки: екологія, біологія 7 клас.

Основні поняття і терміни: екологія, популяція, статева структура популяції, вікова структура популяції, екологічні фактори, чисельність популяції.

Обладнання: комп’ютерна техніка, мультимедійна презентація, робочий зошит, підручник,

Література для вчителя:

• Біологія: підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів/ Р. В. Шаламов, Г. А. Носов, О. А. Литовченко, М. С. Каліберда. – Харків: Соняшник, 2017. – 352 с.: іл..
• Екологія\ Н. М.Чернова, А. М. Білова – К.: Вища шк.. Головне видавництво, 1986. – 231 с.

Література для учня:

• Біологія: підручник для 9 класу загальноосвітніх навчальних закладів/ Р. В. Шаламов, Г. А. Носов, О. А. Литовченко, М. С. Каліберда. – Харків: Соняшник, 2017. – 352 с.: іл..
• Робочий зошит з біології. 9 клас. Автори: А. Є. Калинчук, Н. М. Гусєва - 2018 рік

Структура уроку і час:

1. Оpганiзацiйний момeнт ………………………………………..…1– 2 хв

2. Актуалiзацiя опоpних знань та життєвого досвiду учнiв……....3– 7 хв

3. Мотивацiя навчально– пiзнавальної дiяльностi учнiв …..………3– 5 хв

4. Вивчeння нового матepiалу………………………………………..15– 25 хв

5.Узагальнeння та систeматизацiя знань…………………….………10 хв

6.Підсумок уроку………………………………………………………2 хв

7. Домашня pобота……………………………………………………..2 хв

ХІД УРОКУ:

1. Організаційний момент.

Привітання, відмітка відсутніх. Перевіримо готовність до уроку. Для роботи нам потрібні: підручники, зошити, щоденники, увага, мислення, пам'ять і гарний настрій.

2. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.

Перевірка домашнього завдання: «Біологічне лото»

Запропоноване твердження, що характеризує різні еволюційні теорії, учням потрібно правильно відповісти на це твердження:

1. Усі клітинні форми життя походять від останнього універсального спільного предка. (Ламарк)

2. У боротьбі за існування «перемагає» той організм, який за даних умов краще пристосований та залишає більше нащадків. (Дарвін)

3. Усім живим організмам властиве «прагнення до досконалості» (Ламарк)

4. «Що не тренується то з часом відмирає» (Ламарк)

5. Набуті ознаки можуть передаватися нащадкам. (Ламарк)

6. Живі організми безперервно виникають із неживої матерії (Ламарк)

7.Важливу роль в еволюції відіграють дрейф генів та популяційні хвилі. (СТЕ)

8. Нові види утворюються завдяки репродуктивній ізоляції вихідних популяцій. (СТЕ)

9. Популяція – найменша одиниця еволюції.  (СТЕ)

10. Рушійні сили розвитку природи містяться в ній самій. (Ламарк)

11. Єдиний механізм еволюційних змін – природний добір. (Дарвін)

12. Еволюційні зміни – зміни частот зустрічаються алелів у популяції. (СТЕ)

13. Матеріалом для еволюції є дрібні, але дискретні зміни спадковісті – мутації. (СТЕ)

14. Еволюція має поступальний  і тривалий характер . (Ламарк)

3. Мотивація навчальної діяльності.

(Слайд 1)У гірських лісах України популяції вивірки звичайної мають темне забарвлення, а популяції вивірки рівнинних лісів – руде.

На вашу думку, чому?

Очікуванна відповідь: дія багатьох факторів середовища.

Отже наша задача на сьогоднішньому уроці, дізнатися чому види розподіляються саме  так? Що сприяє розселенню різних популяцій?

4. Вивчення нового матеріалу

(Слайд 2)Отже запишемо тему нашого уроку: Популяція живих організмів та їх основні характеристики.

Давайте пригадаємо, що таке популяція:

(Слайд 3) Популяція (лат. populatio – населення) – це сукупність особин одного виду організмів, які упродовж багатьох поколінь існують в межах певної території, вільно схрещуються і відносно ізольовані від інших популяцій виду.

Під словами «відносно ізольованими» мається на увазі, що схрещування між особинами, що належать до однієї популяції, більш імовірне, ніж схрещування між особинами з різних популяцій.

Пояснимо сказане прикладом. Припустімо, що є два озера, у яких мешкає певний вид риб (Слайд 4). Ці озера не з’єднані одне з одним, тому риби, що населяють їх, не можуть схрещуватись між собою. Тоді ми можемо стверджувати, що в кожному озері існує своя популяція. Такі популяції, особини яких не можуть схрещуватися між собою, називають репродуктивно ізольованими.

У природі ситуація зазвичай складніша. Між популяціями є певний обмін особинами, але його рівень не перевищує якогось критичного значення. При цьому ймовірність схрещування особин, що належать до різних популяцій, менша, ніж імовірність схрещування особин усередині однієї популяції.

 Припустімо тепер, що між нашими озерами є невеличкий канал, яким риби можуть плавати (слайд 5). Тоді відбуватиметься схрещування особин, народжених у різних озерах. Але якщо ймовірність того, що риба знайде собі партнера зі свого озера, вища за ймовірність знайти партнера з іншого озера, то можна говорити про наявність двох популяцій. А от якщо ці ймовірності однакові, тоді обидва озера населені однією популяцією риб.

Розглянемо, як можна схарактеризувати кожну з наявних популяцій. Перше, що спадає на думку, –  це чисельність популяції. (слайд 6).

Відкриваємо робочий зошит на стр. 74 та записуєм – перша характеристика популяцій це чисельність – кількість особин в популяції.

Популяції відрізняються одна від одної кількістю особин, що входять до їх складу. Так, популяція амурських тигрів, які мешкають уздовж берегів річок Амур та Уссурі, складається щонайменше з 500 особин, а чисельність однієї зграї перелітної сарани може перевищувати 50 млрд особин.

Що може впливати на кількість особин у популяції?

 Очікуванна відповідь: Багато чинників впливає на кількість особин у популяції. Як правило, популяції хижаків менші за популяції рослиноїдних тварин, а популяції великих тварин –  менші, ніж дрібних.

 Ще однією характеристикою популяції є щільність (густина). Вона залежить від того, скільки організмів цього виду мешкає на території, яку займає популяція. Щільність завжди має максимальне та мінімальне значення. Якщо організмів у популяції стає забагато, то ресурсів (їжі, води, місця тощо) усім не вистачає, і починається вимирання від голоду. Якщо ж щільність надто низька, то ймовірність зустрічі та плідного схрещування настільки мала, що в популяції смертність перевищує народжуваність, і популяція вимирає. Тому в більшості популяцій чисельність і щільність підтримуються на певному оптимальному рівні.

Отже, запишемо, густина – кількість особин на одиницю площі. (слайд 6).

Усередині популяції особини можуть бути розподілені по– різному. Цей розподіл пояснюється особливостями фізіології та поведінки організмів. Найпоширенішими є три типи розподілу особин у просторі: випадковий, рівномірний і груповий . (слайд 6).

Учні зображують схематично.

Розрізняють три основні типи просторового розміщення, які мають різну біологічну суть:

1.               випадкове – різні фактори однаково впливають на особини, а популяція знаходиться в оптимальних умовах; Випадковий розподіл особин простежується в однорідному середовищі, коли організми не сконцентровані в групи. Такий тип розміщення особин є тоді, коли на особини популяції діють численні, але слабкі абіотичні та біотичні фактори. Будь– яке місце у просторі може бути зайняте особиною.
2.               регулярне – результат елімінації особин при гомогених умовах; Рівномірний розподіл особин виникає тоді, коли на особин популяції діє декілька головних факторів. Такий тип розподілу властивий, наприклад, газонним культурам.
3.               групове – найпоширеніше, пов'язане з особливостями дисемінації (висипання важкого насіння, поширення плодів і насіння), вегетативним розмноженням, скупченням в найпридатніших і найвдаліших місцях. Плямистий (груповий, агрегований) розподіл найчастіше трапляється в природі (зграї птахів, рої бджіл, стада копитних). За такого розміщення особин простежується ефект групи, сутність якого полягає в тому, що на рівні групи зростає ймовірність виживання особин у мінливих умовах середовища.

Популяції, в яких особини розміщені групами, більш урівноважені. Експериментами доведено, що в групі, наприклад рої бджіл, зберігається достатньо тепла для їх виживання навіть за температури, коли гинуть окремі особини. Відомо також, що «крик» однієї тварини попереджає стадо, і воно вчасно реагує на небезпеку. Політ птахів шеренгою, клином або уступом збільшує аеродинамічний ефект крила.

Ще однією важливою характеристикою є статева структура популяції, яка виявляється у співвідношенні в популяції особин різних статей (самців, самиць та гермафродитів) різного віку. (Слайд 7)

В популяції розрізняють одностатеві та двостатеві популяції:

Одностатеві статеві популяції складаються лише із жіночих особин і розмножуються партеногенезом (розвиток яйцеклітинни відбувається без запліднення яйцеклітини відбувається без запліднення: бджоли, коловертки, багато спорових і насінних рослин).

Але у природі більше поширенні двостатеві популяції

У популяціях більшості роздільностатевих тварин співвідношення самців і самиць приблизно 1 : 1. У деяких ґрунтових круглих червів популяція представлена гермафродитами та самцями. В окремих випадках у популяціях явно переважають самиці (коралові риби, більшість ссавців), в інших –  самці (птахи, змії) 2 . При цьому співвідношення статей може з часом змінюватися: у багатьох опосумів і сумчастих мишей самці гинуть після бурхливого шлюбного періоду, і вся популяція складається з вагітних самиць. У планктонних ракоподібних більшу частину року популяція представлена самицями, що розмножуються партеногенезом, а в критичні періоди (осінь, засуха) в популяції з’являються самці.

Отже, записуєм, статева структура – наявність в популяції особин різнної статті.

Динамічні характеристики популяції описують її зміни

Параметри популяції, такі як чисельність, щільність, статева структура, з часом можуть змінюватися. Чисельність популяції може змінюватися в результаті дії різних чинників. По– перше, це співвідношення народжуваності та смертності. Причини смертності можуть бути як внутрішні (старіння), так і зовнішні (хижаки, хвороби, брак ресурсів). Зазвичай надмірне збільшення щільності популяції призводить до зменшення народжуваності (наприклад, пригнічується шлюбна поведінка) і зростання смертності через хвороби та активізацію хижаків. Іншим важливим чинником, що регулює кількість особин у популяції, є міграції. При цьому варто розрізняти еміграцію (відтік особин із популяції) та імміграцію (приплив нових особин до популяції). Багато організмів, коли їхня чисельність значно зростає, вдаються до міграцій у пошуках нових ресурсів. Такі, наприклад, лемінги (дрібні гризуни) та багато комах.

 Співвідношення народжуваності, смертності, еміграції та імміграції визначає тривалі зміни чисельності популяції, їх називають популяційною динамікою.

Популяці́йна динаміка –  дослідження змін розміру популяцій, їх склад за віком та іншими ознаками, взаємодії між популяціями, та біологічних і екологічних процесів, що впливають на ці зміни. (Запис визначення, Слайд 8)

Є кілька типів популяційної динаміки, що спостерігається в природі (слайд 9).

Експоненціальне зростання. Спостерігається, коли природний приріст не залежить від щільності популяції. Зазвичай він характерний для молодих популяцій, що займають нові місця проживання, коли ресурси чи хижаки не обмежують збільшення популяції. Крива залежності чисельності популяції від часу є графіком показникової функції.

 Логістичне зростання. Спостерігається, якщо природний приріст популяції зменшується обернено пропорційно до чисельності: що більша популяція, то повільніше вона зростає. Таке зростання характерне для більшості хребетних тварин. Починаючи з деякої чисельності, приріст популяції починає зменшуватись і стає нульовим. Густина популяції досягає постійного значення, коли кількість народжуваних і кількість померлих за одиницю часу врівноважують одна одну.

Періодичні коливання чисельності популяції. Іноді популяція того чи того виду зазнає періодичних коливань чисельності. Зазвичай це зумовлено дією зовнішніх сил: сезонних змін клімату, хижацтва. Альфред Лотка та Віто Вольтерра довели, що в системі «хижак– жертва» неодмінно виникають періодичні коливання чисельності хижака та жертви.

Хаотична поведінка чисельності популяції. Іноді чисельність популяції піддається випадковим, неперіодичним коливанням. Таку динаміку виявляють популяції багатьох комах, зокрема сарани. Протягом багатьох років чисельність може залишатися дуже низькою, а потім відбуваються раптові популяційні спалахи. Передбачення таких спалахів допомогло б боротися зі шкідниками, однак це складне практичне та теоретичне завдання.

Генофонд популяції

 Повернемося до наших озер, але тепер звернімося до генетики. Припустимо, що в риб є ген, відповідальний, наприклад, за забарвлення плавців. Алель А відповідає за червоний колір плавців, а алель а –  за безбарвні плавці. Нехай тепер у риб із першого озера наявні обидва алелі, а в риб із другого –  лише алель а. Неважко дійти висновку, як виглядатимуть риби в цих озерах: у першому будуть риби і з червоними, і з безбарвними плавцями, а в другому –  лише з безбарвними (рис. 40.5).

Якщо врахувати те, що озера не з’єднані одне з одним і риби не можуть перетнути суходільний кордон між озерами, то носії алеля А не можуть потрапити з першого озера до другого, а отже, у другому озері не буде риб із червоними плавцями. Тут ми доходимо важливого висновку: набори та співвідношення алелів у різних популяціях різняться. Унікальний набір алелів кожної популяції називають генофондом.

Нехай обидва озера з’єднані невеличким водним каналом. Тепер риби можуть проплисти цим каналом і потрапити до другого озера, але вважатимемо, що цей потік особин незначний. Тоді алелі А можуть «перетікати» до другого озера разом із рибами, що мігрують. Таке явище називають потік генів. Потік генів дає підстави об’єднати популяції в одну сукупність –  біологічний вид. Популяції, що тривалий час репродуктивно ізольовані, накопичуватимуть відмінності, а це в результаті може привести до виникнення нових видів.

5. Узагальнення та систематизація

1. Бесіда

1. Що таке популяція?

 2. Назвіть основні характеристики популяцій.

2. «Добери пару»  (Слайд 10)

Відповіді: 1 б, 2 в 3 а 4 д 5 г

6. Підсумок уроку

Слово вчителя: «Уміння –  це товар, який можна купити так само, як ми купляємо цукор або каву. І я заплачу за це вміння більше, ніж за щось інше на світі»

Джон Девісон Рокфеллер

Шановані учні! Я не Рокфеллер, на жаль, грошей платити не можу, але ваша праця повинна бути оцінена.

7. Домашня робота

1. Опрацювати параграф 40 на стр. 216

Дати відповідь на запитання 11,12 на сторінці 220

2. Робочий зошит стр 74 завдання 2