Структура класса как пример популяции

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа «Перспектива»

СТРУКТУРА КЛАССА

 КАК ПРИМЕР ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

Исследовательская работа

Выполнила: Байназарова Анастасия,

                                                                                            ученица 10 «А» класса

                       Научный руководитель: Стефаненко О.Н.,

учитель биологии,

кандидат пед.наук

Содержание

Введение………………………………………………………………2 стр.

Глава 1. Литературный обзор

1.1.  Что такое популяция...……………………………………...…..4 стр.

1.2.  Структура популяции…………………… ……………..………5 стр.

1.3. Демографические показатели популяции……………..……….7 стр.

Глава 2.  Практическая часть.

2.1. Статистические данные по 10«А» классу……..…..…….…….8 стр.

2.2.Анализ данных………………………………….…….…….........10 стр.

Заключение ……………………………….………………………….12 стр.

Библиография ..………………………………………………………13стр.

Приложения…………………………………………………………..14 стр.

Введение

Нет ни одного человека, который полностью был бы похож на другого. Изучать его, наверное, самое интересное и самое трудное. Но человек живёт не один: он живёт в обществе, где существуют определённые нормы, объединения, которые способствуют становлению личности. Примером может служить школа. Здесь человек проводит около одиннадцати лет своей жизни. Это не только учёба как усвоение наук и дисциплин, но и уроки общения, взаимодействия, как со сверстниками, так и со старшими людьми.

Цель: в своей работе я попыталась провести параллели между классом и естественной природной популяцией, сравнив их по некоторым признакам, характерным для описания популяции с точки зрения экологии.

Класс, в котором я учусь, был выбран в качестве изучаемого объекта так как:

• во-первых, мой класс сформирован только в этом учебном году из вновь прибывших в школу обучающихся;
• во-вторых, моя школа – общеобразовательная и нет четкой закономерности по преобладанию мальчиков или девочек, как это можно было предположить, например, в лицее или гимназии.

При выполнении исследования применялись методы: наблюдение, социометрия, измерение, анализ статистических показателей.

Данную работу или принцип ее построения можно использовать как практический материал на уроках экологии, посвященных изучению популяций, при выполнении лабораторной работы по построению вариационного ряда и вариационной кривой.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1.  Что такое популяция.

В экологии используется термин «популяция», обозначающий внутривидовую группировку, являющуюся составной частью вида.

В медицинских исследованиях популяция — это совокупность индивидуумов, из которой отбирается выборка, и на которую могут быть распространены результаты, полученные для этой выборки.

Вид занимает определенную территорию – ареал. Он может быть достаточно обширным и неоднородным. В наиболее благоприятных местах обитания  организуются группы особей вида, которые могут существовать здесь довольно длительное время, и даже изолируясь от подобных группировок. В связи с этим можно дать более точное определение популяции как своеобразной группировки особей одного вида, находящихся во взаимосвязи между собой и окружающей средой и совместно населяющих общую территорию.

Популяция обладает общим генофодом, сходной морфологией, единым жизненным циклом. Популяция – есть форма существования вида и его генетическая единица, первая надорганизменная биологическая система. Приспособительные способности у нее гораздо выше, чем у слагающих её индивидов.

Степени обособленности соседних популяций различны. В одних случаях они резко разграничены непригодной для жизни территорией. В других условиях сплошное заселение видом обширных территорий приводит к постоянному взаимодействию членов группировок, и выделять границы между популяциями можно лишь условно.

Изоляция приводит к появлению различий между популяциями не только в групповых характеристиках, но и в качественных особенностях физиологии, морфологии, поведения отдельных особей. Эти различия создаются под влиянием естественного отбора, приспосабливающего каждую популяцию к конкретным условиям её существования. Различия между популяциями вида тем сильнее, чем более сходны условия их обитания, и чем больше изоляция. Однако между популяциями достаточно долго осуществляется обмен отдельными особями. Этот обмен может быть регулярным и эпизодическим. Связи между популяциями поддерживают вид как единое целое.

Существует концепция иерархии популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Рассмотрим систему Н. П. Наумова:

Элементарная популяция – группировка особей вида, занимающих какой-то участок однородной площади. Такие популяции могут быть временными и нестабильными, но связь между особями в таких группировках очень тесная.

Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций. Такие популяции приурочены к конкретным биогеоценозам. Они изолированы друг от друга, но слабо, и обмен генетической информацией происходит довольно часто, однако реже, чем между элементарными популяциями.

Географические популяции складываются из экологических и охватывают группу особей, заселяющих территорию с географически однородными условиями существования, но разнородную биогеоценотически. Географические популяции четко разграничены и относительно изолированы.

1.2. Структура популяции

Каждой популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, численность и плотность, соотношение по полу и возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям являются показателями структуры популяции и отражают ее организацию.

Структура популяции не может быть постоянной, она меняется и носит адаптивный характер, то есть относится к приспособительным чертам групповой организации. От этого зависит устойчивость популяции и ее дальнейшее существование. Рассмотрим структуры популяции:

 Пространственная структура. Популяция занимает определенное пространство, территорию, которая включает в себя не только место жизни (убежища), но и место питания. Почти всегда территория, занимаемая популяцией, неоднородна по экологическим условиям – разница рельефа, почвенного покрова, микроклимата и др.

Равномерное распределение особей на занимаемой территории в природе встречается редко, чаще всего это распределение неравномерно. Наиболее выражены два из них: мозаичное – размещение с незанятым пространством между отдельными скоплениями и случайное – распределение диффузного типа. Внутрипопуляционное распределение высших животных регулируется системой инстинктов, им свойственно особое территориальное поведение. Подвижные животные по использованию пространства делятся на оседлых и кочевых.

Оседлое существование обеспечивает в течение всей или большей части жизни довольно ограниченного участка среды. Животные хорошо знают свою территорию, легко в ней ориентируются. Часто они прокладывают тропинки, делают дополнительные убежища. Оседлые животные обладают инстинктами привязанности к своему участку и в случае вынужденного переселения стремятся вернуться туда. Длительное использование определенной территории помогает более полному ее освоению, однако оседлый образ жизни таит в себе угрозу истощения ресурсов, поэтому у таких видов выработались определенные особенности поведения, которые обеспечивают разграничения мест обитания между отдельными  особями, семьями.

Кочевой образ жизни не свойственен одиночным животным, кочуют стаи, стада. Преимущества кочевок заключается в том, что животные не зависят от запасов корма на конкретной территории. Перемещения многих видов ограничены определенной территорией. При кочевом образе жизни животные совершают более или менее закономерные циклические перемещения по территории с повторным использованием одних и тех же участков через определенные сроки, необходимые для восстановления состава кормов.

Пространственная структура популяции очень динамична и подвержена сезонным и другим адаптивным перестройкам в соответствии с местом и временем.

Половая структура. Популяции большинства видов состоят из особей женского и мужского пола. Соотношения особей разного пола в разных популяциях различны, и это зависит от биологических особенностей вида и условий жизни; оно определяет дальнейший рост численности популяции.

Возрастная структура – совокупность возрастных групп (молодого, средневозрастного, старого поколения). Требования особи к среде и устойчивость к отдельным ее факторам с возрастом существенно изменяются. На различных стадиях развития могут происходить смена среды обитания, изменение типа питания, характера передвижения и общей активности организма. Возрастная структура имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает также силу воздействия факторов окружающей среды. Экологическая неоднородность популяции, усиленная возрастными различиями, расширяет возможности к сопротивлению изменениям среды, повышает вероятность того, что при сильных  отклонениях условий жизни от нормы в популяции сохранится хотя бы часть жизнеспособных особей и она сможет продолжить свое существование. Графически эта структура выражается возрастной пирамидой.

Этологическая структура – система взаимоотношений между членами одной популяции. Она заключается в образовании внутрипопуляционных территориальных группировок и в формировании определенных стереотипных отношений между особями, которые зависят от видовых особенностей, от состава, численности и плотности популяции. Поведенческая организация регламентирует использование пространства и пищевых запасов территории, обеспечивает наиболее рациональный в данных условиях энергетический запас.

Поведение животных по отношению к другим особям зависит от того, одиночный или групповой образ жизни свойственен виду.

Одиночный образ жизни, при котором особи независимы и обособлены друг от друга, характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Полностью одиночное существование организмов не встречается.

Групповой образ жизни определяется условиями связи между половыми партнерами и возникновением контактов между родительским и дочерним поколением. В связи с этим можно выделить несколько видов взаимоотношений:

• Семья (сильны связи между родителями и потомками).
• Колония (групповое поселение оседлых животных). Могут существовать длительное время или возникать только на период размножения.
• Стая (временное объединение животных, которое проявляет биологически полезную организованность действий (защита от врагов, добывание пищи, миграция)). В таких объединениях сильно развиты подражательные реакции и ориентация на соседей.
• Стадо (более длительное и постоянное объединение животных по сравнению со стаями). В стадных группах, как правило, осуществляется все основные формы жизни вида: добывание корма, защита от врагов, размножение, воспитание молодняка.

1.3. Демографические показатели популяции

Численность – общее количество особей на данной территории. Она зависит от соотношения интенсивности размножения и никогда не бывает постоянной.

Величина популяции играет большую роль для вида в целом. Если популяция меньше определенного количества, она постепенно исчезает.

Плотность – величина, определяющаяся количеством особей, либо биологической массы на единицу площади. Она также изменчива и зависит от численности.

        Факторы, определяющие численность популяции:

• Размер территории, которую занимает популяция. Малоподвижные и пассивно перемещающиеся организмы имеют, как правило, небольшие территории своих популяций, в соответствии с этим и численность их относительно мала. Многие животные, ведущие подвижный образ жизни, расселяются активно, поэтому площади, занимаемые их популяциями, бывают огромны, что приводит к большой численности.
• Величина особей.
• Продолжительность жизни. Численность популяции складывается как итоговая величина от соотношения результатов размножения и смертности.

Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы среды.

Глава 2.  Практическая часть.

2.1. Мой класс как пример популяции.

Табл. 1. Статистические данные по 10 «А» классу

Расчет численности и плотности класса:

Численность составляет 21человек,

Плотность: 

1) По площади класса: ρs = кол-во человек / площадь кабинета = кол-во человек / (длина кабинета * ширина кабинета) = 1 человек/ 3 м2

2) По объему класса: ρv = кол-во человек / объем кабинета = кол-во человек / (длина кабинета * ширина кабинета * высота кабинета) =  8м3/человека

Определение пространственной структуры класса:

Пространственная структура неоднородна, т.к. разные уроки проходят в разных кабинетах, есть определенное место питания - столовая.

В нашем классе есть определенный план посадки в соответствии с медицинскими показателями и рекомендациями классного руководителя. Но распределение школьников неравномерное, мозаичное, т.к. есть «мигрирующие» учащиеся – пересаживаются по собственному желанию или по усмотрению учителей-предметников (рис.1).         

*- ученики

Рис.1. Горизонтальная структура

Вертикальная структура:

Рост (h) каждого присутствующего ученика на момент проведения исследования составил:

156см, 173см, 160см, 160см,158см, 159см, 164см, 167см, 178см, 169см, 160см, 168см, 174см, 159см, 157см, 160см, 162см, 163см, 160см, 160см, 174см.

Максимальный рост:178см

Минимальный рост:156см

Средний рост (фактический):

hф = ∑ h / количество человек = 3437см /21человек =163,14 см (Приложение 2).

Расчет биомассы и средней массы учеников класса:

Биомасса: 47кг, 56кг, 60кг, 60кг, 44кг, 39кг, 52кг, 59кг, 68кг, 72кг, 52кг, 58кг, 69кг, 39кг, 49кг, 49кг, 54кг, 60кг, 67кг, 49кг, 73кг

mбио = ∑ m = 1176кг

Средняя масса: mф = ∑m / количество человек = 1176/21 = 56кг

Вариационный ряд массы (из расчета массы каждого присутствующего ученика):

Определение половой структуры:

Из 21 присутствующих учеников: женского пола – 13 человек (61%), мужского пола – 8 человек (39%) (Приложение 3).

Определение возрастной структуры:

Возрастная структура - совокупность возрастных групп. Из 21 человека года рождения:

1992-1 человек

1993-7 человек

1994-13 человек (Приложение 4).

Этологическая (поведенческая) структура:

Определялась с помощью социометрии – метода исследования межличностных отношений в группе (Приложение 5).

Староста:  Савельева Екатерина

Неформальные лидеры:  

Антихович Анжелина (8 выборов)

Камнева Алина (6 выборов)

Маренчак Семен (4 выбора)

Новикова Александра (3 выбора)

Жуковский Николай (2 выбора)

( ) – число выборов учащихся.

2.2. Анализ данных

Можно ли считать мой класс популяцией? Есть несколько доводов за и против.

С одной стороны класс не является естественным образованием, как природные популяции. Он создан с четкой целью и является необходимой ступенью развития в человеческом обществе.

Также он не является сообществом, в котором особи находятся всю жизнь (существует относительно быстрая смена классов).

Ещё один аргумент против – это то, что человек более сложно устроил свою жизнь, поэтому описать её этапы (в данном случае учебу), соотнеся с устройством животного мира можно очень относительно. В этой работе человек и человеческая популяция рассмотрены не из отношения «человек – окружающая среда», а из отношений внутри популяции. Естественно, наиболее интересным здесь является этология, т.е. поведение человека, например, лидерство.

С другой стороны, по определению мой класс является популяцией. Он представлен особями одного вида, имеет определенный «ареал обитания» (микрорайон Школьный, д.10).

Пространственная структура популяции нашего класса неоднородна, очень динамична и подвержена адаптивным перестройкам в соответствии с местом и временем.

Как и в популяциях большинства видов, наш класс состоит из представителей обоих полов.

Возрастная структура формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает силу воздействия факторов окружающей среды. Применительно к нам это можно подтвердить тем, что наши учащиеся пошли в первый класс приблизительно в одном и том же году).

Форма этологической (поведенческой) организации в некоторых аспектах близка к «стае». Объединение создано для облегчения выполнения небольшого числа функций (в основном, учёба). Также четко можно проследить подражательные реакции и ориентирование на соседей («списать», если не успел сделать домашнее задание, подсказки, желание добиться результатов и выделиться на фоне остальных). Действия стаи по способам координации – стая с лидерами.

Можно выделить лидера в классе: формального и неформального. Первый обычно выбирается учителем, является человеком ответственным, способным оценить ситуацию, серьезным и достигшим успехов в учебе (это староста нашего класса); второй является «заводилой», он обладает авторитетом скорее не перед учителями, а перед одноклассниками, имеет качества лидера, имеет умение привлекать внимание, заинтересовывать, успехи в учебе – не главное. От лидера зависит настроение в классе (по данным социометрии в нашем классе таких несколько человек).

Наконец, любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы среды. В школе такими лимитирующими факторами являются определенное количество классов-комплектов и число обучающихся в них.

Заключение

В результате проделанной работы мы сравнили мой 10«А» класс нашей школы с естественной природной популяцией; описали его структуру теми же характеристиками (демографическими показателями), какими описывается популяция.

При этом были выделены особенности данной популяции и объяснены причины их появления. Анализ работы был основан на собранных и обработанных данных по классу. Были проведены необходимые расчеты, построены графики и диаграммы, с помощью которых можно описать структуру популяции класса.

Мы считаем, что мы справились с поставленной целью, а именно: привели доводы за и против, благодаря которым можно судить: является ли класс примером популяции или нет. Благодаря этому были найдены возможные способы применения данных проведенной нами исследовательской работы. Например: использование ее как практического материала на уроках экологии, посвященных изучению популяций.

В дальнейшем мы планируем на основании этой работы провести исследование всей школы и сравнить популяции каждого класса между собой.

Библиография

1. Каменский А.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию. - М.: Дрофа, 2002. – 304с.
2. Лисовский П. П. Новый справочник школьника. - С-Пб, Весь.- Т. 2, 2002. – 200с.
3. Тяглова Е.В. Исследовательская и проектная деятельность учащихся по биологии: методическое пособие. – М.: Глобус, 2008. – 255с.
4. www.travel.rin.ru

Приложения

Приложение 1

10 «А» класс (всего 21 человек, трое отсутствуют)

Приложение 2

График роста (см) у учеников класса

Приложение 3

Соотношение полов в 10 «А» классе

Приложение 4

Возрастная пирамида класса

Приложение 5

Социометрический тест

Ответь, пожалуйста, на приведенные ниже вопросы. Постарайся быть искренним, иначе вся работа потеряет смысл. Нам очень хотелось бы знать твое собственное мнение. Обещаем, что искренность не обернется тебе во вред.

Читай каждый вопрос и сразу отвечай на него. Для фамилий, которые ты будешь записывать, после каждого вопроса оставлены специальные места. Фамилии указывай в любом порядке. Чтобы при ответе не забыть тех, кто отсутствует сегодня, посмотри на доску: там указаны все фамилии.

1. Если бы тебе пришлось перейти учиться в другую школу, кого из нынешних одноклассников ты бы взял в новый класс? Назови, пожалуйста, пять человек.

2. А кого из нынешних одноклассников ты бы не взял в свой новый класс? Укажи пять фамилий.

3. Как ты думаешь, кто из одноклассников взял бы тебя в свой новый класс, если бы перешел в другую школу? Укажи пять фамилий.

4. Укажи, пожалуйста, фамилии тех одноклассников, которые не захотят, по твоему мнению, взять тебя в свой новый класс. Запиши пять фамилий.

5. Если бы тебе предложили посмотреть ответы на эти вопросы пятерых твоих одноклассников, то чьи ответы ты хотел бы увидеть? Напиши их фамилии в порядке значимости для тебя. Под первым номером — фамилию того, чьи ответы хочется знать больше всего, и так далее.

.

Это - комплексный социально-психологический тест, включающий в себя три важные диагностические процедуры: классическую социометрию (1 -и, 2-й вопросы), аутосоциометрию (3-й, 4-й вопросы) и референтометрию (5-й вопрос). Если охарактеризовать суть этих процедур коротко, то первая изучает структуру эмоциональных отношений в группе, вторая — адекватность представлений членов группы о своем положении в эмоциональной структуре группы, третья выявляет референтных лиц, то есть членов группы, обладающих ценностной привлекательностью и, возможно, психологическим влиянием в группе.