Экология популяций

Лекция 2. Экология популяций

Экология популяций

Популяция, её структура и свойства. Основные характеристики и параметры популяции. Кривые выживания. Кривые роста популяции. r и k стратегии.

Популяция – это исторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района.

Различают географические и экологические популяции.

Географическая популяция – это группа особей одного вида, населяющие территории с однородными условиями существования.

Экологическая популяция – это группа особей одного вида, находящихся в таких условиях, где любые две могут явно вероятно скреститься друг с другом.

Экологическая популяция является подсистемой географической популяции. Каждая популяция имеет определённую структуру: возрастную, пространственную и др. Каждая популяция имеет определённую численность и амплитуду колебаний этой численности.

Все живые организмы существуют только в форме популяций. Изучение структуры и динамики популяций имеет большое практическое значение. Не зная закономерностей жизнедеятельности популяций нельзя обеспечить разработку научно обоснованных инженерных мер приятии по рациональному использованию и охране природных ресурсов.

В общем случае популяцией называют совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией (панмиксия).

Популяция, по мнению академика С.С. Шварца, дирижирует свою судьбу, дирижируя физиологическим состоянием слагающих индивидов. Это очень важное положение, подчеркивающее сложно внутрипопуляционных процессов, взаимоотношений между особями, слагающими популяцию.

Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную (соотношение полов), пространственную (колонии, семьи, стаи и т.п.).

Кроме того, каждая популяция, обитающая в том или ином месте, имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности.

Структура популяции, ее численность и динамика численности опре­деляется экологической нишей данного вида, а именно: соответствий ем условий местообитания (т.е. режима факторов среды) требования (т.е. толерантности), слагающих популяцию организмов.

Поэтому, прямо или косвенно влияя на животный и растительный мир, человек всегда воздействует на популяции, меняет их параметры и структуру, зачастую нарушая их соответствие реальным режимам экологических факторов. В ряде случаев это может привести к гибели популяции.

Типичный пример — резкое снижение численности многих животных которые ныне занесены в Красную книгу и рассматриваюткак исчезающие или находящиеся на грани уничтожения. Крайний случай — это уничтожение (генотип) вида, особенно если вид состоит из одной популяции.

Так прошло со стеллеровой коровой, странствующим голубем, европейским быком — туром.

Основные параметры популяции — ее численность и плотность.

Численность популяции — это общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Плотность популяции – это численность популяции, отнесённая к единице площади или объёма.

Численность популяции – это количество особей данного вида в популяции.

Численность популяции не бывает постоянной, и колеблется в том или ином пределе.

В любой природной системе поддерживается та численность особей в популяциях обитающих здесь животных и растений, которая в наибольшей степени отвечает интересам воспроизводства. Режим численности зависит от постоянно действующих регулирующих (управляющих) экологических факторов.

Популяции могут быть более или менее многочисленными: у одних видов они представлены десятками экземпляров, у других — десятками тысяч. Популяции бактерий или простейших в активном иле аэротенков (устройство для чистки сточных вод) состоят из мил­лиардов особей.

Численность бактерий в аэротенке или биофильтре определяет качество работы этих сооружений. В сельском и лесном хозяйстве от численности растительноядных видов зависит наносимый ими ущерб. Не зная фактической численности и состояния популяций редких и исче­зающих видов, невозможно вести работу по их охране и воспроизводству.

Для того, чтобы сравнить численность одной и той же популя­ции в разные отрезки времени, например, в разные годы, пользуются таким относительным показателем, как плотность популяции.

Так плотность популяции лося и других теплокровных животных определяется количеством особей, приходящихся на 10 тыс. га.

заселение почвенных беспозвоночных соотносится с квадратным метром. При характеристике популяций микроорганизмов в активно иле используют количество особей в 1 см3.

Зная изменение плотности во времени или пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность осе.

Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными, между животными и растениями, поскольку все они являются биотическими факторами отношению друг к другу. Плотность может зависеть и от колебаний абиотических факторов среды.

Для каждого вида существуют оптимальными пределы плотности его популяций. Варьирование плотности в объеме каждой популяции зависит от состояния всей экологической системы.

Численность и плотность популяции — не случайные величины.

Они предопределены не только режимами экологических факторов в данное время, но и всем предшествующим развитием данной популяции, предыдущих поколений в том или ином сообществе принято говорить, что объем популяции определяется стациальной (с — местообитание) емкостью экосистемы для представителей попу; данного вида или емкостью места локализации экологической ниши.

Колебания численности живых организмов, населяющих или иную экологическую систему, имеют очень важное значение человека, поскольку многие животные и растения являются объектами его хозяйственной деятельности или причиной какого-либо ущерба. Поэтому знание закономерностей динамики численности популяций необходимо для прогнозирования возможных нежелательных явлений и внесения в случае необходимости корректив в эту динамику! целью управления ею.

Изменение численности особей в популяции влияет на плотность.

Если плотность изменяется в практически постоянном объем стации, увеличение численности особей возможно лишь до определенного предела, который допускает емкость экологической ниши, конкретный момент времени численность особей в популяции дает ее рождаемость и смертность. В зависимости от соотношения этих показателей говорят о балансе популяции. Если рождаемость выше, чем смертность, то популяция численно растет и наоборот.

Рождаемость популяции — численно выраженная способность популяции к увеличению, или количество особей, родившихся за определенный период.

Эта способность зависит от множества факторов: соотношение в популяции самцов и самок, количества половозрелых особей, плодовитости, числа поколений в году, обеспеченности кормом, или погодных условий и др. Низкая плодовитость, характерная для видов, которые проявляют большую заботу о потомстве, и, наоборот, высокая плодовитость говорит о плохих условиях выживания.

Например рыба-луна, которая совершенно не заботится о своем потомствеоткладывает порядка 300 млн. икринок. Такие заботливые родители как горбуша и корюшка откладывают 1500 и 100 икринок, соотственно. Они охраняют икру и личинки от вредных внешних воздействий и от уничтожения ее хищниками. Некоторые насекомые способны давать 2-3 поколения в год, т.е.

2-3 раза в году откладывают яйца в количестве нескольких сотен; мышевидные грызуны, с пеиодом беременности около месяца и коротким периодом становле­ния половой зрелости, дают 5-6 поколений; крупные теплокровные животные вынашивают плод несколько месяцев, достигают способно­сти к воспроизводству на 3-4-й год и рождают всего 1-2 детенышей.

Бактерии и простейшие, размножающиеся делением, повторяют этот акт многократно в течение нескольких часов.

Итак, если в популяции имеется 500 способных к размноже­нию особей (N0 = 500) и в течение 10 дней (ДТ =10) родилось 50 но­вых (AN0 = 50), то рождаемость составит Р = 50 : 10 = 5, или в пере­счете на одну особь Р = AN0 / (AT-N0 ) = 50 / (10-500) = 0,01.

Смертность популяции (С) — это количество особей, погибших за определенный период. Она бывает очень высокой и изменяется в зависимости от ус­ловий среды, возраста и состояния популяции.

У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей.

Однако встречаются и такие виды, у которых смертность приблизительно одинакова во всех возрастах или преобладает у особей старших возрастов (рис. 1.).

Факторы смертности очень разнообразны. Она может быть вызвана влиянием абиотических факторов (низкие и высокие темпе туры, ливневые осадки и град, избыточная и недостаточная влажность и др.). биотическими факторами (отсутствие корма, инфекционные заболевание, враги и т.д.), в том числе и антропогенными (загрязнение окружающей среды, уничтожение животных, вырубка деревьев и др.).

Учитывая в тех или иных практических задачах численность популяции, всегда имеют дело с выжившими на данный момент времени особями.

Поэтому фактической характеристикой состояния популяции является выживаемость. Под выживаемостью понимается доля особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения.

Кривые выживания, отображают естественную смертность в каждой популяции.

Время Рис. 1. Кривые выживания

У людей в первой половине жизни процент смертности незначителен, затем резко возрастает. Нечто похожее — у дрозофилы и большинства насекомых. У гидры, у чайки — смертность постоя» на протяжении всей жизни. У устрицы — высокий процент смертности у молодых особей и низкий у пожилых.

У большинства видов продолжительность жизни самок на 1 го больше, чем самцов.

Если поместить популяцию в стабильную среду, из которой искусственно изъяты все ограничивающие факторы, то численность популяции будет возрастать по экспоненциальному закон.

Естественный прирост популяции можно представить отношением числа особей, на которое увеличилась популяция за единицу времени к начальному значению ее численности.

Таков случай человеческой популяции, зависимость численности которой от времени описывается экспонентой, во всяком с. до настоящего времени.

Опыт показывает, что люди являются исключением — никакой другой вид животных не следует этому закону. Существуют ограничивающие факторы, которые приводят количество особей каждого „да к оптимальному значению, совместимому со средой его обитания.

Например, если при очень благоприятных условиях популяция дает вспышку размножения, то начинают складываться условия кон­куренции между особями. Тогда для популяции выгодно, чтобы часть особей перестала размножаться и рост численности замедлился. Такие механизмы в природе работают очень четко.

Возьмем грызунов. На каком-то этапе их размножения, при определенной плотности внутри сообщества, начинают обостряться внутренние отношения — из-за территории, из-за самок.

Агрессивные формы отношений начинают преобладать над коммуникативными. Возникает обстановка стресса, который может увеличить гибель особей в популяции или блокировать поступление в кровь половых гормонов.

Не обязательно это происходит через стресс, есть и другие механизмы.

Нередка и противоположная картина: если чрезмерно распло­дились хищники или мало корма, то популяция резко сокращается. Тогда включаются механизмы, стимулирующие размножение.

Идет процесс саморегуляции — популяция всегда стремится достичь

Некоторые типы динамики популяций: A-j-образная кривая экспоненциального роста; Б — s-образная (логистическая) кривая; В — экспоненциальный рост и такое же падение численности; М и К- нижний и верхний пределы возможной численности.

Мы сталкиваемся с этим в реальной жизни. Например, вед борьбу с грызунами с помощью ядов. Стопроцентного уничтожен» вредителей никогда не удается достичь. Кто-то засел в норе, кто-то был за пределами зон обработки. И вот эти уцелевшие единичные представители через некоторое время, усиленно размножаясь, увеличивают численность популяции.

Следовательно, всегда существует предельно высокая (К) низкая (М) численность и плотность популяции, переступить которую для популяции невозможно, рис. 1.

В этом случае возможны два варианта дальнейшей динам» данной популяции:

1. Численность стабилизируется и в целом ее динамика будет характеризоваться так называемой логистической (S — образно кривой).

2. После достижения предела К наступает массовая гибель особей, возвращающая численность популяции к некоторому нижнему пределу, после чего нарастание может начаться вновь. Подобные колебания численности около среднего значения (пределы биотической загруженности среды) типичны для многих животных.

Итак, тип динамики популяции отражает соответствие выживаний организма реальным условиям окружающей среды. Антропогенные воздействия способны существенно влиять на динамику популяций, отклоняя сложившиеся исторически типы от установившей нормы.

Источник: https://studopedia.org/4-34874.html

Тема № 3 экология популяций

Экология популяций

  1. Понятие о популяции в экологии

  2. Динамика популяций

  3. Возрастная и пространственная структура популяций

Любой вид животного,растения, микроорганизма утверждаетсебя во внешней среде, приспосабливаетсяк постоянно изменяющимся условиям некак простая сумма особей, а в формесвоеобразных группировок организмов,представляющих единое функциональноецелое — по­пуляцию (от лат. populus— народ, население).

Каждый вид занимает тот или иной ареал,в различных частях которого наблюдаютсяразные условия, и чем больше ареал, темсущественнее эти различия.

Частогруппировки особей, располагаю­щиесяв разных частях ареала вида, настолькоизолированы друг от друга, что не могутвступать в контакты и не скрещиваются.

Коли­чество группировок зависит отчисленности и исторического(фило­генетического) возраста вида,размеров ареала и от других причин.Группировки особей с общим генофондом,сходной морфологией, единым жизненнымциклом и представляют собой популяции.

По С. С. Шварцу, популяция— эго элементарнаягруппировка организмов определенноговида, обладающая всеми необходи­мымиусловиями для поддержания своейчисленности необозримо длительноевремя в постоянно изме­няющихсяусловиях среды. Этосвидетельству­ет о том, чтоприспособительные возможности популяциигораздо выше, чем у слагающих ее индивидов.

Популяция— это совокупность особей одно­говида, которая обладает общим генофондоми занимает определенную территорию. Всо­временной экологии популяциярассматривает­ся как элементарнаяединица процесса микро­эволюции,которая способна реагировать на изменениясреды перестройкой своего гено­фонда.

Поскольку все виды живых организмовпред­ставлены в природе конкретнымипопуляциями, понятие «популяция»является одним из цент­ральных вбиологии, а генетические, экологиче­ские,эволюционные подходы к изучениюпопу­ляций объединяются в особоенаправление — популяционную биологию.

Таким образом, вид— это сложнаябиоло­гическая система, состоящая изгруппировок организмов популяций, обладающиххарак­терными особенностями строения,физиологии и поведения.

Такие внутривидовыегруппировки являются генетическойединицей вида, а изме­нения ихобусловливают эволюцию данного ви­да,т. е. популяции служат элементарнымиэво­люционирующими структурами.

Следователь­но, популяция как группасовместно обитающих особей одного видавыступает первойнадорганизменной биологическоймакросистемой.

Популяция как биологическая единицаоб­ладает определенной структурой ифункцией. Структура популяциихарактеризуется составля­ющими ееособями и их распределением в пространстве.

Функции популяции тождествен­ныфункциям других биологических систем.По­пуляциям свойствен рост, развитие,способ­ность поддерживать существованиев постоянно меняющихся условиях, т. е.

популяция обладает конкретнымигенетическими и экологическимихарактеристиками.

Широкое распространение в экологиипо­лучила концепция иерархии популяцийв зависи­мости от размеров занимаемойими террито­рии. Н. П. Наумов, например,различает эле­ментарную, экологическуюи географическую популяции :

— элементарная (локальная) популя­ция— это совокупность особей вида,занима­ющих какой-то небольшой участокоднородной площади. Количествоэлементарных популяций, на которыераспадается вид, зависит от разно­родностиусловий в биогеоценозе: чем ониоднообразнее, тем меньше элементарныхпо­пуляций, и наоборот.

Нередко смешение особей элементарныхпопуляций, происходящее в природе,стирает границы между ними.

— экологическая популяцияформиру­ется как совокупностьэлементарных популяций. В основном этовнутривидовые группировки, приуроченныек конкретным биогеоценозам. Например,белка (Sciurusvulgaris)заселяет раз­личные типы леса.

Поэтомумогут быть четко выделены «сосновые»,«елово-пихтовые» и дру­гие экологическиепопуляции ее.

Они слабо изолированыдруг от друга, и обмен генетиче­скойинформацией между ними происходитдо­вольно часто, но реже, чем междуэлементар­ными популяциями.

— географические популяциислагаются из экологических и охватываютгруппу особей, заселяющих территориюс географически одно­родными условиямисуществования. Географи­ческиепопуляции довольно основательнораз­граничены и относительноизолированы.

Они различаются плодовитостью,размерами осо­бей, рядом экологических,физиологических, поведенческих и другихособенностей.

Приме­ром могут служитьпопуляции белки в заенисейской тайгеи смешанных лесах Беларуси, степная итундровая популяции узкочерепнойполевки (Microtusgregalis).

Если под влиянием ряда факторовгеографи­ческая популяция приобретаетустойчивые осо­бенности, отчетливовыделяющие ее из сосед­них, такаяпопуляция называется географиче­скойрасой или подвидом.

В целом такие понятия,как географическая популяция,географическая раса, подвид, часторассматриваются как синонимы.

Например,вид «белка обыкно­венная» насчитываетболее 20 географических популяций, илирас, или подвидов.

В природе границы и размеры популяцийопределяются особенностями не толькозаселя­емой территории, но и главнымобразом свой­ствами самой популяции.В основе всегда ле­жит степень еегенетического и экологического единства.

Как показывает Н. П. Наумов, раз­дроблениевида на множество мелких террито­риальныхгруппировок является процессомпри­способления к огромному разнообразиюмест­ных условий.

Это увеличиваетгенетическое многообразие вида иобогащает его генофонд.

Основными характеристиками популяцииявляются: плотность, численность,рождаемость, смертность, возрастнойсостав, характер распределения в пределахтерритории и тип роста.

Плотность популяцииопределяется числом особей, приходящихсяединицу площади или объема. Территория,занимаемая разными популяциями одноговида, а тем более различных видов, оченьколеблется и зависит от степениподвижности особей.

Так, одна популяцияящерицы прыткой занимает от 0,1 донескольких гектаров; северного оленя— более 100 км2.

Каждому видуприсуща определеннаяоптимальная плотность популяции,отклонение от которой в обе стороныотрицательно сказываются на темпахвоспроизводства и жизнедеятельностиособей.

Численность или число особей впопуляции различна у разных видов ноона не может быть ниже некоторых пределов.Сокращение численности за эти пределыможет привести к вымиранию популяции.Численность популяций может резкоменяться по сезонам и годам.

У видовживотных и растений с большойпродолжительностью жизни и относительномалой плодовитостью численностьпопуляций более устойчивая. Колебаниячисленности относительно оптимальногоуровня носят разный характер. Они могутб плавными, циклическими и резкими,нерегулярными.

При этом быстрое возрастание численности начинаетсяобычно под действием модифицирующихфакторов, не зависящих от плотностипопуляции, и чаще в благоприятныхпогодных условий, которые действуют напопуляцию прямо и косвенно. Различаютмежвидовые и внутривидовые механизмырегуляции численности.

К первым относятпаразитов, хищников и болезни, ко вторым— взаимодействия особей внутри популяции.В простейшем виде это разнообразныеформы внутривидовой конкуренции,связанные с прямым и косвеннымотрицательным воздействием особей другна друга.

Полагают, что при численностипопуляции меньше нескольких сотенособей случайные причины (пожар,наводнение, изменение погоды) могутсократить ее настолько, что рождаемостьперестанет перекрывать убыль и напротяжении нескольких поколенийоставшиеся особи вымрут.

Рождаемость популяцииопределяется прежде всего эволюционнымположением вида, его биологией. Низкаяплодовитость характерна для техвидов, которые проявляютбольшую заботу о потомстве. Кроме того,рождаемость зависит от скорости половогосозревания, числа генераций в году,соотношения в популяции самцов и самок,обеспеченности кормом, влияния погодныхусловий.

Смертность популяции — это количествоособей, погибших за определенный период.Она бывает очень высокой и изменяетсяв зависимости от условий среды, возрастаи состояния популяции. У большинствавидов смертность в раннем возрастевсегда бывает выше, чем у взрослыхособей.

Однако встречаются и такие виды,у которых смертность приблизительноодинакова во всех возрастах илипреобладает у особей старших возрастов.Факторы смертности очень разнообразны.Смертность может быть вызвана влияниемфизических условий низкие и высокиетемпературы, ливневые осадки, град,избыточная и не­достаточная влажностьи др.

), биотическими факторами (отсутствиекорма, инфекционные заболевания и т.д.), антропогенными факторами загрязнениеокружающей среды, уничтожение животных,вырубка деревьев и др.).

Возрастной состав популяции имеетбольшое значение для ее существованияи процветания. При благоприятных условияхв популяции наличествуют все возрастныегруппы и поддерживается более или менеестабильный возрастной состав.

В быстрорастущих популяциях доминируют интенсивноразмножающиеся молодые особи, а всокращающихся — старые, уже неспособныеинтенсивно размножаться. Такие популяциималопродуктивны, недостаточно устойчивы.

Возрастной состав популяции зависитот продолжительности жизни особей,периода достижения ими половой зрелости,числа генераций.

Популяция состоит из разных по полу ивозрасту особей. Соотношение половозрелыхи неполовозрелых особей в популяцияхразлично и за висит от продолжительностижизни, времени наступления половойзрелости, интенсивности размножения.

Источник: https://studfile.net/preview/5772808/

Refy-free
Добавить комментарий