Популяция: примеры, характеристика, рост численности. Популяцию растений называют

это… Характеристики и виды популяций :: SYL.ru

Термин «популяция» сегодня используется в различных сферах и областях науки. Наибольшее влияние он оказывает в биологии, демографии, экологии, медицине, психометрике, цитологии. Но что такое популяция, и чем она характеризуется?

Введение. Определения

Популяция – это группа особей одного вида. Каждый из таких организмов занимает строго ограниченное и определенное место обитания. Иными словами, популяция – это семейство особей, которые входят в состав конкретного биоценоза. Для свободноживущих форм границы распространения относительно территории обусловлены такими факторами, как рельеф, климат и пр. Для паразитических организмов преградой расселения являются приспособленность и жизненный цикл.

На сегодняшний день изучение популяции в основном проводится для выявления генетических или экологических последовательностей. Это позволяет определить среду выживания видов и их наследственность. На данный момент существует еще одно понятие - «клеточная популяция». Это изолированное потомство конкретной по числу группы клеток. Изучением этой сферы занимаются специалисты в рамках цитологии.

Основные характеристики

Перед тем как начать подробнее разбираться, что такое популяция, необходимо знать и понимать ее главные составляющие. Всего насчитывается 5 основных характеристик:

1. Распределение. Оно может быть пространственным и количественным. Первый вид, в свою очередь, делится на случайное и равномерное распределение. Количественный показатель отвечает за численность популяции или ее отдельной группы. Распределение особей напрямую зависит от климатических условий, генома, цепи питания и степени адаптации.

2. Численность. Это отдельная характеристика популяции, которую не следует путать с подвидом распределения. Здесь численность представляет собой общее количество организмов в определенной единице пространства. Чаще всего оно бывает динамичным. Зависит от соотношения смертности и плодовитости особей.

3. Плотность. Определяется биомассой или количеством организмов на единице площади (объема). 4. Рождаемость. Обуславливается количеством особей, которые появились в результате размножения в единицу времени.

5. Смертность. Разделяется по возрастным критериям. Представляет собой количество форм жизни, погибших за единицу времени.

Структурная классификация

На данный момент различают следующие виды популяций: возрастную, половую, генетическую, экологическую и пространственную. Каждая из этих вариаций имеет свою конкретную структуру. Так, возрастная популяция определяется соотношением особей разных поколений. Представители одного вида могут иметь как прародителей, так и приплоды.

Половая популяция зависит от типа размножения семейства и совокупности детерминированных морфофункциональных и анатомических характеристик организмов. Генетическая структура определяется вариациями аллелей и способом их обмена. Экологическая популяция представляет собой деление семейства на группы относительно факторов среды. Пространственная структура зависит от распределения и размещения отдельных особей вида в ареале.

Обособленность популяций

В разных семействах это свойство зависит от окружающей среды и формы сосуществования. Если представители одного вида перемещается на больших пространствах, то такую популяцию можно назваться крупной. В случае слабого развития способностей к распределению, семейство определяется мелкими совокупностями, которые могут отражать, к примеру, мозаичность ландшафта. Популяция животных с малоподвижным образом жизни и растений зависит от разнородности среды.Уровень обособленности соседних семейств одного вида различен. В таком случае популяции могут резко распределяться в пространстве или быть четко локализованы на определенной территории. Имеет место и сплошное заселение огромной площади одним видом. В свою очередь, границы между популяциями могут быть смазанными и различимыми.

Взаимодействие и отношение видов осуществляются по средствам индивидуального контакта. Самой кратковременной является связь хищника с жертвой. Наиболее длительный контакт происходит при взаимодействии с паразитическими организмами.

Популяция: динамика численности

На сегодняшний день в сфере изучения видов особей играет важную роль кривая выживания. По ней определяется степень численности популяции. Эта характеристика видов зависит от способности выживания семейства. Динамика численности может быть 3 видов:

- большая часть особей доживает до максимального возрастного порога (люди и млекопитающие),

- гибель может наступить в любой момент (пресмыкающиеся и птицы),

- уровень смертности высок уже на ранних стадиях развития (рыбы, растения, беспозвоночные).

У некоторых популяций данная характеристика обуславливается значительными колебаниями. Главными факторами, действующими на численность вида, являются пища, среда, хищники, паразиты, климат и пр.

Вид как единица структуры

Популяция состоит из совокупности особей, которые схожи между собой по морфофизиологическим свойствам, ареалу, типу скрещивания, происхождению. Такая группа организмов называется видом. Это единица структуры популяции. Виды зависят от следующих критериев: морфологического, генетического, физиологического, биохимического. По дополнительной классификации характеристики влияния бывают географическими и экологическими.

Каждый вид возникает, затем развивается и приспосабливается. При резком изменении условий среды существования он может исчезнуть.

www.syl.ru

10. Популяция. Популяционная структура вида. Понятие о генетической целостности популяции. Пространственная структура популяции, типы распределения особей в пространстве.

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи– это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность– общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции– разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

8.2. Популяционная структура вида

Каждый вид, занимая определенную территорию (ареал), представлен на ней системой популяций. Чем сложнее расчленена территория, занимаемая видом, тем больше возможностей для обособления отдельных популяций. Однако в не меньшей степени популяционную структуру вида определяют его биологические особенности, такие, как подвижность составляющих его особей, степень их привязанности к территории, способность преодолевать естественные преграды.

8.2.1. Степень обособленности популяций

Если члены вида постоянно перемещаются и перемешиваются на обширных пространствах, такой вид характеризуется небольшим числом крупных популяций. Большими миграционными способностями отличаются, например, северные олени и песцы. Результаты мечения показывают, что песцы перемещаются за сезон на сотни, а иногда более чем на тысячу километров от мест размножения. Северные олени совершают регулярные сезонные кочевки также в масштабах сотен километров. Границы между популяциями таких видов проходят обычно по крупным географическим преградам: широким рекам, проливам, горным хребтам и т. п. В некоторых случаях подвижный вид при относительно небольшом ареале может быть представлен одной-единственной популяцией, например кавказский тур, стада которого постоянно кочуют по двум основным хребтам этого горного массива.

При слабо развитых способностях к перемещению в составе вида формируется множество мелких популяций, отражающих мозаичность ландшафта. У растений и малоподвижных животных число популяций находится в прямой зависимости от степени разнородности среды. Например, в горных районах территориальная дифференцировка таких видов всегда более сложна, чем на ровных открытых пространствах. Примером вида, у которого множественность популяций определяется не столько дифференцировкой среды, сколько особенностями поведения, является бурый медведь. Медведи отличаются большой привязанностью к местам своего обитания, поэтому в пределах обширного ареала представлены множеством относительно мелких группировок, отличающихся друг от друга по ряду свойств.

Степень обособленности соседних популяций вида очень различна. В некоторых случаях они резко разделены территорией, непригодной для обитания, и четко локализованы в пространстве, например популяции окуня и линя в изолированных друг от друга озерах или популяции пластинчатозубой крысы, белоусой славки, индийской камышевки и других видов в оазисах и долинах рек среди пустынь.

Противоположный вариант – сплошное заселение видом обширных территорий. Такой характер распространения свойствен, например, малым сусликам в сухих степях и полупустынях. В этих ландшафтах плотность их населения повсеместно высока. Отдельные непригодные для жизни участки легко преодолеваются при расселении молодняка, а в благоприятные годы на них возникают временные поселения. Здесь вычленить границы между популяциями можно лишь условно, между областями с разной плотностью населения.

Пример сплошного распространения вида – семиточечная божья коровка.

В пределах одного и того же вида могут быть популяции как с хорошо различимыми, так и со смазанными границами (рис. 95).

Между популяциями осуществляется обмен отдельными особями, который может быть либо достаточно регулярным, либо эпизодическим. При сезонных кочевках ворон, например, часть молодых птиц ежегодно остается на местах зимовок, образуя пары с представителями оседлого населения. Связь между населением отдельных видов рыб в озерах осуществляется значительно реже, например в годы с особо сильными паводками, когда обособленные водоемы соединяются в единую водную систему.

Связи между популяциями поддерживают вид как единое целое. Слишком длительная и полная изоляция популяций приводит обычно к образованию новых видов.

Различия между отдельными популяциями выражены в разной степени. Они могут затрагивать не только их групповые характеристики, но и качественные особенности физиологии, морфологии и поведения отдельных особей (рис. 96). Эти различия создаются в основном под влиянием естественного отбора, приспосабливающего каждую популяцию к конкретным условиям ее существования.

Зайцы-беляки из разных частей ареала различаются характером окраски, размерами, строением пищеварительной системы. Например, длина слепой кишки у зайцев полуострова Ямал в 2 раза больше, чем у представителей из лесостепного Урала. Это связано с характером питания, разной долей грубых кормов в составе рациона.

8.3.3. Пространственная структура популяций растений и животных

Типы распределения особей в пространстве. Занимаемое популяцией пространство предоставляет ей средства к жизни. Каждая территория может прокормить лишь определенное число особей. Естественно, что полнота использования имеющихся ресурсов зависит не только от общей численности популяции, но и от размещения особей в пространстве. Это наглядно проявляется у растений, площадь питания которых не может быть меньше некоторой предельной величины. Перехватывая корнями питательные вещества и воду, затеняя пространство, выделяя ряд активных веществ, каждое растение распространяет свое влияние на определенную площадь, поэтому оптимальным для популяции является такой интервал между соседними экземплярами, при котором они не влияют отрицательно друг на друга, но при этом не остается и недоиспользованного пространства.

Рис. 104. Основные варианты размещения колоний больших песчанок (по Е. В. Ротшильду, 1966):

1– сплошные равномерные поселения;2– сплошные кружевные поселения;3– узколенточные;4– широколенточные;5– мелкоостровные;6– крупноостровные;7– отдельные скопления колоний

В природе изредка встречается почти равномерное упорядоченное распределение особей на занимаемой территории, например в уплотненных популяциях сидячих морских полихет, в чистых зарослях некоторых растений. Однако чаще всего члены популяции распределяются в пространстве неравномерно (рис. 104), что обусловлено двумя причинами: во-первых, неоднородностью занимаемого пространства, а во-вторых, некоторыми особенностями биологии видов, которые способствуют возникновению скоплений индивидуумов. У растений такая агрегированность возникает, например, при вегетативном размножении, при слабом распространении семян и прорастании их вблизи материнской особи; у животных – при групповом образе жизни семьями, стадами, колониями, при концентрациях для размножения, перезимовки и т. п.

Неравномерное размещение членов популяции может проявляться в двух крайних вариантах со всевозможными переходами между ними: 1) в резко выраженной мозаичности с незанятым пространством между отдельными скоплениями особей и 2) в распределении случайного, диффузного типа. Примером первого могут служить гнездовья грачей, поселяющихся колониями в рощах или парках, к которым примыкают благоприятные кормовые угодья. Диффузное распределение встречается в природе, если члены популяции относительно независимы друг от друга и обитают в однородной для них среде. Таково, например, размещение мучных хрущаков Tribolium confusum в муке, личинок-поденок в воде ручья, норок пауков-каракуртов на лугах и т. п.

В каждом конкретном случае тип распределения в занимаемом пространстве оказывается приспособительным, т. е. позволяет оптимально использовать имеющиеся ресурсы. Способы, которыми достигается рациональный характер размещения, определяются системой взаимоотношений между членами популяции.

Растения в ценопопуляции чаще всего распределены крайне неравномерно, образуя более или менее изолированные группы, скопления, так называемые микроценопопуляции, субпопуляции илиценопопуляционные локусы. Эти скопления отличаются друг от друга числом особей, плотностью, возрастной структурой, протяженностью. Часто более плотный центр скопления окружен особями, расположенными менее плотно.

Пространственная неоднородность ценопопуляции связана с характером развития скоплений во времени. У люцерны серповидной, например, семена обычно опадают в непосредственной близости от материнского растения, поэтому около обильно плодоносящих средневозрастных генеративных растений образуются скопления молодых (проростков, ювенильных и имматурных). Эти скопления характеризуются большой плотностью. По мере того как особи переходят в следующие возрастные состояния, скопления меняют возрастную структуру, изреживаются. Одновременно происходит приживление новых зачатков в пределах скопления, оно уплотняется, усложняется его структура, расширяется занятая им территория. Если приживление зачатков происходит за пределами скопления, то возникает новое. Скопления могут частично сливаться друг с другом, т. е. достигать более высокого уровня агрегированности.

Таким образом, жизнь ценопопуляции протекает в форме несинхронных возрастных изменений различных локусов, при этом меняется и ее пространственная структура, ибо изменяются конфигурация, протяженность локусов и их местоположение в фитоценозе.

У животных благодаря их подвижности способы упорядочивания территориальных отношений более разнообразны по сравнению с растениями. Даже у сидячих форм имеется ряд приспособлений к рациональному размещению в пространстве. У асцидий и мшанок растущий край колонии, наталкиваясь на колонию другого вида, растет поверх нее и в конечном счете подавляет ее. Но если встречаются колонии одного вида, каждая из них тормозит рост соседней и они начинают распространяться в другом направлении. При полном окружении колониями своего вида вегетативное размножение прекращается, но усиливается образование половых продуктов и подвижных личинок.

Личинки устриц, морских желудей, сидячих полихет, руководствуясь химическими стимулами, оседают обычно в местах, где уже имеются особи того же вида. Для осевшей личинки перед окончательным прикреплением характерно специальное поисковое поведение, позволяющее ей занять определенное место в скоплении. По наблюдениям, циприсовидные личинки морского желудя Balanus balanoides обычно прикрепляются на расстоянии не менее 2,5 мм от молодых и не менее 2 мм от старых особей своего вида. В то же время они свободно оседают в близком соседстве и даже на поверхности представителей других видов.

У высших животных внутрипопуляционное распределение регулируется системой инстинктов. Им свойственно особое территориальное поведение – реакция на местонахождение других членов популяции. Инстинкты, поддерживающие размещение по территории отдельных особей или групп в популяциях, существуют у птиц, млекопитающих, пресмыкающихся, ряда рыб, в меньшей степени – у амфибий. Они выражены также у многих видов беспозвоночных со сложной нервной системой – ряда насекомых, пауков, крабов, осьминогов и др.

По типу использования пространства все подвижные животные делятся на две основные группы: оседлых икочевых.

При оседлом существовании животное в течение всей или большей части жизни использует довольно ограниченный участок среды. Такие животные отличаются инстинктами привязанности к своему участку, а в случае вынужденного переселения – стремлением вернуться на хорошо знакомую территорию. Это «чувство дома» получило в экологии название «хоминг» (от англ. home– дом). Многие виды возвращаются к месту размножения даже после длительных и дальних миграций. Известно, например, что одна и та же пара скворцов из года в год может занимать «свой» скворечник. Хоминг голубей использовали даже в практических целях – для переноса почты.

Оседлый образ жизни имеет значительные биологические преимущества. На хорошо знакомой территории животное свободно ориентируется, тратит меньше времени на поиски корма, кратчайшим путем спасается в известные ему укрытия. Кроме того, многие оседлые виды создают систему запасов, прокладывают тропинки, строят дополнительные гнезда, норы, что помогает им выжить. Например, у белок есть основное гнездо, где выводится молодняк, и несколько дополнительных, в которые зверьки скрываются от непогоды или врагов. Белки создают также серии кладовых, запасая на зиму орехи, семена, грибы. Длительное использование определенной территории помогает более полному ее освоению.

На чужом участке поведение животного меняется. Наблюдения за сусликами показали, например, что такие зверьки отличаются суетливостью, неуверенностью передвижения, часто осматриваются, убежища находят лишь случайно и поэтому чаще гибнут, чем хозяева территории.

Уменьшение вероятности гибели от хищников на знакомой территории доказано и в экспериментах. Например, при выпускании ушастой совы в комнату, где находились хомячки, оказалось, что зверьков, ранее ознакомившихся с обстановкой комнаты, сова ловила в пять раз реже, чем тех, которые попадали в нее впервые.

Однако оседлый образ жизни таит в себе угрозу быстрого истощения ресурсов, если плотность популяции окажется слишком высокой. У оседлых видов выработались такие приспособительные особенности поведения, которые обеспечивают разграничение мест обитания между отдельными особями, семьями или другими внутрипопуляционными группировками. Общая площадь, занимаемая популяцией, оказывается поделена на отдельные индивидуальные или групповые участки, чем достигается упорядоченное использование запасов пищи, естественных укрытий, мест для размножения и т. п.

studfiles.net

Популяция: примеры, характеристика, рост численности

Наверняка вы имеете какое-то представление о том, что такое популяция. Примеры и определение ее все мы проходили на уроках биологии. В школьных учебниках эта тема раскрывается достаточно подробно. Но если вы готовитесь к экзамену или хотите узнать больше о том, что такое популяция (примеры, характеристика, численность), эта статья будет вам полезна.

Распространение вида на примере лягушки

Население любого вида распределено в пространстве крайне неравномерно, в полном соответствии с известной пословицей: в одном месте густо, в другом пусто. Это вполне естественно. С чего же начать рассмотрение темы "Популяция"? Примеры, вероятно, помогут вам наглядно представить, каковы особенности распространения видов на нашей планете.

Прудовая лягушка часто встречается на всей территории Европы. Но вряд ли кому-нибудь придет в голову искать лягушек в сухом сосновом бору или на каменистых россыпях. Они живут в болотах, вблизи водоемов и в других влажных местах. Такие места обитания хотя и встречаются во всех странах, но вовсе не покрывают сплошь всю Европу. Значит, и лягушки распределены неравномерно, группами. Эти группы особей могут быть большими и маленькими, существующими пару лет или на протяжении столетий. В особенно мокрый год, когда каждая низинка заполняется водой, лягушки из болота распространяются сравнительно далеко и могут даже отложить икру в какой-нибудь временной большой луже. Но в сухое лето лужа пересохнет, и все появившиеся тут на свет лягушата погибнут. На том и закончится короткая история такой маленькой группы.

Гораздо важнее для эволюции судьба группы лягушек, постоянно живущих в большом болоте. То сокращаясь, то увеличиваясь в численности — в зависимости от условий жизни — население лягушек большого болота может существовать многие сотни и тысячи поколений. Жизнь такой группы будет протекать сравнительно изолированно от остальных групп, ведь другое ближайшее большое болото с подходящими условиями для длительного существования может быть расположено за десятки километров от первого. И хотя лягушка за всю свою жизнь, конечно же, пройдет в общей сложности десятки километров, ни одна из них в природе не проскачет десять километров по прямой.

Степень изолированности видов

Конечно, наше болото не изолировано полностью от других. Пролетающий над ним аист, который любит охотиться не на этом, а на соседнем болоте, и которому ничего не стоит преодолеть десяток километров, может уронить над нашим водоемом лягушку, предназначенную для его птенцов. Утки или другие водоплавающие птицы, пролетающие здесь весной, могут перенести несколько икринок в другой водоем, который находится на их пути; если повезет, икринки могут развиваться и в другом, совсем чужом месте. Такие события, конечно, случаются крайне редко, но время от времени обязательно происходят.

Не надо думать, что жизнь такими изолированными группами характерна только для обитателей болот и других водоемов. Колонии крота, хорошо заметные по холмикам земли, вырастающим за ночь, встречаются тоже только в местах, подходящих для жизни этого насекомоядного млекопитающего, — в полях, по опушкам леса. Заросли крапивы тоже имеются только там, где для этого растения есть благоприятные условия: тенисто и почва богата азотом. Легко перелетающие с места на место бабочки, которые, казалось бы, могут жить где угодно, встречаются каждая строго в своем месте: траурница в березовых лесах, белянки там, где есть какие-нибудь крестоцветные, и так далее.

Вот мы и подошли к рассмотрению понятия "популяция". Определение и характеристика ее представлены ниже. Начнем, конечно, с самого главного - с определения.

Понятие и характеристика популяции

Центр плотности населения какого-либо вида, который сохраняется длительное время, называют популяцией. Важнейшей ее особенностью является ее генетическое единство: особи, которые входят в такую группу и живут вблизи друг от друга, могут спариваться чаще, чем особи, принадлежащие разным популяциям. Для эволюции важно, конечно, то, что при этом происходит обмен генетической информацией: ведь потомки получают половину хромосом от одного родителя, а половину — от другого. Поэтому при спаривании на протяжении ряда поколений каждая изолированная группа особей оказывается как бы единой большой системой с определенным комплексом наследственных признаков — генетическим фондом, или генофондом.

Обмен между соседними популяциями

Если обмен особями между соседними популяциями в природе оказывается заметно большим, чем несколько процентов в каждом поколении, то очень скоро эти две группы приобретают общие свойства из-за полного перемешивания генетического материала. Если же обмен составляет лишь не более нескольких особей на каждую тысячу в каждом поколении, то каждая популяция животных или растений «сохраняет свой цвет». Другими словами, она остается в то же время частью сложной системы из множества популяций, называемой видом.

Расстояние, на которое перемещаются особи

Теперь становится понятно, почему так важно знать, на какое расстояние действительно перемещаются организмы в природе и, главное, как далеко они могут перенести свои гены и передать их следующему поколению. Выяснить это совсем не так-то просто: нужно пометить, выпустить и снова отловить множество особей животных, установить, на какое расстояние действительно разлетается пыльца разных растений, разносятся их семена. Результаты таких исследований оказались во многом удивительными.

Дальность распространения животных и растений

Какую территорию может занимать популяция? Примеры, которые мы приведем, дают наглядное представление об этом.

Только пять из ста диких коз-косуль убегают на расстояние до 10 км от места постоянного обитания, а подавляющее большинство всю жизнь держится на территории диаметром 3 км. У североамериканского белохвостого оленя тоже только 5% особей уходят за всю свою жизнь на расстояние до 10 км по прямой, а подавляющая часть популяции (95% особей) живет на территории диаметром около полутора километров. И дикие кролики, и европейские зайцы-русаки ведут себя очень похоже на оленей. Полевые воробьи в массе не улетают за всю жизнь дальше 400 м от места мечения. А крупный американский водяной грызун ондатра, ныне заселивший подходящие водоемы почти по всей Северной Евразии, не уходит дальше 1 км от места мечения, причем большая часть зверьков живет всю жизнь на пространстве радиусом около 100 м.

А какова в этом отношении популяция растений? Примеры распространения пыльцы показывают, что ее дальность не многим отличается у некоторых видов. Пыльца дуба в лесу, например, разносится ветром всего лишь на несколько сот метров.

Чемпионом по дальности распространения оказались среди животных чирки. Меченые в Англии птенцы чирка-свистунка были встречены затем гнездящимися за тысячи километров от родного гнезда: на Кольском полуострове и в Архангельской области, в Исландии и в Белоруссии.

Территория популяции

Все вышеприведенные цифры говорят о том, какую территорию могут занимать отдельные популяции разных видов, какое расстояние достаточно, чтобы соседние группы оказались изолированными друг от друга. Отдельные популяции косуль могут обитать на небольших горных грядах на расстоянии всего десятков километров, группы воробьев могут располагаться в двух километрах друг от друга, а вот популяции уток, по-видимому, занимают территорию, равную чуть ли не всей Европе. Кстати говоря, огромная величина территории популяции уток хорошо объясняет долго удивлявший ученых факт: все они отличаются удивительно малой изменчивостью, и среди них, в отличие от большинства других птиц, редко удается выделить подвиды. Теперь стало ясно, что все утки одного вида принадлежат к одной или очень немногим популяциям. Они постоянно скрещиваются друг с другом, поэтому никакого накопления новых признаков в какой-нибудь части ареала не происходит.

Численность популяций

Итак, ей свойственна сильная, однако не абсолютная изолированность от соседних. Благодаря этому сохраняется и поддерживается своеобразие генетического фонда каждой из них.

Другая важная характеристика популяции - численность, то есть число составляющих ее особей. Сколько особей входит в нее? На этот вопрос трудно ответить однозначно, так как у разных видов животных и растений это число различно. У насекомых — например, у комаров — в одну популяцию могут входить миллионы особей. Численность популяции одного из видов стрекоз на озере около города Орехово-Зуево в Подмосковье — около 30 тысяч особей, а численность нескольких групп ящериц в Казахстане была от нескольких сотен до нескольких тысяч особей. Но таких данных пока немного, и ученые еще не знают, какова точно численность популяций даже у самых обычных видов.

Проблема определения численности

Сегодня эта проблема перестала быть только чисто теоретической. Для сохранения какого-либо вида важно знать то минимальное число особей, при котором он способен длительно и надежно существовать. Чтобы было понятно значение этой проблемы, надо добавить, что численность особей в популяции всегда колеблется: в несколько раз, порой в несколько сотен, а иногда и тысяч раз. Популяция крупных животных, в среднем состоящая меньше чем из нескольких сотен особей, не может существовать достаточно долго. Группы меньшей численности рано или поздно — просто-напросто в результате неизбежных колебаний численности, совершенно случайно — могут сократиться до нуля.

Из-за того, что длительное существование небольших популяций практически невозможно, большинство ученых настроено скептически к таким, например, сенсационным сообщениям, как "открытие" в шотландском озере Лох-Несс нескольких доисторических ящеров. Все такие немногочисленные чудовища должны были давным-давно исчезнуть.

Эволюция популяций

Настоящие популяции потенциально бессмертны: они могут существовать до тех пор, пока не исчезнут подходящие для них условия. Но в то же время в любых, даже самых благоприятных условиях эти группы время от времени должны немного изменяться. Другими словами, происходит эволюция популяции.

Новые мутации в природе появляются непрерывно, хотя сравнительно невелика скорость данного процесса. Однако со временем все-таки меняется генетический состав популяции. Конечно, ни одна мутация, ни даже десяток не могут еще изменить его. Однако они накапливаются поколение за поколением, пока не проявятся в той или иной комбинации родительских задатков. Если эта комбинация окажется удачной, то уже через одно-два поколения особи с ней будут в этой группе многочисленны, из-за чего заметно изменится генетический состав популяции. Выход той или иной мутации на эволюционную арену — очень важное событие в жизни как отдельной группы, так и целого вида. Это мельчайший шаг эволюционного процесса, но из таких шагов и складывается весь грандиозный процесс эволюции.

Итак, мы вкратце рассмотрели тему "Популяция". Определение, примеры и характеристика ее были представлены в статье. Надеемся, эта информация вам пригодится.

fb.ru

Приведите 3 примера популяции растений

Типы популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций: элементарную, экологическую, географическую. Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идёт обмен генетической информацией. ПРИМЕРЫ. Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере; микро группировки ландыша Кейске в белоберезняке, растущие у оснований деревьев и на открытых местах; куртины деревьев одного вида (дуба монгольского, лиственницы, и др.) , разобщенные лугами, куртинами других деревьев или кустарников, или болотцами.Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто. ПРИМЕРЫ. Рыбы одного вида во всех стаях общего водоема; древостои в монодоминантных лесах, представляющих одну группу типов леса: травяных, лишайниковых или сфагновых лиственничников (Магаданская область, север Хабаровского края) ; древостои в осоковых (сухих) и разнотравных (влажных) дубняках (Приморский край, Амурская область) ; популяции белок в сосновых, елово-пихтовых и широколиственных лесах одного района.Географическая популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды. ПРИМЕРЫ. Известны географические расы лиственницы даурской (Larix dahurica): западная (к западу от Лены (L. dahurica ssp. dahurica) и восточная (к востоку от Лены, выделяемая в L. dahurica ssp. cajanderi), северная и южная расы лиственницы курильской. Аналогично выделение М. А. Шембергом (1986) у березы каменной двух подвидов: березы Эрмана (Betula ermanii) и шерстистой (B. lanata). В низовьях р. Яма расположен очаг ели обыкновенной (Picea obovata), отстоящий от сплошного массива ельников к востоку на 1000 км, к северу – на 500 км. Зоологи выделяет тундровую и степную популяции у узкочерепной полевки (Microtis gregalis). У вида "белка обыкновенная" насчитывается около 20 географических популяций, или подвидов.

Оцени ответ

nebotan.com

Возрастная структура популяций растений - СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ - ОСНОВЫ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ЭКОЛОГИИ

Раздел 5. СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ

5.4.1. Возрастная структура популяций растений

Основные понятия и термины: латентный, передгенеративний, генеративный и постгенеративний периоды онтогенеза; возрастные состояния растений: проростки, ювенильные, іматурні, молодые вегетативные, взрослые вегетативные, молодые генеративные, средневозрастные генеративные, субсенильні и сенильные особи; возрастной спектр; инвазионная и регрессивная ценопопуляція.

Характеризуя возрастную структуру популяций у растений, нужно иметь в виду, что абсолютный возраст растения и его возрастное состояние - понятия разные.

Возрастное состояние особи растения - это этап индивидуального развития растения, на котором она имеет определенные экологические и физиологические свойства.

Большой жизненный цикл включает этапы развития растения от формирования зародыша семени к смерти или к отмиранию всех ее поколений, возникших от нее вегетативно. В большом жизненном цикле выделяют онтогенетические периоды и возрастные состояния (табл. 5.1, рис. 5.14).

Таблица 5.1.

Периоды и возрастные состояния в жизненном цикле растений

Рис. 5.14. Возрастные состояния онтогенеза растений: А - овсяницы луговой (семья злаковые), Бы -

васильки сибирской (семья астровые).

p - проростки; j - ювенильные растения; im - іматурні; v - віргінільні; g1 - молодые генеративные; g2 - средневозрастные генеративные; g3 - старые генеративные; ss - субсенильні; s - сенильные растения.

У растений выделяют четыре периода онтогенеза особи:

1) латентный - период первичного покоя, когда растение находится в виде семян или плодов;

2) віргінільний или передгенеративний - от прорастания семян до формирования генеративных органов;

3) генеративный - период размножение растений семенами или спорами;

4) сенильний или постгенеративний - это период резкого снижение и потери способности к половому размножению, который заканчивается полным отмиранием растений.

Каждый из периодов характеризуется соответствующими возрастными состояниями. Продолжительность отдельных периодов индивидуального развития, характер и время перехода от одного возрастного состояния к другому биологической особенностью вида растения и его адаптации к условиям среды в процессе эволюции.

Семена характеризуется относительным покоем, когда обмен веществ в нем сведено до минимума. Лестницы имеют зачаточные корешки и семядольные листья, питаются еще за счет запасных питательных веществ семена и фотосинтеза семядолей.

Ювенильные растения переходят к самостоятельному питания. Преимущественно у них отсутствуют семядоли, но листья еще нетипичные, меньших размеров и другой формы, чем у взрослых.

Іматурні растения имеют признаки перехода от ювенильных до взрослых особей. У них наблюдается начало ветвления побегов, появляются типичные листья. Ювенильные признаки постепенно заменяются типичными для вида растения. Это состояние у некоторых видов является долговременным.

Вегетативные особи (віргінільні) характеризуются процессом формирования типичной жизненной формы растений с соответствующими типовыми признаками морфологической структуры подземных органов и надземной пагонової системы. Растения заканчивают передгенеративний период своего жизненного цикла. Генеративные органы еще отсутствуют. На разных этапах формирования типичной вегетативной сферы выделяют молодые и взрослые вегетативные особи, готовые вступить в генеративную фазу развития.

Генеративные особи характеризуются переходом к цветение и плодоношение. Молодые генеративные особи завершают формирование типовых структур вида. У них появляются генеративные органы (цветки и соцветия), наблюдается их первое цветение.

Средневозрастные генеративные особи отмечаются ежегодным максимальным приростом вегетативной сферы за счет развития новых побегов обогащения, обильным цветением и высокой семенной продуктивностью. В таком состоянии растения могут находиться разное время, в зависимости от продолжительности жизни и биологических особенностей видового онтогенеза. Это один из важнейших периодов жизнь растения, что привлекает внимание специалистов-теоретиков и практиков. Регулирующее влияние на культурные кормовые и декоративные садово-парковые растения дает возможность продлить их "молодость" и повысить производительность первых и декоративные качества вторых.

Старые генеративни особи ослабляют процесс побегообразования, резко снижают семенную продуктивность. В них начинаются процессы отмирания, которые постепенно преобладают над процессами образование новых пагонових структур.

Сенильные особи отличаются четко выраженным процессом старения. Появляются мелкие побеги с листьями ювенильного типа. Растение со временем отмирает.

Возрастное распределение особей ценопопуляции растений называют возрастным спектром. Если в возрастном спектре растения представлены семенами и молодыми особями, такую ценопопуляцію называют інвазійною.

Чаще такой есть молодая популяция, только внедрена в фітоценоз определенного биогеоценоза.

Различают нормальные и полноценные нормальные неполноценные ценопопуляции.

Нормальная полноценная ценопопуляція представлена всеми возрастными состояниями и способна к самопідтримання семенами или вегетативным размножением.

Неполноценной нормальной ценопопуляцією называют такую, в которой отсутствуют особи отдельных возрастных состояний (лестница или чаще всего сенильные особи). Таковы популяции растений

- монокарпіків, которые плодоносят один раз в жизни. Это однолетние и двухлетние растения.

Подробную классификацию растительных популяций разработал Т.А.Работнов (1946). Среди растительных популяций в пределах фитоценоза он выделяет несколько типов:

I. Инвазионные популяции. Растения еще только приживаются в фітозенозі и не завершают том полного цикла развития.

В этом типе выделяют подтипы:

1) растения встречаются только в виде лестниц, возникшие из занесенного семена из других популяций;

2) растения встречаются в виде всходов, ювенильных и вегетативных особей. Они по разным причинам не плодоносят и воспроизводятся только заносом семян.

II. Популяции нормального типа. Растения проходят в фітоценозі полный цикл развития.

В нем выделяют подтипы:

1) растения находятся в оптимальных условиях. В популяции высокий процент генеративных особей;

2) растения этого вида находятся в средних условиях и, соответственно, популяция содержит значительно меньше генеративных особей;

3) растения находятся в не очень благоприятных условиях, генеративных особей в популяции мало.

III. Популяции регрессивного типа. Генеративне воспроизведения растений в ней прекратилось.

Этот тип популяции включает подтипы:

1) растение цветет, дает семена, но с него вырастают нежизнеспособные всходы; или растение вовсе не образует семян. Поэтому в таких популяциях молодой подрост отсутствует;

2) растение потеряла полностью способность к цветению и только вегетирует. Следовательно, популяция состоит из старых особей.

Эта классификация растительных популяций дает возможность определять их перспективу развития в данной экосистеме на основе анализа действия факторов среды.

Ценопопуляции, в составе которых есть только старые субсенильні и сенильныеособи, не способны к самопідтримання, называются регрессивными. Они могут существовать за счет заноса семян или зачатков из других ценопопуляций.

Возрастная структура ценопопуляций определяется такими свойствами вида, как: периодичность плодоношения, скорость перехода из одного возрастного состояния в другое, длительность каждого состояния, продолжительность большого жизненного цикла, способность к вегетативному размножению и образование клонов, устойчивость к заболеваниям и неблагоприятным природным условиям др.

В случае, когда ценопопуляція характеризуется высокой семенной продуктивностью и массовым появлением всходов при значительной гибели молодых особей и быстром переходе тех, что остались, в вегетативное и генеративное состояние, ее возрастной спектр имеет левосторонний характер. Таким является спектр молодых ценопопуляций (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Возрастные спектры ценопопуляций:

А - левосторонний спектр безвременника пышного;

Б - правосторонний спектр костра лугово;

1, 2 - изменчивость по годам.

Если семенная продуктивность невысокая, молодых особей немного, происходит накопление взрослых особей вследствие значительной продолжительности возрастных состояний и при образовании клона, спектр ценопопуляции будет иметь правосторонний характер. Он является признаком ее старения.

Возрастной спектр ценопопуляции и ее численность определяют роль вида в фітоценозі.

schooled.ru

Разнообразие популяций животных

Вид – это таксономическая и экологическая единица, а популяция рассматривается в качестве структурной единицы вида и единицы эволюции.

Каждый вид (совокупность всех особей этого вида) занимает определенную территорию – ареал, а в различных частях которого наблюдаются разные условия. Часто группировки особей, располагающихся в разных частях ареала вида, настолько изолированы друг от друга, что не могут контактировать, и не скрещиваются. Число этих группировок зависит от численности и исторического (филогенетического) возраста вида, от размера ареала и от других причин. Группировка особей с общим генофондом, сходной морфологией, единым жизненным циклом и представляют собой популяции.

Термин «популяция » происходит от латинского слова populus (народ) и в дословном переводе означает «население». Понятие о популяции появилось в начале ХХ века в связи с развитием эволюционно-генетического направления в биологии. Этот термин впервые использовал датский ученый В.Л.Иогансен (1857-1927), рассматривавший популяцию как совокупность генетически неоднородных гетерозиготных особей, противопоставляя ее генетически чистым линиям. В дальнейшем этот подход приобрел генетико-эволюционный смысл, и в современном представлении популяция рассматривается как элементарная единица эволюционного процесса - микроэволюции.

Понятие «популяция » является одним из центральных в биологии, а генетические, эволюционные и экологические подходы к изучению популяции объединяются в особое направление – популяционную биологию, разделом которой является популяционная экология, или демэкология.

Понятие о популяции

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

«Под популяцией понимается совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющая определенное пространство, внутри которого практически осуществляется та или иная степень панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров; которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции» (Н.В.Тимофеев-Ресовский и др., 1973).

«Популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды » (С.С.Шварц, 1967).

«Популяция – это любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида» (А.М.Гиляров, 1990).

«Популяция – это группировка особей одного вида, населяющих определенную территорию и характеризующихся общностью морфобиологичнского типа, специфичностью генофонда и системой устойчивых функциональных взаимосвязей» (И.А.Шилов, 1988).

Популяция как группа совместно обитающих особей одного вида является первой надорганизменной биологической макросистемой. С позиции иерархии к экологическим системам относятся надорганизменные – от видовых популяций до многовидовых сообществ и биосферы.

Основным свойством популяций, является то, что они не статичны, а находятся в беспрерывном изменении, в движении, которое существенно отражается на структурно-функциональной организованности, продуктивности, биологическом разнообразии и устойчивости системы. Популяционный уровень занимает особое место в системе организации живой материи.

С одной стороны, популяция является элементарной единицей биоценотического взаимодействия, входя в функционально-экологический ряд различных уровней организации жизни: организм – популяция – биоценоз – биогеоценоз – биосфера.

С другой стороны, популяция является элементарной единицей эволюционного процесса, включаясь в генетико-эволюционный ряд, отражающий филогенетические связи таксонов разного уровня: организм – популяциявид – род – семейство – отряд – класс – царство (рис.1).

Рис.1. Положение популяции в структуре биологических систем биосферы (по И.А.Шилову, 1988).

Известно, что важнейшими являются количественные характеристики, которые позволяют решить большинство проблем качественного характера. Выделяют две группы количественных показателей – статистические и динамические. Рассмотрим их позже.

Популяционная структура видов

Виду и популяциям свойственна структурированность. Вид, как правило, включает множество популяций. Изоляция между ними почти никогда не бывает абсолютной: между отдельными популяциями происходит обмен особями благодаря миграции. Степень изолированности популяций зависит от способности к расселению, от наличия географических преград в пределах ареала вида (широкие реки, проливы, горные хребты и т.п.), а также от характера местообитаний.

Широкое распространение в экологии получила иерархия популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Профессор Н.П.Наумов предложил классификацию популяций на ландшафтно-биотопической основе, выделяя элементарную, экологическую и географическую популяции (рис. 2).

Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади. Число элементарных популяций, на которые распадается вид, зависит от разнородности условий в биогеоценозе: чем они разнообразнее, тем меньше элементарных популяций и наоборот. Нередко смещение особей элементарных популяций, происходящее в природе, стирает границу между ними.

Экологическая популяция – это население одного типа местообитания (биотопа), характеризующееся общим ритмом биологических циклов и характером образа жизни. Это наиболее мелкие территориальные группировки, которые формируются как совокупность элементарных популяций. Например, белка заселяет различные типы леса. Поэтому могут быть выделены «сосновые», «елово-пихтовые» и другие ее экологические популяции. Они слабо изолированы друг от друга, и обмен генетической информацией между ними происходит довольно часто, но реже чем между элементарными популяциями.

Рис.2. Пространственные подразделения популяций.

Географическая популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих территорию с однородными условиями существования и обладающих общим морфологическим типом и единым ритмом жизненных явлений и динамики населения. Географические популяции относительно изолированы. Они различаются размерами особей, плодовитостью, радом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Примером разных географических популяций могут служить популяции белки в заенисейской тайге и смешанных лесах, а также степная и тундровая популяции узкочерепной полевки.

Под влиянием ряда факторов географическая популяция может приобретать устойчивые особенности, отчетливо выделяющие ее из соседних, такую популяцию называют географической расой или подвидом. Вид белки обыкновенной, например, насчитывает более 20 подвидов.

В природе границы популяций определяются не только особенностями заселяемой территории, но и, главным образом, свойствами самой популяции. В основе всего лежит степень ее генетического и экологического единства. Как показывает Н.П.Наумов, раздробление вида на множество мелких территориальных группировок является процессом приспособления к величайшему разнообразию местных условий. Это увеличивает генетическое многообразие вида, обогащая его генофонд.

Структура популяции

Структура популяции – это определенная организация, формирующаяся, с одной стороны, на основе биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции нестабильна.

Различают несколько видов структур популяции:

Пространственная структура популяции

Пространственная структура популяции – это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она зависит как от свойств мест обитания, так и от биологических особенностей вида. Она может изменяться во времени, зависит от сезона года, от численности популяции и т.д. Пространственное размещение особей может быть: равномерным, случайным и групповым.

При равномерном (регулярном) распределении особи размещены через более или менее равные промежутки (например, деревья в зрелом сосновом лесу).

При случайном (диффузионном) распределении особи размещены неравномерно и их встречи друг с другом носят случайный характер.

При групповом (мозаичном) расселении особи встречаются группами. Это размещение обеспечивает популяции более высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям.

Половая структура популяции

Половая структура популяции – это количественное соотношение особей по полу. Соотношение полов популяции устанавливается по генетическим законам, а затем на него влияет среда. У большинства видов пол будущей особи определяется в момент оплодотворения в результате перекомбинации половых хромосом. Соотношение особей по полу, особенно размножающихся самок в популяции, имеет большое значение для дальнейшего роста ее численности. На соотношении полов в популяции влияют условия среды. У некоторых видов пол изначально определяется не генетическими, а экологическими факторами. Например, у рыжих лесных муравьев из яиц, отложенных при температуре ниже +20С развиваются самцы, а при более высокой температуре – самки. Механизм этого явления заключается в том, что мускулатура семяприемника, где хранится после популяции сперма, активизируется лишь при высоких температурах, обеспечивая оплодотворение откладываемых яиц.

Генетическая структура популяции

Генетическая структура популяции характеризуется разной степенью генетического разнообразия особей. Совокупность генов, которые имеются у особей конкретной популяции, называется генофондом. Совокупность всех генов, сосредоточенных в хромосомах одного организма, называется генотипом. С позиций генетики, популяция - совокупность генотипов. Если соотношение генотипов в популяции неизменно, в ней существует генотипическое равновесие. Несмотря на изменчивость в ее структурных частях, популяция как целостная система устойчиво сохраняет генофонд, наследованный от предковой популяции.

Генотип, взаимодействуя с условиями среды, формирует фенотип. Фенотипом называются элементарные признаки организма, определяющие индивидуальные особенности его строения и жизнедеятельности, которые зависят от взаимодействия генотипа с условиями среды.

Совокупность внешних признаков организма, отражающих его приспособленность к условиям среды, образует жизненную форму или биоморфу. Существование в течение многих поколений особей в популяции с двумя и более отчетливо выраженными формами, различающимися строением и выполняемыми функциями, называется полиморфизмом.

Универсальным свойством всего живого, от вирусов и микроорганизмов до высших растений и животных, является способность давать мутации - внезапные естественные или вызываемые искусственно, наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Мутации лежат в основе наследственной изменчивости и проявляются в фенотипе взрослого организма в результате того, что они изменяют процессы его онтогенеза.

Возрастная структура популяции

Возрастная структура популяции – определяет все возрастные группы особей, в том числе всех стадий и фаз развития организма. В популяции животных выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный ( довоспроизводящий), репродуктивный ( воспроизводящий), и пострепродуктивный (послевоспроизводящий). Длительность каждого возраста по отношению к общей продолжительности жизни не одинакова у разных видов. В жизненном цикле растений выделяют около десяти возрастных состояний, объединенных в четыре периода (таблица 1).

Таблица 1.

Возрастные периоды и состояния у семенных растений.

Возрастное состояние особи – это этап ее онтогенеза, на котором она характеризуется определенными отношениями со средой. Приведем несколько примеров:

―    проростки имеют смешенное питание за счет запасных веществ семени и собственной ассимиляции;

―    ювенильные растения переходят к самостоятельному питанию, у них же отсутствуют семядоли;

―    у имматурных растений начинается ветвление побега;

―    переход растений в генеративный период определяется не только появлением цветков и плодов, но и внутренней биохимической и физиологической перестройкой организма.

Соотношение особей популяции по этим состояниям называют возрастным спектром популяции. Он отражает количественные соотношения разных возрастных групп.

Этологическая (поведенческая) структура

Этологическая (поведенческая) структура – это система взаимоотношений между членами одной популяции. Этология – наука о биологических основах поведения животных.

Поведение животных по отношению к другим членам популяции зависит от того, какой образ жизни ведут особи:

  ·  При одиночном образе жизни особи популяции не зависимы и обособлены друг от друга. Такой образ жизни характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла;

  ·  При групповом образе жизни животные образуют семьи, колонии, стаи и стада, которые организованы иерархически. Иерархия у животных представляет собой систему поведенческих связей между особями группы, регулирующую их взаимоотношения и доступ к пище, убежищу, особям противоположного пола.

Семья – простейшая группировка особей, которая после размножения может распадаться, а может состоять из родителей и потомков нескольких поколений.

Колонии – групповое поселение оседлых животных. Они могут существовать длительно или возникать на период размножения.

Стаи – временные подвижные группировки особей для защиты от врагов, добычи пищи, миграции. В стаях между особями существует постоянная звуковая и зрительная связь.

Стада – это более длительные и постоянные объединения животных. Стадо представляет собой группу животных одного вида, сохраняющих близость друг к другу, ведущих себя одинаково.

Гомеостаз популяции

Популяция организмов обладает способностью к естественному регулированию плотности. Плотность популяции при более или менее значительных колебаниях остается в устойчивом состоянии между своими верхним и нижним пределами. Это обеспечивается действием определенных приспособительных организмов.

Тенденция популяций поддерживать внутреннюю стабильность с помощью собственных регулирующих механизмов называется гомеостазом, а колебания численности популяций в пределах какой-то средней величины – их динамическим равновесием. Все биологические системы характеризуются способностью к гомеостазу, т.е. к саморегуляции. С помощью саморегуляции поддерживается в целом существование каждой системы – ее состав и структура, внутренние связи и преобразования в пространстве и во времени.

Гомеостатическими являются прежде всего отдельные особи, а затем популяции. Саморегулирующиеся системы на замкнуты, они активно взаимодействуют с внешней средой и, следовательно, подвержены изменениям.

Саморегуляция – необходимое приспособление организмов для поддержания жизни в постоянно меняющихся условиях. Саморегулирование популяции осуществляется действующими в природе двумя взаимно уравновешивающимися буферными силами. С одной стороны, это биотический потенциал, составляющий совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяций, с другой – это сопротивление среды - совокупность факторов, снижающих численность популяции.

Итак, рост, снижение или постоянство численности популяции зависят от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей). Изменения численности популяций какого-либо вида – это результат нарушения равновесия между ее биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей ее среды. Равновесие – понятие относительное. Например, в какой-то год популяция может снизить свою численность из-за засухи, а последующие годы с нормальным увлажнением полностью восстановить ее. Подобные циклические колебания обычно продолжаются неопределенно долго.

Биологическое регулирование популяции, абиотические факторы, независимые от плотности популяции, вызвать не могут, если они действуют изолированно от биотических. Зависимая от плотности динамика популяций обеспечивается биотическими факторами. Их называют регулирующими. Они «работают» по принципу обратной отрицательной связи: чем значительнее численность, тем сильнее срабатывают механизмы, обусловливающие ее снижение, и наоборот, - при низкой численности сила этих механизмов ослабевает и создаются условия для более полной реализации биотического потенциала. Факторы такого типа лежат в основе популяционного гомеостаза, обеспечивающего поддержание численности в определенных границах значения.

Действие регулирующих факторов можно рассматривать на уровне межвидовых и внутривидовых взаимоотношений организмов. К межвидовым механизмам гомеостаза относятся взаимоотношения хищник – жертва, паразит – хозяин и конкуренция. Конкуренция лежит и в основе внутрипопуляционного гомеостаза. Она может проявляться в жестких и смягчающих формах. Жесткие формы заканчиваются гибелью части особей. Смягченные формы проявляются обычно через ослабление частей особей, выключение их из процессов размножения.

К механизмам внутрипопуляционного гомеостаза относятся угнетающие выделения во внешнюю среду более сильными особями, стрессовые явления, территориальность, миграции между популяциями. Выделения во внешнюю среду характерны как для растительных, так и для животных организмов.

Явление территориальности наиболее четко выражены в живом мире. К ним относятся различные способы охраны занимаемых территорий (метка границ – кошачьи, собачьи; пение - птицы).

Важным механизмом регуляции численности, проявляющимся в переуплотненной популяции, является стресс – реакция. Если на популяцию воздействует какой-то сильный раздражитель, она отвечает на него неспецифической реакцией, называемой стрессом.

Миграции, как фактор гомеостаза могут проявляться в двух видах. Первый относится к массовому исходу особей из популяции при явлениях перенаселенности (характерен для леммингов, белок). Второй вид миграции связан с более постепенным уходом части особей в другие популяции с меньшей плотностью населения.

Гомеостаз в полной мере проявляется, если срабатывают все механизмы, лежащие в его основе. В настоящее время нарушения гомеостатических механизмов вызываются в большинстве случаев антропогенными факторами. В связи с этим, одной из важнейших задач человека является исключение или резкое снижение действия подобных факторов.

biofile.ru

Экология популяций

Экология популяций.

Популяция – это группа организмов, принадлежащих к одному виду и занимающие, в основ­ном, ограниченную географическую область.

Ген – элементарная единица наследственности, гены расположены в хромосомах. Ген представляет собой участок молекулы ДНК, он определяет строение одного из белков живой клетки и участвует в формировании признака или свойства организма. Гены, действуя вместе с факторами среды или независимо, определяют фенотипические (фенотип – совокупность всех признаков организмов )признаки организмов и обусловливают изменчивость в популяциях.

Фенотипы, адоптированные к условиям окружающей среды, сохраняются отбором, а не при­способившиеся фенотипы подавляются. Естественный отбор влияет на судьбу особи (влияя на выживаемость), однако лишь общая генетическая реакция всей популяции определяет выжи­ваемость данного вида и образование новых видов. На проявление гена значительное влияние оказывают другие гены.

Возможность развития признака зависит от влияния регуляторных систем организма. Каж­дый организм развивается и живет в определенных условиях окружающей среды и испытывает на себе действие экологических факторов: температуры, влажности, обеспеченности пище­выми ресурсами и др., вступает во взаимоотношения с другими организмами.

Популяция занимает определенное положение в биогеоценозе и пространственно структу­рирована (структура в пространстве видоспецифична, и она определяет устойчивое осуществ­ление внутрипопуляционных взаимоотношений особей и групп и обеспечивает более полное использование ресурсов окружающей среды).

Генетическое и экологическое понятие популяции.

С точки зрения генетики главный критерий популяции – способность к свободному обмену генетической информацией. При генетическом подходе размеры популяций очень малы (размер так называемых абсолютных популяций не превышает 1,5 га. – для деревьев, крайне незначителен у трав.)

Генетическая популяция – группа особей одного вида, у которых общий генофонд (совокупность генотипов всех особей популяции). Такие популяции практически не возможно выделить, т.к. установить действительно ли особи на определенной территории имеют общий генофонд очень сложно.

В экологии используется более удобное понятие популяции. Популяция – любая исторически сложившаяся группа организмов одного вида более или менее длительное время, занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Особи (или у некоторых растений клоны или части особи (побеги) и т.п.) неравноценны по индивидуальным особенностям (разные функции в составе популяций, генетический вклад в популяцию). Организмы, составляющие популяцию, непрерывно обмениваются информацией.

На основе пространственной и функциональной структуры в популяциях развиваются отношения, образующие систему авторегуляций на популяционном уровне, определяющую устойчивость популяции как системы на фоне колебаний условий среды.

Географическая и экологическая популяции.

В природе существуют различные популяции. Географическая популяция (по Г.А.. Новикову) – группа особей данного вида, которые населяют географически однородную, но биогеоценологически разнообразную местность.

Географические популяции могут различаться по выносливости к температуре, времени размножения и др. Географические популяции возникают в результате однонаправленного приспособления особей к условиям определенного географического района. Популяции могут различаться плодовитостью, у животных также – главным типом питания, оседлым или миграционным образом жизни и периодом активности.

Экологическая популяция (по Н.П. Наумову) – население одного биотона, характеризующееся общим ритмом биологических циклов и характером образа жизни.

Это наиболее мелкие территориальные группировки, возникающие в пределах определенной местности отличающейся особенностями мезо и микроклимата, рельефа, гидрологического

режима, приспосабливаясь к этим условиям у всех особей формируется единый тип физиологических реакций, биоритмов и общего образа жизни.

Сравнительная характеристика популяций растений и животных.

Популяции животных в отличии от растений, обладая подвижностью более активно реагируют на изменения окружающей среды, т.е. мигрируют с неблагоприятных территорий. Подвижность облегчает животным защиту от хищников.

Растения должны реагировать на изменения абиотических и биотических факторов за счет морфологических и физеолого - биохимических адаптаций.

Например, толерантность растений к тяжелым металлам в естественных популяциях высокоспецифична и наследуется генетически. Толерантность высших растений к тяжелым металлам достигается исключением поступления метала в клетку, в результате чего растения избегают токсического воздействия тяжелых металлов на внутриклеточные процессы, или запуском внутриклеточных механизмов детоксикации.

Размер популяции – количество входящих особей, зависит от стратегии выживаемости организмов и экологических факторов. Довольно редко удается определить общее количество особей в популяции (это возможно только для крупных или редких видов).

В большинстве случаев размер популяции определяет ее плотность (среднее значение особей на определенной территории). Размер популяции определяется умножением плотности популяции на занимаемую ей площадь. Изучая популяцию, в первую очередь интересуются ростом, поддержанием и уменьшением ее в зависимости от экологических факторов.

Динамика популяций растений оказывает значительное влияние на динамику популяций животных. При изучении демографии (популяции человека) учитывают продовольственные ресурсы, значительную часть которых составляют растения.

Рождаемость и смертность.

Размеры популяции возрастают в результате иммиграции из соседних популяций или за счет размножения.

Плодовитость (для млекопитающих рождаемость) измеряется числом потомков одной женской особи.

Рождаемость – число потомков, производимых одной самкой за год. У человека рождаемость выражается числом рождений на 1000 человек за год.

Размеры популяции могут уменьшаться из-за смертности или эмиграции.

Кривые выживания.

Таблицы выживания характеризуют закономерности изучения динамики популяций. На основе таблиц выживания (в строках – возраст, в столбцах – количество выжавших особей) строятся кривые выживания.

Кривая I типа (сильно выпуклая) – близка к идеальной кривой, характеризующая крайне низкую смертность в течение большей части жизни, а затем все особи погибают в короткий период.

Кривая II типа – характерна для популяций с высокой смертностью в ранний период жизни.

Кривая III типа – характерна, когда смертность постоянна в течение всей жизни.

Экосистемы внутренних водоемов.

Проточные водоемы обычно имеют пресную воду. Реки испытывают большое влияние со стороны суши и значительную роль играют течения.

Концентрация кислорода в проточной воде выше и он более равномерно распределен, чем в стоячей.

От истока до устья рыбы разных видов занимают отрезки реки, различающиеся по скорости течения (форель обитает в прохладных и быстрых водах; щука, лещ в медленных). Реки, сообщаясь с морем, осуществляют обмен мигрирующими рыбами (угорь, лососевые, сельдь, осетр).

В зависимости от характера дна в реках обитают различные бентосные животные. Планктон представлен коловратками, рачками и водорослями.

Водоемам суши присуща выраженная зональность. У глубоководных озер различают литораль (мелководье), сублитораль (склон), профундаль (относительно выровненное ложе дна) и пелагиаль (зона открытой воды). Среди организмов выделяют обитателей дна (бентос), водной толщи (планктон), активно плавающие (нектон).

Литораль обычно занимают осоки, тростники, камыши, ивняковые кустарники и др.

В сублиторали господствуют кувшинки и др. на глубине около 1 м, на 2-3 м глубине – харовые водоросли. У мелководных озер подводная котловина обычно занята различными водорослями.

В профундале состав бентоса различен и зависит от насыщения кислородом. Встречаются ракообразные, личинки комаров, кольчатые черви.

Планктон образуют различные водоросли, простейшие и др.

Наибольшее количество бактерий встречается в загрязненных водоемах. Нектон состоит в основном из рыб и зависит от типа и географического положения озера.

Водохранилища – новая экосистема, появившаяся благодаря человеку, биота которой состоит из видов затопленных рек, озер и др. Избыточное обогащение воды биогенными элементами приводит к массовому развитию водорослей. Водохранилища очень быстро превращаются в болота. Плотина водохранилища препятствует миграции рыб.

Раздел биогеография.

Характеристика основных экосистем суши.

Тундры и приполярные пустоши.

Распространены в Субарктике; в Южном полушарии из-за ровного морского климата формируются особые сообщества, называемые приполярными пустошами.

Тундры характеризуются суровыми условиями: вегетационный период не более 2,5 месяца, незначительное количество осадков, средняя температура июля не превышает 10°С.

Флора тундры характеризуется отсутствием деревьев и преобладанием лишайников и мхов.

Однолетников мало, преобладают многолетники (мятник, камнеломка, в увлажненных пониженностях лютики, осоки). Много мелких кустарничков: полярная ива, карликовая березка, черника; присутствуют вечнозеленые формы: брусника, вороника. Из-за промерзания почвы практически отсутствуют растения с подземными запасными органами. В Антарктиде обнаружены только 2 вида цветковых растений: злаковые и гвоздичные.

Летом в тундре много птиц: воробьиные; водоплавающие: утки, кулики, гуси, лебеди.

Количество видов остающихся на зиму невелико: дикий северный олень, песец, тундровая куропатка, полярная сова и др.

Основные хищники: белый медведь, песец, полярная сова.

Хвойные леса.

Характерны только для умеренного пояса Северного полушария, эту зону называют таежной.

Самый теплый месяц имеет температуру 10-19°С, холодный от -9 до -52°С. Вегетационный период короток. По сравнению с широколиственными лесами увеличивается влажность и уменьшается теплообеспеченность, древесных видов не много.

Облик хвойных лесов на протяжённости всей зоны может меняться, однако на большом пространстве господствуют немногие типы биогеоценозов.

В Европе и Сибири леса образованы темнохвойными и темнохвойно-мелколиственными лесами с доминированием ели с присутствием берёзы, осины, сосны. Темнохвойные леса также образуют кедровая сосна и пихта. Количество ярусов темнохвойных лесов 2-3: древесный ярус; могут быть развиты: травяной, травяно-кустарничковый и моховой ярусы. Кустарники единичны.

Освещение одинаково в течение всего вегетационного периода, растений у которых развиваются цветки ранней весной практически нет. Венчики цветков белые или бледно-окрашенные, т. к. именно эти цвета заметны в темнохвойном лесу.

В темнохвойном лесу ветров нет: поэтому семена многих растений имеют ничтожный вес.

Для развития растений с таким ничтожным весом требуется участие грибов. Гифы гриба, срастаются с развивающимися из семян зародышами и доставляют им необходимые питательные вещества, а потом выросшие и окрепшие растения обеспечивают гриб продуктами фотосинтеза – углеводами. Микоризу образуют многие деревья. Например, микориза хвойных с разными грибами (белый гриб, сыроежки, маслята, растущие под сосной и лиственницей). Широко распространены растения, дающие сочные плоды: брусника, черника.

Поедая ягоды, животные разносят их по лесу: медведь способствует распространению рябины, калины, смородины: дрозды разносят семена рябины.

Видовой состав растений особенно беден в тайге Европы и Западной Сибири, богаче на Дальнем Востоке и в Восточной Сибири, значительно богаче в Северной Америке.

Период пожаров и вспышки хвоелистогрызущих насекомых дают начало сукцессии.

Вторичные леса образованы берёзами, осинами, лиственницей и сосной. Животный мир довольно беден.

Светлохвойные леса.

Характеризуются более изреженным древостоем, связанным со светлолюбием лиственниц и сосен. Поэтому хорошо развит кустарниковый ярус, образованный рододендроми, ракитником, калиной, шиповником, смородиной и др.

В Северной Америке наряду с лиственницей и сосной встречаются белая пихта, дугласия и др.

В тёплое время года птичье население более многообразно: распространены дрозды, в южной тайге Европы доминирует зяблик, а в Северной – юрок, на востоке широко распространены овсянковые.

Многие животные зависят от потребления семян хвойных деревьев: кедровка, питающаяся семенами кедровой сосны, клесты, белка и др.

Некоторые животные хорошо приспособлены к лазанию: рысь, белки и др.

Широколиственные леса.

Широколиственные леса, иногда с большой примесью хвойных пород, распространены в условиях более мягкого климата, чем хвойные леса.

Различают температурные условия широколиственных лесов: в Западной Европе в районах мягкого приатлантического климата – зима практически бесснежная и безморозная, на юге России зима характеризуется сильными морозами и значительным снежным покровом.

В Южной Америке широколиственные леса существуют лишь в Чили и Аргентине на широте 38-40°.

Широколиственные деревья сбрасывают на зиму листву в отличии от хвойных (кроме лиственницы), весной в лесу достаточно светло, что дает возможность использовать многим травам этот период для развития цветков. Закончив цветение: гусиный лук, ветреница дубравная и др. затем вегетируют или теряют свои надземные органы. Часто бутоны этих растений развиваются уже с осени, с бутонами растения уходят под снег, а ранней весной, еще под снегом начинают развиваться цветки. Хорошо развитая подстилка благоприятствует развития различных беспозвоночных, поэтому почвенная фауна широколиственных лесов намного богаче хвойных.

Ярусная структура значительно сложнее структуры хвойных лесов. Обычно выделяют от 1 до 3 ярусов деревьев, 2 яруса кустарников и 2-3 яруса трав.

Кустарнички в широколиственном лесу практически не встречаются, однолетние травы отсутствуют.

Широколиственные леса обычно образованы 1-3 доминирующими видами деревьев, и только самые богатые имеют 10-20 видов.

На западе Европы доминирует каштан настоящий с примесью бука лесного; восточнее граб. На востоке Европы господствует дуб вместе с липой, на небольших участках в Европе и Закавказье встречается орех, железное дерево.

В подлеске широколиственных лесов встречаются родендроны, лещина, жимолость, рябина, калина; лианы малочисленны.

В Канаде встречаются смешанные леса с добавлением хвойных: сосен, ели, туи и канадской тсуги.

Широколиственные леса продуктивнее хвойных.

У некоторых животных наблюдается специализация в питании (птица дубонос питается семенами только косточковых пород). Много животных питается семенами (мыши, сони, хомяки и тушканчики, питающиеся еще и беспозвоночными).

Строение стволов деревьев широколиственного леса другое, чем у хвойных пород: большая дуплистость и раскидистые мощные ветви делают их привлекательными для поселения на них птиц и млекопитающих.

Биомасса широколиственных лесов близка к биомассе хвойных южных лесов.

Степи, прерии и пампы.

Травянистые сообщества представлены в Евразии степями (полоса от Венгрии до Северного Казахстана и Западной Сибири), в Северной Америке прериями, в Южной Америке пампами.

Характерна холодная, часто снежная зима и теплое, сравнительно засушливое лето.

Господствуют злаки, иногда заметную роль играют сложноцветные (полынь, пижма) и маревые, встречаются лилейные (тюльпаны, крокусы, гусиные луки), ирисы, примулы, пионы, шалфей, анемоны.

Злаковые овсяница или ковыль – образуют высокозлаковые прерии.

Низкорослые злаки с примесью полыни, рудбекии (называют также «золотой шар», обычно на дачных участках), подсолнечники, флоксы – образуют короткотравную прерию.

В степи широко распространен норный образ жизни – результат отсутствия естественных укрытий, много грызунов (суслики, луговые собачки), хищники представлены широко (волк, лисица), самые многочисленные – птицы (жаворонки и др.).

Субтропические и умеренно теплые жестколиственные, хвойные и лавролистные леса и кустарники.

Внетропические районы, лежащие в пределах 30-40° широты одни из самых разнообразных по природным условиям: очень сложный рельеф, различная степень континентальности, интенсивное использование природных ресурсов образуют сильно контрастную мозаику регионов.

Характерная особенность – несовпадение теплого периода с влажным: лето жаркое, зима теплая, среднемесячная температура выше 0°С, хотя есть районы с периодическими зимними похолоданиями ниже -20°С. Область распространения лесов охватывает не только побережье Средиземного моря, но также побережье Северной и Южной Америки, Юго-Западной Австралии и Южную Америку.

Облик этих лесов различен.

Канарский лавр, обитающий на Канарских островах, в поясе туманов, имеет плоские, блестящие, широкие, кожистые листья. Лавровые леса имеют небольшую высоту, обычно 2 яруса древостоя с небольшим количеством доминирующих пород.

Районы Средиземноморья издавна подвергались действию человека.

В верхнем ярусе жестколистных сообществ доминируют дубы различных видов, имеют богатые кустарниковый и травянистый покровы, встречаются: земляничное дерево, мирт, маслины европейская и дикая, древовидный вереск, фисташка вечнозеленая, рожковое дерево, ладанник, многие из которых часто образуют культурные насаждения.

В результате вырубки лесов возникают различные кустарниковые сообщества называемые маквис.

Гаррига представляет следующую ступень на пути деградации лесов. Это более низкорослые сообщества верхний ярус которой образован небольшим числом видов среди которых много эфирномасленичных растений: можжевельник, розмарин, ладанник.

В Греции широко распространена разновидность гарриги – фригана состоящая из растений с шипами и колючками и ароматических растений.

Распространены в области Средиземноморья различные хвойные: можжевельник, сосна, кедры.

В Австралии господствуют эвкалипты, встречаются эндемичные виды протейных.

Секвойя господствует в некоторых районах Калифорнии (секвойя достигает спелости в 500-800 лет, живет до 3000 лет).

Животное население крайне разнообразно: большое количество плодов и семян объясняет громадное количество млекопитающих, грызунов, птиц.

Трофическая структура биоценозов.

Внутри экосистем содержится энергия. Органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей для гетеротрофос.

Растение поедается животным и служит пищей для другого животного, т.о. происходит перенос энергии через организмы, каждый последующий питается предыдущим, который поставляет ему сырьё и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое её звено трофическим уровнем (греч – trophos - питание).

Существует 2 типа пищевых цепей: автотрофные - в качестве первого звена выступает растение (трава – заяц – волк; шишки – белка - куница).

Рис. Примеры схемы пищевой цепи, базирующейся на семенах хвойных деревьев.

Волк Беркут

Горностай Лисица Куница Совы

Мыши Белка Клест

Семена ели, сосна и др.

Росомаха

Соболь

Горностай

Белки Грызуны

Семена хвойных деревьев

и гетеротрофные - первое звено детритофаг, питается мёртвыми органическими остатками (мёртвая растительность - дождевой червь – скворец - сокол).

Пищевые цепи в водной среде обычно длиннее, чем в наземной.

Энергия - основа «работы» экосистемы, в которой происходит синтез и многократное преобразование органического вещества, являющегося носителем потенциальной энергии. Можно сказать, что экосистема - механизм потребления энергии и питательного вещества. При росте надземной части растений и при движении животных часть энергии переходит в кинетическую.

Экологические пирамиды

Для изучения взаимоотношений организмов в экосистеме удобнее пользоваться экологическими пирамидами, а не пищевыми цепями.

Пирамиды численности отражают численность отдельных организмов.

Форма пирамиды численности значительно различается для разных сообществ и зависит от величины продуцентов.

Пирамиды численности не имеют большого значения, т.к. продуценты сильно различаются по размерам (один злак имеет тот же статус, что и дерево).

Плотоядные Плотоядные

Травоядные Травоядные

Растения Растения

а) Хвойный лес б) Луга

Сезонные изменения пирамиды биомассы в некоторых озерах

Вторичные консументы

Первичные консументы

Продуценты

а) б)

Эфемерный тип (на примере мыши)

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Растение рута фото
• 
  Садовые тенелюбивые растения
• 
  Необычные растения россии
• 
  Садовые растения тенелюбивые
• 
  Белена фото растения
• 
  Укоренитель для растений
• 
  Шиповник описание растения
• 
  Домашнее растение куркума
• 
  Популяцию растений называют
• 
  Необычные растения россии
• 
  Белена фото растения