Глава 8. Популяции
8.1. Понятие о популяции в экологии
Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.
Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.
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.
Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.
ЕГЭ для VIP
Экология популяций
Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.2. Экология популяций.
8.2. Экология популяций
8.2.1. Понятие популяции
Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определённым условиям жизни и занимающих в природе определённую область (ареал). Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами — популяциями. Целостность вида поддерживается связями между популяциями.
Популяция — совокупность особей одного вида, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Контакты между особями одной популяции чаще, чем между особями разных популяций. Например, уровень панмиксии (свободного скрещивания) внутри популяции выше, чем между особями разных популяций. Таким образом, популяция является структурной единицей вида.
Пространство, на котором популяция (или вид в целом) встречается в течение всей своей жизнедеятельности, называется ареалом — областью распространения. Ареал может быть сплошным или разорванным (дизъюнктивным), если между его частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), пространства, не заселённые представителями данного вида. Выделяют различные центры ареалов: геометрический центр; центр возникновения вида и пределах ареала; центр обилия — часть ареала, на которой сосредоточено наибольшее количество особей.
В зависимости от величины ареала и характера распространения различают космополитов, убиквистов, эндемиков (табл. 8.11).
Таблица 8.11. Классификация организмов
по величине ареала и характеру распространения
В отношении животных также различают трофический и репродуктивный ареалы, между которыми существует связь в виде путей пролёта для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.
8.2.2. Статические и динамические показатели популяции
Популяции, будучи групповыми объединениями, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи: численность, плотность, рождаемость, смертность, скорость роста и др. Кроме того, популяции свойственна определённая организация: половая, возрастная, генетическая, пространственно-этологическая и другие структуры.
Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры. Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определённый промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.
Статические показатели популяции
Численность — число особей в популяции. Численность популяции может значительно изменяться во времени. Она зависит от биологического потенциала вида и внешних условий.
Плотность — число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объёма.
Структурная организация популяции — соотношение групп особей по полу, возрасту, размеру, генотипу, распределение особей по территории и т.д. Выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др. Структура популяции формируется, с одной стороны, ни основе общих биологических свойств вида, с другой — под влиянием факторов среды, то есть имеет приспособительный характер.
Половая структура (половой состав) — соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от обшей численности должны составлять мужские особи, а 50% — женские особи. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей пища.
Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение обусловлено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение — соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.
У человека во вторичном соотношении преобладают мальчики, в третичном — женщины: на 100 девочек рождается 106 мальчиков, к 16-18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам — 50 мужчин на 100 женщин.
У некоторых рыб (р. Пецилия) различают три типа половых хромосом: Y, X и W. Из них Y-хромосома несёт гены мужского пола, Х- и W-хромосомы — гены женского пола, но разной степени мощности». Если генотип особи имеет вид YY, то развиваются самцы, если XY — самки, если же WY, то в зависимости от условий среды развиваются половые признаки самца или самки.
В популяциях меченосцев соотношение полов зависит от значения pH среды. При рН=6,2 количество самцов в потомстве составляет 87-100%, а при рН=7,8 — от 0 до 15%.
Возрастная структура (возрастной состав) — соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.
В зависимости от способности особей к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи, ещё не способные размножаться), репродуктивную (особи, способные размножаться) и пострепродуктивную (особи, уже не способные размножаться).
Возрастную структуру популяции иллюстрируют при помощи возрастных пирамид (рис. 8.7). В зависимости от соотношения в популяции количества особей разных возрастных групп различают три основных типа популяций: растущие, стабильные и сокращающиеся популяции.
Рис. 8.7. Типы популяций в зависимости от соотношения в них количества особей разных возрастных групп: 1 — растущая; 2 — стабильная; 3 — сокращающаяся (различная штриховка — разные возрастные группы)
Пространственно-этологическая структура — характер распределения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.
Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное, неравномерное и случайное (табл. 8.12, рис. 8.8).
Таблица 8.12. Типы распределения особей в пространстве
Рис. 8.8. Основные типы распределения особей в пространстве: а — равномерное; б — групповое; в — случайное
По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых. Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь). К его недостаткам относится истощение пищевых ресурсов при излишне высокой плотности популяции.
По форме совместного существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами.
Динамические показатели популяции
Рождаемость (скорость рождаемости) — число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.
Смертность (скорость смертности) — число особей, погибших в популяции за единицу времени (от хищников, болезней, старости и других причин). Смертность — величина, обратная рождаемости.
Скорость роста популяции — изменение численности популяции в единицу времени. Скорость роста популяции может быть положительной, нулевой и отрицательной. Она зависит от показателей рождаемости, смертности и миграции (вселения — иммиграции и выселения — эмиграции). Увеличение (прибыль) численности происходит в результате рождаемости и иммиграции особей, а уменьшение (убыль) численности — в результате смертности и эмиграции особей.
Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции (рис. 8.9). Существуют две основные модели роста популяции: J-образная и S-образная (табл. 8.13).
Рис. 8.9. Кривые роста численности популяций: 1 — J-образная кривая; 2 — S-образная (логистическая) кривая; К — ёмкость среды
Таблица 8.13. Характерные особенности
J- и S-образных моделей роста популяции
8.2.3. Экологические стратегии
Выживаемость — абсолютное число особей (или процент от исходного числа особей), сохранившихся в популяции за определённый промежуток времени:
Z = n/N- 100%,
где Z — выживаемость, %; n — число выживших; N — исходная численность популяции.
Выживаемость зависит от возрастного и полового состава популяции, действия тех или иных факторов среды и др. Выживаемость можно выразить в виде кривых выживания. Кривые выживания отражают, как по мере старения снижается численность (побей одного возраста в популяции. Различают три основных типа кривых выживания (табл. 8.14; рис. 8.10).
Рис. 8.10. Кривые выживания: I — кривая дрозофилы; II — кривая гидры; III — кривая устрицы
Таблица 8.14. Типы кривых выживания
Комплекс свойств популяции, направленных на повышение вероятности выживания и оставление потомства, называется экологической стратегией выживания. Выделяют два типа экологических стратегий: r-стратегия и К-стратегия (табл. 8.15).
Таблица 8.15. Характерные особенности r- и К-видов
8.2.4. Регуляция численности популяции
Гомеостаз популяции — поддержание определённой численности (плотности). Изменение численности зависит от целого ряда факторов среды — абиотических, биотических и антропогенных. Однако всегда можно выделить ключевой фактор, наиболее сильно влияющий на рождаемость, смертность, миграцию особей и т.д.
На рисунке 8.11 показано, как поддерживается гомеостаз популяции, регулируемый доступностью пищевых ресурсов.
Рис. 8.11. Гомеостаз в популяции животных, регулируемый доступностью пищевых ресурсов
Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые и независимые от плотности. Зависимые от плотности факторы изменяются вместе с изменением плотности, к ним относятся биотические факторы. Независимые от плотности факторы остаются постоянными с изменением плотности, это абиотические факторы.
Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности. Выделяют три механизма торможения роста численности популяций:
Понимание механизмов регуляции численности популяций чрезвычайно важно для реализации возможности управления этими процессами. Деятельность человека часто сопровождается сокращением численности популяций многих видов. Причины этого — в чрезмерном истреблении особей, ухудшении условий жизни вследствие загрязнения окружающей среды, беспокойства животных, особенно в период размножения, сокращении ареала и т.д. В природе нет и не может быть «хороших» и «плохих» видов, все они необходимы для её нормального развития. В настоящее время остро стоит вопрос сохранения биологического разнообразия. Сокращение генофонда живой природы может привести к трагическим последствиям. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) издаёт «Красную книгу», где регистрирует следующие виды: исчезающие, редкие, сокращающиеся, неопределённые. Также там содержится «чёрный список» безвозвратно исчезнувших видов.
В целях сохранения видов человек использует различные способы регулирования численности популяции: правильное ведение охотничьего хозяйства и промыслов (установление сроков и угодий охоты п отлова рыбы), запрещение охоты на некоторые виды животных, регулирование вырубки леса и др.
В то же время деятельность человека создаёт условия для появления новых форм организмов или развития старых видов, к сожалению, часто вредных для человека: болезнетворных микроорганизмов, вредителей сельскохозяйственных культур и т. д.
Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.2. Экология популяций
1 комментарий для “Экология популяций”
В пределах среды жизни организмы разных видов предпочитают местообитания с конкретными условиями, к которым имеются приспособления. Организмы с приспособлениями к определённым взаимоотношениям со средой образуют экологические группы.
8.1. Понятие о популяции в экологии
8.1. Понятие о популяции в экологии
Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.
Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.
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.
Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
2.5. Основной закон экологии
2.5. Основной закон экологии Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате
14 Популяции
14 Популяции Плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле. Бытие Хотя голод и болезни — эти извечные враги человечества — косили людей с
Растущие популяции
Растущие популяции Если мы рассмотрим теперь влияние рождаемости и смертности на численность населения, то обнаружим любопытную тенденцию: население земного шара постоянно увеличивается. При сохранении современных темпов роста к 1980 г. население Земли достигнет 4
Уменьшающиеся популяции?
Уменьшающиеся популяции? Несмотря на низкий процент смертности, популяции Западной Европы и британских доминионов почти не изменяются: понизившийся уровень рождаемости уравновешивает снижение смертности. Если бы не такое «равновесие», уровень жизни в этих странах не
Популяции будущего
Популяции будущего Каждую популяцию можно рассматривать как состояние в ряду изменений, зависящих от соотношения между собою рождаемости и смертности. Поэтому демографическая политика страны должна строиться с учетом состояния в данное время возможных изменений в
Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ
Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ 8.1. Понятие о популяции в экологии Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население.
8.6.6. Математическое моделирование в экологии
8.6.6. Математическое моделирование в экологии Надорганизменные системы, которые изучает экология – популяции, биоценозы, экосистемы, – чрезвычайно сложны. В них возникает множество взаимосвязей, сила и постоянство которых непрерывно меняются. Одни и те же внешние
8.3. Законы экологии и их следствия
8.3. Законы экологии и их следствия Огромное биоразнообразие флоры и фауны, которое сохраняется на протяжении многих веков было бы немыслимо без его подчинения законам экологии. Как известно, законом называют наличие внутренней причинно-устойчивой связи между явлениями
МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ
МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ Много различных экологических процессов действует в рамках гораздо большей (или меньшей) пространственной и временной шкалы, чем та, которая привычна для нашего восприятия. Пространство в экологии измеряется величинами от микроскопических до
МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ
МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ Роль моделей в экологии всегда была спорным вопросом. Приверженцы моделей утверждают, что без теоретического обоснования экологи обречены собирать разрозненную информацию, они не способны связать ее воедино и осознать общую картину. Практики же
ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ
ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ Любая наука ищет в многообразии окружающего мира какие — то закономерности и объяснение этих закономерностей. В экологии тоже актуален вопрос о том, насколько реально выделить общие закономерности и до какой степени правомерно применять теории,
РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ
РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ Некоторые популяции демонстрируют удивительное постоянство численности в течение долгих периодов, численность других же колеблется довольно сильно. Но при этом они не вымирают и не размножаются беспредельно, несмотря на все
РОСТ ПОПУЛЯЦИИ
РОСТ ПОПУЛЯЦИИ В каком-то из изданий было сказано, что если бы человеческая популяция продолжала расти с нынешней скоростью, то через 200 лет огромная масса людей устремилась бы в космос со скоростью света. Этого, конечно, не произойдет; это всего лишь шутка, показывающая,
Соотношение полов в популяции
Соотношение полов в популяции Как показывают исследования зоологов, для большинства видов животных типичным является соотношение самцов и самок в популяции близкое 1:1. В норме у человека на 100 новорожденных девочек приходится 106 мальчиков. Так что и у человека