Определение вида и популяции

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Правило Четверникова. определение вида и популяции

Правило объединения в популяции было сформулировано в 1903г. С.С. Четвериковым:

индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде на изолированными отдельностями, а только их определенным образом организованными совокупностями.

Особи любого живого вида распределены в пределах ареала неравномерно, образуя сгущения и относительно разреженные участки. «Центры плотности «каждого вида и образуют, как правило, популяции, которые являются элементарной структурой вида, формой в которой вид существует в природе.

По определению академика С.С. Шварца, популяция - это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

В современном представлении популяция -- это минимальная самовоспроизводящаяся совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале), отделенная от других популяций той или иной формой изоляции, образующая генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу. У растений совокупность особей одного вида среди особей другого вида называют ценопопуляцией.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное размножение, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Генетическая цель популяции - оставление жизнестойкого потомства при максимальном использовании ограниченных ресурсов среды.

Вид _ это исторически сложившаяся совокупность популяций особей, сходных по морфо-физиологическим свойствам, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство, занимающих определенный ареал. Каждый вид живых организмов можно описать совокупностью характерных черт, свойств, которые называются признаками вида. Признаки вида, с помощью которых один вид можно отличить от другого, называются критериями вида. Наиболее часто используют семь общих критериев вида:

1. Специфический тип организации: совокупность характерных признаков, позволяющих отличить особей данного вида от особей другого.

2. Географическая определенность: существование особей вида в конкретном месте на земном шаре; ареал -район обитания особей данного вида.

3. Экологическая определенность: особи вида живут в конкретном диапазоне значений физических факторов среды, таких как температура, влажность, давление и пр.

4. Дифференцированность: вид состоит из более мелких групп особей.

5. Дискретность: особи данного вида отделены от особей другого разрывом - хиатусом. Хиатус определяется действием изолирующих механизмов, таких как несовпадение сроков размножения, использование специфических поведенческих реакций, стерильность гибридов и др.

6. Воспроизводимость: размножение особей может осуществляться бесполым путем (степень изменчивости низкая) и половым (степень изменчивости высокая, так как каждый организм сочетает признаки отца и матери).

7. Определенный уровень численности: численность претерпевает периодические (волны жизни) и непериодические изменения.



2. Типы популяций в зависимости от размеров территории

Типы популяций в зависимости от размеров территории (элементарная, экологическая, географическая).

· локальная (элементарная) популяция

· экологическая популяция (совокупность элементарных, приуроченная конкретным биоценозом).

· Географическая - совокупность экологических, заселивших географически сходные районы.

3. Статистические динамические характеристики популяции кривые выживания

2. Статические характеристики популяций (численность, плотность).

· Численность - общее количество особей, на данной территории или в данном объёме

· Плотность популяции - количество особей или биомасса на единицу площади или объема

3. Динамические характеристики популяций: (рождаемость, смертность, выживаемость, продолжительность жизни). Кривые выживания.

· Рождаемость и смертность: абсолютная - число новых особей популяции за единицу времени, удельная - средний прирост/убывание численности на особь.

· Продолжительность жизни - Физиологическая (потенциально возможная), максимальная, средняя.

· Выживаемость - абсолютное число особей, сохранившихся в популяции за определённый промежуток времени.

· Кривые выживания:

o Выгнутая

o Линейная

o Вогнутая

o Ступенчатая

o S-образная

популяция четвериков рост территория

4. Экспоненциальный и логистический законы роста численности популяции

Частные случаи общего закона

Если в правой части уравнения (5) убрать и линейный и нелинейный член, то получим уравнение (7), в котором разность между числом родившихся и умерших за единицу времени (Р - С)/Дt равна нулю, и мальтузианский прирост, соответственно, будет равен убыли за счет взаимодействий. Нелинейный член может быть не монотонной функцией численности, и тогда рост будет более сложным. Устойчивый гомеостаз, когда численность популяции остается неизменной или слабо колеблется около положения равновесия, достигается при тех значениях численности, которые обращают правую часть уравнения (5) в нуль. И при которых вторая производная от правой части -- отрицательна. [24]

Экспоненциальный рост возникает при отсутствии взаимодействий между членами популяции (он был рассмотрен нами ранее). В этом случае в обобщенном уравнении (5) необходимо отбросить нелинейный член F(N).

Если для некоторой популяции коэффициент рождаемости есть величина постоянная и не зависит от численности, а коэффициент смертности пропорционален численности, то рост будет логистическим (9).

Модель логистического роста, основанная на предположении об убывающей линейной зависимости удельной скорости популяционного роста от численности популяции, является наиболее простой из существующих моделей ограниченного роста. В этом ее несомненное достоинство. Но берется она, по сути, «с потолка», т.к. уравнение (9) никак не вытекает из каких-либо особенностей размножения и гибели организмов. Этим она отличается от модели естественного экспоненциального роста, которая полностью прозрачна и не содержит никаких искусственных предположений. Поэтому реальная S-образная кривая роста популяции может сильно отличаться от логистической кривой.

«Предположение о линейной зависимости скорости роста популяции от ее плотности (основное условие логистического роста) Ф. Смит (Smith, 1963) проверил экспериментально на лабораторной популяции рачка Daphnia magna. Увеличивая объем сосуда с питательной средой, в котором содержались дафнии, Ф. Смит в течение некоторого времени поддерживал плотность растущей популяции на одном уровне. Определив таким образом при разных плотностях значения удельной скорости популяционного роста, Ф. Смит построил по экспериментальным данным график, отражающий взаимосвязь данных величин. В соответствии с логистической моделью ожидалось, что график этот будет прямой линией, однако на самом деле получилась кривая, т. е. при низкой плотности популяция росла быстрее, чем это было бы при линейной зависимости, а при высокой -- медленнее. Учтя эти данные и соответствующим образом модифицировав модель, Смит добился гораздо лучшего соответствия ее результатам эксперимента». [26]

В случае, когда нелинейный член (F(N) = -N²f(N)) представляет собой монотонную функцию можно говорить об обобщенном логистическом росте (9A). Такое уравнение называют иногда обобщенным уравнением роста Ричардса (Richards, Карманова, Иванилова, 1971) и используют для описания роста как отдельных организмов, так и популяций в целом. [26]

5. Структура популяции

Возрастная структура отражает соотношение различных возрастных групп в популяции. Оно определяет способность популяции к размножению и показывает перспективу ее дальнейшего развития. Выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный. Длительность каждого из них варьирует в связи с продолжительностью жизни особей. Популяции с большой долей предрепродуктивных особей (молодых, не достигших полового созревания) являются развивающимися, или растущими. При равномерном распределении особей по возрастным группам популяции находятся в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей численность популяции со временем будет снижаться. Такие популяции называются вымирающими, или стареющими.

Половая структура отражает численное соотношение мужских и женских особей. У многих организмов это соотношение составляет 1:1, что обеспечивается генетическими механизмами определения пола.

Возрастно-половые пирамиды -- графическое представление распределения населения по полу и возрасту, использующееся для характеристики половозрастного состава населения.

Возрастно-половой состав населения представляет соотношение возрастно-половых групп -- совокупностей людей одинакового возраста. Это основной элемент возрастной структуры населения. В зависимости от целей исследования различают возрастные группы однолетние и укрупненные: пяти- и десятилетние. Однако для оценки общих структурных сдвигов применяются и более крупные возрастные группы.

Возрастно-половые пирамиды представляют собой диаграммы, на которых число людей каждого возраста (или доля их в населении) изображено горизонтальной полосой определенного масштаба. Полосы располагаются одна над другой в порядке увеличения значений возраста, в левой части диаграммы -- для мужчин, в правой -- для женщин. Возрастно-половые пирамиды строятся обычно по годичным или пятилетним возрастным группам, а иногда и по десятилетним группам. Однако половозрастные пирамиды, построенные по крупным возрастным группам, не раскрывают детальные особенности возрастного и полового состава населения.

Состав возрастно-половой структуры населения в первую очередь является результатом эволюции воспроизводства населения. Тип воспроизводства населения, формируемый процессами рождаемости и смертности в настоящий и прошедшие периоды, определяет соотношение населения различных возрастных групп.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗРАСТЫ - понятие, относящееся к возрастной структуре популяций. Обычно выделяют три экологических возраста, названные Ф. С. Боденхаймером (1938): препродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный. Длительность каждого экологического возраста относительно продолжительности жизни сильно варьирует у разных организмов.

6. Пространственная структура популяции

Каждая популяция занимает пространство, обеспечивающее условия жизни для ограниченного числа особей. При этом важно не только численность популяции, но и распределение особей в пространстве.

При изучении пространственной структуры популяций различают случайное (1), равномерное (диффузное) (2) и неравномерное (мозаичное) (3) распределение особей. Но возможны и переходные структуры.

Случайное распределение в природе наблюдается редко, когда среда очень однородна, а организмы не стремятся объединяться в группы.

Равномерное распределение бывает там, где между особями сильная конкуренция или существует антагонизм.

Встречается в чистых зарослях некоторых растений

Неравномерное (групповое) распределение - образование различных скоплений - наиболее часто встречающееся.

Например, гнездовья грачей в рощах и парках.

Активность особей, групп, пар в популяции обычно бывает ограничена пространством, называемыминдивидуальным (или семейным) участком и у высших животных регулируется инстинктом. Им свойственно территориальное поведение - реакция на нахождение других членов группы. В зависимости от характера использования пространства подвижных животных подразделяют на оседлых и кочевых. Оседлыев течение всей жизни используют довольно ограниченный участок среды. Им присущи инстинкты привязанности к своему участку, регулярное возвращение на этот участок, при вынужденном перемещении. Такое чувство дома получило название «хоминг».

Например, занимание одной парой скворцов одного скворечника в течение ряда лет, возвращение аистов на свое гнездо.

Преимущества оседлого образа жизни:

· свободная ориентация на знакомой территории;

· меньше времени на поиск корма;

· быстрее найти убежище от врага;

· создание при необходимости запасов пищи;

Недостатки:

· быстрое истощение запасов пищи при большой плотности популяции.

Для оседлых животных все варианты пространственной структуры сводятся к 4 основным типам: диффузный, мозаичный, пульсирующий (характерен для популяций с резкими нециклическими колебаниями численности) и циклический (встречается у популяций с закономерным попеременным использованием территории в течение года, например, зимой и летом).

Кочевые животные совершают постоянные передвижения в пространстве, так как это вызвано изменением кормовой базы. Кочевой образ жизни характерен чаще для стад и стай. Масштабы и длительность таких миграций зависят от обилия пищи и численности стада.

Например, стада зебр в Серенгети в период сухого сезона кочуют на участке в 400 - 600 км.

Преимущества кочевого образа жизни:

· независимость от запасов пищи на конкретной территории;

Недостатки:

· Возрастание частоты гибели молодых и ослабленных особей от хищников.

В зависимости от размеров занимаемой популяциями территории Н.П. Наумов ввел понятия элементарные, географические и экологические популяции.

Элементарная (локальная) популяция является совокупностью особей вида, которые занимают какой-то небольшой участок однородной по условиям обитания площади. Число элементарных популяций зависит от степени разнородности условий среды обитания. Чем они разнообразнее, тем больше элементарных популяций можно выделить. Границы между элементарными популяциями размыты.

Совокупность элементарных популяций образует экологическую популяцию. Экологические популяции различаются предпочтениями в пище, времени кормления, времени размножения, режимах сна и бодрствования и др.

Например, в средней полосе России на покосных лугах сформировалось три экологических популяции погремка, отличающихся временем цветения.

Географическая популяция - группа особей одного вида, занимающая территорию с географически сходными условиями. Размер географической популяции будет зависеть от величины занимаемой территории и эколого-биологических особенностей своего вида. У географических популяций могут быть различны:

· сроки размножения,

· количество яиц в кладке (у северян больше),

· расстояние кочевки,

· взаимоотношения с соседями в биоценозе,

· структура гнезда,

· объекты питания птенцов,

· эврибионтность и стенобионтность и др

7. Структура популяции этологическая и экологическая

Этологическая (поведенческая) структура популяции отражает разнообразные формы совместного существования особей. Относительно одиночный образ жизни в природе достаточно редок и как правило характерен для определенных периодов онтогенеза.

Например, молодые самцы у львов ведут одиночный образ жизни до образования своего прайда.

При семейным образе жизни усиливаются связи между родителями и потомством, начинает заметнее проявляться территориальное поведение животных. Происходит ограничивание участка, достаточного для выкармливания потомства путем пахучих меток, угроз, различных звуковых сигналов, ритуального поведения и т.д.

Стая - временное объединение животных, проявляющих биологически полезную организацию действий (для защиты от врагов, добычи пищи, миграции и т.п.).

Например, стаи рыб (килька, салака, корюшка), птиц (гуси, утки), млекопитающих (собаки).

Стадо - длительное или постоянное объединение животных, в котором осуществляются все основные жизненные функции: добывание корма, защита от хищников, миграция, размножение, воспитание молодняка.

В стаде развито доминирование лидера (вожака) которому подчиняются остальные особи и строгая иерархия остальных. Иерархически организованному стаду свойственен определенный порядок перемещения, определенные позиции при защите от врагов, расположение на отдых, поглощение пищи и др.

Колония - групповое поселение оседлых животных на длительное время или на период размножения. По сложности взаимоотношений между особями колонии очень разнообразны. Наиболее сложные отношения в колониях общественных насекомых (термитов, муравьев, пчел), возникают на основе сильно разросшейся семьи. Члены колонии постоянно общаются друг с другом, обмениваются информацией, выполняют экологические функции, способствующие выживанию колонии.

Экологическая структура популяции представляет собой разделение всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды.

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 не в 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. Межвидовые взаимоотношения. Взаимосвязи организмов по «интересам»: трофические, форические, фабрические, топические.

· трофические (пищевые - один организм кормит другой) - навозный жук, ест навоз коровы

· топические (создают одним организма среды обитания для других) - (рыба клоун, человек)

· форические (один транспортирует другой) (клещи)

· фабрические (один организм использует другой для строительства) (птицы)



9. Межвидовые взаимоотношения

Взаимосвязи организмов по «характеру влияния»: положительные, отрицательные и нейтральные (нейтрализм, аменсализм, комменсализм, аллелопатия, антибиоз, симбиоз, мутуализм, протокооперация, синойкия, паразитизм, хищничество).

10. Хищничество. Механизмы стабилизации численности в системе "хищник-жертва"

· Речь идет о зависимости численности популяции хищника от численности жертвы (возрастание численности жертвы способствует росту численности хищника, спустя некоторый промежуток времени (это было показано на графиках)).

· Хищник не истребляет популяцию полностью

· Хищнику достаются особи слабые, больные либо измученные паразитами, а здоровые особи поддерживают численность популяции жертвы

Растительноямдные, травоямдные (лат. Herbivore) -- животные, питающиеся исключительно растительной пищей. Являются так называемыми первичными потребителями в пищевой цепи. К растительноядным относятся губки, большинство червей и три четверти всех насекомых. Наиболее известными примерами растительноядных млекопитающих являются зайцы, лошади, коровы, овцы и козы.

11. Межвидовая конкуренция, условия ее возникновения и последствия. Экологическая ниша и местообитание популяции, вида. Принцип Гаузе

· Межвидовая конкуренция возникает при использовании несколькими видами одного ресурса, на общей территории. Впоследствии численность слабейшего вида уменьшается, а может и вовсе исчезнуть.

· Местообитание - пространственно ограниченная совокупность условий среды, обеспечивающая весь цикл развития и размножения особей одного вида

· Экологическая ниша - это совокупность: 1- всех требований организма к условиям среды обитания и месту, где эти требования удовлетворяются. 2- всего множества биологических характеристик и физиологических параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида, преобразование им энергии, обмен информацией со средой и себе подобными.

· Принцип Гаузе - два вида не занимают одну и ту же экологическую нишу.

12. Внутривидовые взаимоотношения. Групповой, массовый эффекты. Типы агрегации особей: семьи, колонии, стаи, стада. Внутривидовой паразитизм

· Групповой эффект - активизация физиологических процессов, ведущая к повышению жизнеспособности при совместном существовании (коллективная защита от хищников (овцебыки, вороны), коллективная охота (львы, дельфины))

· Массовый эффект - эффект вызванный перенаселением среды

· Семья: усиливаются связи между родителями и потомством, заметно проявляется территориальное поведение животных

· Стая: временное объединение животных, проявляющих биологически полезную организованность действий (защита, добыча еды)

· Стадо: длительное или постоянное объединение животных, в котором осуществляются все основные функции жизни вида (добыча еды, защита от хищников, миграция, размножение и воспитание)

· Колония - групповое поселение оседлых животных на длительное время либо на период размножения.

13. Внутривидовая конкуренция, ее влияние на особей. Агрессия и территориальность в регуляции численности популяции

· Территориальность -врождённое стремление особи к свободе перемещения на некоторой минимальной площади.

· Агрессия: инфантицит (убийство детей) - львы, рыбы, люди, свиньи; Геронтоцит (убийство стариков) - волки, люди; Сиблицит() - гиены, свиньи, люди -всё это внутривидовая конкуренция.

14. Колебания численности и гомеостаз популяций. Механизмы популяционного равновесия: соотношение биотического потенциала и сопротивления среды

· Гомеостаз популяции -это равновесное состояние между биотическим потенциалом сопротивлением среды, которое поддерживает численность популяции на уровне оптимальной для данных условий величины (пример- природная динамика системы «хищник - жертва»)

· Возможные колебания численности популяции:

o Периодические (4-3 года колеблется численность)

o Непериодические - вспышки массового размножения некоторых видов

Популяционные волны - природная динамика системы «хищник - жертва»

Экологические стратегии выживания популяций: К-r спектр.

1) R-стратегии: отбор направлен прежде всего на повышения скорости роста популяции (растения с мелкими семенами, для рыб с мелкой икрой) вогнутая кривая выживания.

2) К - стратегии: направленны на повышение выживаемости в условиях стабильной численности (страус, растения с крупными семенами, пингвины) выгнутая кривая выживания.

Размещено на Allbest.ru

...