Популяции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

популяция биогенный круговорот экологический

Введение

1. Понятие о популяции. Типы. Состав

2. Основные характеристики популяции

2.1 Свойства популяции

3. Структура и динамика популяции

4. Экологические стратегии популяций

Список литературы

Введение

Виды живых организмов обеспечивают устойчивое поддержание биогенного круговорота в биогеоценозе на уровне популяции. Изучением популяций занимаются достаточно давно, и к настоящему времени сложилось определенное понимание особенностей их функционирования.

Популяция представляет собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность его к конкретным условиям среды обитания, включая взаимоотношения с другими видами. Наиболее близким по значению к популяции является известное из курса истории понятие "племя".

Основными экологическими характеристиками популяции являются: величина популяции по занимаемому пространству (ареалу) и по численности особей; структура популяции - возрастная, половая, пространственная; динамика популяции - изменение признаков с течением времени. Популяция обладает многими признаками, которые характеризуют ее как целое: численность, рождаемость, смертность, возрастной и половой состав, характер распределения в пределах ареала.

Численность популяции - число особей на единицу площади или объёма - никогда не бывает произвольной и постоянной в течение длительного времени, и изменяется в пределах определенного диапазона, согласно правилу Ю. Одума: «Существуют определённые верхние и нижние пределы численности популяции, которые соблюдаются в природе в условиях стабильности среды обитания».

Зависимость численности популяции от среды обитания устанавливает правило К.Фридерихса (1927): «Регулирование численности популяции есть результат комплекса воздействий абиотической и биотической среды в местообитании вида. Видовую способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды характеризует биотический потенциал популяции». В данных конкретных условиях живые организмы стремятся максимально реализовать свой биотический потенциал, то есть в каждой популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Рост популяций организмов в естественных условиях ограничивается запасами пищи и доступным пространством, пригодным для местообитания - т. е. ёмкостью среды или воздействием лимитирующих (ограничивающих) факторов - сопротивлением среды. Причём эти факторы влияют на численность опосредованно, через изменение системы биотических взаимодействий.

1. Понятие о популяции

Популяция (от лат. populatio - население) - совокупность всех представителей данного вида, занимающих определенную область в одно и то же время. Важная особенность популяции - большое генотипическое сходство составляющих ее особей и как следствие сходство во всех свойствах и признаках по сравнению с особями даже соседних популяций того же вида. Это объясняется тем, что внутри популяции случайное свободное скрещивание и "перемешивание" особей осуществляются легче и чаще, чем между различными популяциями, из-за их территориальной обособленности друг от друга.

Популяция - самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию, поэтому ее и называют элементарной эволюционной единицей. Отдельно взятый организм не является элементарной эволюционной единицей, так как его генотип остается неизменным на протяжении всей жизни. Популяция, благодаря большой численности особей, представляет собой непрерывный поток поколений. Популяция представляет собой не хаотическое скопление особей, а устойчивое, имеющее определённую структуру образование. Особи популяции различаются по возрасту, полу, генотипу, но тесно связаны между собой. Большинство связей направлено на воспроизводство популяции, что определяется, прежде всего, взаимоотношениями между полами и возрастными группами. Длительное устойчивое существование популяции зависит от численности особей в ней.

Типы популяции:

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 (рис.1): элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией.

Пример. Одна из нескольких стай рыб одного вида в озере.

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.

Пример. 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.

Пример. У вида "белка обыкновенная" насчитывается около 20 географических популяций, или подвидов.

Состав:

Условно в популяции можно выделить три экологические возрастные группы: пререпродуктивная -- группа особей, возраст которых не достиг способности воспроизведения; репродуктивная -- группа, воспроизводящая новые особи; пострепродуктивная -- особи, утратившие способность участвовать в воспроизведении новых поколений. Длительность этих возрастов по отношению к общей продолжительности жизни сильно варьирует у разных организмов.

2. Основные характеристики популяции

Состоит из особей разного возраста (зачатки, новорожденные, молодые, взрослые и старые); особи популяций различаются между собой по полу (мужские и женские); особи характеризуются наибольшим числом связей, непрерывно обмениваются информацией (наследственной, биохимической и сигнальной); особи одной популяции имеют больше сходства, чем особи разных популяций одного вида; в ней более вероятны встречи самцов и самок; имеют определённую численность и плотность особей; границы ареала популяций часто совпадают с границами биогеоценозов.

Смешиванию популяций мешает географическая изоляция (горы, реки, дороги и др.) и биологическая изоляция (различие в сроках и повадках спаривания у животных, у растений разные сроки цветения, несовместимость пыльцы и рыльца пестика и др.). Очевидно, что наборы условий в различных местообитаниях могут несколько различаться. Под влиянием разных условий в отдельных популяциях могут возникать и накапливаться свойства, отличающие их друг от друга. Это может проявляться в небольших отклонениях строения организмов, принадлежащих к разным популяциям, их физиологических показателей других характеристик. Таким образом, популяции, как и отдельные организмы, обладают изменчивостью. Как и среди организмов, среди популяций невозможно найти двух полностью тождественных.

2.1 Свойства популяции

Генотип - совокупность генов данного организма.

Фенотип - совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития.

Плотность популяции - число особей (животных, растений, микроорганизмов) в расчёте на единицу объёма (воды, воздуха или почвы) или поверхности (почвы или дна водоёма).

Численность популяции - число организмов, относящихся к одной популяции в каждый момент времени. Является видоспецифическим признаком.

Важнейшее свойство популяций - самовоспроизводство. Они являются устойчивыми во времени и пространстве группировками особей одного вида. К стайке рыб или воробьев не применим термин «популяция». Такие группы могут легко распадаться под влиянием внешних факторов или смешиваться с другими. Иными словами, они не способны устойчиво воспроизводить сами себя.

3. Структура и динамика популяции

Каждая популяция имеет определенную структуру:

возрастную (соотношение особей разного возраста);

сексуальную (соотношение полов);

пространственную (колонии, семьи, стаи и т.д.).

Кроме того, каждая популяция имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности. Структура популяции, ее численность и динамика численности определяются экологической нишей данного вида и конкретно - соответствием условий места обитания (факторов среды) требованиям толерантности слагающих популяцию организмов. Поэтому, влияя на животный или растительный мир, человек всегда воздействует на популяции, меняет их параметры и структуру, зачастую нарушая их соответствие реальным режимам экологических факторов, иногда это может привести к гибели популяции. Типичный пример - резкое уменьшение численности некоторых животных, которых сейчас заносят в "Красную книгу” и рассматривают как исчезающих или находящихся на грани уничтожения.

Следовательно, охрана живой природной среды заключается в сохранении режимов экологических факторов, при которых не разрушаются экологические ниши, обеспечивается нормальное функционирование популяции живых организмов, соответствие их состава и структуры конкретным условиям места обитания.

В любой природной системе поддерживается та численность особей в популяциях обитающих животных и растений, которая в наибольшей степени соответствует интересам воспроизводства. Численность зависит от постоянно действующих экологических факторов.

Численность (или объем популяции) выражается определенным количеством особей. Популяции могут быть разной степени численности: у одних видов они представлены десятками экземпляров, у других - десятками тысяч. Популяции бактерий в активном иле состоят из миллиардов особей.

Для того чтобы сравнить численность отдельных популяций или изменение численности одной и той же популяции в разные отрезки времени пользуются таким относительным показателем, как плотность. Плотность - это численность популяции, отнесенная к единице занимаемого ею пространства или среднее число особей на единицу площади или объема.

Зная изменение плотности во времени или пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность особей, представляет или нет данная популяция угрозу хозяйственным интересам (хотя иногда для этого нужны дополнительные данные).

Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными, между животными и растениями, поскольку все они являются биологическими факторами по отношению друг к другу. Плотность может также зависеть и от колебаний абиотических факторов среды. Плотность популяции - видоспецифический показатель, для каждого вида существуют оптимальные пределы плотности его популяций. Варьирование плотности в объеме каждой популяции зависит от всего комплекса биотических и абиотических факторов окружающей среды.

Численность и плотность популяции - не случайные величины, они предопределены не только режимами экологических факторов в данное время, но и всем предшествующим развитием данной популяции. Численность живых организмов не бывает постоянной, а всегда колеблется в более или менее широких пределах. Знание закономерностей динамики численности популяций необходимо для прогнозирования возможных нежелательных явлений и внесения коррективов в эту динамику с целью управления ею.

Изменение численности особей в популяции влияет на плотность. В конкретный момент времени численность особей в популяции отражает ее рождаемость и смертность, в зависимости от соотношения этих показателей говорят о балансе популяции. Если рождаемость выше смертности, то популяция численно растет, и наоборот.

Под рождаемостью понимают численно выраженную способность популяции к увеличению. Эта способность зависит от многих факторов: числа самок в популяции, количество половозрелых особей, плодовитости, числа поколений в году, условий размножения и др. Смертность, как и рождаемость, можно выразить в количестве особей, погибших за определенный отрезок времени. Но обычно говорят о выживаемости, которая фактически и характеризует состояние популяции. Под выживаемостью понимают долю особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения.

4. Экологические стратегии популяций

Определение стратегии популяций обычно связывают концепцией r и k-отбора.

В популяциях, состоящих из быстро размножающихся особей, действует r-отбор. R-популяции характеризуются высокой плодовитостью, быстрым размножением, коротким периодом индивидуального развития, малыми размерами особей, но слабой конкурентоспособностью и, как правило, отсутствием заботы о потомстве. Эти популяции быстро расселяются, занимают обширные территории, малоустойчивы, не могут становиться доминантами в сообществах. Они характерны для ранних стадий сукцессий, быстрее заселяют нарушенное местообитание (горная порода, лесные вырубки, выгоревшие участки).

Для популяций, в которых рост сопровождается регулярными или случайными всплесками, характерен k-отбор. Популяции, в которых плотность более устойчива, называются равновесными, они характеризуются к-отбором. В популяциях, которые состоят из особей, медленнее размножающихся, но более конкурентоспособных, действует к-отбор. Для к-популяций характерны большая конкурентоспособность, медленное расселение, большая продолжительность жизни, хорошие защитные механизмы, малая устойчивость к изменениям среды, большие размеры особей, именно они населяют стабильные местообитания, характерны для более поздних сукцессии. Скорость их размножения зависит от плотности популяций.

Например, у зайца-беляка и рыси период колебаний численности равен 9,6 года. Максимум колебаний численности рыси сдвинут на 1- 2 года вперед по сравнению с численностью зайца, так как рысь питается зайцами.

Список используемой литературы

1. Ю.Л. Хотунцев. «Экология и экологическая безопасность»: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. - М.: Издательский центр «Академия», 2002, - 480 с.

2. Экология: Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Денисова. Серия «Учебный курс». - Ростов н /Д: Издательский центр «МарТ», 2002. - 640 с.

3. Степановских А.С. Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. - Ростов н /Д: изд-во «Феникс», 2001 - 576 с.

5. Шилов И.А. Экология: Учеб. для биол. и мед. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1997. - 512 с.

6. В.А. Радкевич. Экология. Краткий курс. Мн., «Вышэйш. школа», 1997. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru