Популяция

Популяция
План
1.
Понятие популяции. Типы популяций
2. Основные характеристики популяции
3. Структура и динамика популяций
4. Колебание численности
Понятие демэкологии
Демэкологии
или
популяционная
экология – наука, изучающая реакции
групп организмов или популяции на
изменение условий среды и как следствие
обратного действия популяции на среду
своего обитания.
Понятие о популяции
Вид представляет сложный комплекс
или
даже
систему
внутривидовых
групп, которые охватывают в своем
составе особей со специфическими
чертами
поведения.
строения,
физиологии
и
• Популяция - элементарная группировка особей одного
вида, занимающая определенную территорию и обладающая
всеми необходимыми условиями для поддержания своей
стабильности длительное время в меняющихся условиях
среды. (С.С. Шварц)
• Популяция - это совокупность особей одного вида,
имеющих общий генофонд и населяющих определенное
пространство, с относительно однородными условиями
обитания. (Н.Ф. Реймерс)
• Популяция является генетической
единицей вида, изменения которой
осуществляет эволюция вида.
• У популяции
приспособительные
реакции и возможности значительно
выше, чем у слагающих её индивидов.
Н.П. Наумов (1963) выделил популяции, в
зависимости от размеров занимаемой территории
• Элементарная
(микропопуляция)
–
совокупность особей одного вида, занимающих
какой-то небольшой участок однородной
площади.
• Экологическая – совокупность элементарных
популяций,
внутривидовые
группировки,
приуроченные к конкретным биоценозам
• Географическая – группа особей, населяющая
территорию с географически однородными
условиями.
Ареал.пространство,
на котором
популяция или вид в целом встречается в
течении своей жизнедеятельности.
Ареал может быть сплошным или
разорванным (дизьюнктивным), если
между его частями возникают различные
преграды (водные, орографические и
д.р.),
пространство,
незаселенные
представителями данного вида.
Выделяют различные центры ареалов:
геометрический
центр,
центр
возникновения вида в пределах ареала;
центр обилия – часть ареала, на которой
сосредоточена наибольшее количество
особей в зависимости от величины ареала
и характера распространения различают
космополитов, убиквистов, эндемиков.
Космополиты – виды растений и
животных,
представители
которых
встречаются на большей части обитаемых
областей земли (например, комнатная
муха, серая крыса).
Убиквисты – виды растений и животных с
широкой экологической валентностью,
способные существовать в разнообразных
условиях среды, имеют обширные ареалы
(например,
тростник
обыкновенный,
волк).
Эндемики – виды растений и животных,
которые имеют небольшие ограниченные
ареалы (часто встречаются на островах
океанического происхождения, в горных
районах и изолированных водоемах).
По способности к самовоспроизведению и
самостоятельной
эволюции
популяции
бывают перманентные (постоянные) и
темпоральные (временные).
По способу размножения популяции делят на
панмиктические, клональные и клональпанмиктические.
Панмиктические популяции состоят из
особей, размножающихся половым путем, для
которых
характерно
перекрестное
оплодотворение.
Клональные популяции состоят из особей,
для которых характерно только бесполое
размножение.
Клонально-панмиктические популяции –
образованны особями с чередованием полового
и бесполого размножений.
Структура популяции
Количественные
показатели
(характеристики)
популяций 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
определенный промежуток времени. Основные из
них: рождаемость, смертность, скорость роста
популяции.
• Численность – общее количество особей на данной
территории или в данном объеме
• Плотность – количество особей на единицу площади или
объема.
• Рождаемость – (плодовитость) определяется числом новых
особей, появившихся за единицу времени в результате
размножения.
• Смертность популяции – это количество особей, погибших
за определенный период. Различают три типа смертности:
- первый характеризуется одинаковостью во
всех возрастах;
- второй- повышенной гибелью особей на
ранних стадиях развития;
- третий тип характеризуется повышенной
гибелью взрослых (старых) особей.
Ввиду сложной организации, различают: половую, возрастную,
пространственную и этологическую структуру популяций.
Средняя продолжительность жизни организмов и соотношение
численности (или биомассы) особей различного возраста
характеризуются возрастной, а соотношение особей разного
пола — половой структурами популяции.
По Г.А. Новикову выделяется пять возрастных групп
животных:
1. новорожденные – до момента прозрения;
2. молодые – подрастающие особи, еще не достигшие
половой зрелости;
3. полувзрослые – близкие к половой зрелости;
4. взрослые – половозрелые животные;
5. старые – переставшие размножаться особи.
Каждая популяция занимает пространство,
обеспечивающее
условия
жизни
для
ограниченного числа особей. При изучении
пространственной
равномерное
структуры
различают
(регулярное), неравномерное
(агрегированное,
групповое,
мозаичное)
и
случайное (диффузное) распределение особей
на территории (в пространстве).
Распределение особей внутри
популяции
равномерное
случайное
групповое
В зависимости от характера использования пространства
подвижных животных подразделяют на оседлых и кочевых.
Оседлые животные в течение всей или большей части
жизни используют довольно ограниченный участок среды.
Им присущи инстинкты привязанности к своему участку,
регулярное возвращение к месту размножения после
длительных и дальних миграций.
Кочевые
животные
совершают
постоянные
передвижения в пространстве, так как они зависят от запаса
корма на данной территории.
Этологическая (поведенческая) структура - отражает
разнообразные формы совместного существования особей в
популяциях. Различают: одиночный образ жизни, семейный,
стая, стадо, колония.
Одиночный образ жизни следует выделить в первую
очередь, хотя полностью одиночного существования
организмов в природе нет, так как в этом случае было бы
невозможно размножение.
Семейный образ жизни — усиливаются связи между
родителями и потомством, начинает заметно проявляться
территориальное поведение животных. Путем различных
сигналов, маркировки, угроз и тому подобного обеспечивается
владение участком, достаточным для выкармливания
потомства.
Стая — временное объединение животных, проявляющих
биологически полезную организованность действий (для
защиты от врагов, добычи пищи, миграции и т. п.). Наиболее
широко стайность распространена среди рыб и птиц.
Стадо — длительное или постоянное объединение
животных, в котором осуществляются все основные функции
жизни вида: добывание корма, защита от хищников,
миграция, размножение, воспитание молодняка
Колония — это групповое поселение оседлых
животных на длительное время или на период
размножения. По сложности взаимоотношений между
особями колонии очень разнообразны, наиболее сложные
отношения складываются в поселениях для общественных
насекомых (термитов, муравьев, пчел, ос и др.),
Динамика популяций — это процессы изменения ее
основных биологических показателей (численности, биомассы,
структуры) во времени в зависимости от экологических
факторов.
Кривая
выживания
представляет
собой
график
зависимости от времени числа выживших на данный момент
особей для некоторой начальной группы новорожденных.
Каждому биологическому виду свойственна своя характерная
кривая выживания.
Рис. 1. Кривые выживания: 1 – человек или крупные млекопитающие;
2 гидра или чернохвостый олень; 3 – устрица или рыба.
Если при незначительной эмиграции и иммиграции
рождаемость превышает смертность, то популяция будет
расти. Рост популяции является непрерывным процессом,
если в ней существуют все возрастные группы.
J-образная модель роста популяции. Рост происходит
сначала медленно, а затем стремительно увеличивается, т. е.
кривая роста популяции принимает J -образный вид
S-образная модель роста популяции. Иное развитие
получает ситуация при ограниченности пищевых ресурсов
либо при скоплении токсичных продуктов (отходов)
метаболизма. Первоначальный экспоненциальный рост в
исходных
благоприятных
условиях
со
временем
продолжаться не может и постепенно замедляется.
Рис. 2. Типы кривых роста численности популяции (модели роста
популяции): а – J-образная; б – S-образная; К- поддерживающая
емкость среды
В природе в основном встречаются три вида
кривых
изменения
численности
популяции:
относительно стабильный, скачкообразный и
циклический.
Виды, у которых численность из года в год
находится на уровне поддерживающей емкости
среды, имеют достаточно стабильные популяции.
Такое постоянство характерно для многих видов
дикой природы и встречается, например, в
нетронутых тропических влажных лесах, где
среднегодовое количество осадков и температура
изменяются день ото дня и из года в год крайне мало.
У других видов колебания численности
популяций носят правильный циклический характер.
Хорошо знакомы примеры сезонных колебаний
численности, тучи комаров; поля, заросшие цветами;
леса, полные птиц, - все это характерно для теплого
времени года в средней полосе и сходит практически
на нет зимой.
Ряд видов, таких, как енот, в основном имеют
достаточно стабильные популяции, однако время от
времени
их
численность
резко
возрастает
(подскакивает) до наивысшего значения, а затем резко
падает до некоторого низкого, но относительно
стабильного уровня. Эти виды относят к популяциям
со скачкообразным ростом численности.
Гомеостаз популяции – поддержание определенной
численности (плотности) (рис.). 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.
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.
Истощение доступных
запасов пищи
Рост численности
популяции
Уменьшение численности
популяции
Уменьшение
воспроизводства и
выживаемости
Уменьшение численности
популяции
(-)
Отрицательная обратная
связь
Равновесная
популяция
Рост численности
популяции
(+)
Положительная обратная
связь
Увеличение доступных
запасов
Увеличение
воспроизводства и
выживаемости
Выделяют три механизма торможения роста численности
популяций:
1)при возрастании плотности повышается частота
контактов между собой, что вызывает у них стрессовое
состояние, уменьшающее рождаемость и повышение
смертности;
2) при возрастании плотности усиливается эмиграция в
новые местообитания, краевые зоны, где условия менее
благоприятны и смертность увеличивается;
3) при возрастании плотности происходят изменения
генетического состава популяции, например, быстро
размножающиеся
особи
заменяются
медленно
размножающимися.