Проектная работа по дисциплине : «Экология» Тема : «Популяция как экологическая единица» Выполнили: Студенты 1-ого курса Специальности 40.02.02 Правоохранительная деятельность Мельников Филипп, Бойков Данил, Сюткин Никита, Тагаев Александр. Руководитель : преподаватель экологии Иванова Н. Ю. Анапа. 2021 Оглавление Введение.............................................................................................................................................................................2 Глава I……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...........3-17 Факторы динамики численности популяций…………………………………………………………………………………………..……….......4-5 Структура популяции и ее виды…………………………………………………………………………………………………………………...….....…...6 Продуктивность популяции...........................................................................................................................................7-9 Возрастная структура популяций у растений……………………………………………………………………………………………...….....10-11 Процессы популяции………………………………………………………………………………………………………………………………………......12-13 Миграции.........................................................................................................................................................................14 Численность и плотность популяций............................................................................................................................15 Классификация популяций........................................................................................................................................16-17 Глава II.........................................................................................................................................................................18-21 Влияние ухудшения экологии на популяцию как экологическую единицу.........................................................18-20 Заключение.....................................................................................................................................................................21 Список источников информации..................................................................................................................................22 Введение. Актуальность проблемы : из-за изменения экологической обстановки и её качества стремительно снижается популяция некоторых видов. Цель исследования : определить, как изменения в экологии влияют на популяцию видов. Предмет исследования : живые организмы (растения и животные). Объект исследования : популяция. Период исследования : 15.04.2021 – 08.05.2021 Теоретическая основа : книга Чарльза Элтона «Экология животных», научные статьи П.-Ф. Ферхюльста, работы Николая Павловича Наумова. Информационная база : открытые источники сети интернет. Объем и структура индивидуального проекта : 1) Введение; 2) Количество глав : 3; 3) Заключение; 4) Число использованных информационных источников : 12; Глава I Введение Популяция – одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает общим генофондом и имеет общую территорию. Она является первой над организменной биологической системой. С экологических позиций четкого определения определение популяции еще не выработано. Наибольшее признание получила трактовка 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. Популяция обладает биологическими свойствами, присущими составляющим ее организмам, и групповыми свойствами, присущими только популяции в целом. Как и отдельный организм, популяция растет, дифференцируется и поддерживает сама себя. Но такие свойства, как рождаемость, смертность, возрастная структура, характерны только для популяции в целом. Фото популяции пингвинов. Популяция обладает только ей присущими особенностями: численностью, плотностью, пространственным распределением особей. Различают возрастную, половую, размерную структуру популяции. Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. Фото популяции зебр. Фото популяции бизонов. В популяциях в той или иной степени проявляются 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. Факторы динамики численности популяций. Известно три типа зависимости численности популяции от ее плотности. При первом типе скорость роста популяции . уменьшается по мере увеличения плотности. Это широко распространенное явление позволяет понять, почему популяции некоторых животных относительно устойчивы. Во-первых, при увеличении плотности популяции наблюдается снижение рождаемости. Так, в популяции большой синицы при плотности меньше одной пары на 1 га на одно гнездо приходится 14 птенцов; когда же плотность достигает 18 пар на 1 га, выводок составляет менее 8 птенцов. Во-вторых, при увеличении плотности популяции меняется возраст наступления половой зрелости. Например, африканский слон в зависимости от плотности популяции может достигать половой зрелости в возрасте от 12 до 18 лет. Кроме того, этот вид при низкой плотности дает приплод 1 слоненок за 4 года, тогда как при высокой плотности -рождаемость составляет 1 слоненок за 7 лет. При втором типе зависимости темп роста популяции максимален при средних, а не при низких значениях плотности. Так, у некоторых видов птиц (например, чаек) число птенцов в выводке увеличивается с повышением плотности популяции, а затем, достигнув наибольшей величины, начинает уменьшаться. Этот тип влияния плотности популяции на скорость размножения особей характерен для видов, у которых отмечен групповой эффект. При третьем типе темп роста популяции не изменяется до тех пор, пока она не достигнет высокой плотности, затем резко падает. Территориальная иерархия популяций В экологии достаточно широкое распространение получила концепция иерархии (соподчиненности) популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Н.П. Наумов, например, ввел понятия элементарной, экологической и географической популяции, которые в свою очередь входят в ареал вида. Элементарная (локальная) популяция является совокупностью особей того или иного вида (например, белки), которая занимает какой-то небольшой участок однородной по условиям обитания площади. Очевидно, что число элементарных популяций в первую очередь определяется степенью разнородности условий среды обитания, при этом чем они разнообразнее, тем большее число элементарных популяций можно выделить, и, естественно, наоборот. Укажем, что имеющее место смешение особей элементарных популяций, которое часто происходит в природе, размывает границы между последними. Структура популяции и ее виды Любой популяции присуща определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп особей по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают соответствующую структуру популяции: пространственную, половую, возрастную и т.д. Структура формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств видов, а с другой — под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Поэтому важно подчеркнуть откровенно приспособительный характер структуры популяции. Возрастная и половая структуры популяции. Возрастная структура популяции, т.е. соотношение в ней разных возрастных групп, определяется особенностями жизненного цикла вида и внешними условиями. Наглядная схема структуры популяции. Продуктивность популяции. В любой популяции можно условно выделить три экологические группы: пред репродуктивную, репродуктивную, пост репродуктивную. К пред репродуктивной относится группа особей, возраст которых не достиг способности к воспроизведению; репродуктивная — группа, способная воспроизводить новые особи; наконец, пост репродуктивная — особи, которые по ряду причин утратили способность участвовать в воспроизведении новых поколений. По отношению к общей продолжительности жизни длительность этих возрастов сильно меняется у разных видов. Для человека эти три возраста приблизительно одинаковы. Имеются виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста. Так, все однолетние растения весной находятся в проростках, затем почти одновременно зацветают, дают семена и к осени отмирают. Уязвимость таких популяций крайне высока: если в период развития наступают, например, заморозки, происходит массовая гибель особей. Напротив, в благоприятной ситуации такая . популяция может дать взрыв численности (саранча, грызуны). В популяции со сложной возрастной структурой представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколений. Так, в стадах слонов, например, есть и новорожденные, и подростки, и молодые крепнущие животные, и способные к размножению самцы, и самки, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности. Экстремальные внешние условия могут изменить их возрастной состав за счет гибели наиболее слабых, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру популяции. Генетики обычно называют популяцией более или менее изолированную, устойчиво самовоспроизводящуюся группу особей, связанных между собой генетически. В прошлом генетики нередко определяли популяцию как совокупность особей, в пределах которой осуществляется свободное скрещивание особей (так называемая панмиксия). Кроме того, условие «свободного скрещивания» неприменимо в отношении агамных форм (а среди них есть очень распространенные виды, например, обыкновенный одуванчик Taraxacum officinale, размножающийся без перекрестного опыления, или же водное растение Elodea canadensis, представленное в Евразии только вегетативно размножающимися женскими растениями). Именно для того, чтобы понятие «популяция» можно было распространить и на эти формы, в «генетическом» определении популяции не подчеркивается обязательность панмиксии. (Гиляров, 2000) С возрастом требования особи к среде и устойчивость к отдельным ее факторам закономерно и весьма существенно изменяются. Нередко возрастные экологические различия в пределах вида выражены в значительно большей степени, чем различия между видами. Возрастные различия в образе жизни часто приводят к тому, что отдельные функции целиком выполняются на определенной стадии развития. Например, многие виды насекомых с полным превращением не питаются в имагинальном состоянии. Рост и питание осуществляются на личиночных стадиях, тогда как взрослые особи выполняют только функции расселения и размножения. Возрастные различия в популяции существенно усиливают ее экологическую неоднородность и, следовательно, сопротивляемость среде. . Повышается вероятность того, что при сильных отклонениях условий от нормы в популяции сохранится хотя бы часть жизнеспособных особей, и она сможет продолжить свое существование. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает также силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций у растений. У растений возрастная структура ценопопуляции, т. е. популяции конкретного фитоценоза, определяется соотношением возрастных групп. Растения одного календарного возраста могут находиться в разных возрастных состояниях. Возрастное, или онтогенетические состояние особи- это этап ее онтогенеза, на котором она характеризуется определенными отношениями со средой. Полный онтогенез, или большой жизненный цикл растений, включает все этапы развития особи - от возникновения зародыша до ее смерти или до полного отмирания всех поколений ее вегетативно возникшего потомства. Растения в ценопопуляции чаще всего распределены крайне неравномерно, образуя более или менее изолированные группы, скопления, так называемые микроценопопуляции, субпопуляции или ценопопуляционные локусы. Пространственная неоднородность ценопопуляции связана с характером развития скоплений во времени. 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. 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. По типу использования пространства все подвижные животные делятся на две основные группы: оседлых и кочевых. Циклический, или переложный, тип пространственной структуры популяций оседлых животных характеризуется закономерным попеременным использованием территории в течение года Циклический тип освоения территории оседлыми животными, по существу, сходен с использованием ресурсов кочевыми популяциями. Преимущества кочевого образа жизни заключаются в том, что животные не зависят от запасов корма на конкретной территории. Постоянные передвижения одиночных особей, однако, увеличивают вероятность гибели от хищников. Поэтому кочевой образ жизни практически несвойствен одиночным животным, кочуют группы: стада, стаи. Процессы популяции. Рождаемость (плодовитость) — число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Живые организмы обладают огромной способностью к размножению. Она характеризуется так называемым биотическим потенциалом, представляющим собой скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем. Это важнейший, хотя и условный, показатель имеет самые различные значения. Так, для слонов он составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов — сотни метров в секунду. Удивительный факт: один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земную поверхность, если все семена прорастут (Р. Дажо, 1975). На практике такая громадная плодовитость никогда не реализуется. Рождаемость характеризует частоту появления новых особей в популяции. Средняя величина рождаемости каждого вида определилась исторически как приспособление для восполнения убыли популяции. Различают абсолютную и удельную рождаемость. Абсолютная рождаемость - количество особей, родившихся (вылупившихся, отпочковавшихся и т. д.) в популяции за единицу времени. Удельная рождаемость -- количество особей, родившихся в популяции за единицу времени в расчете на одну особь. Показатель удельной рождаемости позволяет сравнивать скорость рождаемости в популяциях с разной численностью. Величина рождаемости тем выше, чем больше доля особей, принимающих участие в размножении, чем выше плодовитость, чем чаще следуют друг за другом репродуктивные циклы. Обычно рождаемость в каждой популяции уравновешена характерной для нее смертностью. Смертность – это число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени. Подобно плодовитости, смертность изменяется в зависимости от условий среды обитания, возраста и состояния популяции; смертность выражается в процентах к начальной или чаще к средней величине ее. Также смертность характеризует скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, паразитов, генетической и физиологической неполноценности, старости и т. п. На численность популяций существенное влияние оказывает также миграция особей. . Прирост популяции — разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть положительным, нулевым и отрицательным. Темп роста популяции — средний прирост ее за единицу времени. Совокупность элементарных популяций формирует более крупную экологическую популяцию. Составляющие ее элементарные популяции весьма слабо изолированы друг от друга, между ними может происходить довольно часто обмен генетической информацией, но существенно реже, нежели между элементарными популяциями. Миграции Миграции - закономерные перемещения животных между существенно различными, пространственно разобщенными средами обитания. Подобные переселения вызываются изменением условий существования в местах обитания или изменением требований животного к этим условиям на разных стадиях развития. Массовое перемещение особей между популяциями может изменить их структуру и основные свойства (предотвратить гибель популяции, находящейся на грани вымирания, или, наоборот, привести ее к резкому сокращению). Например, массовое выселение оседлых животных (белок, кедровок, леммингов и др.) при внезапном ухудшении условий (засухи, пожары, наводнения и т. п.), перенаселении часто заканчивается их массовой гибелью. Миграции (суточные, сезонные) позволяют организмам использовать оптимальные условия среды в таких местах, где их постоянное проживание невозможно. Они приводят к освоению новых биотопов, расширению общего ареала вида, к обмену особей между популяциями, увеличивают единство и общую устойчивость вида, способствуют успеху в борьбе за существование. При отсутствии миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности. Если величина рождаемости выше смертности, то численность популяции будет возрастать, и, наоборот, снижаться, если смертность превысит рождаемость. Таким образом, численность популяций в природных условиях постоянно меняется, поскольку меняются условия среды обитания. Амплитуда и период этих колебаний зависят от степени изменчивости окружающей среды, а также от биологических особенностей конкретного вида. Численность и плотность популяций Основными показателями структуры популяций является численность и распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. В связи с размерами ареала популяций может значительно изменяться и численность особей в популяциях. Численность популяции – это общее количество особей на данной территории или в данном объёме. Зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. В период размножения происходит рост популяции. Смертность же, наоборот, приводит к сокращению её численности. Плотность популяции — это величина популяции, отнесенная к единице пространства: число особей, или биомасса, популяции на единицу площади или объема. Плотность зависит от трофического уровня, на котором находится популяция. Чем ниже трофический уровень, тем выше плотность. Плотность популяции отличается изменчивостью и зависит от её численности. При возрастании численности не наблюдается увеличение плотности лишь в том случае, когда возможно распределение популяции, расширение её ареала. Особи, составляющие популяции, имеют различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции на различные влияния, например, добычу и благоприятные физические условия или конкурентные реакции. Различают три типа распределения или расселения особей внутри популяции: равномерное, случайное и групповое. Классификация популяций Экологи руководствуются различными принципами для выделения и классификации популяций как территориальных группировок в пределах вида. Н. П. Наумов на примере млекопитающих рассматривает вид как иерархическую систему популяций различных рангов. Его классификация основывается на ландшафтнобиотопическом подходе к выделению популяционных единиц. Наиболее крупные территориальные группировки вида - подвиды или географические расы. В школе академика С. С. Шварца развивается другой, историко-генетический подход к выделению природных популяций. С этой точки зрения популяции как генетическое единство может выделять только у видов с половым размножением и перекрестным оплодотворением. С этих позиций вид представлен не иерархическим соподчинением, а пространственной системой соседствующих популяций разных масштабов и с разной степенью связи и изоляции между ними. (Чернова, Былова, 2004) С позиции В. Н. Беклемишева и его последователей популяционная структура характерна для всех видов, но при этом следует выделять разные типы популяций, использую критерии, отражающие разные стороны их взаимодействия со средой. Постоянные популяции могут быть независимыми, не нуждающимися в притоке особей извне для поддержания своей численности, и полузависимыми, когда такой приток существенно повышает численность популяции, но она может сохраняться и без него. По размерам различают карликовые, обычные локальные и суперпопуляции. Популяции можно классифицировать также по их пространственной и возрастной структуре, по постоянству приуроченности или смене сред обитания и другим экологическим критериям. (Чернова, Былова, 2004) . Глава II Влияние ухудшения экологии на популяцию как экологическую единицу. С каждым годом масштабы вымирания животных становятся всё больше и серьёзнее, а география катастроф продолжает расширяться по всему миру. В сравнении с предыдущим веком, скорость их исчезновения увеличилась практически в 1000 раз, что ведёт к необратимым потерям в виде каждого четвертого вида у млекопитающих, каждого третьего у земноводных и каждого восьмого среди птиц. Появляется всё больше новостей о том, что тысячи мёртвых рыб и других морских животных выносит течением к берегам пляжей рядом с крупными городами. С неба падают стремительно погибающие от загрязнения воздуха птицы, а пчёлы навсегда покидают места в которых жили, и опыляли растения столетиями. Массовая гибель пчёл по всему миру. Влияние человечества на экологию Человек давно привык менять всё что его окружает под свои цели и желания, и чем дальше человечество развивается, тем большими становятся эти желания и тем сильнее они влияют на природу. Со многими из этих вещей мы можем столкнуться в нашей повседневной жизни: Из-за вырубки лесов стремительно сокращается среда обитания животных, что заставляет их или вымирать в борьбе за остатки пищи, или уходить в иные места, уже населённые другими видами. В итоге баланс животного мира нарушается, а его восстановление занимает долгое время или отсутствует вовсе; Загрязнение окружающей среды, серьёзно угрожающее не только на животным, но и здоровью людей; На экологию сильно влияет неограниченная добыча полезных ископаемых, нарушающая структуру почвы на много километров вокруг и работа химических заводов, отходы которых часто сливают в близкие к ним реки; Повсеместно идёт массовое уничтожение животных, посягающих на поля с урожаями. Обычно это птицы или мелкие грызуны; Люди вырубают древние леса, занимают плодородные земли, проводят массовую мелиорацию, меняют течения рек и создают водохранилища. Все эти вещи полностью изменяют экологию, делая жизнь животных в привычных им местах практически невозможной, заставляя их менять среду обитания, что также не выгодно и для человека. В странах третьего мира идёт неконтролируемое истребление животных, обладающие популярностью на рынках сбыта, что больше всего затронуло носорогов, слонов и пантер. Из-за одной только ценной слоновой кости в мире ежегодно погибают около 70.000 слонов. Воспроизводство является одним из ключевых процессов, определяющих жизнеспособность природных популяций животных и растений. Особо значимы эти процессы в нестабильных условиях, в том числе при химическом загрязнении среды обитания, которое следует рассматривать в качестве одного из экстремальных факторов антропогенного происхождения. Заключение Стремительные темпы разрушения экологии заставили людей пересмотреть свой подход к окружающему миру. Сегодня в огромных масштабах искусственно выводят рыбу, содержа её в лучших условиях для роста и размножения, а после выпускают в открытое море. Это позволило не только спасти популяцию морских существ, но и серьёзно увеличить ежегодный вылов более чем в два раза без вреда для экологии. Повсеместно появляются охраняемые национальные парки и заповедники, резерваты и заказники. Люди поддерживают популяцию исчезающих видов животных, затем отпуская их обратно в дикую природу, на защищённые от охотников просторы. Человечество оказало и оказывает дальнейшее влияние на популяции многих видов, заставляя их менять территории обитания. Осушение водоёмов, выбросы химикатов, отравление почв, вырубка лесов, добыча ископаемых, охота и рыбалка, всё это уничтожает многие виды окончательно, сокращает популяции, препятствует размножению и развитию многих видов, нарушая природный баланс. Остаётся только призывать людей быть бдительными, делать хоть незначительный вклад в экологию : сортировать мусор, перестать убивать редких животных, переходить на экологически чистое топливо. Ведь все живые организмы на нашей общей планете прекрасны и равны между собой... Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы, так что они безответны – Рим. 1-20... Список источников информации https://revolution.allbest.ru/biology/00872371_0.html https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BF%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/184 https://ekolog.org/books/58/2_1_2.htm https://znanija.com/task/25099946 https://ours-nature.ru/lib/b/book/1311586484/42 https://srochnyj-zaym.ru/chto-takoe-populyatsiya-v-biologii-opredelenie/ https://studarium.ru/article/112 https://obrazovaka.ru/biologiya/populyaciya.html https://foxford.ru/wiki/biologiya/populyatsiya-kak-edinitsa-evolyutsii-mikroevolyutsiya Спасибо за внимание !