Фотопериодизм

Фотопериодизм (греч. photos- "свет" и periodos- "круговорот", "чередование") — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).

Термин «фотопериодизм» (англ. photoperiodism) предложили в 1920 году американские учёные селекционеры У. Гарнер и Г. Аллард, которые открыли данную реакцию у растений. Оказалось, что многие растения очень чувствительны к изменению длины дня.

У растений

Фотопериодизм у растений проявляется в изменении процессов роста и развития. Один из основных проявлений этой реакции - фотопериодической индукция цветения.

По типам ФПР различают следующие основные группы растений (Т. К. Горишина, 1980):

Растения короткого дня, которым для перехода к цветению требуется света 12 и менее часов в сутки (конопля, табак);

Растения длинного дня, для фазы цветения им нужна длина дня более 12 часов в сутки (картофель, пшеница, шпинат);

Растения промежуточного типа, цветение в которых наступает при определенном диапазоне фотопериодизму, например гваюла;

Растения фотопериодической нейтральные, цветение в которых происходит при любой длине дня (помидор, одуванчик и др.).

Особенно большую роль фотопериодизм играет в географическом распространении растений и в регуляции их сезонного ритма.

Фотопериодизм изучали американские физиологи растений В. Гарнер, Г. Аллард в 1920-1925 гг. В зависимости от реакции растений на длину дня, что ускоряет зацветания, они делятся на:

довгоденни (ДДР - растения длинного дня - злаки, крестоцветные, укроп; распространены в основном в умеренных и приполярных широтах);

краткодневен (КДР - рис, соя, конопля; субтропики);

довгокороткоденни (ДКДР) и

короткодовгоденни (КДДР) - требуют чередование различных фотопериоду;

нейтральные (ГДР - гречка, горох и др.).

Разделение растений на данные группы не связан с конкретной оптимальной длиной дня, а лишь дает представление о том, ускоряется цветение при увеличении или уменьшении продолжительности освещения в каждом фотопериода.

24. Популяция и её критерии, виды популяций

Популя́ция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории. Этот термин используется в различных разделах биологии, экологии, демографии, медицине и психометрике.

Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

По сравнению с видом, популяция фенотипически и генотипическую обычно однороднее. Например, в популяции березы, растущей на болоте, деревья тонкие, слабые, более чувствительны к грибковым заболеваниям, чем в популяции березы того же вида, который растет на сухих местах.

Популяции, как и биогеоценозы, характеризуются многими показателями. С точки зрения экологии, существенным является показатель минимальной численности популяции, т.е. такой численности, при которой в популяции еще поддерживается необходимый уровень генетической неоднородности, благодаря чему она не вырождается.

Например, в популяциях с большой численностью скрещивания происходят в основном между особями, не являющимися близкими родственниками. Благодаря этому в популяции не накапливаются вредные мутации и она процветает. В противном случае преобладают близкородственные скрещивания, увеличивается фонд генетических заболеваний, популяция вырождается и в дальнейшем исчезает. Обычно (по крайней мере у животных) минимальная численность популяции составляет несколько сотен особей. Последовательно подводя популяции к минимальной численности, человек уничтожает их, даже не убивая последнего представителя.

25. Структура популяции:возрастная, половая, экологическая

Возрастная структура популяции. Этот тип структуры связан с соотношением особей различных возрастов в популяции. Особи одного возраста принято объединять в когорты, то есть возрастные группы.

Возрастная структура популяций растений описана очень подробно. В ней выделяют (по Т.А. Роботнову) следующие возрасты (возрастные группы организмов):

латентный период - состояние семени;

прегенеративный период (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного растения и виргинильного растения);

генеративный период (обычно подразделяется на три подпериода - молодых, зрелых и старых генеративных особей);

постгенеративный период (включает состояния субсенильного растения, сенильного растения и фазу отмирания).

Разумеется, при этом возникает проблема соотношения календарного и биологического возраста. Принадлежность к определенному возрастному состоянию определяется по степени выраженности определенных морфологических (например, степень расчлененности сложного листа) и физиологических (например, способность дать потомство) признаков. Таким образом фиксируется, прежде всего, биологический возраст особи. Биологический возраст имеет для эколога большее значение, так как именно он определяет роль особи в популяционных процессах. В то же время, как правило, существует взаимосвязь между биологическим и календарным возрастом.

Половая структура популяции. О половой структуре популяции можно говорить, разумеется, только если речь идет о раздельнополом (бисексуальном) виде. Бисексуальность играет огромную роль в поддержании генетической разнокачественности особей популяции. Значение генетической для устойчивости популяции будет подробно раскрыто в следующем уроке. Сейчас же отметим, что половая структура, то есть соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.

Принято выделять первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX - женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, то есть равновероятно.

Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 20 С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных - преимущественно, самки.

Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.

26. Структура популяции: видовая, пространственная, этологическая

Видовое разнообразие — число видов в данном сообществе или регионе. Встречаются бедные и богатые видами биоценозы. Видовое разнообразие зависит от возраста сообщества (молодые сообщества беднее, чем зрелые) и от благоприятности основных экологических факторов, например биоценозы высоких широт, пустынь и высокогорий бедны видами. Высоким видовым разнообразием отличаются экотоны — переходные зоны между сообществами, а увеличение здесь видового разнообразия называется краевым эффектом (например, опушки леса).

В сообществе различают доминантные виды, преобладающие по численности, и второстепенные, или малочисленные и редкие. Среди доминантов особо выделяются эдификаторы (строители) — это виды, определяющие микросреду (микроклимат) всего сообщества (как правило, это растения).

Пространственная структура биоценоза — это распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура образуется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают ярусность, или вертикальную структуру биоценоза, и мозаичность, или структуру биоценоза по горизонтали. Например в широколиственных лесах выделяется следующие ярусы: деревья первой величины — дуб, липа, вяз; второй величины — рябина, яблоня, груша; подлесок кустарниковый — крушина, жимолость, бересклет, высокие травы; более низкие травы.

Экологическая структура является соотношением организмов разных экологических групп. Биоценозы со сходной экологической структурой могут иметь разный видовой состав. Это связано с тем, что одни и те же экологические ниши могут быть заняты сходными по экологии, но далеко не родственными видами. Такие виды называются замещающими, или визирующими.

Любая популяция занимает определенное местообитание и определенную экологическую нишу. Местообитание — это территория или акватория, занимаемая популяцией, с комплексом присущих ей экологических факторов. Местообитание вида является компонентом его экологической ниши. Применительно к наземным животным местообитание вида называется стацией, местообитание сообщества — биотопом.

Экологическая ниша — это место вида в природе, или совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно неограниченно долгое существование вида в природе, включая не только его положение в пространстве и отношение к абиотическим факторам, но и его функциональную роль в сообществе. Для характеристики экологической ниши обычно используются два важных показателя: ширина ниши и степень перекрывания ее соседними. Экологические ниши разных видов могут быть разной ширины и перекрываются в различной степени. Различают фундаментальную экологическую нишу, определяемую только физиологическими особенностями организма, и реализованную, в пределах которой вид реально существует. Иначе говоря, реализованной является та часть фундаментальной ниши, которую данный вид, популяция в состоянии «завоевать» в конкурентной борьбе.

Дата добавления: 2015-04-23