Популяційно–видовий рівень організації живої природи

Організмовий рівень організації живої природи

Це рівень цілісного організму. Елементарною одиницею цього рівня є особина. Тканини, органи й системи органів існують не самі собою. Виникаючи й формуючись у процесі онтогенезу, вони спеціалізуються на виконанні певних функцій, що спільно забезпечують існування організму як єдиного цілого. У такий спосіб онтогенетичний рівень забезпечує існування особини у процесі індивідуального розвитку, тобто від моменту зародження до припинення існування.

В організмі людини і ссавців налічується близько 200 типів різних клітин. У безхребетних та інших досить просто організованих багатоклітинних тварин їх значно менше. Проте у всіх багатоклітинних незалежно від розмаїття клітинного складу всі клітини об’єднані в особливі системи – тканини. В організмі, що розвивається, кожна тканина формується з особливих часток зародкових листків, а в дорослому організмі кожна тканина виникає також із певного джерела. Сукупність тканин утворюють органи. Споріднені за функцією органи утворюють системи органів. Регуляція взаємозв’язку всіх органів і систем як єдиного цілого здійснюється нервово–гуморальною регуляцією. Нервова система також здійснює взаємозв’язок організму з навколишнім середовищем при допомозі сенсорної системи.

Вид – численна група подібних особин спільного походження на певному ареалі, у якої спільні морфофізіологічні ознаки та пристосування.

Джон Рей виділив три важливі ознаки виду:

1) вид – це велика чисельність організмів спільного походження;

2) вид об’єднує організми, подібні морфологічно і фізіологічно;

3) вид – система, що самостійно відтворюється.

Особин відносять до одного виду за низкою спільних критеріїв:

· морфологічний критерій – особини характеризуються спільними морфологічними ознаками;

· фізіолого–біохімічний критерій – спільність біохімічних процесів, обміну речовин;

· еколого–географічний – кожен вид існує на певній території, має свій ареал з відповідними умовами;

· генетичний критерій – кожний вид характеризується своїм набором хромосом, їх індивідуальністю, відмінами в нуклеїновому складі ДНК тощо.

Для виду характерні такі внутрішньовидові структури (за К. М. Завадським):

1. Напіввид – географічна або екологічна раса, яка майже досягла стану молодого виду.

2. Підвид – територіально розмежовані географічні раси, що пристосовані до певного місцезнаходження й відрізняються морфофізіологічними особливостями (ялина звичайна утворює європейську, фінську, сибірську).

3. Екотип – екологічні раси, призвичаєні до життя в тих чи інших екологічних умовах (парковий та лісовий чорний дрізд).

4. Популяція – численна група особин одного виду, що живе на певній частині ареалу даного виду та вільно схрещується між собою.

Об’єднання особин у популяції, а популяцій – увиди приводить до появи нових властивостей, відмінних від властивостей попередніх рівнів організації. Популяції і види як надіндивідуальні утворення можуть існувати протягом тривалого часу, а також здатні до самостійного історичного розвитку. На цьому структурному рівні організації живої матерії безпосередньо відбувається процес еволюції органічного світу.

Екологічна структура популяції – це її стан на даний момент (кількість та густота особин, їх розміщення у просторі, співвідношення груп за статтю і віком, морфологічні, поведінкові й інші особливості). Структура популяції являє собою форми адаптації до умов її існування, є своєрідним віддзеркаленням природних сил, які на неї впливають.

Враховуючи надзвичайно складний характер структури популяцій, виділяють два підходи до її вивчення – описовий, або морфофізіологічний, і функціональний. Перший полягає у визначенні і порівнянні між собою різних локальних популяцій (сосна звичайна поліська, розточанська), а також у виділенні особин за статтю, віком та морфофізіологічними ознаками. Другий підхід охоплює ті елементи функціональної структури, які відіграють визначальну роль у перебігу популяційних процесів, зокрема, таких, як зміна чисельності особин або ж статей. Він спирається на ті пов’язані між собою елементи популяції, які водночас із навколишнім середовищем творять механізми регуляції чисельності, прискорюючи або сповільнюючи її.

Перший і другий підходи тісно переплетені. Наприклад, ми відловили представників якогось виду, описали їх загальні властивості (розміри, характер покриву і т.п.), а потім визначили вік і статеву приналежність, тобто використали як перший, так і другий підходи.

Упродовж свого тривалого життя популяція займає певну територію і зберігає якусь середню статистичну кількість особин. Тому приступаючи до вивчення популяції, насамперед намагаються визначити чисельність і щільність особин.

Чисельність популяції – загальна кількість особин на даній території або в даному об’ємі (води, грунту, повітря), які належать до однієї популяції. Розрізняють неперіодичні (такі, що рідко спостерігаються) і періодичні (постійні) коливання чисельності популяцій.

Щільність популяцій – середня кількість особин на одиниці площі чи об’єму. Розрізняють середню й екологічну щільності. Середня щільність – це кількість особин (або біомаса) на одиницю всього простору. Екологічна щільність – кількість особин (або біомаса) на одиницю заселеності простору (тобто доступної площі або об’єму, які фактично можуть бути зайняті популяцією). При збільшенні чисельності щільність популяції не росте лише у випадку її розселення, розширення ареалу.

Співвідношення чоловічої і жіночої статей у популяції має важливе екологічне значення, оскільки воно безпосередньо пов’язане із потенціалом її розмноження, а отже, впливом на життєдіяльність усієї екосистеми (це стосується лише роздільностатевих організмів). Річ у тому, що в популяціях розрізняють одностатеві і двостатеві структури. Одностатеві популяції складаються лише з жіночих особин і розмножуються партеногенезом (розвиток яйцеклітини відбувається без запліднення: бджоли, тлі, коловертки, багато спорових і насіннєвих рослин). У природі поширеніші двостатеві популяції. У тваринному світі переважають роздільностатеві види, зрідка трапляються і в рослин (тополі, мохи). Гермафродитизм (наявність в одного організму чоловічих і жіночих органів розмноження) характерний для безхребетних та вищих рослин.

Співвідношення статей – це відношення кількості самців до кількості самок або кількості самців до загальної кількості самців і самок. Завдяки генетичній детермінації кількість самців і самок майже однакова (1: 1). Співвідношення статей у вищих тварин має важливе практичне значення (свійські тварини, кури, олені).

Вікова структура популяції характеризує її здатність до розмноження. Американський еколог А. Боденхеймер виділив три екологічних віхи популяції (три вікові стадії популяції): передрепродуктивний, репродуктивний і пострепродуктивний. Тривалість цих періодів у різних організмів коливається. У багатьох тварин і рослин особливо тривалим буває передрепродуктивний період. Якщо умови сприятливі, в популяції наявні всі вікові групи, які забезпечують відносно стабільний рівень її чисельності. Облік і аналіз вікової структури має велике значення для раціонального ведення мисливського господарства і прогнозування популяційно-екологічної ситуації.

Кожна популяція займає окреслену територію суші або акваторії, розміри якої залежать від багатьох чинників: наявності умов існування виду, кількості особин у популяції, маси особин тощо.

У рослинних угрупованнях просторова структура популяцій виявляється через характерне розміщення особин даного виду, вони можуть виступати поодинці, парами, групами або ж скупченнями. Їх розміщення залежить від біологічних особливостей виду, стадії розвитку популяції, умов місцезростання. Щодо тварин, то тут важливим фактором є пора року (лялечка зимує в лісовій підстилці, гусениця живе у кроні дерева).

У багатьох випадках трапляється скупчення особин одного виду у біогрупи, або парцели. У грабово-буковому лісі таку горизонтальну структуру утворюють береза, граб, липа, жостір, а з трав’яних рослин – яглиця, печіночниця, копитень, плющ, осока волосиста. Таке скупчення особин дає їм можливість витримати дію несприятливих умов середовища, а також міжвидову конкуренцію.

Вертикальна структура популяції характерна для багатовікового насадження. Типовим прикладом є букові праліси, де верхній ярус займають 200 – 250-літні буки, а нижні – особини різного віку аж до самосіву. У лісових фітоценозах популяції дерев-едифікаторів розташовані у першому ярусі, дерев-субедифікаторів – у другому, а асектаторів – у третьому чи четвертому. Чагарники і трав’яні рослини утворюють нижні яруси. Кожен із цих ярусів представлений певними популяціями тварин.

Кожна популяція займає простір, який забезпечує засобами існування лише певну кількість особин. При цьому повнота використання наявних ресурсів залежить як від загальної чисельності популяції, так і від просторового розміщення особин.

За Швердтфегером (1968), розподіл особин у популяції може бути таким: 1) випадковим (трапляється дуже рідко при однорідному середовищі, коли організми не намагаються об’єднатись у групи); 2) рівномірним (досить поширений, особливо в умовах сильної конкуренції або антагонізму, які сприяють рівномірному розмноженню у просторі); 3) нерівномірним (груповим), коли організми намагаються створити групи (пари у тварин, клони у рослин), розміщення яких може бути близьким до випадкового (схема 2).

Схема 2. Типи можливого просторового розташування особин популяції.

У більшості популяцій у різний час відзначається скупчення чи агрегування особин (принцип Оллі), які виникають:

1) внаслідок місцевих особливостей умов середовища;

2) під впливом добових і сезонних змін погоди;

3) у зв’язку з процесом розмноження;

4) внаслідок соціального тяжіння (вищі тварини).

Отже, ступінь агрегації залежить від характеру умов існування (однорідні або неоднорідні), від погодних та інших фізичних факторів, характеру розмноження виду і його “толерантності”.

Агрегація може посилювати конкуренцію між особинами за поживні речовини, корм чи життєвий простір, але цей несприятливий наслідок агрегацій є позитивним, оскільки допомагає виживанню групи загалом (очеретові агрегації на оліготрофному озері Пісочне, що на Поліссі; споришеві чи подорожникові дуже стійкі до витоптування агрегації в урбанізованих ландшафтах).

Ступінь агрегації (як і щільності), при якій спостерігається оптимальний ріст і виживання популяцій, коливається залежно від виду й умов, а тому, як стверджує Оллі, – “недонаселеність” (або відсутність агрегації), як і перенаселеність, можуть виявитися лімітуючими факторами.

Позитивні впливи агрегованого існування можна проілюструвати на прикладі рою бджіл, який у процесі руху піднімає температуру повітря у вулику. Не є винятком і людська популяція, яка в об’єднанні має більше шансів для виживання, ніж розділена.

У природі чимало явищ, протилежних агрегації, які називають ізоляцією. Як правило, пише Ю. Одум (1986), ізоляція виникає як наслідок: 1) конкуренції між особинами за корм при його нестачі; 2) прямого антагонізму. Усе це приводить до випадкового чи рівномірного розселення особин, оскільки близькі сусіди знищуються або витісняються. Активність особин, пар або сімейних груп у хребетних і вищих безхребетних звичайно обмежена певною зоною, яку називають індивідуальною, або сімейною ділянкою. Якщо ця ділянка активно захищається, то її називають територією.

Найкраще територіальність виражена у хребетних і деяких членистоногих, що мають складну репродуктивну поведінку, яка проявляється, зокрема, в будівництві гнізд, відкладанні яєць, турботі про потомство та його захист.

Ю. Одум включає в поняття територіальності будь-який активний метод, під впливом якого відбувається роз’єднання у просторі особин або груп особин (тварин, рослин і мікроорганізмів). У вищих тварин ізоляція є результатом механізму поведінки, який керується нервовою системою. У нижчих рослин і тварин вона має хімічну природу (алелопатія). Отже, ізоляція зменшує конкуренцію, сприяє збереженню енергії у критичні періоди, запобігає перенаселенню і виснаженню запасів їжі у тварин, а також речовин, води і світла у рослин. Територіальність сприяє регуляції чисельності популяцій на рівні, який є нижчим, ніж рівень насичення.

Розрізняють декілька видів взаємовідносин між членами популяцій (етологічна структура популяції): поодиноке, стадом, зграєю, колонією, табуном тощо. Прикладом поодинокого розміщення є баобаб, особина якого займає значну територію, формуючи власне середовище. У зграї збираються вовки, табунами – сайгаки, коні, тури. Колоніями живуть комахи і миші, купами – терміти. Журавлі і лебеді шикуються у ключі.

Вертикальну структуру популяцій можна проілюструвати на прикладі розміщення трьох видів дятлів, які “обслуговують” три яруси соснового лісу – верхній, середній і нижній. Домашні миші в дерев’яному будинку поділяються на дві окремі популяції: одна живе на горищі, інша – в підвалі, вони переважно не контактують між собою.

Дата добавления: 2015-05-26