Определение и состав популяции

Популяция, ее структура. Динамика.

Формы и особенности адаптации

Динамичность экологических факторов во времени и в пространстве зависит от особ-ти геоклиматических, геологических производств, которые выполняют управленческую роль по отношению к живым организмам. Эволюционно выработанные и наследственно закрепленные особенности живых орг-ов, обеспечивающие норм. жизнедеятельность в условиях динамических биотических и абиотических экол. факторов называется адаптацией. Рассмотрим некоторые примеры адаптации к тем факторам, которые наиболее подвержены изменению в результате деят-ти человека.

Торфологические- растения, обитающие в пустынях, лишены листьев и их строение приспособлено к миним. потерям влаги.

Физиологические

а) закл-ся в особенностях фермент. набора в пищевом тракте животных, опред. составом пищи.

б) обитатели пустыни способны обеспечивать потребность во влаге путем биохимического ок-я миров.

в) биохим. процессы фотосинтеза от-ют спос-ть р-ий создать из неорган. веществ органич-ие в условиях строго опред-ого газового состава воздуха.

3) Поведенческие (этологические)- животные адаптируются не только температурным полем, но и и множ-ом других факторов, поэтому особ-ти поведения животных, поле правило, направлено на то,чтобы избежать угрозу оказаться в экстрем. условиях. Это проявляется и в ходе эволюции, что опр-ет принцип миним. амплитуды, согласно которой живая орган-ия при прямых равных условиях выб-ет такое место обитания, в котором обесп-ся миним. амплитуда колебаний одного или нескольких лимитирующих факторов среды.

Все живые организмы существуют только в форме популяции. В общем случае популяцией называют сов-ть особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осущ-ся та или иная степень обмена генетической информацией. Четкое определение затруднительно, т. к. размыта граница между отдельными группировками особей. Некоторые ученые ограничиваются? определением географической популяции, под которой понимают группу особей одного вида, населяющую территорию, с однородными условиями существования или зону сходного благоприятствования

Лекция 6

Другие считают реально существующими только экологические или местные популяции, то есть группы особей, находящиеся в таких условиях, где любые 2 особи этой группы могут с равной вероятностью скреститься с друг другом. Третьи отдают предпочтение такой формулировке популяций: это исторически сложившиеся естественные совокупности особей данного вида, связанные определенными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определенного района или иного места обитания. Каждая популяция имеет определенную структуру:

1) возрастную – соотношение особей разного возраста;

2) сексуальную – соотношение полов;

3) пространственную – колонии, стаи, семьи т.д.

Кроме этого каждая популяция, обитающая в том или ином месте, имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности.

Структура популяций, ее численность и динамика численности определяется ее экологической нишей в соответствии с данным видом и конкретно в соответствии с условиями места обитания, с требованиями слагающих популяцию организмов. Поэтому, прямо или косвенно влияя на животный и растительный мир, человек всегда влияет на популяции, меняет их параметры и структуру, зачастую нарушая их соответствие реальным режимам экологическим факторов. Например, популяции животных, занесенных в красную книгу. Их численность крайне низка, и поэтому исключается возможность случайного скрещивания, а, значит, не дает материала для естественного отбора. Крайний случай – уничтожение или геноцид вида, особенно если вид состоит из одной популяции.

Таким образом, охрана живой природы заключается в таком сохранении режимов экологических факторов, при котором не разрушаются экологические ниши, обеспечивается нормальное функционирование популяций живых организмов и соответствие их состава и структуры к конкретным условиям места обитания.

Плотность и численность популяций. В популяции поддерживается та численность особей обитающих здесь растений и животных, которая в наибольшей степени отвечает интересам воспроизводства. Режим численности зависит от постоянно действующих регулирующих экологических факторов. Численность и объем популяций того или иного вида выражается определенным количеством особей. Для того чтобы сравнить численность отдельных популяций или изменение численности одной и той же популяции в разные отрезки времени, пользуются относительным показателем – плотностью. Плотность – это численность популяций, отнесенная к единице занимаемого ею пространства, т.е. среднее число особей на единицу площади или объема. Плотность популяций крупных теплокровных животных определяется исходя из площади в 100 тысяч гектар. Население почвенных беспозвоночных соотносится 1 кубическим метром площади. Плотность микроорганизмов есть количество особей в одном кубическом см жидкости. Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными и растениями, т.к. они являются биотическими факторами по отношению друг к другу. Плотность может зависеть также и от колебаний абиотических факторов среды.

Плотность вида – специфический показатель. Для каждого вида существуют оптимальные пределы плотности его популяции. Варьирование плотности в объеме любой популяции зависит от состояния всей экологической системы. Численность и плотность популяций не случайные величины. Они предопределены не только режимами экологических факторов в данное время, но и всем предшествующим развитием данной популяции, т.е. развитие поколения в том или ином сообществе. Объем популяций определяется стациальной емкостью. Стация – это место обитания для представителей данного вида или “место, емкость, локализация” экологической ниши.

Закономерности динамики популяций. Естественные популяции – это не раз и навсегда застывшая совокупность особей, а динамическое единство находящихся во взаимоотношениях организмов.

Изменение численности и распределения популяций как реакция на условия окружающей среды называется динамикой популяции.

Изменение численности особей популяции влияет на плотность. Если плотность изменяется в практически постоянном объеме места обитания, то увеличение численности особей возможно лишь до определенного предела, который допускает емкость экологической ниши. В конкретный момент времени численность особей популяции отражает рождаемость и смертность. В зависимости от соотношения этих показателей говорят о балансе популяций. Специалистов интересует скорость изменения этого показателя. Следовательно, рождаемость и смертность характеризуются в показателях некоторой скорости. Под рождаемостью понимают численно выраженную способность популяции к увеличению. Эта способность зависит от числа самок популяции, количества половозрелых особей, плодовитости, числа поколений в году, условий размножения и т.д. Рождаемость может быть положительной и нулевой, а скорость роста может иметь любой знак. Пример: если в популяции имеется 500 способных к воспроизводству особей и за 10 дней родилось 50 детенышей, то рождаемость рассчитывается:

р=

= 500

По отношению ко всей популяции:

p=

Точно также и смертность. Она выражается в количестве особей, погибающих за определенный отрезок времени. Учитывая численность популяции в тех или иных задачах, мы всегда имеем дело с выжившими на данный момент времени особями. Следовательно, выживаемость фактически и характеризует состав популяций. Под выживаемостью понимают долю особей популяции, дожившую до определенного момента времени или до момента размножения. Теоретически численность популяции в не лимитируемой факторами среде характеризуется экспоненциальным законом.

Этот закон в реальных условиях не соблюдается и беспредельный экспоненциальный рост численности невозможен. Всегда существуют предельно высокая и предельно низкая численность и плотность популяции, преступить которую для популяции невозможн, т.к. по достижении некоторой максимально возможной численности вступают в действие ограниченные механизмы, например, нехватка пищи, размножение празитов и т.д. В этом случае возможны 2 варианта динамики.

Сначала рост численности, затем численность стабилизируется и в целом ее динамика будет характеризоваться логистической S-образной кривой (рис.2).

Вэтом случае после достижения верхнего предела численности наступает массовая гибель особе, после чего нарастание может начаться вновь (рис.3). Подобные колебания типичны для большинства животных. Численность популяций разных видов во времени изменяется неодинаково. Существуют 2 вида динамики: периодический вид и непериодический вид.

Периодический вид: колебания происходят преимущественно под влиянием закономерно влияющих факторов среды, а также связаны с особенностями, присущими самой популяции. У некоторых видов живых организмов наблюдаются четкие преиодические изменения численности, т.е. всплески чередуются со спадами. Такие колебания называются осциляциями. Однако под влиянием динамики абиотических факторов численность особей популяции не остается постоянной и колеблется во времени, хотя и без правильной периодичности. В этом случае принято говорить о флуктуациях численности. Тип динамики популяции отражает соответствие требований отрганизма в реальных условиях окружающей среды. Антропогенное воздействие на окружающую среду как правило непериодично и способно существенно влиять на динамику популяции, отклоняя истинные типы от установившихся норм. Закономерности динамики популяции разных видов в первую очередь зависят от пространственно временной структуры места обитания, а так же от особенностей состояния тех организмов, которые служат источником питания или места обитания. Тип динамики популяций зависит от ее дискретности в пространстве, связанной с дискретностностью места обитания. Например, в чистых лесах у некотрых видов вредных насекомых регулярно резко возрастает численность, следовательно, уничтожается листва деревьев. В смешанных лесах в популяциях тех же видов постоянно наблюдается латентный тип динамики с незначительными амплитудами численности динамики.

Экологическая система и биогеоценоз. Основные понятия и определения. Совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящиеся в закономерной взаимосвязи друг с другом, называется экологической системой. Примером экологической системы может служить лес, луг, озера и т.д. С этих позиций можно дать определения: Лес – географически организованная саморегулирующаяся совокупность популяций растительности и животных организмов, для котрых средообразующую роль играет популяция древесных растений одного вида или совместно обитающие популяции нескольких видов. Для обозначения подобных сообществ используется термин биогеоценоз (“био” – жизнь, “гео” – земля, “ценоз” – сообщество).

Лекция 7

Биогеоценоз – это совокупность на извест протяжений земной поверхности однородных явлений: атмосфера, горные породы, растительности, имеющие свою особую специфику взаимодействия этих слагаемых компонентов и определяющая тип обмена вещества и энергией меду собой и другими явлениями природы, представляющие собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении и развития. Понятия экологическая система и биогеоценоза близки друг другу, но они не являются синонимами.

Экологические системы - это безразмерные устойчивые системы живых и неживых компонентов, в которых совершаются внешний и внутренний круговорот вещества и энергии т.е. экологическая система – это и капля воды с населяющими его микробами, это и лес…Под определения биогеоценоза они не поддаются т.к. им не свойственны многие признаки определения биогеоценоза. Экологическая система может включать несколько биогеоценозов. Т. е. любой биогеоценоз является экологической системой, но не любая экологическая система является биогеоценозом.

Биогеоценоз –это сугубо наземные образования, имеющие свои границы. В соответствии с определением биогеоценоз включает:

1)Экотоп - это совокупность на определенной территории абиотических факторов.

2) Биоценоз – это совокупность живых организмов.

Экотоп состоит из совокупности климатических (климотоп) и почвенно-грунтовых факторов.

Биоценоз – это исторически сложившиеся группировки растений животных грибов и микроорганизмов, населяющие однородное жизненное пространство (участок суши или водоема). В состав биоценоза входят:

А) фитоценоз- совокупность растений на определенной территории

Б)зооценоз- совокупность животных, проживающих в пределах фитоценоза

В) микробоценоз - совокупность микроорганизмов, населяющих почву.

Иногда в качестве отдельно составляющего элемента в биоценоз включают микоценоз (от греч микрос – «вид»)

Г)микоценоз- совокупность грибов

Примером биоценоза является: лиственный, еловый, сосновый или смешанный лес, болото, луг и т.д.

Однородное жизненное пространство (часть абиотической среды), занимаемые биоценозом называется биотоп. Это может быть участок суши или водоема, берег моря, склон горы. Биотоп – неорганическая среда, которая является необходимым условием существования биоценоза. Биоценоз и биотоп тесно взаимодействуют между собой. Одно из самых важных свойств биогеоценоза – взаимосвязь, и взаимозависимость всех компонентов.

Климат обуславливает состояние, и движение почвенных факторов создает среду обитания живых организмов. Почва определяет климатическое условие (напр. от окраски почвы зависит ее отражательная способность), значит она в некоторой степени определяет прогреваемость и влажность воздуха, влияет на животных растения и микроорганизмы, т.к. все живые организмы теснейшим образом связаны между собой являлись друг для друга источником пищи, средой обитания, фактором смертности. Особенно важна роль микроорганизмов в процессе почвообразования, минерализации организмов вещества и нередко источником потрясений популяций живых организмов. Антропогенная деятельность всегда направлена на биогеоценозы или экологические системы вне некоторых жизни на 3 нет. Следовательно биогеоценоз – это элементарная структурная единица биосферы.

Трофическая структура биоценоза Взаимодействие организмов, занимающее определенное место в биологическом круговороте называется трофической структурой биоценоза. В структуре биоценоза различают: 1)Продуценты – организмы синтезирующие из неорганических веществ все необходимые для жизни органические вещества, используя солнечную энергию(цианобактерии, растения) или энергию окисления неорганических веществ. (серобактерии и др). Под продуцентами понимают зеленые, дающие первичную продукцию (автотрофы). Именно зеленые растения условия для появления и существования в начальных, разнообразных, доисторических животных, а затем человека. Растительные продуценты дают человеку пищу, сырье для промышленности, лекарство, они очищают воду, задерживают пыль, смягчают температуру режим воздуха, приглушают шум. Благодаря растительности существует то разнообразие животных организмов которыми населена 3емля. Продуценты составляют 1 звено пищевой цепи и лежат в основе экологических пирамид. 2)Консументы – потребители, гетеротрофные организмы. Которые питаются готовыми органическими веществами. Консументы сами не могут строить органические вещество из неорганических и получают его в готовом виде, питаясь другими организмами. В своих организмах они преобразуют органику специфической формы белков и другими веществами, а в окружающую среду выделяют вещества, образующиеся в процессе их жизнедеятельности. К консументам относится животные и человек, а также растительные паразиты, которые в своих клетках не имеют хлорофилла и не могут самостоятельно образовывать органические вещества(кузнечик, заяц, олень, слон, т.е. травоядные животные – это консументы первого порядка. Жаба, схватившая стрекозу, волк, охотившийся за зайцем – это консументы второго порядка – хищники. 3)Редуценты – (возвращающий или восстанавливающий) - организмы разрушающие мертвое органическое вещество и превращающее его в неорганические вещества, которые усваивают другие организмы(продуценты).Основными продуцентами являются бактерии, грибы, простейшие т.е. находящиеся в почве гетеротрофные микроорганизмы. Если снижается их активность, напр. при использование человеком пестицидов ухудшается условия для продукционного процесса растений и консументов. Мерторг остатки будто древесный пень или труп животного не исчезает никуда. Они подвергаются гниению. Но мертвая органика не может перегнить сама по себе. В качестве «могильников» выступают редуценты (деструкторы, разрушители). Они разлагают мертвые органические остатки до СО2, Н2О и солей т.е. до неорганических составляющих,которые смогут быть вовлечены в круговорот вещество тем самым замыкая его.

Экологическая сукцессия

Относительное длительное существование биоценоза на одном месте сосновый или еловый лес, низинное болото изменяет биотоп (место на котором существует биогеоценоз) так что он становится малопригодным для существования одних видов, но пригодным одним видам или развития другим. В результате постепенно развиваются другие биоценозы более приспособленные к новым условиям среды. Такая смена одних биоценоз другими называется сукцессией. Сукцессия(от лат. Преемственность) - это постепенная, направленная, необратимая смена одних биоценозов другими на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека. Термин сукцессия употребил франц. ботаник Де-Люк в 1806году для обозначения смен растительности. На голом камне первыми поселенцами оказывается цианобан, в след за ними появляется лишайник. В почве возникающей на камне могут размножиться мхи, вытесняющие лишайник. Мхи продолжают процесс почвообразования: удерживая влагу они создают условия для жизни трав, конкуренции с которыми мхи не выдерживают, в траве прорастают семена деревьев и кустарников и со временем травы лишаются солнечного света. То есть происходит смена одних биоценозов другими и возникает сукцессионный ряд. Смена фитоценозов неизбежна приводит к смене сопутствующего живого мира. На ряду с первичными сукцессиями в местах нарушенных биоценозов возникают вторичные сукцессии. Например, после пожаров осушение болот, вырубки лесов сохраняются богатые жизненные ресурсы и на этих местах начинается смена сукцессии восстановительного вида. Так после пожара или вырубки хвойного леса первыми захватывают освободив площади берёза и осина, под пологом зрелого березника отрастают молодые ясли, которые постепенно перерастают и замещают берёзу. Вновь восстанавливается хвойный лес. В последнее время причиной смены биоценоза чаще является деятельность человека, приводящая к возникновению антропогенных сукцессий в ходе смены биоценоза обычно происходит постепенное усложнение сообществ: менее приспособленные к новым условиям заменяются более приспособленными и если естественные течения сукцессии не нарушаются, то она приводит к формированию относительно устойчивогоклиматногосообщества. Так же сообщества обладают известной стабильностью к изменениям внешних условий и они могут противостоять небольшим нарушениям их целостности. Однако если климатному сообществу нанесён сильный урон оно уже не восстанавливается. Это сообщество возникло в результате длительного сукцессионного ряда (100-1000лет) и если его структура сильно разрушена, то единственный способ вернуть его к жизни – это повторить весь процесс сукцессии.

Лекция 8

Дата добавления: 2014-01-04