ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦИИ

К временным характеристикам популяции относят:

а) рождаемость и ее виды;

б) смертность и ее виды;

в) выживаемость;

г) скорость роста.

Рождаемость - это способность популяции к увеличению численности (число особей появившихся (родившихся) в популяции за некоторый (изучаемый) промежуток времени).

Максимальная рождаемость - теоретический максимум скорости появления новых особей, т.е. количество новых особей появившихся в идеальных условиях среды (реализуется, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение сдерживается только физиологическими).

Экологическая рождаемость - увеличение численности в фактических условиях среды, т.е. количество новых особей, появившихся в реальных условиях среды

Следующая характеристика – смертность – количество особей погибших в популяции за изучаемое время.

Минимальная смертность - гибель особей популяции в идеальных условиях (когда популяция не подвергается лимитирующим воздействиям)

Экологическая смертность - гибель особей популяции в данных (естественных)условиях среды. Величина ее зависит от условий среды и свойств самой популяции.

Для анализа роста численности популяции обычно пользуются данными, отражающие величину смертности. Для этого составляют кривые выживаемости.

Выживаемость – это доля организмов достигших взрослого состояния. Характеризуется долей выживших особей популяции. Это разница между рождаемостью и смертностью.

Для одних популяций свойственна высокая выживаемость взрослых особей, у других в начале жизни, у третьих она является равномерной на всех стадиях развития.

У всех видов можно наблюдать разные типы выживаемости, определяемые закономерностями отмирания особей в популяции. Показатель варьирует от 0, 0001 (икринки рыб) – 95-97% (человек).

Выживаемость важный экологический показатель, определяющий состояние популяции и планирующий ее эксплуатацию.

Каждая популяция может быть в трех состояниях:

Состояние роста – свидетельствует о мамой смертности в течение большей части жизни, но затем она резко возрастает естественная смерть) и все особи погибают за короткий срок (дрозофилы, бабочки-поденки и другие насекомые); Р> С. Предел эксплуатации человеком до 35%.

Состояние стабильности – численно не изменяется. Независимо от возраста на всех этапах органогенеза гибнет одна и та же доля особей (например, полевки, птицы, многолетние травянистые растения); Р=С.

Состояние вымирания – популяция сокращается, эксплуатировать нельзя. Р< С. Кривая иллюстрирует массовую гибель особей популяции в начальный период жизни, а затем относительно низкую смертность оставшихся. Этот тип кривой характерен не только для представителей фауны с высокой плодовитостью (многие виды рыб, земноводных, моллюски, черви и др.), но и для представителей флоры (растения, грибы).

Скорость роста

характеризует во сколько раз увеличивается число особей в популяции за единицу времени. Величина непостоянная. N/ t (отношение численности ко времени).

Выделяют два типа роста популяций:

Если популяция находится в оптимальных по экологическим факторам условиях, то N/ t = r*N,

где N/ t – скорость роста особей за час, день, месяц;

r – показатель максимальной рождаемости (биотический потенциал);

N – численность особей в популяции.

Эта скорость роста соответствует экспоненциальному росту популяции. В этом случае увеличение численности особей в популяции идет по J-образной кривой. Эта J-образная кривая показывает, что в ходе роста популяции ее численность увеличивается с возрастающей скоростью. Столь стремительный рост, конечно, не может продолжаться долго. Рано или поздно свободные ресурсы будут исчерпаны и рост популяции прекратится. Таким типом роста обладают популяции, у которых очень короткий цикл развития и простая возрастная структура. Популяции довольно чувствительны к изменениям внешних условий, однако они способны почти мгновенно реагировать на улучшение экологических условий и максимально использовать свободные ресурсы.

Например, если быстроразмножающиеся организмы (насекомые, микроорганизмы) осваивают какую-либо среду или субстрат, где нет конкурентов. Такие условия создаются, в частности, при освоении экскрементов крупных животных насекомыми, при размножении организмов в средах богатых питательными веществами, например, в загрязненных органическими и биогенными веществами водоемах и т.д.

Для большинства же популяций скорость роста характеризуется кривой, которая отражает высокую смертность молодых особей или их зачатков (яйца, икринки, споры, семена и т.п.). Кривая напоминает по форме латинскую букву S и носит название логистической. При логистическом росте скорость увеличения численности популяции некоторое время нарастает, но вскоре этот процесс начинает замедляться. В конце концов, рост численности практически прекращается.

Такой тип роста характерен для организмов, имеющих продолжительный цикл развития, популяции которых отличаются сложной возрастной структурой. Популяции такого типа более устойчивы к внешним воздействиям, но не имеют возможностей быстро реагировать на улучшение условий жизни.

Математически логистический рост популяции выражают следующим уравнением: N/ t = r*N ((K – N)/K),

Где К – емкость среды, т.е. то максимальное количество особей популяции, которое может “прокормить” среда. Характеризует пищевой ресурс в экосистеме для популяции. К – ограничивает рост популяции в экосистеме.

ПОЛОВОЙ, ГЕНЕТИЧЕСКИЙ И ВОЗРАСТНОЙ СОСТАВ ПОПУЛЯЦИИ

Половая структура отражает соотношение полов популяции, которые зависят от брачных отношений; этот показатель особенно важен для видов с преобладающим половым размножением.

Брачные отношения моногамные

когда создается семья и оба родителя несут равную ответственность за свое потомство. Соотношение полов 1: 1. Их (популяции) размеры небольшие – человек, волк, птицы, лиса.

Брачные отношения полигамные

когда одна особь вступает в брачные отношения с большим представительством противоположного пола. Сдвиг полов в сторону ценного для популяции пола (женского) – обезьяны, лось, зубры.

Следует отметить, что половая структура, т.е. соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и её устойчивости.

Генетический состав популяций

выделяют две генетические формы популяции:

форма А

форма Б

Организмы, относящиеся к А-генетической форме, имеют крупные размеры тела, сильные, конкурентноспособные организмы с низкой плодовитостью. Их численность в популяциях стабильна.

Организмы, относящиеся к Б-генетической форме, имеют мелкие размеры тела, высокую плодовитость, но низкую конкурентноспособность. Их численность сильно варьирует.

В неблагоприятных условиях, за счет конкуренции с А-формой, Б-форма сокращается. В хороших условиях – Б-форма увеличивается.

Возрастной состав популяции х арактеризует соотношение возрастных групп. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению и показывает ее перспективу.

В любой популяции возможно выделить три экологических возраста:

1) Пререпродуктивный – возрастособей, еще не способных к размножению, от рождения до наступления половой зрелости.

2) Репродуктивный, с наступления половой активности и длится до его окончания, который собственно и определяет рождаемость.

3) Пострепродуктивный – возрастособей, уже не способных размножаться, от конца половой активности и до смерти.

Для популяции человека по продолжительности три экологических возраста примерно равны, у многих насекомых пострепродуктивный возраст практически отсутствует.

ТЕМА 4. МЕЖВИДОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Межвидовые связи.

Биотические взаимоотношения.

МЕЖВИДОВЫЕ СВЯЗИ

Особи разных видов существуют в природе не изолированно, обычно вступают между собой в разнообразные связи. Такие прямые и косвенные межвидовые отношения обычно подразделяются на четыре типа:

1. трофические;

2. топические;

3. форические;

4. фабрические.

Трофическая связь (пищевая) возникает тогда, когда один вид питается другим, либо их мертвыми остатками, либо продуктами их жизнедеятельности (корова ест траву на лугу, волк поедает зайца).

Топическая связь характеризует изменение условий обитания одного вида в результате жизнедеятельности другого (ель, затеняя почвы, вытесняет светолюбивые виды из-под своей кроны; мхи и лишайники располагаются на коре деревьев).

Форическая связь характеризует участие одного вида в распространении другого (животные, переносящие пыльцу, споры, семена растений).

Фабрическая связь – тип отношений, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки, либо даже живых особей другого вида (птицы строят гнёзда из сухих веточек, шерсти млекопитающих, травы).

ТИПЫ БИОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ

Типы биотических взаимоотношений между видами можно свести в следующую таблицу (табл. 2.), где знаки означают характер действия одного вида на другой: (+) – положительное; (0) – нейтральное; (-) – отрицательное действие.

Типы биотических отношений

Тип отношений	Вид

Нейтрализм
Конкуренция	―	―
Аменсализм		―
Хищничество	+	―
Паразитизм	+	―
Комменсализм	+
Протокооперация	+	+
Мутуализм	+	+

При нейтрализме популяции взаимодействующих видов не влияют одна на другую (заяц в лесу и дятел, дождевой червь и комар).

Конкуренция – тип биотических взаимоотношений, при которых популяции в борьбе за пищу, местообитание и другие, необходимые для жизни условия, воздействуют друг на друга отрицательно. Примерами могут служить конкуренция культурных растений и сорняков за свет, влагу и питательные вещества, животные сражаются за пищевые ресурсы и за убежища, за территорию.

Конкуренция подразделяется на внутривидовую и межвидовую. Внутривидовая конкуренция ― это борьба за одни и те же ресурсы, происходящая между особями одного и того же вида. Она свойственна многим птицам и животным (борьба за «свою» территорию (участок обитания) и защита ее от вторжения самцов того же вида). Встречается т.ж. и у растений при загущенном посеве они вытягиваются, что может привести к полеганию.

Межвидовая конкуренция – борьба между особями разных видов за одни и те же ресурсы, природное пространство чрезвычайно широко распространена в природе. Приведем несколько примеров конкуренции между экологически близкими видами.

В Европе в поселениях человека серая крыса совершенно вытеснила другой вид того же рода ― черную крысу, которая теперь живет в степных и пустынных районах. Серая крыса крупнее, агрессивнее, лучше плавает, поэтому сумела победить. В России сравнительно мелкий рыжий таракан-пруссак начисто вытеснил более крупного черного таракана только потому, что сумел лучше приспособиться к специфическим условиям человеческого жилища. Сорняки угнетают культурные растения в результате перехвата почвенной влаги и минеральных питательных веществ, а также в результате затенения и выделения токсических соединений.

Межвидовую конкуренцию можно продемонстрировать на простых лабораторных опытах. Так, в исследованиях русского ученого Г.Ф. Гаузе культуры двух видов инфузорий-туфелек со сходным характером питания помещали по отдельности и совместно в сосуды с сенным настоем. Каждый вид, помещенный отдельно, успешно размножался, достигая оптимальной численности. Однако при совместной жизни численность одного из видов постепенно уменьшалась, и его особи исчезали из настоя, в то время как инфузории второго вида сохранились. Был сделан вывод, что длительное совместное существование видов занимающих одну экологическую нишу (т.е. с близкими экологическими требованиями) невозможно, они вступают в конкурентную борьбу и в нише остается сильнейший. Этот вывод получил название ― закон конкурентного исключения Г.Ф.Гаузе.

Хищничество – такой тип взаимоотношения популяции, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, то есть организмы одной популяции служат пищей для организмов другой. Между хищником и его жертвой, паразитом и его хозяином наблюдается тесное взаимодействие. Популяция одного прямо пропорционально другому.

Паразитизм – взаимоотношения, при которых один вид (паразит), поселяясь внутри или на поверхности тела другого вида (хозяина), долгое время питается за его счет, угнетая. В качестве хозяина обычно выступают растения или животные, в качестве паразита – вирусы, бактерии, грибы.

Аменсализм – форма биотического взаимодействия, при которой один вид выделяет в окружающую среду вещества подавляющие, отпугивающие или угнетающие другие виды. Примером может служить подавление елью травянистых растений под ее кронами. Как защитная реакция видов на своих раздражителей (врагов). Распространено среди насекомых, животных, растений (клоп-черепашка, малиновый слоник, зеленоглазка, бобр, скунс, хорек).

Способность растений, бактерий, грибов, лишайников и др. выделять в окружающую среду вещества, угнетающие или стимулирующие развитие других видов, называется аллелопатия. Примером могут служить растения, выделяющие фитонциды (хрен, чеснок и др.) и действующие на отдельные патогены. Каштан, орех, ель выделяет в окружающую среду колины, угнетающие другие виды; эфиромасличные (петрушка, пастернак, сельдерей) отпугивают капустную белянку и совку.

Комменсализм – биотических взаимоотношений на базе пищевых связей, при которых один из видов извлекает выгоду от объединения, а для другого связь безразлична. Такой тип взаимоотношений весьма распространен в животном мире (к примеру, песцы, доедающие остатки пищи белых медведей). Проявления комменсализма разнообразны, поэтому в нем выделяют ряд вариантов.

Нахлебничество ― потребление остатков пищи хозяина. Это, допустим, взаимоотношения львов и гиен, подбирающих остатки недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами.

Сотрапезничество ― потребление разных веществ или частей одной и той же пищи. Пример ― взаимоотношения между различными видами почвенных бактерий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

Квартирантство ― использование одними видами других (их тел, их жилищ) в качестве убежища или жилища. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений ― примером могут служить лианы и эпифиты (орхидеи, лишайники, мхи), поселяющиеся непосредственно на стволах и ветвях деревьев.

Прокооперация – тип биотических взаимоотношений между видами, при котором оба вида от объединения умеют выгоду, но такое объединение не обязательно для них. Пример: распространение семян растений животным, плицы на теле животного.

Мутуализм или симбиоз – обоюдовыгодное сожительство двух видов, причем оно для них является обязательным (один вид не живет без другого) – клубеньковые азотфиксирующие бактерии, симбиоз дерева и гриба, микориза – почвенные грибки на корнях растений, совместное проживание муравья и тли (230л сока выдаивает один муравейник).

ТЕМА 5.СИНЭКОЛОГИЯ (ЭКОЛОГИЯ СООБЩЕСТВ)

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒