Основні параметри популяції

Размещено на http://allbest.ru

Міністерство освіти і науки України

Реферат

на тему:

«Основні параметри популяції»

Виконав: Савків Д.В.

Перевірив: Гуринович Л.Д.

м.Івано-Франківськ

2014

Зміст

1. Основні характеристики популяцій

2. Вікова структура популяції

3. Етологічна структура популяції

4. Динаміка популяцій

1. Основні характеристики популяцій

Першим надорганізмовим рівнем біологічних систем є популяційний. Термін "популяція" запозичений з демографії В.Йогансеном у 1905 році для позначення групи особин одного виду, а інколи навіть однорідної суміші особин різних видів. Згодом терміном "популяція" стали позначати не довільно вибрану групу особин, а реально існуючу частину виду, яка відрізняється від сусідніх груп певними біологічними ознаками. Популяція - це не випадкове і тимчасове, а тривале у просторі й часі угруповання особин одного виду, пов'язаних більш тісними родинними зв'язками і більш схожими між собою, ніж з представниками інших угруповань. Отже, популяція - це сукупність організмів одного виду, що займає певний простір, де він розмножується і може практично необмежено довго існувати. Всередині популяції відбувається безперешкодний обмін генетичною інформацією між особинами, котрі її складають.

Найбільш істотними екологічними характеристиками популяцій є щільність (густота), просторова, вікова, і статева структура, динамічні показники чисельності особин.

Густота (щільність) популяції- це відношення величини популяції до одиниці простору. Величина популяції може бути виражена як кількість особин (чисельність) або як сукупна біомаса всіх особин популяції. При сталій площі ареалу або при обмежених можливостях його розширення густота популяції прямо залежна від ІЇ чисельності. Популяції, представлені великою кількістю особин, можуть займати велику площу і мати нижчу густоту, ніж нечисленні, але просторово обмежені популяції. Для кожного виду організмів існує певна оптимальна густота, при якій популяція має найвищу життєздатність.

При перевищенні оптимальної густоти швидко вичерпуються життєво необхідні ресурси, зростає тиск конкурентів (див.п.2.3.3), створюються сприятливі умови для розмноження хижаків і паразитів, що врешті-решт призводить до різкого падіння чисельності популяції або підвищення міграційної активності особин.

При зниженні густоти популяції зменшуються можливості обміну генетичною інформацією між особинами, що призводить до близькоспорідненого схрещування (інбридингу) і зниження життєздатності потомства. Але одночасно із зниженням густоти вивільнюється життєвий простір, відтворюється ресурсна база, увага хижаків переключається на інші об'єкти або їх кількість також у свою чергу різко зменшується.

Просторова структура популяції визначається територіальним розподілом особин. Виділяють три основні типи розподілу (рис.2.5) - рівномірний (А), випадковий (Б) і груповий (В).

Просторовий розподіл є важливим чинником регулювання чисельності популяції.

Основні типи територіального розподілу особин у популяції

Основні типи територіального розподілу особин у популяції

2. Вікова структура популяції

В кожній популяції є групи різновікових особин, співвідношення яких визначає здатність популяції до розмноження в даний момент і в майбутньому. Виділяють три екологічні вікові групи: пререпродуктивну (молоді особини, що не досягли статевої зрілості), репродуктивну (особини, що здатні розмножуватись), пострепродуктивну (старі особини, які вже не здатні до розмноження). Тривалість цих стадій у організмів різних видів дуже відрізняється. У багатьох тварин і рослин найбільш тривалим буває пререпродуктивний період. У популяціях більшості видів комах немає осіб пострепродуктивного віку, оскільки вони гинуть під час акту розмноження або відразу після нього. За нормального вікового розподілу співвідношення вікових груп забезпечує стабільний рівень чисельності популяції. Вікову структуру популяції часто відображають у вигляді вікових пірамід (рис.2, N - загальна чисельність популяції). вік

2 Типи вікових пірамід

Урахування й аналіз вікової структури природних популяцій має велике значення для ощадливого природокористування, раціонального мисливського промислу і прогнозування популяційно-екологічної ситуації. Зміни чисельності популяції залежать і від її статевої структури, яка визначається співвідношенням кількості осіб різних статей.

У кожний момент часу будь-яка популяція складається з певної кількості особин, але ця величина постійно змінюється. Вона залежить від народжуваності й смертності в популяції.

Народжуваність - це здатність популяції до збільшення чисельності, яка визначається кількістю нових особин, що з'явилися за одиницю часу в процесі розмноження (абсолютна народжуваність), або відношенням кількості нових особин, що з'явилися за одиницю часу до загальної кількості особин у популяції (питома народжуваність).

Смертність - відображає загибель особин у популяції і визначається кількістю особин, які загинули за одиницю часу (абсолютна смертність), або відношенням кількості смертей за одиницю часу до загальної кількості особин у популяції (питома смертність).

Таким чином, у популяції одночасно рухаються два потоки особин: один її поповнює, а другий з неї витікає. Ці потоки рідко бувають урівноваженими, тому чисельність популяції постійно коливається. Поповнення популяції відбувається за рахунок розмноження, а також за рахунок мігруючих осіб. Відтворення потомства, як правило, є головним джерелом поповнення. Швидкість зростання популяції визначається її біотичним потенціалом.

Швидкість зростання популяції - це приріст кількості осіб за певний проміжок часу (V = / ДО. Питома середня швидкість росту популяції (Я) буде визначатись як відношення середньої швидкості росту (V) до загальної кількості осіб (гЧ), тобто

Часто необхідно знати не тільки середню швидкість, а й теоретичну миттєву швидкість у той чи інший момент часу, тобто таку швидкість, коли величина "ї наближається до нуля (Аі -> 0). Тоді символ (Р) замінюється знаком похідної (сі), а вираз (1.1) буде мати вигляд

де г - питома миттєва швидкість росту або коефіцієнт миттєвого росту,

dР/dt-миттєва народжуваність,

dМ/dt-миттєва смертність.

Величина г залежить від структури популяції. За оптимального і стабільного вікового та статевого розподілу і в оптимальних умовах середовища вона є максимальною, тобто г = - внутрішня швидкість природного росту або біотичний потенціал популяції. Отже, біотичний потенціал визначається кількістю нащадків, які здатна дати одна особина. В одних видів організмів ця кількість може становити мільйони, а в інших - одиниці. Тим не менше реальна швидкість росту в стабільних популяціях різних видів організмів завжди менша від їх біотичного потенціалу на величину, яку називають опір середовища. Види, що живуть у сприятливих умовах і піклуються про своїх нащадків, мають низький біотичний потенціал; і навпаки, висока смертність молоді зумовлює надзвичайну плодовитість.

Узагальнюючи ознаки популяцій, можна зробити висновок, що кожна популяція має певні, властиві тільки їй структурні та динамічні характеристики. Отже, кожен вид має структуру, яка властива тільки йому. Вивчення популяційної структури виду має надзвичайно важливе теоретичне й практичне значення для здійснення раціонального природокористування. Тому важливо знати загальнобіологічні властивості виду, а також як, впливає зовнішнє середовище на формування його популяцій.

Популяція завжди перебуває під впливом багатьох факторів, і реакція на конкретний фактор залежить від їх сукупної дії. Повінь, пожежа, град, раптові морози, посуха, бурелом, надмірне застосування отрутохімікатів, реконструкція ландшафту, заселення нових видів - конкурентів, хижаків чи паразитів, епідемії - все це може призвести до повної її загибелі. Загибель або різке скорочення чисельності популяції може спричинити коливання чисельності популяцій інших видів і викликати в екосистемі своєрідну ланцюгову реакцію. Зокрема, аналіз причин загибелі окремих видів організмів свідчить про те, що зникнення одного виду рослин викликає загибель від 3-4 до 20 - 30 і навіть більше видів тварин.

3.Етологічна структура популяції

Характерною особливістю популяції є система взаємовідносин між організмами, що її складають. Закономірності поведінки організмів вивчає наука етологія. Залежно від способу життя виду форми спільного існування особин у популяції досить різноманітні. Розрізняють одинокий спосіб життя, при якому особини в популяції незалежні та відокремлені одна від одної. Повністю одиноке існування організмів у природі не зустрічається, оскільки тоді було б неможливим здійснення їх основної життєвої функції - розмноження. Тому у видів з одиноким способом життя часто утворюються тимчасові угруповання особин у місцях зимівлі або в період, що передує розмноженню.

При сімейному способі життя помітно посилюються зв'язки і взаємовідносини між батьками та їх потомством, зокрема турбота про дитинчат і їх охорона. При сімейному способі життя звичайно проявляється територіальна поведінка тварин, коли за допомогою різноманітних сигналів, маркуванням і т.п. забезпечується володіння ділянкою, яка необхідна для вирощування потомства. В основі формування більш-менш великих об'єднань тварин (стадо, зграя, колонія) лежать ускладнення поведінки організмів, а отже і зв'язків у популяції.

Зграя - це тимчасове об'єднання тварин, які виявляють біологічно корисну організованість дій (для захисту від ворогів, добування корму, міграцій тощо).

Стадо - тривале або постійне об'єднання тварин, у якому здійснюються всі життєві функції організмів: добування корму, захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молоді. Основу групової поведінки в стаді становлять взаємовідносини домінування - підпорядкування, які базуються на індивідуальних відмінностях між особинами. Для стада властива наявність тимчасового чи постійного лідера, який впливає на поведінку інших особин і часто визначає поведінку стада в цілому.

Колонія - це групове поселення осілих тварин. Колонії можуть існувати постійно або виникати на період розмноження (наприклад, у морських птахів). Особливим випадком колоній є поселення суспільних комах - мурашок, термітів, бджіл, ос тощо. У таких колоніях існують групи організмів, які виконують певну функцію - розмноження, захисту від ворогів, добування їжі, будування помешкань. Координація дій такого псевдо-суспільства відбувається шляхом складних і недостатньо вивчених взаємовідносин між його членами.

4. Динаміка популяцій

У природних популяціях завжди відбуваються постійні коливання чисельності. Інколи такі коливання мають періодичний (циклічний) характер, як наприклад у популяціях полярних гризунів - лемінгів, сарани, багатьох лісових видів комах. Частіше коливання чисельності - стохастичні (випадкові), пов'язані із непередбачуваними змінами (т.зв. флуктуаціями) абіотичних та біотичних факторів навколишнього середовища.

Однією з динамічних характеристик популяції є її крива росту. Характер зміни чисельності популяції може бути різним, і в зв'язку з цим виділяють різні типи росту популяції. За формою кривих росту можна виділити два основних типи - експоненційний (і - тип) і сигмовидний (Б - тип). Ці протилежні типи відповідно до особливостей різних організмів і умов середовища можуть ускладнюватись, модифікуватись або сполучатися різним чином.

При І-подібній кривій росту чисельність швидко зростає за експонентою (рис.3), але згодом, коли починає діяти опір середовища чи інший лімітуючий фактор, ріст швидко припиняється. Цей тип росту описується простим рівнянням :

де No- чисельність популяції в початковий момент часу,

г - біотичний потенціал.

3 J-подібна крива росту популяції

При Б-подібній кривій росту популяція спочатку повільно, а потім все скоріше збільшується, але врешті-решт ріст поступово сповільнюється і досягається стабільна рівновага. Такий тип росту описується простим рівнянням:

де К - верхня межа чисельності популяції,

а - стала інтегрування,

а = (К - 1М0) / М0.

При ї - подібному типі росту рівновага не досягається, навпаки, чисельність популяції різко зменшується при перевищенні певного значення величини N внаслідок обмеження ресурсів або взаємодії з іншими популяціями (наприклад, хижаків чи паразитів). Верхня межа чисельності популяції (К) відповідає її теоретичному максимуму, який може підтримуватись за наявних умов і ресурсів середовища (т.зв. ємності середовища).

S-подібна крива росту популяції

Коливання чисельності популяцій багатьох видів тварин мають важливе господарське значення. З точки зору людини, будь-який вид організмів, чисельність якого зростає настільки, що він стає конкурентом за певний ресурс (сільськогосподарську продукцію, деревину тощо), попадає у категорію шкідників.

При цьому, як правило не враховується той факт, що причини таких спалахів чисельності "шкідників", часто пов'язані з екологічно неграмотною господарською діяльністю, яка створює умови і ресурси для масового розмноження окремих видів організмів і водночас спричиняє зникнення популяцій природних ворогів останніх та багатьох інших видів. У природних екосистемах динамічні популяційні процеси відіграють важливу стабілізуючу роль. популяція тварина еволюція чисельність

Доведено, наприклад, що циклічні коливання чисельності листовійки-пагонов'юна в тайгових лісах Північної Америки є явищем екосистемного рівня, оскільки еволюція комах-листоїдів, їхніх паразитів і хижаків, а також хвойних дерев відбувалася одночасно і взаємопов'язано. В міру зростання біомаси дерев у лісі найбільші й найстаріші дерева стають сприйнятливими до пошкоджень гусеницями листовійки, і багато цих дерев гинуть від періодичної дефоліації.

У процесі відмирання й розкладу деревини, фекалій та залишків комах у лісовий грунт повертаються поживні речовини. Менш чутливі до нападів комах молоді дерева позбуваються затінення і швидко ростуть. Тим часом паразити і комахоїдні птахи швидко зменшують чисельність листовійки. Якщо розглянути існування хвойних лісів протягом достатньо великого проміжку часу, стає зрозуміло, що листовійка-пагонов'юн сприяє періодичному омолоджуванню лісу і є невід'ємною частиною цієї цілісної екосистеми, а не являє собою катастрофу, як могло б здатися кожному, хто бачив тільки мертві дерева в максимумі циклу (Одум, 1986).

Размещено на Allbest.ru