Что такое популяция в экологии определение

Популяция

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

Содержание

В эволюционной теории

Популяция — группа особей, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, так и бесполому), относительно обособленная (обычно географически) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция — это группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида.

В современных эволюционных теориях (например, в Синтетической теории эволюции) популяция считается элементарной единицей эволюционного процесса.

В медицинских исследованиях

Популяция — совокупность индивидуумов, из которой отбирается выборка, и на которую могут быть распространены результаты, полученные для этой выборки. Популяция может представлять собой все население (обычно таковы популяции в эпидемиологических исследованиях причин заболеваний) или же состоять из пациентов, госпитализированных в определенную клинику, или из пациентов с определенным заболеванием (что чаще имеет место в клинических исследованиях). Таким образом, можно говорить об общей популяции или популяции пациентов с конкретным заболеванием. Эпидемиологическое определение популяции отличается от биологического (экологического). [1]

В экологии

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.

Изучение популяций, их взаимодействия и динамики является одной из основных задач экологии. В частности, одной из простейших моделей динамики популяций является логистическое уравнение.

Примечания

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Популяция» в других словарях:

ПОПУЛЯЦИЯ — (ср. лат. populatio, от лат. populus народ, население), совокупность особей одного вида, обладающих общим генофондом и занимающих определённую территорию. Контакты между особями внутри одной П. чаще (что проявляется, напр., в более высоком уровне … Биологический энциклопедический словарь

Популяция — (от лат. populus народ, население), совокупность особей вида с общими условиями, необходимыми для поддержания его численности на определенном уровне в течение длительного периода, и с известными свойствами, определяющими единство особей (например … Экологический словарь

ПОПУЛЯЦИЯ — (на средневековой латыни populatio, от латинского populus народ, население) (биологическое), совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной… … Современная энциклопедия

ПОПУЛЯЦИЯ — (ср. век. лат. pupulatio от лат. populus народ, население), в биологии совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной биологии популяция… … Большой Энциклопедический словарь

ПОПУЛЯЦИЯ — [фр. population население] 1) мат., стат. множество (общее множество), совокупность предметов (элементов, индивидов (ИНДИВИД), единиц), на которых строятся статистические выводы; 2) биол. п. Менделя совокупность особей растений и животных одного… … Словарь иностранных слов русского языка

ПОПУЛЯЦИЯ — означает собственно население, однако в генетике с понятием П. связан целый ряд специальных представлений и закономерностей. В этом специальном, генетическом смысле термин П. был введен Иогансеном (Jo riansen) в его исследовании «О… … Большая медицинская энциклопедия

Популяция — (на средневековой латыни populatio, от латинского populus народ, население) (биологическое), совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

популяция — и, ж. population f. Совокупностей особей растительного или животного мира определенного ареала, принадлежащих к тому или иному виду; форма существования вида. СИС 1954. Городской полиции почти невозможно налюдать за нравом и поведением подвижного … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ПОПУЛЯЦИЯ — (population). В биологии, все индивидуумы одного региона и одного таксона или иной группы, рассматриваемые как биологическое или статистическое единство. Например, гибридная популяция, состоящая из различных несходных гибридных форм одного и того … Термины ботанической номенклатуры

ПОПУЛЯЦИЯ — ПОПУЛЯЦИЯ, и, жен. (спец.). Длительно существующая совокупность особей одного вида. П. котиков. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

популяция — совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Термин применим, по существу, к любой культуре микроорганизмов. (Источник: «Микробиология: словарь… … Словарь микробиологии

Источник

8.1. Понятие о популяции в экологии

8.1. Понятие о популяции в экологии

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи– это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность– общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции– разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

2.5. Основной закон экологии

2.5. Основной закон экологии Одним из главных достижений экологии стало открытие, что развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Сукцессия происходит в результате

14 Популяции

14 Популяции Плодитесь и размножайтесь, и наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над всяким животным, пресмыкающимся по земле. Бытие Хотя голод и болезни — эти извечные враги человечества — косили людей с

Растущие популяции

Растущие популяции Если мы рассмотрим теперь влияние рождаемости и смертности на численность населения, то обнаружим любопытную тенденцию: население земного шара постоянно увеличивается. При сохранении современных темпов роста к 1980 г. население Земли достигнет 4

Уменьшающиеся популяции?

Уменьшающиеся популяции? Несмотря на низкий процент смертности, популяции Западной Европы и британских доминионов почти не изменяются: понизившийся уровень рождаемости уравновешивает снижение смертности. Если бы не такое «равновесие», уровень жизни в этих странах не

Популяции будущего

Популяции будущего Каждую популяцию можно рассматривать как состояние в ряду изменений, зависящих от соотношения между собою рождаемости и смертности. Поэтому демографическая политика страны должна строиться с учетом состояния в данное время возможных изменений в

Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ

Глава 8. ПОПУЛЯЦИИ 8.1. Понятие о популяции в экологии Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население.

8.6.6. Математическое моделирование в экологии

8.6.6. Математическое моделирование в экологии Надорганизменные системы, которые изучает экология – популяции, биоценозы, экосистемы, – чрезвычайно сложны. В них возникает множество взаимосвязей, сила и постоянство которых непрерывно меняются. Одни и те же внешние

8.3. Законы экологии и их следствия

8.3. Законы экологии и их следствия Огромное биоразнообразие флоры и фауны, которое сохраняется на протяжении многих веков было бы немыслимо без его подчинения законам экологии. Как известно, законом называют наличие внутренней причинно-устойчивой связи между явлениями

МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ

МАСШТАБ В ЭКОЛОГИИ Много различных экологических процессов действует в рамках гораздо большей (или меньшей) пространственной и временной шкалы, чем та, которая привычна для нашего восприятия. Пространство в экологии измеряется величинами от микроскопических до

МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ

МОДЕЛИ В ЭКОЛОГИИ Роль моделей в экологии всегда была спорным вопросом. Приверженцы моделей утверждают, что без теоретического обоснования экологи обречены собирать разрозненную информацию, они не способны связать ее воедино и осознать общую картину. Практики же

ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ

ОБОБЩЕНИЯ В ЭКОЛОГИИ Любая наука ищет в многообразии окружающего мира какие — то закономерности и объяснение этих закономерностей. В экологии тоже актуален вопрос о том, насколько реально выделить общие закономерности и до какой степени правомерно применять теории,

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ Некоторые популяции демонстрируют удивительное постоянство численности в течение долгих периодов, численность других же колеблется довольно сильно. Но при этом они не вымирают и не размножаются беспредельно, несмотря на все

РОСТ ПОПУЛЯЦИИ

РОСТ ПОПУЛЯЦИИ В каком-то из изданий было сказано, что если бы человеческая популяция продолжала расти с нынешней скоростью, то через 200 лет огромная масса людей устремилась бы в космос со скоростью света. Этого, конечно, не произойдет; это всего лишь шутка, показывающая,

Соотношение полов в популяции

Соотношение полов в популяции Как показывают исследования зоологов, для большинства видов животных типичным является соотношение самцов и самок в популяции близкое 1:1. В норме у человека на 100 новорожденных девочек приходится 106 мальчиков. Так что и у человека

Источник

Понятие популяции

Популяция – это объединение живых или растительных организмов единых видов, которые долгое время обитают в одной местности. Особи способны свободно скрещиваться, размножаться, и обладают едиными генами.

Основные характеристики

Характеристика популяции заключается в качествах, которые не наблюдаются у других особей или групп. Основная общность единого генотипа выражается в следующих признаках:

Общие черты вида объединяют их в популяцию.

Численность

Различают верхнюю и нижнюю границу количества особей. Падение за низкие пределы грозит риском исчезновения вида. Активное размножение увеличивает его численность. Количество особей генофонда – важный показатель для работы ученых по сохранению вида. Численность зависит от следующих факторов:

Справка. Деятельность человека, браконьерство, вырубка лесов, распашка сельскохозяйственных земель становятся причинами, влияющими на изменение численности популяции.

Плотность

Это свойство определяется числом особей на какую-либо единицу площади. Например, количество животных, обитающих на одном гектаре леса или количество рыбы на 1 м 3 водоема.

Плотность – величина не постоянная. Миграция животных, гибель или рождаемость меняют плотность группы. Примером может служить популяция птиц, откладывающая 600 яиц из которых выводятся только 400 птенцов, а выживают 100 из них. Это число реального увеличения плотности.

Рождаемость и смертность

Активное размножение животных влияет на численность генотипа. Прирост количества молодых особей омолаживает животные экосистемы, отодвигая риск исчезновения.

Погибшие за определенный период особи отражают смертность среди группы животных. Развитие процесса зависит от внешних условий – климата, достатка пищи, хищников, антропологической деятельности человека.

Структурная классификация

Популяции представляют собой сложную структуру, которая классифицируется по видам:

На формирование половой структуры влияют генетические, физиологические, гормональные причины. Структура полов – это соотношение числа особей мужского и женского рода.

Возрастная структура различает животных разного возраста. Он оказывает влияние на рождаемость, смертность генофонда. Группа животных состоит из молодого потомства, репродуктивных членов и старых организмов, не способных к размножению.

Справка. В развивающихся популяциях преобладают первые возрастные группы. Виды, где больше старых животных, близки к вымиранию.

Структуры по генетическим признакам зависят от многообразия близких видов по генной схожести. Разнородность необходима для привыкания к условиям обитания и снижения угрозы исчезновения. Пространственные – распределяются на территориях случайно, по группам или равномерно.

Структуру экологическую определяют по тому, как она взаимодействует с окружающей средой, какую занимает среду обитания. Для одних ареалом обитания становится лесной массив, для вторых – водная среда или степи.

Виды популяции

Популяция животных состоит из нескольких видов, которые объединяются общими чертами, особенностями, способами размножения. Они приспосабливаются к жизни в определенных условиях. Виды – это основная форма жизни живых организмов.

Иногда трудно определить принадлежность к одному виду. Для этого используют следующие критерии:

Живые организмы разного вида не способны скрещиваться и не относятся к единому генофонду. Каждый вид представляет группы, которые занимают определенную территориальную единицу. Например, серебристые чайки, живущие на одном или соседних островах, считаются одним генотипом.
Популяции простейших видов более сильно зависят от экологии обитания. Это относится к неподвижным объектам (растениям). Они не могут выбирать место, где им произрастать. Птицы, которые гнездятся на деревьях, тоже образуют популяции.

Но осенью они собираются стаями и кочуют по лесам в поисках пищи. Так же не привязаны к местам обитания виды млекопитающих, рыб. Разные виды образуют группы. Это могут быть стада, стаи, табуны, косяки в зависимости от сезонов, условий среды.

Понятие о популяции в биологии

В биологическом смысле генофонды объединяют животных единого вида, которые населяют одно пространство, связаны между собой потомством. В биологии термином популяция стали пользоваться на заре XX века.

Для сохранения объединений животных путем воспроизводства необходим свободный обмен генной информацией. В биологии, места проживания животных, тропы их передвижения, укрытия, запасы корма играют важную роль для определения генотипа.

Группы, которые образуют единицы одной общности, дают им преимущество перед одиночным существованием. Проживая в сообществе, легче обнаружить хищников, обороняться от них, обучать молодое потомство. Важно общение между членами группы. Информацию они передают звуками, запахами, электрическими разрядами (рыбы). Примером общения служит сорочий гвалт в лесу, который является предупреждением сородичей о приближении чужаков.

Популяция в экологии

Научные понятия популяций представляют собой в экологии особей одной группы, которые делят общие территории. Здесь проявляются разные формы общения – между полами или поколениями.

Внутри объединения действуют определенные законы, позволяющие рациональное использование ресурсов с учетом потомства. Некоторые животные самостоятельно регулируют численность группы. Процесс в экологии получил название гомеостаза.

Дополнительная информация. Важным фактором саморегуляции количества особей являются стрессовые ситуации, которые снижают жизненные силы организма.

Экологические популяции обладают общими признаками:

Изменение этих признаков, ведет к нарушениям внутри экосистемы живых организмов, приводит к ее исчезновению.

Обособленность популяции

Совокупности живых организмов постоянно перемещаются, смешиваются на больших территориях, так они образуют крупные объединения. Слабо подвижные группы подлежат определению, как мелкие популяции.

Обособленность зависит от видов, условий среды. Разные виды рыб обитают в водоемах с разной глубиной, пресностью или соленостью воды. Долгая изоляция одного вида приводит к появлению новых подвидов.

Изменение среды, пищи, климата заставляет животных приспосабливаться к этим условиям. Меняются вкусы, пища, похолодание делает шерсть гуще. Так появляется новый подвид под влиянием обособленного образа жизни.

Заключение

Популяции состоят из одного или нескольких схожих типов. Характеристика каждой популяции включает определенную численность, плотность, показатели рождаемости и смертности.

Каждое объединение занимает общую территорию, за которую борется с чужаками. Изменение условий обитания приводит к появлению новых видов внутри популяции.

Источник

Определение популяции и ее основные характеристики: общая структура и этологическая структура популяций

Определение популяции и ее основные характеристики

Понятие популяции

В природе отдельный вид обычно не распределяется на какой-либо территории полностью. Отдельные видовые особи создают неравномерные по численности группировки и концентрируются на части ареала, где этот вид обитает.

Популяция — совокупность особей одного вида, обитающие на протяжении длительного времени в части его ареала и изолированные от других похожих групп особей того же вида (частично или полностью).

Популяционная структура вида — важный элемент определенного биогеоценоза. Популяции формируются по простой причине: потому что оптимальные условия существования вида, к примеру, освещенность и наличие корма, распределяются на территории неравномерно.

Вид может включать небольшое количество популяций, занимающих внушительную территорию: это касается животных, которые активно перемещаются.

Небольшое количество популяций у копытных, грачей.

Виды, которые отличаются малоподвижным образом жизни, обычно имеют большое количество популяций — они обитают на небольших площадях.

Характеристики популяции

Являясь структурным элементом вида, популяция отличается определенными особенностями и характеристиками:

Структура популяций

У любой популяции есть структура, которая отличается адаптивным или приспособительным характером. Это объясняется тем, что структура — результат взаимодействия особей и условий среды. Также структура является динамичной: изменение условий ведет к изменениям в популяции.

Структура — разделение чего-либо на отдельные части, основываясь на конкретном критерии.

Структура популяции имеет несколько разновидностей:

Животные также делятся на несколько групп в зависимости от того, как они используют занимаемую территорию. Выделяют животных:

Этологическая структура популяций

Под этологической структурой популяций понимают систему взаимосвязей между ее особями, которые проявляются в поведенческих реакциях.

Есть два способа жизни, которого придерживаются особи разных видов:

Иерархия — определенная система поведенческих реакций между особями, определяющая очередность доступа к корму, спариванию и т. д.

В стае и табуне есть лидеры: вожаки, которые могут управлять сообществом и подчинять себе других особей. Это позволяет стаям и табунам функционировать как одно целое.

Кроме того, в группах животные вырабатывают необходимые для выживания рефлексы более эффективно — на примере старших особей, путем обучения.

Источник

Понятие о популяции в экологии

Любой вид животного, растения, микроорганизма утверждает себя во внешней среде, приспосабливается к постоянно изменяющимся условиям не как простая сумма особей, а в форме своеобразных группировок организмов, представляющих единое функциональное целое — по­пуляцию (от лат. populus — народ, население).

Каждый вид занимает тот или иной ареал, в различных частях которого наблюдаются разные условия, и чем больше ареал, тем существеннее эти различия. Часто группировки особей, располагаю­щиеся в разных частях ареала вида, настолько изолированы друг от друга, что не могут вступать в контакты и не скрещиваются. Коли­чество группировок зависит от численности и исторического (фило­генетического) возраста вида, размеров ареала и от других причин. Группировки особей с общим генофондом, сходной морфологией, единым жизненным циклом и представляют собой популяции.

По С. С. Шварцу, популяция — эго элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходи­мыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изме­няющихся условиях среды. Это свидетельству­ет о том, что приспособительные возможности популяции гораздо выше, чем у слагающих ее индивидов.

Популяция — это совокупность особей одно­го вида, которая обладает общим генофондом и занимает определенную территорию. В со­временной экологии популяция рассматривает­ся как элементарная единица процесса микро­эволюции, которая способна реагировать на изменения среды перестройкой своего гено­фонда.

Поскольку все виды живых организмов пред­ставлены в природе конкретными популяциями, понятие «популяция» является одним из цент­ральных в биологии, а генетические, экологиче­ские, эволюционные подходы к изучению попу­ляций объединяются в особое направление — популяционную биологию.

Таким образом, вид— это сложная биоло­гическая система, состоящая из группировок организмов — популяций, обладающих харак­терными особенностями строения, физиологии и поведения. Такие внутривидовые группировки являются генетической единицей вида, а изме­нения их обусловливают эволюцию данного ви­да, т. е. популяции служат элементарными эво­люционирующими структурами. Следователь­но, популяция как группа совместно обитающих особей одного вида выступает первой надорганизменной биологической макросистемой.

Популяция как биологическая единица об­ладает определенной структурой и функцией. Структура популяции характеризуется составля­ющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции тождествен­ны функциям других биологических систем. По­пуляциям свойствен рост, развитие, способ­ность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т. е. популяция обладает конкретными генетическими и экологическими характеристиками.

Широкое распространение в экологии по­лучила концепция иерархии популяций в зависи­мости от размеров занимаемой ими террито­рии. Н. П. Наумов, например, различает эле­ментарную, экологическую и географическую популяции :

— элементарная (локальная) популя­ция — это совокупность особей вида, занима­ющих какой-то небольшой участок однородной площади. Количество элементарных популяций, на которые распадается вид, зависит от разно­родности условий в биогеоценозе: чем они однообразнее, тем меньше элементарных по­пуляций, и наоборот.

Нередко смешение особей элементарных популяций, происходящее в природе, стирает границы между ними.

— экологическая популяция формиру­ется как совокупность элементарных популяций. В основном это внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биогеоценозам. Например, белка (Sciurus vulgaris) заселяет раз­личные типы леса. Поэтому могут быть четко выделены «сосновые», «елово-пихтовые» и дру­гие экологические популяции ее. Они слабо изолированы друг от друга, и обмен генетиче­ской информацией между ними происходит до­вольно часто, но реже, чем между элементар­ными популяциями.

— географические популяции слагаются из экологических и охватывают группу особей, заселяющих территорию с географически одно­родными условиями существования. Географи­ческие популяции довольно основательно раз­граничены и относительно изолированы. Они различаются плодовитостью, размерами осо­бей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Приме­ром могут служить популяции белки в заенисейской тайге и смешанных лесах Беларуси, степная и тундровая популяции узкочерепной полевки (Microtus gregalis).

Если под влиянием ряда факторов географи­ческая популяция приобретает устойчивые осо­бенности, отчетливо выделяющие ее из сосед­них, такая популяция называется географиче­ской расой или подвидом. В целом такие понятия, как географическая популяция, географическая раса, подвид, часто рассматриваются как синонимы. Например, вид «белка обыкно­венная» насчитывает более 20 географических популяций, или рас, или подвидов.

В природе границы и размеры популяций определяются особенностями не только заселя­емой территории, но и главным образом свой­ствами самой популяции. В основе всегда ле­жит степень ее генетического и экологического единства. Как показывает Н. П. Наумов, раз­дробление вида на множество мелких террито­риальных группировок является процессом при­способления к огромному разнообразию мест­ных условий. Это увеличивает генетическое многообразие вида и обогащает его генофонд.

Основными характеристиками популяции являются: плотность, численность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории и тип роста.

Численность или число особей в популяции различна у разных видов но она не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности за эти пределы может привести к вымиранию популяции. Численность популяций может резко меняться по сезонам и годам. У видов животных и растений с большой продолжительностью жизни и относительно малой плодовитостью численность популяций более устойчивая. Колебания численности относительно оптимального уровня носят разный характер. Они могут б плавными, циклическими и резкими, нерегулярными. При этом быстрое возрастание численности начинается обычно под действием модифицирующих факторов, не зависящих от плотности популяции, и чаще в благоприятных погодных условий, которые действуют на популяцию прямо и косвенно. Различают межвидовые и внутривидовые механизмы регуляции численности. К первым относят паразитов, хищников и болезни, ко вторым — взаимодействия особей внутри популяции. В простейшем виде это разнообразные формы внутривидовой конкуренции, связанные с прямым и косвенным отрицательным воздействием особей друг на друга. Полагают, что при численности популяции меньше нескольких сотен особей случайные причины (пожар, наводнение, изменение погоды) могут сократить ее настолько, что рождаемость перестанет перекрывать убыль и на протяжении нескольких поколений оставшиеся особи вымрут.

Рождаемость популяции определяется прежде всего эволюционным положением вида, его биологией. Низкая плодовитость характерна для техвидов, которые проявляют большую заботу о потомстве. Кроме того, рождаемость зависит от скорости полового созревания, числа генераций в году, соотношения в популяции самцов и самок, обеспеченности кормом, влияния погодных условий.

Смертность популяции — это количество особей, погибших за определенный период. Она бывает очень высокой и изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей. Однако встречаются и такие виды, у которых смертность приблизительно одинакова во всех возрастах или преобладает у особей старших возрастов. Факторы смертности очень разнообразны. Смертность может быть вызвана влиянием физических условий низкие и высокие температуры, ливневые осадки, град, избыточная и не­достаточная влажность и др.), биотическими факторами (отсутствие корма, инфекционные заболевания и т. д.), антропогенными факторами загрязнение окружающей среды, уничтожение животных, вырубка деревьев и др.).

Возрастной состав популяции имеет большое значение для ее существования и процветания. При благоприятных условиях в популяции наличествуют все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстро растущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, а в сокращающихся — старые, уже неспособные интенсивно размножаться. Такие популяции малопродуктивны, недостаточно устойчивы. Возрастной состав популяции зависит от продолжительности жизни особей, периода достижения ими половой зрелости, числа генераций.

Популяция состоит из разных по полу и возрасту особей. Соотношение половозрелых и неполовозрелых особей в популяциях различно и за висит от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, интенсивности размножения.

Динамика популяций

Динамика численности и плотности по­пуляций находится в тесной зависимости от плодовитости и смертности, а также от спо­собности слагающих их особей совершать миг­рации.

В живых организмах заложена огромная возможность к размножению. Скорость увеличения численности особей популяции при отсутствии лимитирующих факторов обоз­начается как условный показатель — биотический по­тенциал. Он устанавливается теоретически как возмож­ная средняя величина рождаемости или скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только тео­ретически) особи определенного вида могут покрыть зем­ной шар равномерным споем. Для слонов эта скорость составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов — сотни метров в секунду. Подсчитано, что бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов дает потомство, которое может покрыть сплошным слоем всю нашу планету. Один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. В действительности же такая гро­мадная плодовитость организмов никогда не реализуется. Истинная плодовитость значительно ниже потенциальной. Это наглядно прослеживается на примере капустной белян­ки. В результате гибели яиц, гусениц и куколок по разным причинам (болезни, паразиты, хищники и др.) на свет появляется лишь 0,32% взрослых бабочек от числа отло­женных яиц.

Средняя величина плодовитости каждого ви­да определилась исторически как приспособле­ние, обеспечивающее пополнение убыли по­пуляций. Поэтому естественно, что у менее приспособленных к неблагоприятным условиям видов высокая смертность в молодом (личи­ночном) возрасте компенсируется значитель­ной плодовитостью. Это особенно типично для организмов, подвергающихся интенсивной не­избирательной элиминации. Например, среди насекомых самая высокая плодовитость у рас­тительноядных форм, а наиболее низкая — у паразитов и хищников.

В благоприятных условиях плодовитость обычно низкая. Этим объясняется более высо­кая плодовитость животных в зонах умеренного климата по сравнению с тропическими видами. Кроме того, характер плодовитости зависит от скорости полового созревания, числа генераций в течение сезона, от соотношения в популяции самцов и самок. Если вид размножается с боль­шой скоростью и чутко реагирует на изменения условий среды, то численность популяций его быстро и существенно изменяется. Примером могут служить многие насекомые и мышевид­ные грызуны.

Различают абсолютную и удельную рождаемость. Первая характеризуется общим числом родившихся особей. Например, если в популяции северных оленей, насчитывающей 16 тыс. голов, за год появилось 2 тыс. оленят, то это число и выражает абсолютную рождаемость. Удельную рождаемость вычисляют как среднее изменение численности на особь за определенный интервал времени, и в данном случае она составит 0,125, т.е. один новорожденный на восемь членов популяции за год.

Величина рождаемости зависит от многих причин. Большое значение имеет доля особей, способных в данный период к размножению, что определяется соотношением полов и возрастных групп. Важна также частота последовательности генераций.

Для величины рождаемости имеет значение также соотношение периода размножения и общей продолжительности жизни. Этот период для самок дрозофил составляет около 65%, для стадной саранчи шистоцерки — 15%, а для поденок — всего от 0,5 до 1% длительности их существования. Большую роль играет плодовитость особей. Однако размножаемость популяции, как правило, не бывает прямо пропорциональна плодовитости. Плодовитость сильно зависит от степени развития заботы о потомстве или обеспеченности яиц питательными материалами.

У видов, оберегающих и выкармливающих свой молодняк, плодовитость резко понижена. Размер кладки у птиц разных видов варьирует уже не в тысячи раз, как у рыб, а в пределах от одного яйца (у некоторых хищников, пингвинов, и др.) до 20—25 (максимальное количество яиц у куриных, например, у серой куропатки).

Большая плодовитость вырабатывается у видов также в условиях более высокой смертности, особенно при сильном давлении со стороны хищников. Отбор на более высокую плодовитость — одни из приспособлений, компенсирующих большую норму гибели популяциях. Поэтому при высокой плодовитости общая размножаемость популяции может быть весьма низкой. В различных популяциях одного вида плодовитость обычно тем выше, чем более неблагоприятны занимаемые ими места обитания. Так, у многих млекопитающих — зайцев, мышей, полевок — число детенышей в помете на границах ареала больше, чем в его центре.

Различают три типа смертности. К первому относится смертность, одинаковая во всех воз­растах. Она выражается экспоненциальной кри­вой (убывающей геометрической прогрессией).

Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности отличается повышен­ной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель многих растений происхо­дит в стадии прорастания семян и всходов, а животных — в личиночной фазе или в молодом возрасте.

Третий тип смертности характеризуется по­вышенной гибелью взрослых, главным образом старых особей. Наблюдается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древе­сине или в других местах с благоприятными условиями, а также у проходных рыб, которые нерестуют один раз в жизни.

Обычно смертность представляется графи­чески. Широкое распространение получило по­строение «кривых выживания». Они выражают зависимость числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста. Соответственно трем типам смертности было получено три типа кри­вых (рис. 29).

На основании данных, получаемых при ис­следовании закономерностей плодовитости и смертности популяций, появляется возмож­ность математического моделирования динами­ки популяций, что имеет огромное теоретиче­ское и практическое значение.

Например, если учитывать, что лишь немно­гие организмы в течение жизни реализуют свой репродуктивный материал (потенциальные воз­можности размножения), практический интерес представляет определение так называемой чис­той скорости размножения r₀. Под r₀ подразу­мевается среднее число потомков, производи­мых одной особью данного вида за всю жизнь. Если обозначить через х возраст особи, через l_Х — выживаемость, т. е. долю особей, дожив­ших до возраста х, через т_х — плодовитость, т. е. число потомков, произведенное особью в возрасте х, то произведение l_хт_х дает ожидае­мое число потомков. Суммируя это произведе­ние по всем возрастам от 0 до ∞ при дискретной градации возрастных классов для rq, получим

,

а при непрерывной градации классов,

.

В реальном случае вместо нижнего предела интегрирования следует брать а — возраст первого размножения, а вместо верхнего пре­дела со — возраст последнего размножения. Тогда второе выражение приобретает следую­щий вид:

При этом важно иметь в виду, что для любо­го возраста, в котором не происходит размно­жение, произведение 1_хт_х равно 0.

На динамику численности популяции боль­шое влияние оказывают миграции отдельных особей, т. е. обмен индивидуумов популяций. Это происходит при переселении их из одного местообитания в другое. Вместе с плодовито­стью и смертностью миграции определяют ха­рактер роста популяции и ее плотность. В ос­новном миграции совершаются при подрастании молодняка и его расселении. Наиболее интен­сивно расселение происходит при несбаланси­рованных рождаемости и смертности. В резуль­тате миграций устраняется избыток особей в одной популяции и компенсируется недостаток в другой, в которой по каким-то причинам смертность превышает рождаемость. В разных популяциях рождаемость, смертность и мигра­ции различаются. Это приводит к сезонным и многолетним колебаниям численности популя­ции. Они специфичны для каждого вида и зави­сят от множества причин, обусловливающих особенности плодовитости, смертности и по­движности особей.

Популяция регулирует свою числен­ность и приспосабливается к изменяющимся условиям среды путем обновления и замещения особей. Особи появляются в популяции благо­даря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смерти и эмиграции. При сбаланси­рованной интенсивности рождаемости и смерт­ности формируется стабильная популяция. В такой популяции смертность компенсируется приростом и численность ее, а также ареал удерживаются на одном уровне. Однако любая популяция наделена как статическими, так и динамическими свойствами и ее плотность по­стоянно изменяется. Но при более или менее стабильных внешних условиях и состоянии самой популяции колебания эти происходят около ка­кой-то средней величины. В результате популя­ции не сокращают и не увеличивают численно­сти, не расширяют и не сужают своего ареала. В таком случае они должны в каждом поколении воспроизводить по паре особей от каждой па­ры. Если это действительно наблюдается, мож­но говорить о стабильной популяции. Фактиче­ски же в природе не известно ни одной популя­ции, которая сохранялась бы неизменной хотя бы на протяжении короткого промежутка вре­мени.

Чаще отмечается превышение рождаемости над смертностью, и численность популяции рас­тет вплоть до такой степени, что может насту­пить вспышка массового размножения. Это осо­бенно характерно для мелких животных. Подо­бные популяции будут растущими. Приме­ром может служить интенсивное размножение и распространение ондатры (Ondatra zibetica) в Европе, начавшееся в 1905 г. в окрестностях Праги, когда там было выпущено 5 особей. Увеличение численности популяции характерно для колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata), быстро расселившегося из Франции до Украины, Беларуси и даже до Смоленской и Псковской областей. За последние десятилетия наметился рост популяции канареечного вьюрка (Serinus canaria), зеленой пеночки (Phylloscopus trochiloides), чайки обыкновенной, зайца-руса­ка и некоторых других видов, продвигающихся на северо-восток европейской части. В прудах Подмосковья отмечается столь значительный рост численности ротана (Perccottus glehni), по­павшего сюда случайно, что он вытесняет ос­тальных рыб.

Аналогичные примеры растущих популя­ций известны и для растений. Таковы аистник (Erodium) и горчица (Brassica), завезенные в Калифорнию, а также элодея, появившаяся в 1836 г. в Ирландии и уже в 1885 г. проникшая в бассейн Оки.

Однако при чрезмерном развитии популяции ухудшаются условия существования, что вызы­вается ее переуплотнением. Это приводит к резкому возрастанию смертности, и в ре­зультате численность популяции начинает сокра­щаться. Так произошло со всеми популяциями элодеи в названных водоемах, ондатры в Бела­руси и на Украине, домового воробья (Passer domesticus) в умеренной зоне. Если смертность превышает рождаемость, популяция становится сокращающейся.

Хорошо известны случаи резкого сокраще­ния численности популяций промысловых видов животных, усиленно уничтожаемых человеком (соболь — Martes zibellina, бобр — Castor fiber, выхухоль — Desmana moschata, зубр — Bison bonasus и др.). Распашка степей привела к со­кращению численности и ареалов популяций стрепета (Otis tetrax) и дрофы (О. tarda). Релик­товая фауна — также пример сокращающихся в связи с изменением среды популяций. В настоящее время таких популяций довольно мапо и они немногочисленны. Это популяции сул­танской курицы (Parphirio palyocephalus), кулана (Equus hemionus), окапи (Okapia johnstoni), рас­тений гинкго (Ginkgo biloba) и индийского лотоса (Nelumba nucibera).

Однако сокращаться безгранично популяция также не может. При определенном уровне численности интенсивность смертности начинает падать, а плодовитости — повышаться. В итоге сокращающаяся популяция, достигнув какой-то минимальной численности, превращается в свою противоположность — в растущую попу­ляцию. Рождаемость в такой популяции посте­пенно растет и в определенный момент вырав­нивается со смертностью, т. е. популяция на короткий промежуток времени становится ста­бильной, а затем растущей.

Обычно различают два типа роста по­пуляции: экспоненциальный (логарифми­ческий) и логистический. Экспоненциальный рост описывается уравнением

где Nf — численность популяции в момент вре­мени t; N₀ — численность популяции в начальный момент t₀; е — основание натуральных логариф­мов (2,7182); r— показатель темпов размно­жения. Это уравнение выражает биотический потенциал.

Для того чтобы экспоненциальный рост чис­ленности продолжался в течение некоторого времени, необходимо, чтобы значение г было постоянным. Поэтому экспоненциальный рост возможен только в стабильных условиях при отсутствии ограничивающих факторов и в при­роде либо не происходит вообще, либо проис­ходит в течение очень непродолжительного вре­мени.

Математические формулы экспоненциаль­ного роста были приведены А. Лоткой в 1920-х гг., но были известны задолго до этого. В частности, способность популяции расти по экс­поненциальному закону явилась одной из основ­ных предпосылок теории естественного отбора. В настоящее время уравнения, описывающие экспоненциальный рост, используются в эколо­гии прежде всего для выяснения потенциальных возможностей популяций к росту.

В связи с тем что рост популяции по экспо­ненциальному закону продолжается очень ко­роткое время и по мере увеличения численности скорость ее роста снижается, часто описание этого процесса выражается уравнением логи­стического роста. В основе логистического уравнения заложено предположение, что сни­жение скорости удельного роста

По мере возрастания численности N эта скорость при достижении предельной для данной среды численности К становится равной 0. Следо­вательно, если N=K, то г_а=0. Логистическое уравнение нагляднее всего записывается в диф­ференциальной форме

где r_max — константа экспоненциального роста, который мог бы наблюдаться при N=Q, т. е. в начальный момент увеличения численности.

В связи с тем что такой рост популяций наблюдается очень часто, логистическое урав­нение, которое описывает его, позволяет су­дить об общих закономерностях этого процес­са. Константы r и К из логистического уравнения дали название двум типам естественного отбора.

Периодические и непериодические колеба­ния численности популяций под влиянием абио­тических и биотических факторов среды, свой­ственные всем видовым популяциям, называют­ся популяционными волнами.

Исходя из предложенных выше расчетов, это можно выразить следующим образом: если r₀>], популяция растет, если r₀=1, популяция стабильна, а если r₀

Дата добавления: 2016-02-09 ; просмотров: 3417 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник