 |
Статические показатели популяции
|
|
|
|
Понятие популяции: статистические показатели популяции, понятия генотип и генофонд
Совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную территорию (ареал) называется биологическим видом. Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами - популяциями.
Популяция - совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Термин «популяция» происходит от латинского слова «populus» (народ) и в дословном переводе означает «население». Популяция - это именно та ячейка биоты, которая является основой ее существования: в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида, т.е. является структурной единицей вида и единицей эволюции. Контакты между особями одной популяции осуществляются чаще, чем между особями разных популяций. Например, уровень панмиксии (свободного скрещивания) внутри популяции выше, чем между особями разных популяций.
Ареал. Пространство, на котором популяция или вид в целом встречается в течение всей своей жизнедеятельности, называется ареалом - областью распространения. Ареал может быть сплошным или разорванным (дизъюнктивным), если между его частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), пространства, не заселенные представителями данного вида.
|
|
|
Статические показатели популяции
Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность и плотность, а также показатели структуры. Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.
Численность - это количество животных или растений в пределах некоторой пространственной единицы: ареала, бассейна реки, акватории моря, области, района и т.д. Численность популяции может значительно изменяться во времени. Она зависит от биотического потенциала вида и внешних условий. Численность тех или иных животных определяется различными методами. Например, подсчетом с самолета или вертолета при облетах территории. Численность человеческой популяции определяется путем переписи населения всего государства, его административных подразделений. Значение численности и структуры населения (этнической, профессиональной, возрастной, половой и т.п.) имеет большое экономическое и экологическое значение.
Плотность - число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема. Чем крупнее животное, тем большая ему нужна площадь на добычу пищи, поэтому, чем больше размеры тела особи, тем меньше плотность популяции.
Популяция характеризуется определенной структурной организацией - соотношением групп особей по полу, возрасту, размеру, распределением особей по территории и т.д. В связи с этим выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др. Структура популяции формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, с другой стороны, под влиянием факторов среды.
|
|
|
Половая структура (половой состав) - количественное соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Соотношение полов популяции устанавливается по генетическим законам в результате перекомбинации половых хромосом, а затем на него влияет среда. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от общей численности должны составлять мужские особи, а 50 % - женские особи. Фактическое соотношение полов зависит не только от генетических и физиологических особенностей вида, но и от действия различных факторов среды (например, у рыб - от значения pH среды; у рыжих лесных муравьев из яиц, отложенных при температуре ниже 20 °С, развиваются самцы, а при более высокой температуре - самки).
Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение - соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение определено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение - соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение - соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.
Например, у человека во вторичном соотношении несколько преобладают мальчики, в третичном - женщины: на 106 мальчиков рождается 100 девочек, к 16...18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам - 50 мужчин и 100 женщин.
Генетическая структура популяции характеризуется разной степенью генетического разнообразия особей. Совокупность всех генов, сосредоточенных в хромосомах одного организма, называется генотипом. Если соотношение генотипов в популяции неизменно в поколениях, то популяция устойчива, в ней существует генотипическое равновесие. Совокупность генов, которые имеются у особей конкретной популяции, называется генофондом. Несмотря на изменчивость в ее структурных частях, популяция как целостная система устойчиво сохраняет генофонд, наследованный от предковой популяции.
Относительная пространственная обособленность популяции приводит к ее репродуктивной изоляции - ограничению свободы скрещивания особей разных популяций. Эта изоляция обеспечивает уникальность генофонда популяции и возможность ее самостоятельной эволюции. Однако в природе не существует полностью изолированных популяций и может происходить миграция (отток и приток) генов, приводящих к изменениям их генетической структуры
|
|
|
Возрастная структура (возрастной состав) - соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется такими показателями как: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.
В зависимости от способностей особи к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи, еще не способные размножаться), репродуктивную (особи, способные размножаться) и пострепродуктивную (особи, уже не способные размножаться).
Соотношение особей популяции по этим состояниям называют возрастным спектром популяции, который отражает количественные соотношения разных возрастных групп. По возрастному спектру оценивается способность популяции к самоподдержанию и ее устойчивость к внешним воздействиям. Для сопоставления численности особей разных возрастов в популяциях строятся гистограммы возрастных структур (см. рис.).
Наибольшей жизнеспособностью отличаются популяции, в которых все возрасты представлены относительно равномерно. Такие популяции называются нормальными. Если в популяции преобладают старческие особи, это свидетельствует о наличии отрицательных факторов, нарушающих репродуктивные функции. Такие популяции называются регрессивными, или вымирающими.
Возрастная структура популяций:
- инавазионная (растущая); 2 - нормальная (стабильная);
- регрессивная (сокращающаяся)
Популяции, представленные в основном молодыми особями, рассматриваются как внедряющиеся, или инвазионные. Жизненность их не вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности особей. Особенно опасно, если такие популяции представлены видами, которые ранее здесь отсутствовали.
|
|
|
Пространственно-этологическая структура определяет характер распределения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.
Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное (регулярное), неравномерное (агрегированное, групповое, мозаичное) и случайное (диффузное).
При равномерном распределении особи размещены через более или менее равные промежутки, например, деревья в сосновом лесу. В действительности же равномерное распределение особей встречается в природе редко.
Неравномерное (групповое, мозаичное) распределение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой образ жизни (напр., стада млекопитающих, колонии птиц). Групповое размещение обеспечивает популяции боле высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям.
При случайном (диффузионном) распределении особи размещены неравномерно, и их встречи друг с другом носят случайный характер. Такой тип распределения широко представлен среди растений и многих видов животных. Случайное распределение является результатом вероятностных процессов и слабых социальных связей между особями.
На больших географических пространствах со временем особи одной и той же популяции при распределении могут образовывать комбинации из этих трех типов размещения. Например: деревья - от группового к равномерному. Расселение тли или колорадского жука вначале может быть случайным, а по мере их размножения приобретает групповой или равномерный характер.
По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых. Оседлому образу жизни характерен интенсивный тип использования территории, т.е. отдельные особи или их группировки в течение длительного времени эксплуатируют ресурсы на относительно ограниченном пространстве. Он имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь). К его недостаткам относится истощение пищевых ресурсов при излишне высокой плотности популяции.
Для видов, отличающихся кочевым образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором ресурсы потребляются обычно группами особей, постоянно перемещающихся в пределах обширной площади.
|
|
|
По форме совместного существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами.
Распространение организмов за пределы популяции называется расселением. Способы расселения отражают, каким образом популяция занимает все большее пространство. Среди них выделяют следующие: анемохория (распространение ветром), Гидрохория (водой), фитохория (растениями), зоохория (животными) и антропохория (человеком).
Водная среда жизни
С экологических позиций среда - это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Среда обитания - это часть природы, окружающая живые организмы (особь, популяцию, сообщество) и оказывающая на них определенное воздействие.
На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную (т.е. образуемую самими живыми организмами).
Водная среда жизни
Водная среда жизни самая древняя. Вода обеспечивают протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %.
|
|
|
