En biologie, il existe de nombreux concepts et de nombreuses définitions d'une espèce. L'une des définitions les plus simples d'une espèce dit : une espèce est une collection d'organismes (individus) qui sont similaires les uns aux autres dans un certain nombre de caractéristiques essentielles, habitant une certaine région, capables de se croiser entre eux et de donner une progéniture fertile, semblable à leurs parents.
Areal est un site surface de la Terre(territoire ou plan d'eau) là où il existe et se reproduit vue donnée organismes. Dans la plupart des cas, la zone de la gamme est si grande que les organismes de la même espèce doivent s'adapter à l'impact facteurs environnementaux v conditions différentes... Ainsi, l'espèce a une certaine structure écologique.
Une population est un groupe minimal d'individus autoreproducteurs de la même espèce, habitant une certaine zone pendant une longue série de générations, formant son propre système génétique, formant son propre niche écologique et plus ou moins isolé des autres groupes similaires de cette espèce.
Une population est une forme d'existence d'une espèce et une unité élémentaire d'évolution.
La propriété principale des populations, comme d'autres systèmes biologiques c'est qu'ils sont en mouvement continu, en constante évolution. Cela se reflète dans tous les paramètres : productivité, stabilité, structure, répartition dans l'espace. Les populations sont caractérisées par des traits génétiques et écologiques spécifiques, reflétant la capacité des systèmes à se maintenir dans des conditions en constante évolution : croissance, développement, durabilité. La science qui combine des approches génétiques, écologiques et évolutives à l'étude des populations est connue sous le nom de biologie des populations.
Types de population. Les populations peuvent occuper des zones de tailles différentes, et les conditions de vie dans l'habitat d'une population peuvent également ne pas être les mêmes. Sur cette base, on distingue trois types de populations : élémentaire, écologique et géographique.
1. La population élémentaire (locale) est un ensemble d'individus de la même espèce occupant une petite zone d'une zone homogène. Il y a un échange constant d'informations génétiques entre eux.
EXEMPLES L'un des nombreux bancs de poissons de la même espèce dans le lac ; microgroupes de muguet de Keiske dans une forêt de bouleaux blancs poussant à la base des arbres et sur lieux ouverts; bouquets d'arbres de la même espèce (chêne de Mongolie, mélèze, etc.), séparés par des prairies, des bouquets d'autres arbres ou arbustes, ou des marécages.
2. Population écologique- un ensemble de populations élémentaires, groupes intraspécifiques associés à des biocénoses spécifiques. Les plantes de la même espèce dans une cénose sont appelées cénopopulation. L'échange d'informations génétiques entre eux se produit assez souvent.
EXEMPLES Poissons de la même espèce dans tous les bancs d'un réservoir commun ; populations d'écureuils dans le pin, l'épicéa-sapin et forêts de feuillus une zone.
3. Population géographique - un ensemble de populations écologiques qui peuplaient des zones géographiquement similaires. Les populations géographiques existent de manière autonome, leurs aires de répartition sont relativement isolées et les échanges de gènes se produisent rarement - chez les animaux et les oiseaux - lors des migrations, chez les plantes - lors de la dissémination du pollen, des graines et des fruits. A ce niveau, la formation des races géographiques, des variétés a lieu, des sous-espèces sont distinguées.
EXEMPLES Les races géographiques du mélèze daurien (Larix dahurica) sont connues : occidentale (à l'ouest de la Léna (L. dahurica ssp. Dahurica) et orientale (à l'est de la Léna, isolée chez L. dahurica ssp. Cajanderi), races nord et sud de Mélèze kouril. MAShemberg (1986) a identifié deux sous-espèces de bouleau pierre : le bouleau gris (Betula ermanii) et le bouleau laineux (B. lanata). Dans le cours inférieur de la rivière Yama, il y a une épidémie d'épinette commune (Picea obovata), situé du massif des forêts d'épicéas à l'est par 1000 km, au nord - 500 km.Les zoologistes distinguent les populations de toundra et de steppe chez le campagnol à tête étroite (Microtis gregalis).L'espèce "écureuil commun" compte environ 20 populations géographiques , ou sous-espèce.
Cours 7. Populations : structure et dynamique
Le concept de population.
Dans la nature tout le monde espèces existantes représente un complexe complexe ou même un système de groupes intraspécifiques qui incluent des individus caractéristiques spécifiques structure, physiologie et comportement. Cette association intraspécifique d'individus est la population.
Population(populus - de Lat.people.population) est l'un des concepts centraux de la biologie et désigne un ensemble d'individus d'une espèce, qui possède pool génétique commun et dispose d'un espace commun. C'est le premier système biologique supra-organisme. D'un point de vue écologique, une définition claire de la population n'a pas encore été élaborée.
Le terme « population » a été introduit pour la première fois en 1903 par le scientifique danois Johannsen pour signifier « un mélange naturel d'individus de la même espèce, génétiquement hétérogènes ».
Le plus reconnu était l'interprétation de S.S. Schwartz, population - un groupe d'individus, qui est une forme d'existence d'une espèce et est capable de se développer indépendamment indéfiniment.
La principale propriété des populations, comme d'autres systèmes biologiques, est qu'elles sont en mouvement continu, en constante évolution. Cela se reflète dans tous les paramètres :
Productivité,
Stabilité,
Structure,
· En distribution dans l'espace.
Les capacités d'adaptation de la population sont nettement supérieures à celles des individus qui la composent. La population en tant qu'unité biologique a un certain la structure et la fonction.
· Structure une population est caractérisée par ses individus constitutifs et leur répartition dans l'espace.
· Les fonctions les populations sont similaires aux fonctions d'autres systèmes biologiques. Ils se caractérisent par la croissance, le développement, la capacité de maintenir l'existence dans un environnement en constante évolution.
Types de population
Subdivisions spatiales des populations
L'espace ou la zone occupée par une population peut être différent à la fois pour différentes espèces et au sein d'une même espèce. La taille de l'aire de répartition de la population est déterminée dans une large mesure par la mobilité des individus ou des rayon d'activité individuelle. Si le rayon d'activité individuelle est petit, la taille de la zone de population est généralement également petite (tableau 7.1).
Tableau 7.1
La valeur du rayon d'activité individuelle des animaux et des plantes
(d'après A.V. Yablokov, A.G. Yusufov, 1976)
Chez les plantes, le rayon d'activité individuelle est déterminé par la distance sur laquelle le pollen, les graines ou les parties végétatives pouvant donner naissance à une nouvelle plante peuvent se propager.
Dans de nombreux autres cas zone trophique ne correspond pas avec reproducteur. Ainsi, malgré l'immense aire de répartition trophique de la cigogne blanche (Ciconia alba), qui vit en Europe, et en hiver - en Afrique, chaque couple d'oiseaux retourne généralement dans la zone de son ancien nid et la population de cigognes, bien qu'ils se mélangent dans les lieux d'hivernage, mais pendant la reproduction occupent une zone relativement petite.
Selon la taille du territoire occupé, N.P. Naumov (1963) distingue trois types de populations : élémentaire, écologique et géographique (fig. 7.1) ..
Élémentaire Une population (locale) est un ensemble d'individus d'une même espèce occupant une petite zone d'une zone homogène. Il y a un échange constant d'informations génétiques entre eux.
EXEMPLES L'un des nombreux bancs de poissons de la même espèce dans le lac ; des microgroupes de muguet de Keiske dans la forêt de bouleaux blancs, poussant à la base des arbres et dans des endroits ouverts ;
Environnement population - un ensemble de populations élémentaires, des groupes intraspécifiques associés à des biocénoses spécifiques. Les plantes de la même espèce dans une cénose sont appelées cénopopulation. L'échange d'informations génétiques entre eux se produit assez souvent.
EXEMPLES Poissons de la même espèce dans tous les bancs d'un réservoir commun; populations d'écureuils dans les forêts de pins, d'épicéas, de sapins et de feuillus d'une région
Géographique population - un ensemble de populations écologiques qui peuplaient des zones géographiquement similaires. Les populations géographiques existent de manière autonome, leurs aires de répartition sont relativement isolées, les échanges de gènes se produisent rarement - chez les animaux et les oiseaux - lors des migrations, chez les plantes - lors de la dissémination du pollen, des graines et des fruits. A ce niveau, la formation des races géographiques, des variétés a lieu, des sous-espèces sont distinguées.
EXEMPLES Les races géographiques du mélèze daurien (Larix dahurica) sont connues : occidentale (à l'ouest de la Léna (L. dahurica ssp.dahurica) et orientale (à l'est de la Léna, isolée chez L. dahurica ssp. Cajanderi), les races nord et sud de Mélèze de Kourile.
L'espèce « écureuil commun » compte environ 20 populations géographiques, ou sous-espèces. Les zoologistes distinguent les populations de la toundra et des steppes chez le campagnol à tête étroite (Microtis gregalis
Les populations géographiques de ces régions et d'autres présentent des différences significatives dans la physiologie et la taille des animaux. La toundra, contrairement à la steppe, est plus grande, commence à se multiplier beaucoup plus tôt, a une fertilité plus élevée et accumule plus de graisse. Les différences sont si clairement exprimées que pendant longtemps ces groupes ont été considérés différentes sortes... Cependant, des expériences ont montré que les deux formes de campagnols se croisent facilement et donnent une progéniture fertile, elles appartiennent donc à la même espèce.
Principales caractéristiques des populations
L'abondance et la densité sont les principaux paramètres de la population.
Nombre de– le total individus dans un territoire donné ou dans un volume donné.
Densité- le nombre d'individus ou leur biomasse par unité de surface ou de volume. Dans la nature, il y a des fluctuations constantes du nombre et de la densité.
Distribution spatiale les individus dans les populations peuvent être aléatoires, groupés et uniformes (Fig. 7.2).
Riz. 7.2. Les principaux types de répartition des individus dans la population :
A - répartition uniforme ; B - distribution aléatoire ; B - répartition des groupes (d'après Odum, 1986)
Aléatoire distribution (diffuse) - inégale, observée dans un environnement homogène; la relation entre les individus est faible. La distribution aléatoire est caractéristique des populations de période initiale réinstallation; populations de plantes subissant une forte oppression de l'extérieur, populations d'animaux dans lesquelles lien social mal exprimé.
EXEMPLES Aux premiers stades de l'installation et de la survie - insectes nuisibles sur le terrain; semis d'espèces pionnières : saule, mélèze, etc., dans les zones perturbées (chaînes de montagne, carrières) ;
Grouper la distribution est la plus courante; reflète l'hétérogénéité des conditions de vie ou les différents modèles génétiques (âge) de la population. Il assure la plus grande stabilité de la population.
EXEMPLES Quelle que soit l'homogénéité de la structure d'une forêt, la répartition du couvert végétal n'est pas aussi uniforme que dans un champ ou sur une pelouse. Plus le microrelief est prononcé, qui détermine le microclimat dans la communauté forestière, plus l'âge différent du peuplement est prononcé. Les animaux herbivores s'unissent en troupeaux pour mieux résister aux ennemis-prédateurs. Le caractère de groupe est caractéristique des animaux sédentaires et de petite taille. Ce sont les populations de mollusques terrestres, de nombreux amphibiens.
Uniforme le placement dans la nature est rare. Ils se caractérisent par des peuplements secondaires du même âge après fermeture du couvert et auto-éclaircissage intensif ; peuplements clairsemés poussant dans un environnement homogène; plantes sans prétention des niveaux inférieurs.
La plupart des animaux prédateurs actifs se caractérisent également par une répartition uniforme après s'être installés et occuper tout le territoire habitable.
Les dynamiques de population et densité défini principalement fécondité, mortalité et processus migratoires . Ce sont des indicateurs qui caractérisent l'évolution de la population sur une certaine période : mois, saison, année, etc. L'étude de ces processus et de leurs raisons est très importante pour prédire l'état des populations.
La fertilité- c'est la capacité d'une population à augmenter en taille. Elle caractérise la fréquence d'apparition de nouveaux individus dans la population et différencie la fécondité absolue de la fécondité spécifique. Fertilité absolue C'est le nombre de nouveaux individus qui sont apparus par unité de temps, et spécifique- le même nombre, mais se rapportant à un certain nombre d'individus.
Par exemple, un indicateur de la fécondité spécifique d'une personne est le nombre d'enfants nés pour 1000 personnes au cours de l'année.
La fertilité est déterminée par de nombreux facteurs : les conditions environnementales, la disponibilité alimentaire, la biologie des espèces (le taux de puberté, le nombre de générations au cours de la saison, le rapport mâles/femelles dans la population).
Selon la règle de la fécondité maximale (reproduction) en conditions idéales le nombre maximum possible de nouveaux individus apparaît dans les populations ; la fertilité est limitée par les caractéristiques physiologiques de l'espèce.
EXEMPLE. Le pissenlit dans 10 ans peut remplir le tout Terre, à condition que toutes ses graines germent. Le saule, le peuplier, le bouleau, le tremble et la plupart des mauvaises herbes sont extrêmement abondants. Les bactéries se divisent toutes les 20 minutes et peuvent couvrir la planète entière en une couche continue en 36 heures.
Mortalité les populations sont le nombre d'individus qui sont morts au cours d'une période donnée. La mortalité, comme le taux de natalité, est absolue (le nombre d'individus décédés dans un certain temps) et spécifique. Il caractérise le taux de déclin de la population suite à la mort due à la maladie, à la vieillesse, aux prédateurs, au manque de nourriture et aux jeux. le rôle principal dans la dynamique de la taille de la population.
Il existe trois types de mortalité :
Le même à tous les stades de développement ; rare, dans conditions optimales;
Augmentation de la mortalité dans jeune âge; typique de la plupart des espèces de plantes et d'animaux (dans les arbres, à l'âge de maturité, moins de 1% des semis survivent, chez les poissons - 1 à 2% des alevins, chez les insectes - moins de 0,5% des larves);
Mortalité élevée dans la vieillesse ; généralement observé chez les animaux dont les stades larvaires se déroulent dans des conditions favorables peu changeantes : sol, bois, organismes vivants.
En écologie, la construction graphique de « courbes de survie » est très répandue (Fig. 7.3).
Riz. 7.3. différents types courbes de survie
La courbe de type I (type drosophile) a une forme convexe. Elle décrit une situation où une mortalité élevée survient à l'âge adulte. Ceci est typique des mouches des fruits, des éphémères et d'autres insectes qui, peu après leur sortie de la nymphe, laissent une progéniture et meurent. Les courbes de survie des grands mammifères se rapprochent de la courbe de type I.
Le type de la courbe II (type hydre) est typique des organismes avec une mortalité uniforme à tout âge. Sur le graphique, cela correspond à une ligne droite. Ces types de courbes sont typiques pour les poissons, les reptiles, les oiseaux, les plantes herbacées vivaces, etc., à la seule condition que le comptage soit celui des organismes qui ont déjà dépassé les stades les plus vulnérables de leur développement.
Une courbe de type III (type huître) a une forme concave. Il est typique des organismes qui meurent pour la plupart aux premiers stades de leur vie. Les huîtres mènent une vie attachée à l'état adulte et leur larve est planctonique. C'est durant cette période qu'ils sont les plus vulnérables. Les individus qui ont passé avec succès le stade larvaire ont une chance de survie considérablement augmentée. Ce type de courbes de survie est typique pour de nombreux animaux avec une fertilité élevée et un manque de soins pour la progéniture.
En reportant l'espérance de vie en abscisse en pourcentage de la durée de vie totale, il est possible de comparer les courbes de survie d'organismes dont la durée de vie présente des différences significatives. Sur la base de telles courbes, il est possible de déterminer les périodes pendant lesquelles une espèce particulière est particulièrement vulnérable. Étant donné que la mortalité est soumise à des fluctuations plus marquées et dépend davantage de facteurs environnement que la fécondité, elle joue un rôle majeur dans la régulation de la taille de la population.
Populations stables, en croissance et en déclin... La population s'adapte aux conditions environnementales changeantes en renouvelant et en remplaçant les individus, c'est-à-dire les processus de naissance (renouvellement) et de diminution (dépérissement), complétés par les processus de migration.
V population stable les taux de natalité et de mortalité sont proches et équilibrés. Ils peuvent être instables, mais la densité de population ne diffère pas de manière significative de toute valeur moyenne. Dans le même temps, l'aire de répartition de l'espèce n'augmente ni ne diminue.
V population croissante le taux de natalité dépasse le taux de mortalité. Les populations croissantes sont caractérisées par des épidémies élevage de masse, en particulier chez les petits animaux ( criquets, doryphore de la pomme de terre, rongeurs, corbeaux, moineaux; à partir de plantes - herbe à poux, berce du Caucase, pissenlit).
Les populations de gros animaux croissent souvent dans les conditions du régime de réserve ( orignal dans la réserve naturelle de Magadan, Alaska, éléphants dans parc national Kenya.) Avec une consolidation excessive chez les animaux (coïncidant généralement avec l'atteinte de la puberté des jeunes animaux), la migration vers les zones libres adjacentes commence.
Si le taux de mortalité dépasse le taux de natalité, une telle population est considérée contraction Je suis. V environnement naturel elle diminue jusqu'à une certaine limite, puis le taux de natalité (fécondité) augmente à nouveau et la population augmente en diminuant. Le plus souvent, les populations d'espèces indésirables croissent de manière démesurée, tandis que les populations d'espèces rares, reliques, précieuses, tant sur le plan économique qu'esthétique, diminuent.
Le concept de population en écologie
CONFÉRENCE N°4
SUJET : ÉCOLOGIE DE LA POPULATION
PLANIFIER:
1. Le concept de population en écologie.
2. Les principales caractéristiques de la population.
3. Structure de la population.
3.1. Structure spatiale et éthologique des populations.
3.2. Structure par sexe et par âge de la population.
4. Dynamique des populations.
4.1. Courbes de survie.
4.2. Croissance de la population et courbes de croissance.
4.3. Fluctuations de la taille de la population.
La fertilité- (la fécondité) est déterminée le nombre de nouveaux individus apparus par unité de temps à la suite de la reproduction. La faible fertilité est caractéristique des espèces qui se préoccupent beaucoup de la progéniture. De plus, la fécondité dépend du taux de maturation, du nombre de générations par an, du ratio de la population mâles et femelles, de la disponibilité de nourriture, de l'influence conditions météorologiques et d'autres facteurs.
Mortalité de la population- ce le nombre de personnes décédées au cours d'une certaine période. Il existe trois types de mortalité. La première se caractérise par la similitude à tous les âges ; le second - augmentation du nombre de décès d'individus aux premiers stades de développement; le troisième type est caractérisé par une mortalité accrue des individus adultes (vieux).
Les facteurs de mortalité sont divers... Ce sont principalement : les conditions physiques (faibles et hautes températures, fortes précipitations, sécheresse, etc.), facteurs biologiques(manque de nourriture, maladies, etc.) et anthropiques (pollution de l'environnement, déforestation, chasse, etc.).
People) en écologie, la génétique est un ensemble d'individus d'une même espèce, qui occupe longtemps certain espace ainsi que de se reproduire sur plusieurs générations. Les individus d'une population sont beaucoup plus susceptibles de se croiser entre eux qu'avec des individus d'autres populations. Cela est dû au fait que cet individu est séparé d'autres groupes d'individus similaires par divers degrés de pression. différentes formes isolement.
La principale caractéristique d'une population, qui détermine sa position centrale en tant qu'unité élémentaire du processus évolutif, est son unité génétique : au sein de la population, la panmixie se produit à un degré ou à un autre. Dans le même temps, pour les individus qui composent la population, l'hétérogénéité génétique est caractéristique, ce qui détermine l'adaptabilité de la population à conditions différentes l'habitat, ce qui crée une réserve très importante de variabilité héréditaire. En raison de l'hétérogénéité de l'environnement, la population a une structure complexe : les individus diffèrent par leur appartenance à des générations différentes, généralement chevauchantes, par le sexe et l'âge.
L'espèce comprend de nombreuses populations, et l'isolement entre elles n'est pas absolu. Les individus de la population sont capables de migration et de dispersion, leur répartition dépend des barrières géographiques au sein de l'espèce, ainsi que de la nature de l'habitat, du nombre d'espèces. La mortalité, la fécondité, la composition par âge et l'abondance sont appelés indicateurs démographiques. Il est très important de les connaître pour comprendre les lois qui régissent la vie des populations, afin de prévoir les changements constants qui s'y produisent.
Le terme «population» est utilisé aujourd'hui dans divers domaines et domaines de la science. Plus grande influence il rend en biologie, démographie, écologie, médecine, psychométrie, cytologie. Mais qu'est-ce qu'une population et comment se caractérise-t-elle ?
Introduction. Définitions
A ce jour, les études de population sont principalement menées pour identifier des séquences génétiques ou écologiques. Cela permet de déterminer l'environnement de survie des espèces et leur hérédité. Sur le ce moment il y a un autre concept - "population cellulaire". Il s'agit d'une progéniture isolée d'un groupe spécifique de cellules en termes de nombre de cellules. L'étude de ce domaine est réalisée par des spécialistes dans le cadre de la cytologie.
Du point de vue génétique, une population est un ensemble héréditaire hétérogène de formes d'une même espèce, qui s'oppose à la lignée dite pure. Le fait est que chaque famille d'individus correspond à des traits spécifiques et représente un certain phéno- et génotype.
Caractéristiques principales
Avant de commencer à comprendre plus en détail ce qu'est une population, vous devez connaître et comprendre ses principales composantes. Il y a 5 caractéristiques principales au total :
1. Répartition. Elle peut être spatiale et quantitative. Le premier type, à son tour, est divisé en distribution aléatoire et uniforme. Un indicateur quantitatif est responsable de la taille de la population ou de ses un groupe séparé... La répartition des individus dépend directement de conditions climatiques, génome, chaîne alimentaire et degré d'adaptation.
2. Nombre. Cette caractéristique distincte population, qui ne doit pas être confondue avec une sous-espèce de distribution. Ici, l'abondance est le nombre total d'organismes dans unité spécifique espace. Le plus souvent, il est dynamique. Dépend du ratio de mortalité et de fécondité des individus.
3. Densité. Elle est déterminée par la biomasse ou le nombre d'organismes par unité de surface (volume).
4. Fécondité. Il est déterminé par le nombre d'individus apparus à la suite de la reproduction par unité de temps.
5. Mortalité. Divisé par critère d'âge. Représente le nombre de formes de vie qui sont mortes par unité de temps.
Classification structurelle
Actuellement, on distingue les types de populations suivants : âge, sexe, génétique, écologique et spatial. Chacune de ces variantes a sa propre structure spécifique. Ainsi, la population d'âge est déterminée par le ratio d'individus de différentes générations. Les représentants de la même espèce peuvent avoir à la fois des ancêtres et des descendants.
La population sexuelle dépend du type de reproduction de la famille et de l'ensemble des facteurs déterministes morphofonctionnels et caractéristiques anatomiques organismes. La structure génétique est déterminée par la variation des allèles et la façon dont ils sont échangés. Une population écologique est la division d'une famille en groupes en fonction de facteurs environnementaux. La structure spatiale dépend de la distribution et du placement des individus de l'espèce dans l'aire de répartition.
Isolement des populations
Dans différentes familles, cette propriété dépend de l'environnement et de la forme de coexistence. Si les représentants d'une espèce se déplacent sur de vastes zones, une telle population peut être qualifiée de grande. Dans le cas d'un faible développement de la capacité de distribution, la famille est définie par de petits agrégats, qui peuvent refléter, par exemple, la nature mosaïque du paysage. La population d'animaux et de plantes sédentaires dépend de l'hétérogénéité du milieu.
Le niveau d'isolement des familles voisines d'une même espèce est différent. Dans ce cas, les populations peuvent être fortement réparties dans l'espace ou être clairement localisées sur un certain territoire... Il y a aussi un peuplement continu d'une vaste zone avec une seule espèce. À leur tour, les frontières entre les populations peuvent être floues et distinctes.
La dynamique des populations peut être de 3 types :
La plupart des individus vivent jusqu'au seuil d'âge maximal (humains et mammifères),
La mort peut survenir à tout moment (reptiles et oiseaux),
Le taux de mortalité est élevé dès les premiers stades de développement (poissons, plantes, invertébrés).
La population est constituée d'un ensemble d'individus similaires par leurs propriétés morphophysiologiques, leur superficie, leur type de croisement, leur origine. Un tel groupe d'organismes s'appelle une espèce. C'est une unité de la structure de la population.
Les types dépendent de critères suivants: morphologique, génétique, physiologique, biochimique. Selon une classification complémentaire, les caractéristiques de l'impact sont géographiques et écologiques.
Chaque espèce émerge, puis se développe et s'adapte. À changement brutal conditions du milieu d'existence, il peut disparaître.