Pagalvokite apie gyventojų skaičių. gyventojų- yra tos pačios rūšies individų, turinčių bendrą genofondą, kryžminimosi ir gyvenančių ilgą laiką, rinkinys tam tikra erdvė.
Priklausomai nuo laiko ir erdvės, rūšių buveinė skiriasi. Tai priklauso nuo daugelio jums žinomų aplinkos veiksnių. Prie klimato sąlygų neprisitaikiusios rūšys nyksta. Jų vietą užima ištvermingesni, prisitaikę. Tos pačios rūšies populiacijos egzistuoja atskirai viena nuo kitos, nes vyksta konkurencija dėl ekologinės nišos. Todėl tos pačios rūšies populiacijos užima skirtingas teritorijas.
Šiuolaikiniai gyventojų apibrėžimai suformuluoti rusų tyrinėtojų S. S. Schwartzo, A. M. Gilyarov, A. V. Yablokov darbuose. Pavyzdžiui, pagal S. S. Schwartz (1969) apibrėžimą, populiacija yra „elementarios organizmų grupės tam tikros rūšies kurie ilgą laiką išlaiko savo skaičių nuolat kintančiomis aplinkos sąlygomis. „Pasak A. V. Yablokov, tai yra“ tos pačios rūšies organizmų grupės, gyvenančios tam tikra teritorija, su bendru evoliuciniu vystymosi keliu“.
Plėtodamas savo tautiečių idėjas, A. M. Giliarovas pateikė kiek kitokį populiacijos apibrėžimą.
gyventojų– tos pačios rūšies organizmų rinkinys, turintis bendrą genofondą, ilgą laiką gyvenantis tam tikroje erdvėje ir išlaikantis stabilų populiacijos dauginimąsi. Populiacijos viduje vyksta nuolatinė kova už būvį, tos pačios rūšies individų grupės yra izoliuotos viena nuo kitos. Jie sudaro vietines, ekologines, geografines populiacijas. Tokią gyventojų klasifikaciją įvedė garsus rusų mokslininkas N.P.Naumovas.
Populiacija kaip biologinis vienetas turi savo specifinę struktūrą, savybes ir funkcijas. Populiacijos struktūrai būdingas individų skaičius ir jų pasiskirstymas erdvėje. O gyventojų funkcijos yra identiškos kitų biologinių sistemų funkcijoms. Populiacijai būdingos savybės yra augimas, vystymasis, dauginimasis, gebėjimas prisitaikyti prie nuolat kintančių aplinkos sąlygų, genetinės savybės.
Pradiniai (vietiniai) gyventojai Tos pačios rūšies individų grupė, užimanti nedidelius vienarūšio ploto plotus.
Elementariųjų populiacijų skaičius gamtoje, vystymosi raida ir trukmė priklauso nuo biocenozės sąlygų sudėtingumo ir paprastumo, jos homogeniškumo.
Gamtoje vietinių populiacijų individų susimaišymas ištrina ribas tarp jų.
ekologinė populiacija– susidaro kaip vietinių gyventojų visuma. Iš esmės tai yra tarprūšinės grupės, pritaikytos egzistuoti tam tikroje biocenozėje. Pavyzdžiui, paprastoji voveraitė yra plačiai paplitusi įvairių tipų miškuose. Todėl galima išskirti tokias ekologines populiacijas kaip „pušis“, „eglė“. Jie yra silpnai izoliuoti vienas nuo kito, todėl tarp jų yra nedaug skirtumų.
Geografinė populiacija- Tai yra ekologinės populiacijos, apimančios grupę individų, gyvenančių dideliuose plotuose su geografiškai vienarūšėmis egzistavimo sąlygomis. Geografinės populiacijos yra gana izoliuotos viena nuo kitos ir skiriasi vaisingumu, individų dydžiu, daugybe ekologinių, fiziologinių, elgesio ir kitų ypatybių. Tokia ilga populiacijos izoliacija gali palaipsniui lemti geografinės rasės arba naujų rūšies formų susidarymą. Tokios rūšys paprastai laikomos geografine specifika, rase arba šios rūšies sinonimu. Pavyzdžiui, žinoma daugiau nei 20 geografinių paprastosios voverės populiacijų. Populiacijų ribas ir dydžius gamtoje lemia ne tik gyvenamos teritorijos ypatybės, bet ir pačios populiacijos savybės. N.P.Naumovo tyrimų rezultatai rodo, kad rūšies skirstymas į mažas teritorines grupes didina rūšies įvairovę ir praturtina jos genofondą. Todėl gamtoje nėra absoliučios populiacijos. Todėl procese evoliucinis vystymasis kiekvienos rūšies persikėlimo (migracijos) metu jos nuolat maišosi viena su kita. Augaluose žiedadulkes vėjas plačiai paskirsto dideliais atstumais. Dėl to vienoje rūšyje išlaikomos skirtingos populiacijos formos. Todėl ekologiniu požiūriu populiacija dar neturi vieno apibrėžimo. Didžiausio pripažinimo nusipelno S. S. Schwartzo apibrėžimas: „Populiacija – tai intraspecifinė grupuotė, rūšies egzistavimo forma, turinti tam tikrus kiekybinius ir kokybinius parametrus“.
Pagrindiniai populiaciją apibūdinantys rodikliai yra skaičius ir tankumas. Populiacijos dydis – tai bendras individų skaičius tam tikroje srityje arba tam tikrame tūryje. Organizmų skaičius niekada nėra pastovus. Tai priklauso nuo gimstamumo ir asmenų mirtingumo.
gyventojų tankumas nustatomas pagal individų skaičių arba biomasę ploto ar tūrio vienete, pvz.: 150 eglių augalų 1 ha, arba 0,5 g dafnijų 1 m3 vandens.
Gyventojų tankis skiriasi priklausomai nuo jo dydžio. Gyventojų tankumas nedidėja be galo, tam reikia įsikurti ar laisvos erdvės. Įsikūrimas tęsiasi tol, kol organizmai susidurs su kokia nors kliūtimi. Atskirkite atsitiktinį, vienodą ir grupinį populiacijų persikėlimą.
Suatsitiktinis pasklidimas būdingas tik vienalytei terpei. Pavyzdžiui, kenkėjai laukuose apsigyvena atsitiktinai, bet vėliau jiems dauginantis gyvenvietė tampa grupinė arba dėmėta.
Dažniausias grupinis atsiskaitymas, ir tai gali būti atsitiktinė. Pavyzdžiui, miške medžiai iš pradžių pasiskirsto grupėmis, o paskui tolygiai. Augaluose plitimas vyksta plintant sporoms, sėkloms, vaisiams, o gyvūnams – greitas ir pasyvus. Pavyzdžiui, lapės, briedžiai ir kiti kanopiniai gyvūnai yra labai judrūs. Lėtas plitimas vyksta sėsliems gyvūnams.
Aktyviai judančių organizmų diapazonai yra didžiuliai, be ryškių ribų tarp populiacijų, o neaktyviuose, priešingai, populiacijos yra aiškiai atskirtos. Tai varliagyviai, ropliai ir moliuskai. Populiacijos arealo dydis priklauso nuo organizmų dydžio, elgesio aktyvumo, aprūpinimo maistu ir kitų abiotinių veiksnių. Pavyzdžiui, vabzdžiuose, žoliniuose augaluose individų skaičius gali siekti šimtus tūkstančių ar daugiau. Priešingai, stambių gyvūnų ir stambių sumedėjusių augalų gausa ir tankumas yra kintantys ir susiję su žmogaus veikla. Be to, ypatingas vaidmuo tenka pašarų veiksniams.
Skirtingais metais sumažėjęs pašarų derlius lėmė staigų voveraičių, kiškių, kurapkų, fazanų populiacijos dinamikos mažėjimą. Todėl gamtoje populiacijos dydžio nestabilumas yra natūralus. Tačiau kai kuriais atvejais gyventojų skaičių pakeičia staigus sumažėjimas arba padidėjimas. Šie procesai gamtoje vyksta dažnai. Jų atsiradimo priežasčių yra daug. Tai gali būti rūšies genofondas, aplinkos veiksniai, augimo greitis, konkurencija, maisto perteklius ir kt.
Gyventojai gamtoje geba savarankiškai reguliuoti skaičių. Kiekviena rūšis turi viršutinę ir apatinę skaičiaus didėjimo ribas, kurių ji negali peržengti. Todėl populiacijos dydis išlaikomas optimaliame lygyje. Kasdieniai ir sezoniniai organizmų skaičiaus svyravimai. Pavyzdžiui, mažų gyvūnų, graužikų ir kai kurių paukščių populiacijos svyravimai gali būti gana dideli. Taigi, žinoma, kad graužikų per sezoną padaugėja 300–500 kartų, o kai kurių vabzdžių – 1300–1500 kartų. Tokie protrūkiai dažnai aptinkami skėriuose, patogenuose, virusuose ir bakterijose ir daro didelę žalą žemės ūkiui bei žmonių gyvenimui.
Staigus gyventojų skaičiaus mažėjimas nėra nuolatinis. Kai kuriais atvejais jie veda prie populiacijos išnykimo. Bendra organizmų gyvenimo trukmė skirstoma į tris tipus, t.y., yra trys organizmų išlikimo tipai (6 schema).
6 schema
aš- mažas mirtingumas ankstyvosiose vystymosi stadijose ir padidėjęs vėlesnėse stadijose (vabzdžiai, stambūs žinduoliai); II - gyvenimo trukmė stabili (kai kurios žuvys, paukščiai, augalai ir kt.); III - didžiausias mirtingumas ankstyvosiose vystymosi stadijose ir mažas suaugus (kai kurios žuvys, bestuburiai)
Trys išgyvenimo tipai.
Pirmasis išgyvenimo tipas stebimas daugiausia vabzdžių, dideli žinduoliai, medžiai, žmogau. Didžiausia mirtis įvyksta Praeitais metais(senatvė), kai daug asmenų turi vienodą gyvenimo trukmę, ir, žinoma, pirmojo tipo kreivė skiriasi priklausomai nuo genų, gyvenimo trukmės, lytinių savybių.
Antrasis tipas būdingas organizmams, kurių mirtingumas išlieka pastovus visą gyvenimą. Tai apima gėlo vandens telkinių žarnyno ertmės organizmus.
Trečiasis tipas būdingas daugumai organizmų. Jai būdingas padidėjęs organizmų žūtis ankstyvosiose vystymosi stadijose, pavyzdžiui: žuvys, paukščiai, daugelis bestuburių, kuriems būdingas vaisingumas. Augalų mirtis yra 90–95%.
Gauti duomenys apie organizmų išlikimo dėsningumus vaidina svarbų vaidmenį atliekant teorinius tyrimus ir eksperimentus su naudingais ir kenksmingais populiacijų tipais.
Be gimstamumo ir mirtingumo, gyventojų dydžiui ar tankumui didelę įtaką daro migracija. Gyventojai visada stengiasi plėsti savo asortimentą. Tai daugiausia priklauso nuo jaunosios kartos skaičiaus ir tankumo. Tačiau populiacija negali be galo plėsti savo arealo, tam neleidžia ribojantys veiksniai ar nepalankios naujų buveinių sąlygos.
Yra stabilios, augančios ir mažėjančios populiacijos. Subalansuotas gimimų ir mirčių intensyvumas sudaro stabilią populiaciją. Be to, populiacijos stabilumas priklauso nuo genetinių, istorinių, biologinių sąlygų. Gamtoje gyventojų stabilumas taip pat priklauso nuo gimimo ir imigracijos, mirtingumo ir emigracijos. Asmenys populiacijoje atsiranda imigracijos metu, mažėja dėl emigracijos.
Tik subalansuotai derinant šiuos veiksnius susidaro stabili populiacija. Žinios apie gyventojų raidos struktūrą ir modelius turi didelę praktinę reikšmę.
gyventojų. elementarioji populiacija. ekologinė populiacija. geografinė populiacija. Populiacijos dydis. gyventojų tankumas. Atsitiktinis atsiskaitymas. Grupinis atsiskaitymas. Trys išgyvenimo tipai.
1. Aplinkos mokslininkų nuomonės apie populiacijos problemas skiriasi.
2. Pagrindinės populiacijos savybės – erdvinis pasiskirstymas, gausa, tankumas.
3. Populiacijų skaičiaus svyravimas priklauso nuo Aplinkos faktoriai.
4.;Yra trys organizmų išlikimo tipai. Gamtoje yra organizmų, turinčių didelį dauginimosi potencialą (skėriai ir kt.).
1. Kas yra populiacija?
2. Kaip klasifikuojamos populiacijos?
3. Kaip pasiskirsto populiacijos?
1. Kokia yra S. Schwartzo, A. Yablokov, A. Gilyarov ir N. Naumovo pateiktų populiacijos apibrėžimų esmė?
2. Įvardykite gyventojų savybes ir papasakokite apie jų turinį.
1. Kokie veiksniai trukdo plačiam populiacijų pasiskirstymui?
2. Kuriai iš trijų išgyvenimo tipų priklauso žmogus?
3. Pagal diagramą paaiškinkite saigos ir karpių išlikimo tipus.
1. Kaip saigų populiacijos juda Kazachstane žiemą ir pavasarį? Kodėl?
2. Kaip Kazachstane atsirado kulanų populiacijos ir ką žinote apie jų skaičių?
Kas yra populiacija?
1 apibrėžimas
Populiacija – tai tos pačios rūšies organizmų visuma, ilgą laiką gyvenanti tam tikroje teritorijoje, turinti bendrą genofondą, taip pat gebėjimą lengvai kryžmintis, skirtingais laipsniais izoliuotų nuo kitų šios rūšies populiacijų.
Kiekvienos rūšies organizmus atstovauja kelios populiacijos, gyvenančios skirtingose teritorijose. Tarp tos pačios rūšies populiacijų egzistuoja įvairūs ryšiai, kurie palaiko visą rūšį. Tačiau jei dėl kokių nors priežasčių populiacija bus izoliuota nuo kitų savo rūšies populiacijų, tai gali sukelti naujų gyvų organizmų rūšių susidarymą. Veikiant aplinkos sąlygoms, formuojasi organizmų fiziologinės, morfologinės ir elgsenos savybės. Tokiu atveju skirtingoms populiacijoms priklausančių organizmų savybės skirsis viena nuo kitos, kuo stipresnės, nepanašesnės bus jų buveinės sąlygos ir tuo silpnesni individų mainai tarp jų.
Populiacijų charakteristikos
Populiacija nėra atsitiktinis tos pačios rūšies individų sankaupa bendrame plote. Tai sudėtingai organizuota bendruomenė, turinti savo struktūrą, sudėtį ir sudėtingą ryšių hierarchiją.
Savybės, apibūdinančios populiaciją, gali būti suskirstytos į du tipus:
- biologinės savybės – savybės, būdingos kiekvienam organizmui, įtrauktam į populiaciją;
- grupinės (atsirandančios) savybės – savybės, būdingos ne atskiriems individams, o visai populiacijai.
Kitaip tariant, tos pačios rūšies organizmų susiejimas į populiaciją (grupę) vykdomas remiantis jos kokybiškai naujomis, atsirandančiomis savybėmis. Šios savybės apima:
- numeris;
- gyventojų tankumas;
- organizmų gimstamumas populiacijoje;
- populiacijos organizmų mirtingumas.
2 apibrėžimas
Populiacijos dydis – tai bendras tos pačios rūšies individų, gyvenančių tam tikroje teritorijoje, skaičius.
Populiacijos dydis kinta laikui bėgant (pagal metus, sezonus, iš kartos į kartą) ir priklauso nuo išorinių ir vidinių veiksnių.
1 pastaba
Asmenų skaičiaus svyravimus populiacijoje rusų biologas S. S. Četverikovas pavadino „gyvybės bangomis“.
Įvairių populiacijų užimamos teritorijos (diapazonas) gali labai skirtis viena nuo kitos pagal plotą, todėl ne visada patartina populiacijas lyginti pagal absoliutų individų skaičių. Tokiais atvejais populiacijos dydis išreiškiamas tankiu.
3 apibrėžimas
Populiacijos tankumas – vienos rūšies atstovų skaičiaus (arba atitinkamos biomasės) ir erdvės populiacijos (biomasės) tūrio ar ploto santykis.
vaisingumas- naujai nukaldintų individų, atsiradusių per laiko vienetą dėl reprodukcijos, skaičius. Populiacijos gimstamumą pirmiausia lemia biologinės rūšies savybės, taip pat vidutinė individo gyvenimo trukmė, lyčių santykis populiacijoje, aprūpinimas maistu, oro sąlygos ir daugybė kitų veiksnių. Yra du vaisingumo tipai:
- maksimalus (absoliutus arba fiziologinis) gimstamumas – teoriškai leistinas asmenų, galinčių gimti m. idealios sąlygos ekologinė aplinka be jokių ribojančių veiksnių, nulemta tik organizmų fiziologinių galimybių;
- ekologinis (realizuojamas) gimstamumas – individų, gimusių tam tikru laikotarpiu konkrečiomis aplinkos sąlygomis, skaičius.
Mirtingumas yra populiacijos individų, mirusių per tam tikrą laikotarpį, skaičius. Ji pirmiausia priklauso nuo aplinkos veiksnių ir gali būti labai didelė stichinių nelaimių, nepalankių klimato sąlygų arba epidemijų metu. Išskirti:
- fiziologinis mirtingumas (asmens mirtis idealiomis sąlygomis dėl fiziologinės senatvės);
- aplinkos mirtingumas (asmens mirtis realiomis sąlygomis dėl įvairių priežasčių).
Gamtoje kiekviena egzistuojanti rūšis yra sudėtingas kompleksas ar net specifinių grupių, apimančių individus, turinčius specifinių struktūrinių, fiziologinių ir elgesio ypatybių, sistema. Tokia intraspecifinė individų asociacija yra gyventojų.
Žodis „populiacija“ kilęs iš lotyniško „populus“ – žmonės, populiacija. Vadinasi, gyventojų- tam tikroje teritorijoje gyvenančių tos pačios rūšies individų visuma, t.y. tie, kurie tik kryžminasi vienas su kitu. Sąvoka „populiacija“ šiuo metu vartojama siaurąja to žodžio prasme, kai kalbama apie konkrečią tarprūšinę grupę, gyvenančią tam tikroje biogeocenozėje, ir plačiąja prasme, bendras jausmas- išskirti atskiras rūšies grupes, neatsižvelgiant į tai, kokią teritoriją ji užima ir kokią genetinę informaciją neša.
Tos pačios populiacijos nariai vienas kitą veikia ne mažiau nei fiziniai aplinkos veiksniai ar kitos kartu gyvenančios organizmų rūšys. Populiacijose vienu ar kitu laipsniu pasireiškia visos tarprūšiniams santykiams būdingos santykių formos, tačiau ryškiausios abipusis(abipusiai naudingas) ir konkurencingas. Populiacijos gali būti monolitinės arba sudarytos iš subpopuliacijos lygio grupių - šeimos, klanai, bandos, pulkai ir tt Sujungus tos pačios rūšies organizmus į populiaciją, atsiranda kokybiškai naujų savybių. Palyginti su atskiro organizmo gyvavimo trukme, populiacija gali egzistuoti labai ilgai.
Tuo pačiu metu populiacija yra panaši į organizmą kaip biosistemą, nes ji turi tam tikrą struktūrą, vientisumą, genetinę savaiminio dauginimosi programą, gebėjimą reguliuotis ir prisitaikyti. Žmonių sąveika su organizmų rūšimis, kurios yra aplinkoje, natūralioje aplinkoje arba ekonominiu būdu žmogaus kontroliuojamos, dažniausiai vyksta per populiacijas. Svarbu, kad daugelis gyventojų ekologijos modelių būtų taikomi ir žmonių populiacijoms.
gyventojų yra genetinis rūšies vienetas, kurio pokyčius vykdo rūšies evoliucija. Kaip tos pačios rūšies individų grupė, gyvenanti kartu, populiacija veikia kaip pirmoji viršorganinė biologinė makrosistema. Populiacijos gebėjimas prisitaikyti yra daug didesnis nei ją sudarančių individų. Populiacija kaip biologinis vienetas turi tam tikrą struktūrą ir funkcijas.
Gyventojų struktūra kuriai būdingi ją sudarantys individai ir jų pasiskirstymas erdvėje.
Gyventojų funkcijos panašus į kitų biologinių sistemų funkcijas. Jiems būdingas augimas, vystymasis, gebėjimas išlaikyti egzistenciją nuolat kintančiomis sąlygomis, t.y. populiacijos turi specifinių genetinių ir ekologinių savybių.
Populiacijos turi įstatymus, leidžiančius taip panaudoti ribotus aplinkos išteklius, kad būtų palikta palikuonių. Daugelio rūšių populiacijos turi savybių, leidžiančių reguliuoti savo skaičių. Optimalios populiacijos palaikymas tam tikromis sąlygomis vadinamas gyventojų homeostazė.
Taigi populiacijos, kaip grupinės asociacijos, turi nemažai specifinių savybių, kurios nėra būdingos kiekvienam individui. Pagrindinės populiacijų charakteristikos: skaičius, tankis, gimstamumas, mirtingumas, augimo tempas.
Populiacijoms būdinga tam tikra organizacija. Individų pasiskirstymas teritorijoje, grupių santykis pagal lytį, amžių, morfologines, fiziologines, elgesio ir genetines savybes atspindi gyventojų struktūra. Jis suformuotas, viena vertus, bendros pagrindu biologines savybes rūšims ir, kita vertus, veikiami abiotinių aplinkos veiksnių ir kitų rūšių populiacijų. Todėl populiacijų struktūra yra prisitaikanti.
Rūšies kaip visumos, kaip populiacijų sistemos, prisitaikymo galimybės yra daug platesnės nei kiekvieno konkretaus individo prisitaikymo ypatybės.
Rūšies populiacijos struktūra
Erdvė ar plotas, kurį užima populiacija, gali skirtis tiek skirtingoms rūšims, tiek tos pačios rūšies viduje. Populiacijos diapazoną daugiausia lemia individų mobilumas arba individualios veiklos spindulys. Jei individualios veiklos spindulys mažas, dažniausiai ir populiacijos arealo dydis yra mažas. Pagal užimamos teritorijos dydį galima atskirti trijų tipų populiacijos: elementarus, ekologinis ir geografinis (1 pav.).
Ryžiai. 1. Erdvinis populiacijų suskirstymas: 1, rūšies arealas; 2-4 - atitinkamai geografinės, ekologinės ir elementarios populiacijos
Yra lytis, amžius, genetinė, erdvinė ir ekologinė populiacijų struktūra.
Seksualinė gyventojų struktūra reiškia skirtingų lyčių asmenų santykį joje.
Gyventojų amžiaus struktūra- įvairaus amžiaus individų, atstovaujančių vienam ar skirtingiems vienos ar kelių kartų palikuonims, populiacijos sudėties santykis.
Genetinė populiacijos struktūra lemia genotipų kintamumas ir įvairovė, atskirų genų – alelių variacijų dažnis, taip pat populiacijos suskirstymas į genetiškai artimų individų grupes, tarp kurių, kryžminant, vyksta nuolatinis alelių apsikeitimas.
Gyventojų erdvinė struktūra – atskirų gyventojų ir jų grupių išsidėstymo ir pasiskirstymo teritorijoje pobūdis. Erdvinė sėslių ir klajoklių ar migruojančių gyvūnų populiacijų struktūra labai skiriasi.
Ekologinė populiacijos struktūra yra bet kurios populiacijos padalijimas į individų grupes, skirtingai sąveikaujančias su aplinkos veiksniais.
Kiekviena rūšis, užimanti tam tikrą teritoriją ( diapazonas) jame pavaizduota populiacijų sistema. Kuo sudėtingiau išskaidoma rūšies užimama teritorija, tuo daugiau galimybių atskirti populiacijas. Tačiau mažesniu mastu rūšies populiacijos struktūrą lemia jos biologinės savybės, tokios kaip ją sudarančių individų mobilumas, jų prisirišimo prie teritorijos laipsnis ir gebėjimas įveikti natūralias kliūtis.
Populiacijų izoliacija
Jei rūšies nariai nuolat maišosi ir susimaišo didžiuliuose plotuose, tokiai rūšiai būdingas nedidelis didelių populiacijų skaičius. Esant silpnai išvystytam judėjimo gebėjimui, rūšies sudėtyje susidaro daug mažų populiacijų, atspindinčių kraštovaizdžio mozaikiškumą. Augalų ir sėslių gyvūnų populiacijų skaičius tiesiogiai priklauso nuo aplinkos nevienalytiškumo laipsnio.
Šalia esančių rūšių populiacijų izoliacijos laipsnis yra skirtingas. Kai kuriais atvejais juos smarkiai skiria negyvenama teritorija ir aiškiai lokalizuojasi erdvėje, pavyzdžiui, ešerių ir lynų populiacijos izoliuotuose ežeruose.
Priešingas variantas yra nuolatinė didelių teritorijų kolonizacija pagal rūšis. Toje pačioje rūšyje gali būti populiacijų su aiškiai apibrėžtomis ir neryškiomis ribomis, o rūšies viduje populiacijos gali būti atstovaujamos skirtingo dydžio grupėmis.
Santykiai tarp populiacijų palaiko visą rūšį. Per ilga ir visiška populiacijų izoliacija gali lemti naujų rūšių susidarymą.
Skirtumai tarp atskirų populiacijų išreiškiami nevienodu laipsniu. Jie gali turėti įtakos ne tik jų grupės ypatybėms, bet ir atskirų individų fiziologijos, morfologijos ir elgesio kokybinėms ypatybėms. Šie skirtumai atsiranda daugiausia veikiant natūrali atranka kuri pritaiko kiekvieną populiaciją prie konkrečių jos egzistavimo sąlygų.
Populiacijų klasifikacija ir struktūra
Privalomas populiacijos požymis yra jos gebėjimas neribotą laiką savarankiškai egzistuoti tam tikroje teritorijoje dėl dauginimosi, o ne individų antplūdžio iš išorės. Skirtingo masto laikinosios gyvenvietės nepriklauso populiacijų kategorijai, bet laikomos intrapopuliaciniais poskyriais. Iš šių pozicijų rūšiai atstovauja ne hierarchinis pavaldumas, o erdvinė gretimų įvairaus masto populiacijų sistema, turinti skirtingą ryšių ir izoliacijos laipsnį tarp jų.
Populiacijas galima klasifikuoti pagal jų erdvinę ir amžiaus struktūrą, tankumą, kinetiką, buveinių išlikimą ar kaitą ir kitus ekologinius kriterijus.
Įvairių rūšių populiacijų teritorinės ribos nesutampa. Natūralių populiacijų įvairovė išreiškiama ir jų vidinės sandaros tipų įvairove.
Pagrindiniai populiacijų sandaros rodikliai yra organizmų skaičius, pasiskirstymas erdvėje, skirtingos kokybės individų santykis.
Kiekvieno organizmo individualios savybės priklauso nuo jo paveldimos programos (genotipo) ypatybių ir nuo to, kaip ši programa įgyvendinama ontogenezės eigoje. Kiekvienas individas turi tam tikrus dydžius, lytį, išskirtinius morfologijos bruožus, elgesio ypatumus, savo ištvermės ir prisitaikymo prie aplinkos pokyčių ribas. Šių požymių pasiskirstymas populiacijoje taip pat apibūdina jos struktūrą.
Gyventojų struktūra nėra stabili. Organizmų augimas ir vystymasis, naujų gimimas, mirtis dėl įvairių priežasčių, aplinkos sąlygų pasikeitimas, priešų skaičiaus padidėjimas ar sumažėjimas – visa tai lemia įvairių santykių pasikeitimą gyventojų viduje. Dėl gyventojų struktūros in duotas laikotarpis laiko, jo tolesnių pokyčių kryptis labai priklauso.
Seksualinė populiacijų struktūra
Genetinis lyties nustatymo mechanizmas numato palikuonių padalijimą pagal lytį santykiu 1:1, vadinamasis lyties santykis. Tačiau iš to neišplaukia, kad toks pats santykis būdingas visiems gyventojams. Su lytimi susiję bruožai dažnai lemia reikšmingus patelių ir vyrų fiziologijos, ekologijos ir elgesio skirtumus. Dėl skirtingo vyriškų ir moteriškų organizmų gyvybingumo šis pirminis santykis dažnai skiriasi nuo antrinio ir ypač nuo tretinio, būdingo suaugusiems žmonėms. Taigi žmonėms antrinis lyčių santykis yra 100 mergaičių ir 106 berniukų, 16-18 metų amžiaus šis santykis išsilygino dėl padidėjusio vyrų mirtingumo, o sulaukus 50 metų – 85 vyrai 100 moterų, o 80 metų amžiaus - 50 vyrų 100 moterų.
Lyčių santykis populiacijoje nustatomas ne tik pagal genetinius dėsnius, bet ir tam tikru mastu veikiant aplinkai.
Populiacijų amžiaus struktūra
Gimstamumas ir mirtingumas, populiacijos dinamika yra tiesiogiai susiję su gyventojų amžiaus struktūra. Populiaciją sudaro įvairaus amžiaus ir lyties asmenys. Kiekvienai rūšiai, o kartais ir kiekvienai rūšies populiacijai, būdingi savi amžiaus grupių santykiai. Kalbant apie populiaciją, jie paprastai išskiria trys ekologinis amžius : ikireprodukcinis, reprodukcinis ir poreprodukcinis.
Su amžiumi natūraliai ir labai reikšmingai keičiasi individo reikalavimai aplinkai ir atsparumas individualiems jos veiksniams. Įvairiose ontogenezės stadijose gali pasikeisti buveinės, pasikeisti mitybos tipas, judėjimo pobūdis, bendra organizmų veikla.
Gyventojų amžiaus skirtumai žymiai padidina jos ekologinį nevienalytiškumą, taigi ir atsparumą aplinkai. Didėja tikimybė, kad esant dideliems sąlygų nukrypimams nuo normos, populiacijoje išliks bent dalis gyvybingų individų, kurie galės toliau egzistuoti.
Populiacijų amžiaus struktūra turi prisitaikymo pobūdį. Jis susidaro remiantis rūšies biologinėmis savybėmis, bet visada atspindi ir aplinkos veiksnių poveikio stiprumą.
Augalų populiacijų amžiaus struktūra
Augaluose kenopopuliacijos amžiaus struktūra, t.y. konkrečios fitocenozės populiaciją lemia amžiaus grupių santykis. Absoliutus, arba kalendorinis, augalo amžius ir jo amžiaus būsena nėra tapačios sąvokos. To paties amžiaus augalai gali būti skirtingo amžiaus. Individo amžius arba ontogenetinė būsena yra jo ontogenezės stadija, kurioje jam būdingi tam tikri santykiai su aplinka.
Senopopuliacijos amžiaus struktūrą daugiausia lemia biologinės rūšies savybės: derėjimo dažnis, išaugintų sėklų ir vegetatyvinių pirmtakų skaičius, vegetatyvinių pirmtakų gebėjimas atjaunėti, individų perėjimo iš vieno amžiaus būsenos į greitį. kitas, gebėjimas formuoti klonus ir tt Viso to pasireiškimas biologinės savybės, savo ruožtu, priklauso nuo sąlygų išorinė aplinka. Keičiasi ir ontogenezės eiga, kuri vienoje rūšyje gali pasireikšti daugeliu variantų.
Skirtingi augalų dydžiai atspindi skirtingus gyvybingumas asmenų kiekvienoje amžiaus grupėje. Individo gyvybingumas pasireiškia jo vegetatyvinių ir generatyvinių organų galia, atitinkančia sukauptos energijos kiekį, ir atsparumu neigiamam poveikiui, kurį lemia gebėjimas atsinaujinti. Kiekvieno individo gyvybingumas ontogenezėje kinta pagal vienos smailės kreivę, didėjančioje ontogenezės šakoje didėja, o mažėjančioje – mažėja.
Daug pievų, miško, stepių rūšių auginant medelynuose ar pasėliuose, t.y. geriausiu agrotechniniu pagrindu sumažinti jų ontogeniškumą.
Galimybė keisti ontogenezės kelią užtikrina prisitaikymą prie kintančių aplinkos sąlygų ir plečia rūšies ekologinę nišą.
Gyvūnų populiacijų amžiaus struktūra
Priklausomai nuo reprodukcijos ypatybių, populiacijos nariai gali priklausyti tai pačiai kartai arba skirtingoms. Pirmuoju atveju visi asmenys yra artimo amžiaus ir maždaug vienu metu pereina kitus gyvenimo ciklo etapus. Dauginimosi laikas ir atskirų amžiaus tarpsnių eiga paprastai apsiriboja konkrečiu metų sezonu. Tokių populiacijų dydis, kaip taisyklė, yra nestabilus: stiprūs sąlygų nukrypimai nuo optimalių bet kuriuo gyvenimo ciklo etapu iš karto paveikia visą populiaciją, sukeldami didelį mirtingumą.
Vieno reprodukcijos ir trumpo gyvenimo ciklų rūšyse per metus pakeičiamos kelios kartos.
Kai žmonės išnaudoja natūralias gyvūnų populiacijas, atsižvelgiant į jų amžiaus struktūrą turi esminis. Rūšių, kurių metinis pasipildymas yra didelis, didesnė populiacijos dalis gali būti pašalinta, nekeliant pavojaus jų skaičiui. Pavyzdžiui, rožinėje lašišoje, kuri subręsta antraisiais gyvenimo metais, be tolimesnio populiacijos mažėjimo grėsmės galima sugauti iki 50-60% neršiančių individų. Lašišos, kurios subręsta vėliau ir turi sudėtingesnę amžiaus struktūrą, pašalinimo iš subrendusios bandos rodikliai turėtų būti mažesni.
Amžiaus struktūros analizė padeda numatyti gyventojų skaičių per ateinančių kartų gyvenimą.
Gyventojų užimama erdvė suteikia jiems pragyvenimo lėšas. Kiekviena teritorija gali išmaitinti tik tam tikrą skaičių individų. Natūralu, kad turimų išteklių panaudojimo visapusiškumas priklauso ne tik nuo bendro populiacijos dydžio, bet ir nuo individų pasiskirstymo erdvėje. Tai aiškiai pasireiškia augaluose, kurių maitinimosi plotas negali būti mažesnis už tam tikrą ribinę vertę.
Gamtoje retkarčiais aptinkamas beveik vienodas tvarkingas individų pasiskirstymas okupuotoje teritorijoje. Tačiau dažniausiai populiacijos nariai erdvėje pasiskirsto netolygiai.
Kiekvienu konkrečiu atveju pasiskirstymo tipas užimamoje erdvėje pasirodo esantis adaptyvus, t.y. leidžia optimaliai panaudoti turimus išteklius. Kainopopuliacijos augalai dažniausiai pasiskirstę itin netolygiai. Dažnai tankesnis klasterio centras yra apsuptas mažiau tankiai išsidėsčiusių individų.
Erdvinis cenopopuliacijos nevienalytiškumas yra susijęs su klasterių raidos pobūdžiu laike.
Gyvūnams dėl judrumo teritorinių santykių sutvarkymo būdai yra įvairesni nei pas augalus.
Aukštesniųjų gyvūnų populiacijos pasiskirstymą reguliuoja instinktų sistema. Jiems būdingas ypatingas teritorinis elgesys – reakcija į kitų gyventojų narių išsidėstymą. Tačiau sėslus gyvenimas yra kupinas greito išteklių išeikvojimo, jei gyventojų tankis yra per didelis. Bendras gyventojų užimamas plotas yra padalintas į atskiras individualias ar grupines teritorijas, kurios užtikrina tvarkingą maisto atsargų naudojimą, natūralias prieglaudas, veisimosi vietas ir kt.
Nepaisant gyventojų narių teritorinės izoliacijos, tarp jų palaikomas ryšys naudojant įvairių signalų sistemą ir tiesioginius kontaktus prie valdų ribų.
„Aikštelės užtikrinimas“ pasiekiamas įvairiais būdais: 1) saugant užimamos erdvės ribas ir tiesiogine agresija svetimo žmogaus atžvilgiu; 2) ypatingas ritualinis elgesys, demonstruojantis grėsmę; 3) specialių signalų ir ženklų, nurodančių teritorijos užėmimą, sistema.
Įprasta reakcija į teritorinius ženklus – vengimas – gyvūnams yra paveldima. Biologinė tokio elgesio nauda yra aiški. Jei teritorijos užvaldymą lemtų tik fizinės kovos rezultatas, kiekvieno stipresnio svetimšalio atsiradimas savininkui grėstų teritorijos praradimu ir pašalinimu iš dauginimosi.
Dalinis atskirų teritorijų sutapimas yra būdas palaikyti ryšius tarp gyventojų. Kaimyniniai asmenys dažnai palaiko stabilią abipusiai naudingą ryšių sistemą: abipusį įspėjimą apie pavojų, bendrą apsaugą nuo priešų. Įprastas gyvūnų elgesys apima aktyvią kontaktų su savos rūšies atstovais paiešką, kuri dažnai suintensyvėja mažėjimo laikotarpiu.
Kai kurios rūšys sudaro plačiai klajokles grupes, kurios nėra susietos su konkrečia teritorija. Taip elgiasi daugelis žuvų rūšių mitybos migracijų metu.
Nėra absoliučių skirtumų tarp skirtingų teritorijos naudojimo būdų. Erdvinė gyventojų struktūra yra labai dinamiška. Priklausomai nuo vietos ir laiko, tai priklauso nuo sezoninių ir kitų adaptacinių pertvarkymų.
Gyvūnų elgesio modeliai yra specialaus mokslo objektas - etologija. Todėl santykių tarp vienos populiacijos narių sistema vadinama etologine arba elgsenos populiacijos struktūra.
Gyvūnų elgesys kitų populiacijos narių atžvilgiu visų pirma priklauso nuo to, ar rūšiai būdingas pavienis ar grupinis gyvenimo būdas.
Vienišas gyvenimo būdas, kai populiacijos individai yra nepriklausomi ir izoliuoti vienas nuo kito, būdingas daugeliui rūšių, tačiau tik tam tikrais gyvenimo ciklo etapais. Visiškai pavienis organizmų egzistavimas gamtoje nevyksta, nes tokiu atveju būtų neįmanoma atlikti pagrindinės jų gyvybinės funkcijos – dauginimosi.
Esant šeimyniniam gyvenimo būdui, stiprėja ir ryšiai tarp tėvų ir jų atžalų. Paprasčiausias tokio ryšio tipas – vieno iš tėvų priežiūra dėl padėtų kiaušinėlių: sankabos apsauga, inkubacija, papildoma aeracija ir kt. Esant šeimyniniam gyvenimo būdui, ryškiausias gyvūnų teritorinis elgesys: įvairūs signalai, ženklai, ritualinės grėsmės ir tiesioginės agresijos formos suteikia sklypo, kurio pakanka palikuonių auginimui, turėjimą.
Didesnės gyvūnų asociacijos - pulkai, bandos ir kolonijų. Jų formavimasis grindžiamas tolesniu elgesio santykių komplikavimu populiacijose.
Gyvenimas grupėje per nervų ir hormonų sistemas atsispindi daugelio fiziologinių procesų eigoje gyvūno organizme. Atskiriems asmenims pastebimai keičiasi medžiagų apykaitos lygis, greičiau sunaudojamos atsarginės medžiagos, nepasireiškia daugybė instinktų, pablogėja bendras gyvybingumas.
Teigiamas grupės poveikis pasireiškia tik iki tam tikro optimalaus gyventojų tankumo lygio. Jei gyvūnų yra per daug, tai visiems gresia aplinkos išteklių trūkumu. Tada įsijungia kiti mechanizmai, dėl kurių mažėja asmenų skaičius grupėje dėl jos pasidalijimo, išsiskirstymo ar gimstamumo mažėjimo.
Populiacija – tai istoriškai susiformavęs natūralus tam tikros rūšies individų rinkinys, susietas tam tikrais ryšiais ir prisitaikymu prie gyvenimo tam tikroje vietovėje. Pirmą kartą Šis terminas naudojo W. Johansenas 1903. Populiacija turi bendrą genofondą ir užima tam tikrą teritoriją. Pagrindinė populiacijos savybė yra nuolatinė jos kaita, judėjimas, dinamika, kuri labai veikia struktūrinę ir funkcinę organizaciją, produktyvumą, biologinė įvairovė ir sistemos stabilumas.
gyventojų(iš lot. „populus“ – žmonės) – laisvai besikryžiuojančių tos pačios rūšies individų rinkinys, egzistuojantis ilgą laiką ir užimantis tam tikrą arealo dalį santykinai atskirai nuo kitų tos pačios rūšies populiacijų. Populiacija yra elementari rūšies struktūra, kurios pavidalu rūšis egzistuoja gamtoje.
Populiacijos kaip individų grupės turi nemažai specifinių rodiklių, kurie nėra būdingi kiekvienam atskiram individui. kiekybinis ir kokybės charakteristikas populiacijas lemia išoriniai veiksniai (masė / ilgis = tankis, masė / išsibarstymas = gausa, paplitimas, ekologinė struktūra). Kartu išskiriamos dvi kiekybinių rodiklių grupės - statinis ir dinamiškas.
Gyventojų būklė tam tikru momentu apibūdinama statiniais rodikliais. Tai apima skaičių, tankį, amžiaus sudėtį.
Populiacijos dydis yra tam tikros rūšies individų skaičius populiacijoje tam tikroje teritorijoje. Populiacijos dydis nėra pastovus ir svyruoja vienos ar kitos ribose, priklauso nuo dauginimosi intensyvumo ir mirtingumo santykio.
gyventojų tankumas yra gyventojų skaičius ploto arba tūrio vienetui. Skirtingais gyvavimo ciklo etapais tankis gali labai svyruoti. Tai tiesiogiai susiję su kitais dviem gyventojų rodikliais: vaisingumu ir mirtingumu.
Dinaminiai rodikliai populiacijos apima gimimą, mirtingumą, augimą, gyventojų skaičiaus augimo tempą.
vaisingumas– tai populiacijos gebėjimas gausėti, nepaisant to, ar tai vyksta dedant kiaušinėlius, dalijantis, dygstant, dygstant iš sėklos ar kitaip. Labiausiai orientacinis yra specifinis gimstamumas, apibrėžiamas kaip individų, atsiradusių per laiko vienetą, skaičius vienam individui populiacijoje (demografijoje skaičiuojama vienai reprodukcinio amžiaus moteriai). Realus gimstamumas labai priklauso nuo aplinkos veiksnių, todėl jis visada yra mažesnis už maksimalų gimstamumą, kuris teoriškai suprantamas kaip maksimalus gimstamumas, nulemtas tik individų, turinčių optimalias visų aplinkos veiksnių vertes, fiziologiją.
Vaisingumas paprastai išreiškiamas rodikliu, kuris nustatomas padalijus naujai susiformavusių individų skaičių per tam tikrą laikotarpį (d = Nn / dt - absoliutus gimstamumas) arba naujų individų skaičių populiacijos vienete (dNn / Ndt - specifinis, specifinis). gimstamumas), kur N yra populiacijos dydis arba tik jų dalys, galinčios daugintis. Pavyzdžiui, aukštesniųjų organizmų gimstamumas išreiškiamas vienai patelei, o žmonių populiacijai – 1000 žmonių.
Vaisingumas gali būti nulinis arba teigiamas, bet niekada neigiamas.
Mirtingumas apibūdina individų mirtį populiacijoje ir išreiškia individų skaičiumi. Mirtingumas taip pat priklauso nuo aplinkos veiksnių ir dažniausiai yra daug didesnis nei minimalus mirtingumas idealiomis aplinkos sąlygomis, kurį lemia tam tikro tipo organizmo fiziologija – net ir esant idealioms sąlygoms individai mirs nuo senatvės.
Išskirkite specifinį mirtingumą – mirčių skaičių, palyginti su populiaciją sudarančių individų skaičiumi; ekologinis, arba realizuojamas, mirtingumas – individų mirtis konkrečiomis aplinkos sąlygomis (vertė nėra pastovi, kinta priklausomai nuo gamtinės aplinkos būklės ir populiacijos būklės).
Yra tam tikra minimali reikšmė, apibūdinanti individų mirtį idealiomis sąlygomis, kai ribojantys veiksniai neturi įtakos populiacijai. Esant tokioms sąlygoms, maksimali individų gyvenimo trukmė yra lygi jų fiziologiniam gyvenimui, kuris vidutiniškai yra ilgesnis nei ekologinis.
Ekosistema yra pagrindinis funkcinis gyvosios gamtos vienetas, apimantis tiek organizmus, tiek abiotinę aplinką, kurių kiekvienas veikia kitą ir abu yra būtini gyvybei palaikyti, kokia ji egzistuoja Žemėje. Dvigubą šio komplekso prigimtį pabrėžė V.N. Sukačiovas biogeocenozės doktrinoje.
Biotinė ekosistemos dalis būtinai apima du pagrindinius komponentus: 1) autotrofinį komponentą, kuriam būdingas šviesos energijos fiksavimas, paprastų neorganinių medžiagų naudojimas ir sudėtingų medžiagų konstrukcija; 2) heterotrofinis komponentas, kuriam būdingas sudėtingų organinių medžiagų panaudojimas, restruktūrizavimas ir skaidymas. Labai dažnai organizmai, kurie yra šie du komponentai, yra atskirti erdvėje; jie yra išdėstyti pakopomis, viena virš kitos. Autotrofinis metabolizmas intensyviausiai vyksta viršutinė pakopa– „žalia juosta“, t.y. kur daugiausia šviesos energijos, o žemiau vyrauja heterotrofinė apykaita, „rudosios juostos“ dirvose ir nuosėdose, kuriose kaupiasi organinės medžiagos.
Dėl energijos išsklaidymo maisto grandinėse ir dėl tokio veiksnio, kaip medžiagų apykaitos priklausomybė nuo individų dydžio, kiekviena bendruomenė įgauna tam tikrą trofinę struktūrą, kuri gali būti išreikšta arba individų skaičiumi kiekviename trofiniame lygmenyje. , arba augančiame pasėlyje, arba energijos kiekiu, nustatytu ploto vienetui per laiko vienetą kiekviename paskesniame trofiniame lygyje. Grafiškai tai galima pavaizduoti kaip piramidę, kurios pagrindas yra pirmasis trofinis lygis, o paskesni sudaro piramidės grindis ir viršūnę (3 figūrų). Yra trys pagrindiniai ekologinių piramidžių tipai - skaičių, biomasės ir energijos piramidės.
Tiriant biotinę ekosistemos struktūrą, mitybos ryšiai tarp organizmų yra vienas svarbiausių populiacijų būklės rodiklių. Galima atsekti daugybę medžiagų judėjimo ekosistemoje būdų, kai vieną organizmą valgo kitas, o trečias ir t.t.
Maisto grandinė yra medžiagos (energijos šaltinio ir statybinių medžiagų) judėjimo ekosistemoje kelias iš vieno organizmo į kitą. Maisto grandinė yra organizmų seka, kurioje kiekvienas valgo arba skaido kitą. Tai yra vienos krypties srauto kelias labai efektyviai fotosintezės metu sugertos saulės energijos, kuri atkeliavo į Žemę, judant per gyvus organizmus, kelią. Galiausiai ši grandinė grįžta į aplinką. natūrali aplinkašiluminės energijos pavidalu. Maistinės medžiagos taip pat juda iš gamintojų pas vartotojus, tada pas skaidytojus, o tada atgal pas gamintojus.
Taigi jį sudaro trys pagrindinės grandys: gamintojai, vartotojai ir skaidytojai. Maisto grandinės, kurios prasideda nuo fotosintetinių organizmų, vadinamos ganymo grandinėmis, o grandinės, kurios prasideda nuo negyvų augalų liekanų, lavonų ir gyvūnų ekskrementų, vadinamos detritalinėmis grandinėmis.
Kiekvienos maisto grandinės grandies vieta vadinama trofiniai lygiai, jiems būdingas skirtingas medžiagos ir energijos srauto intensyvumas. Pirmąjį trofinį lygį visada sudaro gamintojai, žolėdžiai vartotojai priklauso antrajam trofiniam lygiui, mėsėdžiai, gyvenantys žolėdžių formų sąskaita - trečiam, vartojantys kitus mėsėdžius - ketvirtam ir tt populiacijos ekosistemos rodiklis
Detritofagai gali būti antrojo ir aukštesnio trofinio lygio.
Paprastai ekosistemoje yra 3–4 trofiniai lygiai. Tai paaiškinama tuo, kad nemaža dalis suvartojamo maisto išleidžiama energijai (90-99%), todėl kiekvieno trofinio lygio masė yra mažesnė nei ankstesnio. Santykinai mažai (1-10%) skiriama organizmo kūno formavimui.
Gamtoje mitybos grandinės retai būna izoliuotos viena nuo kitos. Daug dažniau vienos rūšies atstovai (žolėdžiai) minta kelių rūšių augalais, o patys tarnauja kaip maistas kelių rūšių plėšrūnams.
Taigi mitybos grandinės nėra izoliuotos viena nuo kitos, o glaudžiai susipynusios. Jie sudaro vadinamąjį maisto tinklai. Maisto tinklo formavimo principas yra toks. Kiekvienas gamintojas turi ne vieną, o kelis vartotojus. Savo ruožtu vartotojai, tarp kurių vyrauja polifagai, naudoja ne vieną, o kelis maisto šaltinius (1-2 pav.).
Maisto tinklas yra sudėtingas maisto santykių tinklas.
Nepaisant mitybos grandinių įvairovės, jie turi bendrų modelių: nuo žalių augalų iki pirminių vartotojų, nuo jų iki antrinių vartotojų ir t. t., tada iki detritofagų. Paskutinėje vietoje visada yra detritofagai, jie uždaro maisto grandinę.
Kiekviename materijos ir energijos perdavimo etape per maisto grandinė apie 90% energijos prarandama ir tik apie 1/10 jos pereina kitam vartotojui. Nurodytas energijos perdavimo santykis organizmų maisto ryšiuose vadinamas Lindemann principu.
Populiacijos: struktūra ir dinamika 7 paskaita.
Moskalyuk T.A.
Bibliografija
Stepanovskikh A.S. Bendroji ekologija: vadovėlis universitetams. M.: UNITI, 2001. 510 p.
Radkevičius V.A. Ekologija. Minskas: Aukštoji mokykla, 1998. 159 p.
Bigon M., Harper J., Townsend K. Ecology. Individai, populiacijos ir bendruomenės / Per. iš anglų kalbos. M.: Mir, 1989. T. 2..
Šilovas I.A. Ekologija. M.: baigti mokyklą, 2003. 512 p. (ŠVIESA, ciklai)
1. Populiacijos samprata. Gyventojų tipai
2. Pagrindinės populiacijų charakteristikos
3. Populiacijų struktūra ir dinamika
4. Dvigubas gyventojų sistemų pobūdis
a) evoliucinė ir funkcinė populiacijos esmė
b) biologinis populiacijos funkcijų nenuoseklumas (Lotkos-Volterra modelis; atsiradimo dėsnis)
5. Gyventojų skaičiaus svyravimai
6. Ekologinės populiacijų strategijos
1. Populiacijos samprata. Gyventojų tipai
gyventojų(populus – iš lot. žmonės. populiacija) – viena iš pagrindinių biologijos sąvokų ir žymi tos pačios rūšies individų rinkinį, kuris turi bendrą genofondą ir turi bendrą teritoriją. Tai pirmoji superorganizmo biologinė sistema. Ekologiniu požiūriu aiškus populiacijos apibrėžimas dar nėra sukurtas. S. S. aiškinimas. Schwartz, populiacija yra individų grupė, kuri yra rūšies egzistavimo forma ir gali neribotą laiką savarankiškai vystytis.
Pagrindinė populiacijų, kaip ir kitų biologinių sistemų, savybė yra ta, kad jos nuolat juda, nuolat kinta. Tai atsispindi visuose parametruose: produktyvumas, tvarumas, struktūra, pasiskirstymas erdvėje. Populiacijos turi specifinių genetinių ir ekologinių savybių, kurios atspindi sistemų gebėjimą išlaikyti egzistavimą nuolat kintančiomis sąlygomis: augimas, vystymasis, stabilumas. Mokslas, jungiantis genetinius, ekologinius ir evoliucinius populiacijų tyrimo metodus, yra žinomas kaip populiacijos biologija.
PAVYZDŽIAI. Viena iš kelių tos pačios rūšies žuvų būrių ežere; pakalnučių Keiske mikrogrupės baltame beržyne, augančios medžių papėdėse ir atvirose vietose; tos pačios rūšies medžių (Mongolijos ąžuolo, maumedžio ir kt.) sankaupos, atskirtos pievų, kitų medžių ar krūmų grumstelės arba pelkės.
Ekologinė populiacija – elementariųjų populiacijų rinkinys, tarprūšinės grupės, apribotos konkrečiomis biocenozėmis. Tos pačios rūšies augalai cenozėje vadinami cenopopuliacija. Genetinės informacijos mainai tarp jų vyksta gana dažnai.
PAVYZDŽIAI. Tos pačios rūšies žuvys visuose bendro telkinio pulkuose; medynai monodominančiuose miškuose, atstovaujančiuose vieną miško tipų grupę: žolinių, kerpių ar sfagninių maumedžių miškuose (Magadano sritis, šiaurinė Chabarovsko teritorija); medynai viksvų (sausuose) ir forbų (šlapiuose) ąžuolynuose (Primorsky teritorija, Amūro sritis); voverių populiacijos vieno regiono pušynuose, eglynuose ir plačialapiuose miškuose.
Geografinė populiacija- ekologinių populiacijų, gyvenančių geografiškai panašiose vietovėse, visuma. Geografinės populiacijos egzistuoja autonomiškai, jų arealai gana izoliuoti, genų mainai vyksta retai – gyvūnams ir paukščiams – migracijų metu, augaluose – pernešant žiedadulkes, sėklas ir vaisius. Šiame lygyje išskiriamas geografinių rasių, veislių, porūšių formavimasis.
PAVYZDŽIAI. Žinomos dahurinio maumedžio (Larix dahurica) geografinės rasės: vakarinė (į vakarus nuo Lenos (L. dahurica ssp. dahurica) ir rytinė (į rytus nuo Lenos, izoliuota L. dahurica ssp. cajanderi), šiaurinė ir pietinė Kurilų rasės Maumedis.Panašiai M.A.Shembergas (1986) išskyrė du akmeninio beržo porūšius: Ermano beržą (Betula ermanii) ir vilnonį beržą (B.lanata).1000 km, į šiaurę - 500 km Zoologai skiria tundros ir stepių populiacijas. siaurakauočio pelėnų (Microtis gregalis).Rūšis "paprastoji voverė" turi apie 20 geografinių populiacijų arba porūšių.
2. Pagrindinės populiacijų charakteristikos
Skaičius ir tankis yra pagrindiniai populiacijos parametrai. gyventojų- bendras individų skaičius tam tikroje teritorijoje arba tam tikrame tūryje. Tankis- individų skaičius arba jų biomasė ploto arba tūrio vienete. Gamtoje yra nuolatiniai gausos ir tankumo svyravimai.
Populiacijos dinamika o tankumą daugiausia lemia vaisingumas, mirtingumas ir migracijos procesai. Tai rodikliai, apibūdinantys gyventojų skaičiaus kitimą per tam tikrą laikotarpį: mėnesį, sezoną, metus ir kt. Šių procesų ir jų priežasčių tyrimas yra labai svarbus prognozuojant populiacijų būklę.
Vaisingumas skirstomas į absoliutųjį ir specifinį. Absoliutus vaisingumas yra naujų individų, atsiradusių per laiko vienetą, skaičius ir specifinis– toks pat skaičius, bet susijęs su tam tikru asmenų skaičiumi. Pavyzdžiui, žmogaus vaisingumo matas yra vaikų, gimusių 1000 žmonių per metus, skaičius. Vaisingumą lemia daugybė veiksnių: aplinkos sąlygos, maisto prieinamumas, rūšies biologija (brendimo greitis, kartų skaičius per sezoną, patinų ir patelių santykis populiacijoje).
Pagal maksimalaus gimstamumo (dauginimosi) taisyklę, esant idealioms sąlygoms, populiacijose atsiranda didžiausias įmanomas naujų individų skaičius; gimstamumą riboja fiziologinės rūšies savybės.
PAVYZDYS. Kiaulpienė per 10 metų gali užpildyti visą Žemės rutulį, jei sudygsta visos jos sėklos. Gluosniai, tuopos, beržai, drebulės ir dauguma piktžolių išaugina išskirtinai gausias sėklas. Bakterijos dalijasi kas 20 minučių ir per 36 valandas gali padengti visą planetą ištisiniu sluoksniu. Daugumos vabzdžių rūšių vaisingumas yra labai didelis, o plėšrūnų, stambių žinduolių – mažas.
mirtingumas, kaip ir gimstamumas, jis gali būti absoliutus (per tam tikrą laiką mirusių asmenų skaičius) ir specifinis. Jis apibūdina populiacijos mažėjimo greitį dėl mirčių dėl ligų, senatvės, plėšrūnų, maisto trūkumo ir vaidina svarbų vaidmenį populiacijos dinamikoje.
Yra trys mirtingumo tipai:
Tas pats visuose vystymosi etapuose; retas, optimaliomis sąlygomis;
Padidėjęs mirtingumas ankstyvame amžiuje; būdinga daugumai augalų ir gyvūnų rūšių (medžiuose iki brandos išgyvena mažiau nei 1 proc. sodinukų, žuvyse – 1-2 proc. mailiaus, vabzdžiuose – mažiau nei 0,5 proc. lervų);
Didelė mirtis senatvėje; dažniausiai stebimas gyvūnams, kurių lervų stadijos vyksta palankiomis mažai kintančiomis sąlygomis: dirvožemyje, medienoje, gyvuose organizmuose.
Stabilios, augančios ir mažėjančios populiacijos. Gyventojai prisitaiko prie kintančių aplinkos sąlygų atnaujindami ir pakeisdami individus, t.y. gimimo (atsinaujinimo) ir mažėjimo (mirties) procesai, papildyti migracijos procesais. Stabilioje populiacijoje gimstamumo ir mirtingumo rodikliai yra artimi ir subalansuoti. Galbūt jie nėra pastovūs, tačiau gyventojų tankumas šiek tiek skiriasi nuo kai kurių vidutinių rodiklių. Šiuo atveju rūšies arealas nei didėja, nei mažėja.
Didėjant gyventojų skaičiui, gimstamumas viršija mirtingumą. Didėjančioms populiacijoms būdingi masinio dauginimosi protrūkiai, ypač smulkių gyvūnų (skėrių, 28 dėmėtųjų bulvių boružėlių, kolorado vabalų, graužikų, varnų, žvirblių; iš augalų – ambrozijos, Sosnovskio kiaulės šiaurinėje Komijos respublikoje, kiaulpienės, Himalajų lipniosios žolės). , iš dalies ąžuolo mongolų). Dažnai didelių gyvūnų populiacijos auga saugomo režimo sąlygomis (briedžiai Magadano rezervate, Aliaskoje, sika elniai Usūrijos rezervate, drambliai Kenijos nacionaliniame parke) arba introdukcija (briedis Leningrado srityje, ondatra rytų Europa, naminės katės atskirose šeimose). Perpildant augalus (dažniausiai sutampa su dangos, lajos lajos artumo pradžia), prasideda individų diferenciacija pagal dydį ir gyvybinę būklę, savaiminis populiacijų retėjimas ir gyvūnai (dažniausiai sutampa su jauniklių brendimu). gyvūnai), prasideda migracija į gretimas laisvas teritorijas.
Jeigu mirtingumas viršija gimstamumą, tai laikoma, kad toks gyventojų skaičius mažėja. AT natūrali aplinka jis sumažinamas iki tam tikros ribos, o tada vėl pakyla gimstamumas (vaisingumas), o gyventojų skaičius nuo mažėjimo auga. Dažniausiai nepageidautinų rūšių populiacijos nepaprastai daugėja, retų, reliktinių, vertingų tiek ekonomiškai, tiek estetiškai mažėja.
3. Populiacijų struktūra ir dinamika
Populiacijų dinamika, būklė ir dauginimasis atitinka jų amžiaus ir lyties struktūrą. Amžiaus struktūra atspindi gyventojų atsinaujinimo tempą ir amžiaus grupių sąveiką su išorine aplinka. Tai priklauso nuo gyvavimo ciklo ypatybių, kurios labai skiriasi įvairiose rūšyse (pavyzdžiui, paukščių ir plėšriųjų žinduolių), ir išorinių sąlygų.
AT gyvenimo ciklas asmenys paprastai skirstomi pagal tris amžiaus laikotarpius: ikireprodukcinis, reprodukcinis ir poreprodukcinis. Augalams taip pat būdingas pirminio ramybės periodas, kurį jie išgyvena sėjimo stadijoje. Kiekvienas laikotarpis gali būti pavaizduotas vienu (paprastos struktūros) arba keliais (sudėtingos struktūros) amžiaus tarpsniais. Vienmečiai augalai ir daugelis vabzdžių turi paprastą amžiaus struktūrą. Sudėtinga struktūra būdinga įvairaus amžiaus medžių populiacijoms ir labai organizuotiems gyvūnams. Kuo sudėtingesnė struktūra, tuo didesnis gyventojų prisitaikymas.
Viena garsiausių gyvūnų klasifikacijų pagal amžių G.A. Novikovas:
Naujagimiams – iki regėjimo akimirkos;
Jauni – augantys individai, „paaugliai“;
Pusiau suaugę – artimi lytiškai subrendusiems asmenims;
Suaugę gyvūnai yra lytiškai subrendę gyvūnai;
Seni – individai, kurie nustojo daugintis.
Geobotanikoje augalų klasifikaciją pagal amžių pripažino N.M. Černova, A.M. Praeitis:
miegančios sėklos;
Daigai (ūgliai) - pirmųjų gyvenimo metų augalai, daugelis jų gyvena sąskaita maistinių medžiagų Skilčialapiuose;
Jauni augalai pereina prie savarankiškos mitybos, tačiau dydžiu ir morfologiškai skiriasi nuo suaugusių augalų;
Nesubrendusios - turi pereinamuosius bruožus iš jauniklių į suaugusius augalus, dar labai maži, pakitusi jų augimo rūšis, prasideda ūglių šakotis;
Virginal - "suaugę paaugliai", gali pasiekti suaugusiųjų dydį, tačiau nėra regeneracinių organų;
Jaunas generatyvas - būdingas generatyvinių organų buvimas, baigiamas formuotis suaugusiam augalui būdinga išvaizda;
Vidutinio amžiaus generatyvas – pasižymi maksimaliu metiniu augimu ir maksimaliu dauginimu;
Senas generatyvas – augalai ir toliau veda vaisius, tačiau visiškai sustabdo ūglių augimą ir šaknų formavimąsi;
Subsenilūs - labai silpnai veda vaisius, nyksta vegetatyviniai organai, naujas ūglių susidarymas atsiranda dėl miegančių pumpurų;
Senatviniai – labai seni, nuskurę individai, atsiranda jaunų augalų bruožų: dideli pavieniai lapai, ūgliai.
Cenopopuliacija, kurioje atstovaujamos visos išvardytos stadijos, vadinama normaliu visateisiu nariu.
Miškų moksle ir apmokestinime priimtas medynų ir želdinių klasifikavimas pagal amžiaus klases. Dėl spygliuočiai:
Daigai ir savaiminis sėjimas - 1-10 metų, aukštis iki 25 cm;
Jauna stadija - 10-40 metų, ūgis nuo 25 iki 5 m; po miško laja atitinka smulkus (iki 0,7 m), vidutinis (0,7-1,5 m) ir didelis (>1,5 m) pomiškis;
Ašigalio stadija - vidutinio amžiaus plantacijos 50-60 metų; kamieno skersmenys nuo 5 iki 10 cm, aukštis - iki 6-8 m; po miško laja, jaunos kartos miško medynas arba panašių matmenų plonesnis;
Brandinimo plantacijos - 80-100 metų; gali būti šiek tiek mažesnio dydžio už motininius medžius, ant atvira erdvė o šviesiuose miškuose jie gausiai duoda vaisių; miške jie dar gali būti antroje pakopoje, neneša vaisių; jokiu būdu nėra priskirti vairinei;
Brandūs medynai - 120 metų ir vyresni, pirmos pakopos medžiai ir augimu atsiliekantys antros pakopos medžiai; vaisiai gausiai, šio tarpsnio pradžioje pasiekia techninį sunokimą, pabaigoje – biologinį;
Pernokę – virš 180 metų, ir toliau gausiai veda vaisius, tačiau pamažu nyksta ir nudžiūsta arba iškrenta dar gyvi.
Kietmedžiams gradacijos ir valdos yra panašaus dydžio, tačiau dėl greitesnio augimo ir senėjimo jų amžiaus klasė yra ne 20, o 10 metų.
|
|
Amžiaus grupių santykis gyventojų struktūroje charakterizuoja jo gebėjimą daugintis ir išgyventi ir atitinka gimstamumo ir mirtingumo rodiklius. Augančiose populiacijose, kuriose yra didelis gimstamumas, vyrauja jauni (2 pav.), dar neproduktyvūs individai, stabiliose populiacijose dažniausiai tai būna visavertės įvairaus amžiaus populiacijos, kuriose tam tikras skaičius individų reguliariai pereina iš jaunesnių į vyresnius. amžiaus grupių, gimstamumas lygus gyventojų skaičiaus mažėjimui. Mažėjančiose populiacijose pagrindas yra seni individai, atsinaujinimo jose nėra arba jos labai nežymiai. |
|
|
Sekso struktūra pagal genetinius dėsnius jai turėtų būti atstovaujamas vienodas vyrų ir moterų individų santykis, t.y. 1:1. Tačiau dėl fiziologijos ir ekologijos specifikos, būdingos skirtingų lyčių, dėl skirtingo jų gyvybingumo, aplinkos veiksnių įtakos, socialinių, antropogeninių, šis santykis gali labai skirtis. Ir šie skirtumai nėra vienodi tiek skirtingose populiacijose, tiek skirtingose tos pačios populiacijos amžiaus grupėse. Tai aiškiai parodyta fig. 3, vaizduojantis gyventojų amžiaus ir lyties struktūros dalis buvusi SSRS ir Afrikos Respublika Kenija. SSRS skerspjūvyje, atsižvelgiant į natūralų amžiaus grupių pasiskirstymą per gyvenimo ciklą, gimstamumo sumažėjimą karo metais ir jo padidėjimą. pokario metais. Moteriškos ir vyriškos lyties disproporcija taip pat neabejotinai susijusi su karu. Kita vertus, Kenijoje egzistuoja natūralus ryšys tarp lyčių pasiskirstymo ir aiškaus gyventojų skaičiaus mažėjimo ikireprodukciniame amžiuje, esant žemam pragyvenimo lygiui ir priklausomybei nuo gamtinių sąlygų. |
Populiacijų lytinės struktūros tyrimas yra labai svarbus, nes tiek ekologiniai, tiek elgsenos skirtumai yra labai ryškūs tarp skirtingų lyčių individų.
PAVYZDYS. Uodų (Culicidae šeimos) patinai ir patelės labai skiriasi augimo greičiu, brendimo terminu ir atsparumu temperatūros pokyčiams. Suaugusio amžiaus patinai visiškai nesimaitina arba minta nektaru, o patelėms reikia gerti kraują, kad kiaušinėliai būtų visiškai apvaisinti. Kai kurių rūšių musių populiacijas sudaro tik patelės.
Yra rūšių, kurių lytį iš pradžių lemia ne genetiniai, o aplinkos veiksniai, pavyzdžiui, Japonijos Arizema, kai susidaro gumbų masė, ant augalų su dideliais mėsingais gumbais formuojasi moteriški žiedynai, o ant augalų – vyriški. augalai su mažais. Aplinkos veiksnių vaidmuo formuojant lytinę struktūrą rūšims, kurių lytinės ir partenogenetinės kartos kinta, yra gerai atsekamas. Esant optimaliai dafnijų (Daphnia magna) temperatūrai, populiaciją formuoja partenogenetinės patelės, o esant nukrypimams nuo jos atsiranda ir patinų.
Individų erdvinis pasiskirstymas populiacijose yra atsitiktinis, grupinis ir uniforminis.
Atsitiktinis (difuzinis) pasiskirstymas – netolygus, stebimas vienalytėje aplinkoje; santykiai tarp individų yra silpnai išreikšti. Atsitiktinis pasiskirstymas būdingas populiacijoms pradiniame apsigyvenimo periode; augalų populiacijos, patiria stiprią bendruomenių kūrėjų priespaudą; gyvūnų populiacijos, kuriose socialinis bendravimas yra silpnai išreikštas.
PAVYZDŽIAI. Pradinėse nusėdimo ir įskiepijimo stadijose - vabzdžių kenkėjai lauke; eksplerentinių (pionierių) rūšių sodinukai: gluosniai, selekcijos, maumedžiai, lespedesai ir kt., pažeistose vietose (kalnų grandinėse, karjeruose);
Grupinis pasiskirstymas vyksta dažniausiai; atspindi gyvenimo sąlygų heterogeniškumą arba skirtingus populiacijos ontogenetinius (amžiaus) modelius. Tai užtikrina didžiausią gyventojų stabilumą.
PAVYZDŽIAI. Kad ir kokia homogeniška atrodytų miško struktūra, jame nėra tokio vienodo augalijos pasiskirstymo kaip lauke ar pievelėje. Kuo ryškesnis mikroreljefas, lemiantis mikroklimatą miško bendrijoje, tuo ryškesnis medyno netolygumas, ryškesnė medyno sklypinė struktūra. Žolėdžiai gyvūnai jungiasi į bandas, kad galėtų sėkmingiau atsispirti plėšrūnams priešams. Grupinis charakteris būdingas sėsliems ir smulkiems gyvūnams.
Vienodas išdėstymas gamtoje yra retas. Jai būdingi antriniai vienodo amžiaus medynai po vainiko uždarymo ir intensyvaus savaiminio retėjimo, retūs, vienalytėje aplinkoje augantys medynai, nepretenzingi žemesnių pakopų augalai. Daugumai plėšriųjų gyvūnų, kurie veda aktyvų gyvenimo būdą, taip pat būdingas vienodas pasiskirstymas, kai jie apsigyvena ir užima visą gyvenimui tinkamą teritoriją.
Kaip nustatyti augalų išdėstymo pobūdį?
Tai galima padaryti naudojant paprasčiausią matematinį apskaitos duomenų apdorojimą. Sklypas arba bandomasis plotas padalijamas į vienodo dydžio apskaitos sklypus – ne mažiau kaip 25, arba augalų skaičiavimai atliekami vienodo dydžio apskaitos sklypuose, esančiuose maždaug tokiu pat atstumu. Svetainių rinkinys yra pavyzdys. Raide m pažymėję vidutinį rūšies individų skaičių imtyje esančiose aikštelėse, telkinių (sąskaitų) skaičių imtyje - n, tikrąjį rūšies individų skaičių kiekvienoje aikštelėje - x, galime nustatyti. dispersija arba dispersijos matas s2 (x nuokrypis nuo m):
s2 = S(m-x)2 /(n-1)
Su atsitiktiniu pasiskirstymu s2=m (darant prielaidą, kad imties dydis yra pakankamas). Esant vienodai pasiskirstymui, s2 = 0, o individų skaičius kiekvienoje vietoje turėtų būti lygus vidurkiui. Esant grupiniam pasiskirstymui, visada s2>m ir kuo didesnis skirtumas tarp nuokrypio ir vidutinio skaičiaus, tuo ryškesnis individų grupinis pasiskirstymas.
4. Dvigubas gyventojų sistemų pobūdis
a) evoliucinė ir funkcinė populiacijos esmė
|
|
Reikėtų atkreipti dėmesį į dvigubą populiacijos padėtį biologinių sistemų, priklausančių skirtingiems gyvosios medžiagos organizavimo lygiams, serijoje (4 pav.). Viena vertus, populiacija yra viena iš genetinės-evoliucinės serijos grandžių, atspindinčių skirtingų lygių taksonų filogenetinius ryšius dėl gyvybės formų evoliucijos: organizmas - populiacija - rūšis - gentis - ... - karalystė Šioje serijoje populiacija veikia kaip rūšies egzistavimo forma, kurios pagrindinė funkcija yra išlikimas ir dauginimasis. Atlikdama svarbų vaidmenį mikroevoliucijos procese, populiacija yra elementarus genetinis rūšies vienetas. Asmenys populiacijoje turi būdingi bruožai sandara, fiziologija ir elgsena, t.y. nevienalytiškumas. Šios savybės išsivysto veikiant buveinių sąlygoms ir yra tam tikroje populiacijoje vykstančios mikroevoliucijos rezultatas. Besikeičiančios populiacijos prisitaikymo prie kintančių aplinkos veiksnių procese ir šių pokyčių fiksavimas genofonde galiausiai lemia rūšies evoliuciją. |
Kita vertus, esant toms pačioms specifinėms aplinkos sąlygoms, populiacija užmezga trofinius ir kitokius ryšius su kitų rūšių populiacijomis, sudarydama su jomis paprastas ir sudėtingas biogeocenozes. Šiuo atveju tai yra funkcinis biogeocenozės posistemis ir yra viena iš funkcinės energijos serijos grandžių:
organizmas – populiacija – biogeocenozė – biosfera
b) biologinis populiacijos funkcijų nenuoseklumas
Populiacijų „dvejingumas“ pasireiškia ir jų funkcijų biologiniu nenuoseklumu. Jie susideda iš tos pačios rūšies individų, todėl yra identiški pagal aplinkos reikalavimus aplinkos sąlygoms ir turi tuos pačius prisitaikymo mechanizmus. Tačiau pačiose populiacijose yra:
1) didelė ūminės tarprūšinės konkurencijos tikimybė
2) stabilių kontaktų ir santykių tarp asmenų nebuvimo galimybė.
Perteklinio gyventojų skaičiaus metu vyksta intensyvi konkurencija, dėl kurios išsenka gyvybę palaikantys ištekliai: maistas gyvūnams, drėgmė, vaisingumas ir (ar) šviesa augalams. Jei individų skaičius per mažas, populiacija praranda sistemos savybes, mažėja jos stabilumas. Šio prieštaravimo sprendimas yra pagrindinė sistemos vientisumo palaikymo sąlyga. Tai yra poreikis išlaikyti optimalų skaičių ir optimalų santykį tarp populiacijos diferenciacijos ir integracijos procesų.
Lotka-Volterra modelis. Kaip natūralaus tarprūšinės konkurencijos proceso reguliavimo pavyzdį galima paminėti Lotkos–Volteros taisyklę, kuri atspindi vartotojų ir gamintojų arba plėšrūno ir grobio ryšį maisto grandinėje. Jis pavaizduotas dviem lygtimis. Pirmasis išreiškia grobio ir plėšrūno susitikimų sėkmę:
Vaisingumas natūraliai priklauso nuo efektyvumo (f), kuriuo maistas patenka į palikuonis, ir nuo maisto suvartojimo greičio (a × C × N).
Populiacijų skaičiaus ir tankio augimas nėra begalinis. Anksčiau ar vėliau iškyla grėsmė aplinkos išteklių trūkumui (maisto, pastogės, veisimosi vietų, dirvožemio išeikvojimui, pertekliniam šešėliavimui). Kiekviena populiacija turi savo išteklių ribas, vadinamas aplinkos pajėgumu. Jai mažėjant, sustiprėja tarprūšinė konkurencija. Įtraukti įvairūs populiacijos reguliavimo mechanizmai. Augaluose prasideda savaiminis augalų retėjimas ir diferenciacija pagal dydį ir fiziologinę būklę, gyvūnų gimstamumas mažėja, sustiprėja agresija, jie pradeda įsikurti laisvos teritorijos, epidemijos prasideda populiacijose. Kiekvienos rūšies reakcija į savo perpildymą yra skirtinga, tačiau rezultatas visoms vienodas – vystymosi ir dauginimosi slopinimas.
|
|
Ant pav. 5 parodytas Lotka-Volterra grafinis modelis. Tai rodo pagrindinę plėšrūnų ir grobio santykių tendenciją, ty tai, kad plėšrūnų populiacijų svyravimai atitinka grobio populiacijų svyravimus. Tuo pačiu metu plėšrūnų ir grobio skaičiaus didėjimo ir mažėjimo ciklai pasislenka vienas kito atžvilgiu. Kai grobio (maisto išteklių) skaičius yra didelis, plėšrūnų daugėja, bet ne be galo, o tol, kol atsiranda įtampa su maistu. Maisto atsargų sumažėjimas padidina tarprūšinę konkurenciją ir plėšrūnų skaičiaus sumažėjimą, o tai savo ruožtu vėl padidina grobio skaičių. |
Atsiradimo dėsnis. Kaip vientisa sistema, populiacija gali būti stabili tik esant glaudiems individų kontaktams ir sąveikai tarpusavyje. Tik bandoje gali atsispirti artiodaktilo plėšrūnai. Tik būryje vilkai sėkmingai medžioja. Miško bendrijose, kaip taisyklė, medžių pomiškis geriau auga biogrupėse (grupinis efektas), miško atkūrimas pažeistose vietose yra geresnis esant gausiam sėjimui ir draugiškai išdygus medžių sodinukus. Gyvūnai laikomi bandose, paukščiai ir žuvys – pulkuose.
|
|
Tuo pačiu metu populiacija, kaip sistema, įgyja naujų savybių, kurios nėra lygiavertės paprastai populiacijos individų panašių savybių sumai. Pavyzdžiui, dafnijoms, ešerių maistui, susiformavus į grupę, grupėje susidaro apsauginis biolaukas (5 pav.), dėl kurio žuvys „nepastebi“ maisto. Vien dafnijos tokio biolauko neturi ir greitai tampa žuvų grobiu. Tas pats dėsningumas pasireiškia ir sujungiant populiacijas į biocenozės sistemą – tokiu atveju biocenozė įgauna tokias savybes, kokių atskirai neturi nė vienas jos blokas. Šį dėsnį – atsiradimo dėsnį suformulavo N.F. Reimersas. |
5. Gyventojų skaičiaus svyravimai
|
|
Esant palankioms sąlygoms, stebimas populiacijos augimas ir gali būti toks greitas, kad sukelia gyventojų sprogimą. Visų veiksnių, prisidedančių prie populiacijos augimą, visuma vadinama biotiniu potencialu. Skirtingoms rūšims jis yra gana didelis, tačiau tikimybė pasiekti populiacijos ribą vivožemas, nes tam priešinasi ribojantys (ribojantys) veiksniai. Veiksnių, ribojančių populiacijos augimą, visuma vadinama atsparumu aplinkai. Pusiausvyros būsena tarp biotinis potencialas rūšių ir aplinkos atsparumas (6 pav.), populiacijos pastovumo palaikymas vadinamas homeostaze arba dinamine pusiausvyra. Ją pažeidus, atsiranda populiacijos dydžio svyravimai, t.y. jos pokyčiai. |
Išskirti periodiniai ir neperiodiniai gyventojų skaičiaus svyravimai. Pirmieji įvyksta per sezoną ar kelerius metus (4 metai – periodiškas vaisinio kedro ciklas, padaugėja lemingų, arktinių lapių, snieginių pelėdų; po metų obelys duoda vaisių sodo sklypai), antrieji yra raketos masinis dauginimasis kai kurie naudingųjų augalų kenkėjai, pažeidžiant buveinės sąlygas (sausros, neįprastai šaltos ar šiltos žiemos, per lietingi vegetacijos sezonai), nenumatyta migracija į naujas buveines. Periodiniai ir neperiodiniai populiacijų skaičiaus svyravimai, veikiami biotinių ir abiotinių aplinkos veiksnių, būdingi visoms populiacijoms, vadinami populiacijos bangomis.
Bet kuri populiacija turi griežtai apibrėžtą struktūrą: genetinę, lytį ir amžių, erdvinę ir kt., tačiau ji negali susidėti iš mažesnio individų skaičiaus, nei reikia stabiliam populiacijos vystymuisi ir atsparumui aplinkos veiksniams. Tai yra minimalaus gyventojų skaičiaus principas. Bet kokie populiacijos parametrų nukrypimai nuo optimalių yra nepageidaujami, bet jei per dideli didelės vertės jie nekelia tiesioginio pavojaus rūšies egzistavimui, tada sumažėjimas iki minimalaus lygio, ypač populiacijos dydžiu, kelia grėsmę rūšiai.
PAVYZDŽIAI. Labai daug rūšių Tolimuosiuose Rytuose pasižymi minimaliais populiacijos dydžiais: Amūro tigras, Tolimųjų Rytų leopardas, baltasis lokys, mandarinų antis, daug drugelių: uodegnešys Maka ir uodegnešys Xut, admirolas, zefyrai. , gražuolė Artemidė, Apolonas, reliktinė štanga, elninis vabalas; iš augalų: visos aralijos, orchidėjos, visalapės eglės, tankiažiedės pušys, mandžiūrinis abrikosas, kietasis kadagys, smailusis kukmedis, dvieilės lelijos, gelsvos, dahurijos ir kt., Usūrinis lazdynas, Kamčiatkos trilijos ir daugelis kitų rūšių.
Tačiau kartu su minimalaus populiacijų dydžio principu yra ir maksimalaus populiacijos principas arba taisyklė. Tai slypi tame, kad gyventojų skaičius negali augti be galo. Jis tik teoriškai gali neribotai augti skaičiais.
Pagal teoriją H.G. Andrevarty – L.K. Beržas (1954) - populiacijos dydžio ribų teorija, natūralių populiacijų skaičių riboja maisto išteklių išsekimas ir veisimosi sąlygos, šių išteklių neprieinamumas, per trumpas populiacijos augimo pagreitėjimo laikotarpis. „Ribų“ teoriją papildo K. Frederikso (1927) biocenotinio populiacijos dydžio reguliavimo teorija: populiacijos augimą riboja abiotinių ir biotinių aplinkos veiksnių komplekso įtaka.
Kas yra šie veiksniai arba gyventojų skaičiaus svyravimų priežastys?
Pakankamas maisto kiekis ir jo trūkumas;
Kelių populiacijų konkurencija dėl vienos ekologinė niša;
Išorinės (abiotinės) aplinkos sąlygos: hidroterminis režimas, apšvietimas, rūgštingumas, aeracija ir kt.
6. Ekologinės populiacijų strategijos
Kad ir kokie būtų individų prisitaikymai gyventi kartu populiacijoje, kad ir kokie būtų populiacijos prisitaikymai prie tam tikrų veiksnių, jie visi galiausiai yra skirti ilgalaikiam išlikimui ir savęs tęstinumui bet kokiomis egzistavimo sąlygomis. Tarp visų pritaikymų ir ypatybių galima išskirti pagrindinių ypatybių rinkinį, kuris vadinamas aplinkosaugos strategija. Tai yra bendra tam tikros rūšies augimo ir dauginimosi charakteristika, įskaitant individų augimo greitį, jų lytinės brandos laikotarpį, dauginimosi dažnumą, amžiaus ribą ir kt.
Ekologinės strategijos yra labai įvairios ir nors tarp jų yra daug perėjimų, galima išskirti du kraštutinius tipus: r-strategiją ir K-strategiją.
r-strategiją– turi greitai veisiančios rūšys (r rūšys); jai būdinga atranka dėl gyventojų augimo greičio didėjimo mažo tankio laikotarpiais. Jis būdingas populiacijoms aplinkoje, kurioje staigūs ir nenuspėjami sąlygų pokyčiai arba trumpalaikiai, t.y. trumpai egzistuojantys (džiūstančios balos, vandens pievos, laikini upeliai)
Pagrindinės r rūšių savybės: didelis vaisingumas, trumpas atsinaujinimo laikas, didelis gausumas, dažniausiai mažas individų dydis (augalai turi mažas sėklas), trumpa gyvenimo trukmė, didelės energijos sąnaudos reprodukcijai, trumpa buveinių trukmė, mažas konkurencingumas. R tipai greitai ir viduje dideli kiekiai apgyvendina neužimtas teritorijas, tačiau, kaip taisyklė, greitai – per vienos ar dviejų kartų gyvenimą jas pakeičia K rūšys.
R rūšys apima bakterijas, visus vienmečius augalus (piktžoles) ir vabzdžius (amarus, lapgraužius, stiebinius kenkėjus, skėrius). Iš daugiamečių augalų – pionierių rūšys: Ivano arbata, daug javų, pelynas, efemeriniai augalai, iš medžių rūšių – gluosniai, baltieji ir akmeniniai beržai, drebulės, selekcijos, iš spygliuočių – maumedžiai; pirmiausia jie atsiranda sutrikusiose žemėse: išdegusiose vietovėse, kalnų grandinėse, statybų karjeruose, pakelėse.
K strategija –žemą dauginimosi greitį ir didelį išgyvenamumą turinčios rūšys (K rūšys) turi šią strategiją; tai lemia atranką didesniam išgyvenamumui esant dideliam gyventojų tankiui, artėjant prie ribos.
Pagrindinės K rūšių savybės: mažas vaisingumas, ilga gyvenimo trukmė, didelis individų ir sėklų dydis, galinga šaknų sistema, didelis konkurencingumas, stabilumas okupuotoje teritorijoje, aukšta gyvenimo būdo specializacija. K rūšių dauginimosi greitis mažėja artėjant prie ribinio populiacijos tankio ir sparčiai didėja esant mažam tankiui; tėvai rūpinasi savo atžalomis. K rūšys dažnai tampa dominuojančiomis biogeocenozėmis.
K rūšims priskiriami visi plėšrūnai, žmonės, reliktiniai vabzdžiai (didieji atogrąžų drugiai, įskaitant Tolimųjų Rytų drugius, reliktas barbelas, elnias vabalas, dirviniai vabalai ir kt.), pavienė skėrių fazė, beveik visi medžiai ir krūmai. Ryškiausi augalų atstovai – visi spygliuočiai, mongolinis ąžuolas, mandžiūrinis riešutmedis, lazdynas, klevai, žolelės, viksvos.
Skirtingos populiacijos skirtingai naudoja tą pačią buveinę, todėl joje vienu metu gali egzistuoti abiejų tipų rūšys pagal strategiją.
PAVYZDŽIAI. Ekologinio profilio „Gornotaiga“ miškuose pavasarį, kol ant medžių žydi lapai, suskumba žydėti, vesti vaisius ir baigti vegetaciją efemeroidai: koridalis, amūrinis adonis, anemonai, rytinė žibuoklė (geltona). Po miško laja prasideda bijūnų, lelijų, juodvarnių žydėjimas. Atvirose vietose sausuose pietinio šlaito ąžuolynuose auga avių eraičinas ir rausvieji erškėtuogiai. Ąžuolas, eraičinas ir kitos rūšys yra K-strategas, marjanikas yra r-strategas. Prieš 40 metų po gaisro eglės plačialapių miškų tipe susiformavo drebulių (r-rūšis) sklypai. Šiuo metu medyną palieka drebulė, kurią keičia K rūšys: liepa, ąžuolas, skroblas, riešutmedis ir kt.
Bet kuri augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų populiacija yra tobula gyvoji sistema, gebanti susireguliuoti, atkurti savo dinaminę pusiausvyrą. Tačiau jis neegzistuoja atskirai, o kartu su kitų rūšių populiacijomis, formuojančiomis biocenozes. Todėl gamtoje taip pat plačiai paplitę tarppopuliacijos mechanizmai, reguliuojantys skirtingų rūšių populiacijų santykius. Biogeocenozė, susidedanti iš daugelio skirtingų rūšių populiacijų, veikia kaip šių santykių reguliatorius. Kiekvienoje iš šių populiacijų vyksta individų sąveika ir kiekviena populiacija turi įtakos kitoms populiacijoms ir visai biogeocenozei, kaip ir biogeocenozė su ją sudarančiomis populiacijomis turi tiesioginį poveikį kiekvienai konkrečiai populiacijai.
Kaip I.I. Schmalhausenas: „... Iš viso biologines sistemas visada yra sąveika skirtingi ciklai reguliavimas, vedantis į sistemos savarankišką vystymąsi pagal pateiktas egzistavimo sąlygas ... “
Pasiekus optimalius santykius, tam tikromis egzistavimo sąlygomis susidaro daugiau ar mažiau ilgalaikė tam tikros sistemos stacionari būsena (dinaminė pusiausvyra). „... populiacijai tai reiškia tam tikros genetinės struktūros, įskaitant: skirtingos formos subalansuotas polimorfizmas. Rūšiai tai reiškia daugiau ar mažiau sudėtingos jos struktūros sukūrimą ir palaikymą. … Biogeocenozei tai reiškia heterogeninės sudėties ir nustatytų ryšių tarp komponentų nustatymą ir palaikymą. Pasikeitus egzistencijos sąlygoms, stacionari būsena, žinoma, pažeidžiama. Vyksta normos ir variantų iš naujo įvertinimas, taigi ir nauja pertvarka, t.y. tolimesnė šių sistemų saviugda...“ Tuo pačiu metu biogeocenozėje kinta ryšiai tarp grandžių, o populiacijose pertvarkoma genetinė struktūra.
Grįžti į STRAIPSNIŲ DARBUOTOJUI BSI VASARIO RAS Grįžti Į PAGRINDINIŲ PUSLAPĮ Rusijos mokslų akademijos Tolimųjų Rytų filialo botanikos sodo svetainė