Gimstamumas ir mirtingumas yra svarbiausi gyventojų skaičiaus svyravimų veiksniai. Jie yra tiesiogiai susiję su rūšies biotiniu potencialu. Šį reiškinį intensyviai tiria ekologai. Kas nutiko biotinis potencialas malonus? Tai didžiausias palikuonių skaičius, kurį vienas individas gali padovanoti per laiko vienetą.
Kas lemia rūšies biotinį potencialą?
Daugelio retų gyvūnų populiacija yra griežtai kontroliuojama. Ilgą laiką biologai ir ekologai domėjosi, kas lemia rūšies biotinį potencialą. Ne taip seniai mokslininkams pavyko rasti atsakymą į šį klausimą.
Rūšies biotinis potencialas priklauso nuo individo gyvenimo trukmės ir amžiaus, kada jis pasiekia generatyvinę būseną. Šis rodiklis skiriasi skirtingose organizmų grupėse ir rūšyse. Tam tikrais metais atsiradusių palikuonių skaičius taip pat yra įvairus, tačiau jų išgyvenamumas, priklausantis nuo mirtingumo lygio kiekviename amžiuje, yra dar reikšmingesnis populiacijai.
Gyvenimo trukmė
Jei organizmų senėjimas yra pagrindinė mirtingumo priežastis, tai šiuo atveju šiek tiek sumažėja jų skaičius. ankstyvas amžius. Tokių populiacijų pavyzdys yra vienmečių augalų rūšys ir kai kurie į peles panašūs graužikai.
IN gamtinės sąlygos gana retas atvejis - rūšis, kuriai būdingas didelis mirtingumas ankstyvame amžiuje, santykinis stabilumas generaciniame periode ir mirtingumo padidėjimas į pabaigą gyvenimo ciklas.
Galiausiai, trečiajam tipui būdingas vienodas mirtingumas per visą gyvavimo ciklą. Šiuo atveju svarbų vaidmenį, pavyzdžiui, augaluose, vaidina konkurenciniai santykiai tarp populiacijų. Šis tipas būdingas to paties amžiaus eglynų ir pušynų medynams.
Perėjimas iš vienos populiacijos į kitą
Kas, be gyvenimo trukmės, lemia rūšies biotinį potencialą? Be gimimų ir mirčių santykio, populiacijų skaičiui didelės įtakos turi individų judėjimas iš vienos populiacijos į kitą. Augaluose naujų individų introdukcija labiausiai pastebima, kai į populiacijos teritoriją patenka rudimentai (sėklos, sporos) iš kitų buveinių.
Turėdami pakankamai daug vietos gyventojų, jie paprastai nekeičia padėties, nes miršta konkurencijos sąlygomis. Kitais atvejais jie gali padidinti savo populiaciją. Gyvūnų migracija vyksta arba didėjant skaičiui, arba jam mažėjant, o tai bet kuriuo atveju keičia skaičių. Dažnai migracijos yra susijusios su jaunų gyvūnų perkėlimu. Apskritai organizmo judėjimas yra vienas iš mechanizmų, reguliuojančių tarppopuliacinių santykių skaičių ir būdą.
Varzybos
Išlaikyti gyventojų skaičių įmanoma didinant imigraciją. Esant dideliam gimstamumui, lygybė pasiekiama per daug asmenų emigraciją. Kitais atvejais populiacijos dydis praranda stabilumą. Jo svyravimai nėra atsitiktiniai, nes yra daugybė mechanizmų, kurie jį reguliuoja tam tikrose ribose, artimos normai.
Pažvelkime į kai kuriuos iš šių mechanizmų. Konkurencija lemia rūšies biotinį potencialą. Šis reiškinys būdingas ne tik gyvūnams, bet ir augalams. Taigi, konkurencija tarp populiacijos lemia per didelio individų skaičiaus mirtį. Dėl to augaluose vyksta savaiminis retėjimas. Stipriai sustorėjus daigams, fiziologiškai silpnesni žūva.
Daugiamečiuose augaluose, pavyzdžiui, medžiuose, šis procesas tęsiasi daugelį metų. Tai galima pastebėti sustorėjusiose dirbtinėse pušų ar ąžuolo plantacijose. Pievose dažnai susidaro kompromisinė situacija, kai sumažėja ūglių skaičius ir bendra populiacijos masė. Šiuo atveju stabilizavimas vyksta ne dėl individų skaičiaus, o dėl jų biomasės.
Skaičių išlaikymas ar augimas priklauso ne tik nuo reprodukcijos greičio (naujagimių, padėtų kiaušinėlių, išaugintų sėklų ar sporų skaičiaus per laiko vienetą). Ne mažiau svarbus ir suaugusiųjų populiacijos sudėties papildymas palikuonių sąskaita. Didelis reprodukcijos greitis esant žemam įdarbinimo lygiui negali žymiai padidinti jo gausos.
Pavyzdžiui – žuvys išneršia tūkstančius ar milijonus ikrų, tačiau tik nežymi dalis išgyvena ir virsta suaugusiu gyvūnu. Augalai išskleidžia didžiulį kiekį sėklų.
Ir atvirkščiai, populiacijos dydis gali augti dėl įdarbinimo lygio padidėjimo esant žemam reprodukcijos greičiui. Tai galioja žmonėms (gimstamumas mažas, bet kūdikių mirtingumas mažas, todėl beveik visi vaikai išgyvena iki pilnametystės).
Kitas svarbus veiksnys, lemiantis populiacijos augimą, yra gyvūnų gebėjimas migruoti ir sėkloms pasklisti naujose teritorijose, prisitaikyti prie naujų buveinių ir jas apgyvendinti, saugomų mechanizmų buvimas ir atsparumas nepalankioms aplinkos sąlygoms ir ligoms.
Biotinis potencialas- yra veiksnių, prisidedančių prie rūšių skaičiaus padidėjimo, visuma.
Todėl: populiacijos augimas, mažėjimas ir pastovumas priklauso nuo biotinio potencialo ir aplinkos atsparumo santykio.
Populiacijos kaitos principas: tai yra biotinio potencialo ir aplinkos atsparumo disbalanso rezultatas.
Tokia pusiausvyra yra dinaminė, t.y. nuolat reguliuojamas, nes atsparumo aplinkai veiksniai retai išlieka nepakitę ilgą laiką. Pvz.: vienais metais populiacija sumažėjo dėl sausros, o kitais metais visiškai atsigavo stipriomis liūtimis. Tokie svyravimai tęsiasi neribotą laiką. Pusiausvyra yra santykinė sąvoka. Kartais nuokrypių amplitudė būna nedidelė, kartais reikšminga, bet kol sumažėjusi populiacija sugeba atkurti buvusį dydį, ji egzistuoja.
Pusiausvyra viduje natūralios sistemos priklauso nuo gyventojų tankumo, t.y. individų skaičius ploto vienete. Didėjant gyventojų tankiui, didėja aplinkos atsparumas, dėl to didėja mirtingumas ir sustoja gyventojų augimas. Ir atvirkščiai, mažėjant gyventojų tankumui, silpsta aplinkos atsparumas ir atsistato buvęs skaičius.
Žmogaus poveikis gamtai dažnai lemia gyventojų išnykimą, nes. nepriklauso nuo gyventojų tankumo. Ekosistemų naikinimas, aplinkos tarša vienodai veikia ir mažo, ir didelio tankio populiacijas.
Be to, biotinis potencialas priklauso nuo kritinio populiacijos dydžio. Jei populiacijos dydis (elnių, paukščių ar žuvų) nukrenta žemiau šios reikšmės, o tai garantuoja dauginimąsi, biotinis potencialas linkęs į nulį ir išnykimas yra neišvengiamas.
Egzistencijai gali kilti pavojus net tada, kai daugelis rūšies atstovų yra gyvi, bet gyvena namuose, t.y. izoliuoti vienas nuo kito (papūgos).
Bet kuri populiacija teoriškai gali neribotai augti, jei jos neriboja aplinkos veiksniai. Tokiu hipotetiniu atveju populiacijos augimo tempas priklausys tik nuo dydžio biotinis potencialas, būdingas rūšiai. Biotinio potencialo sąvoką į ekologiją 1928 metais įvedė R. Chapmanas. Šis rodiklis atspindi teorinį palikuonių maksimumą iš vienos poros (arba vieno individo) per laiko vienetą, pavyzdžiui, per metus arba per visą gyvenimo ciklą.
Skaičiuojant jis dažniausiai išreiškiamas koeficientu r ir apskaičiuojamas kaip didžiausias galimas populiacijos ΔN padidėjimas per laikotarpį Δ t, priskiriamas vienam individui, esant pradiniam populiacijos dydžiui N0:
Biotinio potencialo dydis įvairiose rūšyse labai skiriasi. Pavyzdžiui, stirnos patelė per gyvenimą sugeba susilaukti 10-15 jauniklių, trichinelės (Trichinella spiralis) – 1,8 tūkst. lervų, patelė medaus BITĖ- 50 tūkstančių ikrų, o mėnulio žuvys - iki 3 milijardų ikrų. Jei visi embrionai būtų išsaugoti ir visi palikuonys išgyventų, bet kurios populiacijos dydis tam tikrais laiko tarpais padidėtų eksponentiškai.
Tokį populiacijos augimą grafike atspindinti kreivė greitai padidina statumą ir nueina iki begalybės (122 pav.). Tokia kreivė vadinama eksponentinis. Logaritmine skale tokia populiacijos dydžio priklausomybė nuo laiko bus pavaizduota tiese, o biotinis potencialas r atsispindės jo nuolydžiu horizontalios ašies atžvilgiu, kuri yra statesnė, tuo didesnė reikšmė r.
Ryžiai. 122. Tikras (1) ir teorinis (2) paramecia populiacijos augimo kreivė
Gamtoje populiacijos biotinis potencialas niekada nėra iki galo realizuotas. Jo vertė paprastai susumuojama kaip skirtumas tarp gimimų ir mirčių populiacijose: r = b - d,čia b yra gimimų skaičius ir d- žuvusių individų skaičius populiacijoje per tą patį laikotarpį.
Bendrieji populiacijos dydžio pokyčiai susidaro dėl keturių reiškinių: vaisingumo, mirtingumo, individų introdukcijos ir iškeldinimo (imigracijos ir emigracijos).
Straipsnio turinys
EKOLOGIJA,(iš graikų óikos – būstas, gyvenamoji vieta) – mokslas, tiriantis populiacijų, rūšių, biocenozių (bendrijų), ekosistemų, biogeocenozių ir biosferos organizavimą ir funkcionavimą. Kitaip tariant, tai mokslas apie organizmų santykius tarpusavyje ir su aplinka. Terminą „ekologija“ 1866 metais pasiūlė vokiečių zoologas E. Haeckelis, tačiau jis plačiai paplito tik XX amžiaus pradžioje. Šio mokslo tema nėra nauja. Remiantis senųjų autorių apibrėžimais, gyvūnų ir augalų natūraliose buveinėse studijos anksčiau buvo užsiėmusios „gamtos istorija“ ir „bionomija“.
Daugelį metų ekologija išliko grynai specializuota mokslo disciplina, mažai žinoma plačiajai visuomenei. Tačiau nuo septintojo dešimtmečio pabaigos aplinkosaugininkai vis dažniau ėmė įspėti apie neigiamus aplinkos pokyčius, kuriuos sukelia spartus gyventojų skaičiaus augimas ir pramonės technologijų plėtra. Buveinės būklė pradėjo nerimauti visuomenės nuomone, o aplinkos ir valstybines organizacijas pradėjo kreiptis į aplinkosaugininkus pagalbos sprendžiant vandens ir oro taršos ar neapgalvoto herbicidų ir pesticidų naudojimo sukeltas problemas.
Biologijos mokslų raida vyko dviem pagrindinėmis kryptimis: viena grindžiama tiriamų gyvūnų ir augalų taksonomija, antra - metodai ir metodai, naudojami šioje biologijos žinių srityje. Pirmoji kryptis apima tokias aiškiai apibrėžtas biologijos šakas, kaip, pavyzdžiui, mikologija (mokslas apie grybus), entomologija (mokslas apie vabzdžius) arba ornitologija (mokslas apie paukščius). Sunkiau atskirti atskiras biologines disciplinas, susijusias su antrąja kryptimi. Pavyzdžiui, gyvūnų ir augalų sandaros tyrimas atliekamas kelių mokslų rėmuose: citologijoje, histologijoje, anatomijoje. Įvairių gyvų struktūrų – nuo ląstelių ir audinių iki organų ir viso organizmo – funkcionavimas yra fiziologijos dalykas. Tačiau tradicinis fiziologo požiūris gali pamažu transformuotis ir tapti ekologiniu požiūriu, jei pagrindinis dėmesys skiriamas viso organizmo reakcijų ir elgsenos, taip pat tos pačios ar skirtingų rūšių organizmų santykių tyrinėjimui. Gana būdinga, kad tam tikra informacija apie gyvūnų elgseną ir reakciją į išorinius veiksnius (pavyzdžiui, šviesą ar šilumą) pateikiama tiek ekologijos vadovėliuose, tiek fiziologijos vadovėliuose.
Skirtumas tarp ekologijos ir fiziologijos bendrais bruožais susiveda į tai, kad pirmoji siekia tyrinėti gyvūnus ir augalus natūraliomis sąlygomis, o antroji tiria organizmus laboratorijos sienose. Žinoma, lauko tyrimų vertė bus menka, jei jų rezultatai nebus lyginami su laboratoriniais duomenimis, gautais tiriant izoliuotų organizmų reakcijas į tam tikrus griežtai kontroliuojamomis sąlygomis pagamintus poveikius. Kalbant apie laboratorinius fiziologinius tyrimus, jie taip pat prasmingi tik tuo atveju, jei jų duomenys lyginami su medžiaga, gauta stebint organizmus natūrali aplinka. Nors glaudžiai susijusios disciplinos, fiziologija ir ekologija vis dėlto labai skiriasi viena nuo kitos metodais, terminija ir bendraisiais požiūriais.
Ekologija plačiąja prasme, kaip organizmų ir biologinių procesų tyrinėjimas natūraliomis sąlygomis, apima kelių savarankiškų mokslų sritis. Taigi, ekologijos mokslai neabejotinai apima limnologiją, kuri tiria gyvenimą gėlus vandenis, ir okeanologija, tirianti jūrose ir vandenynuose gyvenančius organizmus. Tiesą sakant, ekologinį požiūrį į grynai medicinines problemas demonstruoja epidemiologija, tirianti ligų plitimo procesus. Daugelis žmogaus biologijos ir sociologijos klausimų kartais interpretuojami ekologijos požiūriu.
BUVEINĖ
Buveinė gali būti apibrėžta kaip visų išorinių veiksnių ir sąlygų, veikiančių atskirą organizmą arba tam tikrą organizmų bendriją, visuma. Taip yra sudėtinga koncepcija reiškia, kad atskirti atskirus organizmo aplinkos veiksnius yra labai sunku, o kartais ir neįmanoma. Ekologiniu požiūriu kiekvienas gyvūnas ar augalas yra susijęs su savo specifine buveine, kurios aprašymas visų pirma yra šio gyvūno ar augalo buvimo sąlygų teiginys. Patogumo dėlei visas sąlygas galima suskirstyti į fizines (klimatas), chemines ir biologines.
Klimatas.
Ekologas moka Ypatingas dėmesys klimato, tačiau standartiniai meteorologijos stočių pateikti duomenys, kaip taisyklė, jam netinka. Juk ekologui sąlygos, kuriomis Tikras gyvenimas konkretūs gyvūnai ar augalai, pavyzdžiui, miško paklotės mikroklimatas, ežero pakrantė ar pūvančio rąsto šerdis. Ekologas taip pat turi atsižvelgti į klimato kaitą erdvėje ir laike. Jam reikia ištirti daugybę klimato gradientų rajone. Kai kurie iš jų – pavyzdžiui, priklausomai nuo geografinė platuma arba aukštis virš jūros lygio, yra gana akivaizdūs. Kiti, pavyzdžiui, susiję su tvenkinio gyliu, miško pakopų aukščiu ar perėjimu iš miško į pievas, turi būti specialiai ištirti. Klimato pokyčiai laikui bėgant gali apimti tokius reiškinius kaip įvairių rodiklių ciklinė dinamika per dieną, nereguliarus svyravimai iš vienos dienos į kitą, taip pat ilgalaikiai klimato ciklai ir pokyčiai, susiję su geologiniais procesais.
Ekologo atliekamas klimato sąlygų vertinimas yra trijų lygių, kurių kiekvienas turi savo studijų metodiką; tai geografinis klimatas, konkrečios buveinės klimatas („ekoklimatas“) ir artimiausios organizmo aplinkos klimatas („mikroklimatas“). Geografinis klimatas, apie kurį meteorologijos stotys renka duomenis, yra ne tik standartas, su kuriuo lyginami labiau specializuotų tyrimų duomenys, bet ir kaip pagrindas analizuoti plataus masto tam tikrų organizmų paplitimą. Tačiau pati informacija geografinis klimatas be papildomos informacijos apie klimato sąlygas konkrečiose buveinėse. Pavyzdžiui, iš meteorologinės stoties pranešimo apie pastebėtas šalnas neaišku, kur jos iš tikrųjų buvo – atviroje vietoje, kur buvo instrumentai, ar miške, kur buvo įdomūs gyvūnai ar augalai. ekologas gyvai. Kartais temperatūra ir drėgmė smarkiai skiriasi net gretimuose biotopuose. Taip pat didelę reikšmę turi dirvožemio, vandens telkinio ar miško fizinių sąlygų stratifikacija. Kartais, kad suprastų gyvūno elgesį, ekologas turi žinoti temperatūros ir drėgmės sąlygas po lapijos danga, ant vandens paviršiaus plėvelės ar vaisiaus minkštimo, vabzdžio eigoje. lerva.
Cheminė aplinka.
Cheminei terpės sudėčiai tyrėjai paprastai skiria ypatingą dėmesį vandens organizmai. Ištirpusių medžiagų savybės ir jų koncentracija, žinoma, yra svarbios jau savaime kaip sąlygos, užtikrinančios mitybą (pirmiausia augalams), tačiau jos turi ir kitokį poveikį. Pavyzdžiui, druskingumas gali paveikti savitąjį organizmų svorį ir osmosinį slėgį ląstelėse. Taip pat organizmams svarbi aplinkos reakcija (rūgštinė ar šarminė) ir ištirpusių dujų sudėtis bei kiekis. Sausumos aplinkoje cheminės dirvožemio savybės ir dirvožemio drėgmė daro didelę įtaką augalijai, o per ją ir gyvūnams.
Biotinė aplinka.
Biotiniai aplinkos veiksniai pasireiškia per organizmų, kurie yra tos pačios bendruomenės dalis, ryšį. Tyrinėti augalus ar gyvūnus „grynosiose kultūrose“, be ryšių su kitomis gyvomis būtybėmis, galima tik laboratorijoje. Gamtoje daugelis rūšių yra glaudžiai tarpusavyje susijusios, o jų, kaip aplinkos komponentų, santykis gali būti itin sudėtingas. Kalbant apie bendruomenės ir supančios neorganinės aplinkos ryšius, jie visada yra dvišaliai, abipusiai. Taigi miško pobūdis priklauso nuo atitinkamo dirvožemio tipo, tačiau pats vienokio ar kitokio tipo dirvožemis didele dalimi susidaro miško įtakoje. Panašiai temperatūrą, drėgmę ir šviesą miške lemia augmenija, bet susidaro dėl to klimato sąlygos savo ruožtu paveikti ten gyvenančių organizmų bendruomenę.
ribojančius veiksnius.
Ekologai, analizuodami atskirų organizmų ar ištisų bendrijų paplitimą, dažnai kreipiasi į vadinamuosius. ribojančius veiksnius. Išsamus tam tikros aplinkos aprašymas yra ne tik neįmanomas, bet ir nereikalingas, nes gyvūnų ir augalų pasiskirstymas (kaip geografines sritis, ir atskiroms buveinėms) gali lemti tik vienas veiksnys, pavyzdžiui, ekstremali (šiems organizmams) temperatūra, per žemas (arba per didelis) druskingumas arba maisto trūkumas. Tačiau nelengva išskirti tokius ribojančius veiksnius ir bandoma nustatyti tiesioginį ryšį tarp organizmų paplitimo ir išorinis veiksnys ne visada pasiseka. Pavyzdžiui, laboratoriniai eksperimentai rodo, kad kai kurie sūriuose ir jūros vandenyse gyvenantys gyvūnai gali toleruoti didelius druskingumo pokyčius, o jų tariamą priklausomybę nuo siauro šio faktoriaus diapazono lemia tiesiog tinkamo maisto buvimas tinkamose vietose.
BIOLOGINĖS BENDRUOMENĖS
Viena pagrindinių ekologinių tyrimų krypčių – augalų ir gyvūnų bendrijų tyrimas, jų aprašymas, klasifikavimas ir jas formuojančių organizmų ryšių analizė. Sąvoka „ekosistema“, taip pat dažnai vartojama ekologų, reiškia bendruomenę kartu su jos egzistavimo sąlygomis, t.y. su negyvaisiais (fiziniais) aplinkos komponentais.
Augalų bendrijos buvo ištirtos geriau nei gyvūnų bendrijos. Taip yra iš dalies dėl to, kad tam tikrose vietose gyvenančių gyvūnų sudėtį daugiausia lemia augmenijos pobūdis. Be to, tyrėjui labiau prieinamos augalų bendrijos, o tiesioginiai gyvūnų stebėjimai ne visada įmanomi, o net norėdami tiesiog įvertinti jų skaičių, ekologai priversti kreiptis į netiesioginius metodus, pavyzdžiui, gaudymą įvairiais prietaisais. Klasifikuojant ir apibūdinant bendrijas dažniausiai naudojama botanikų sukurta terminija.
Bendrijos klasifikacija.
Nors yra daug bendruomenių klasifikavimo schemų, nė viena nebuvo visuotinai priimta. Terminas „biocenozė“ dažnai vartojamas kalbant apie atskirą bendruomenę. Kartais išskiriama vis sudėtingėjančių bendruomenių hierarchinė sistema: „konsorciumai“, „asociacijos“, „dariniai“ ir kt. Plačiai vartojama sąvoka „buveinė“ reiškia aplinkos sąlygų, būtinų vienai ar kitai konkrečiai augalų ar gyvūnų rūšiai arba konkrečiai bendruomenei, visumą. Akivaizdu, kad egzistuoja tam tikra bendruomenių ir buveinių hierarchija. Pavyzdžiui, ežeras yra didelis ekologinis vienetas, kuriame galima išskirti organizmų bendrijas, susijusias su krantu, sekliais vandenimis, giliais dugno ruožais ar atvira rezervuaro dalimi. Pajūrio zonos bendrijoje savo ruožtu galima išskirti smulkesnes ir labiau specializuotas rūšių grupes, kurios gyvena prie vandens paviršiaus, ant tam tikros rūšies augalų ar dumblo telkiniuose. Tačiau kyla didelių abejonių, ar šias bendruomenes reikėtų detaliai klasifikuoti ir joms griežtai priskirti vienokį ar kitokį pavadinimą.
Kai kurių ekologinių bendrijų pavadinimai biologų vartojami labai plačiai. Tokie, pavyzdžiui, yra terminai „planktonas“, „nektonas“ ir „bentosas“. Planktonas yra mažų, dažniausiai mikroskopinių, vandens storymėje gyvenančių organizmų, kuriuos pasyviai nešioja srovės, rinkinys. Nektoną sudaro didesni ir aktyviai judantys vandens gyvūnai (pavyzdžiui, žuvys). Bentosui priklauso organizmai, gyvenantys dugno paviršiuje arba dugno nuosėdų storyje. Tiek jūrose, tiek ežeruose planktoninių organizmų yra daug ir jie yra įvairūs. Būtent jie tarnauja kaip maisto bazė didesniems gyvūnams, o vandenyne praktiškai lemia visų kitų vandens storymės gyventojų egzistavimą.
Biologinės bendrijos dažnai išsiskiria „dominuojančiomis“ arba „subdominuojančiomis“ rūšimis. Šis metodas yra patogus praktiniu požiūriu, ypač jei Mes kalbame apie vidutinio klimato juostos sausumos ekosistemas, kur vienos rūšies žolė gali nulemti stepės išvaizdą, o viena medžių rūšis – miško tipą. Tačiau dominuojančių rūšių sąvoka menkai pritaikoma tropikams, taip pat organizmų bendruomenėms, kurios gyvena vandens aplinkoje.
Bendruomenės paveldėjimas.
Ekologai tradiciškai didelį dėmesį skyrė „sucesijos“ tyrimams, t.y. reguliari pokyčių seka, susijusi su bendruomenių vystymusi ir senėjimu arba bendruomenių kaita tam tikroje srityje. Paveldėjimas lengviausiai pastebimas Vakarų Europa Ir Šiaurės Amerika kur žmogaus veikla, negailestinga kaip geologinis procesas, radikaliai pasikeitė gamtos peizažai. Vietoje sunaikintų neapdorotų miškų vyksta lėta natūrali rūšių kaita, galiausiai atkurianti santykinai stabilią ir mažai besikeičiančią „kulminacinę“ (brendusią) miško bendriją. Daugumą teritorijų, esančių aplink senovinius Vakarų civilizacijos centrus ir kuriose galima atlikti ekologinius tyrimus, užima nestabilios pereinamosios bendruomenės, susiformavusios žmogaus sunaikintų kulminacinių bendruomenių vietoje.
Mažiau žmogaus įtakos veikiamose srityse pasitaiko ir sukcesijos, nors jos apraiškos nėra tokios pastebimos. Pavyzdžiui, stebima, kur upė, keičianti savo vagą, susidaro iš nuosėdų nauja pakrantė, arba ten, kur staigi nuošliauža atlaisvina pliką uolos paviršių nuo dirvožemio, arba toje miško vietoje, kur nukrenta senas medis. Sukcesija aiškiai pasireiškia gėlo vandens telkiniuose. Ypač daug pastangų buvo skirta tiriant ežerų senėjimo, arba eutrofikacijos, procesus, todėl atviro vandens plotas, palaipsniui mažėjantis, užleidžia vietą pelkei, o po to – pelkei, kuri pati ilgainiui virsta sausumos ekosistema su jai būdinga augmenijos sukcesija. Vandens telkinių užteršimas ir maisto medžiagų antplūdžio į juos padidėjimas (pavyzdžiui, ariant žemę ir tręšiant trąšomis) ženkliai pagreitina eutrofikacijos procesus.
Santykių tarp skirtingų organizmų grupių bendruomenėje tyrimas – nors ir nelengva, bet labai įdomi užduotis. Tyrėjas, kuris imasi sprendimo, turi panaudoti visas biologines žinias, nes bet kokie gyvybės procesai galiausiai yra skirti užtikrinti organizmų išlikimą, dauginimąsi ir apsigyvenimą jiems prieinamose ir jų gyvenimui tinkamose buveinėse. Tyrinėdamas tam tikras bendruomenes, ekologas susiduria su jas sudarančių augalų ir gyvūnų rūšių nustatymo problema. Net ir paprastos bendrijos rūšinę sudėtį apibūdinti labai sunku, o ši aplinkybė itin stabdo tyrimų plėtrą. Jau seniai pastebėta, kad bet kurio gyvūno stebėjimas yra beprasmis, jei nežinoma, kokiai rūšiai jis priklauso. Tačiau akivaizdu, kad visų tam tikroje vietovėje gyvenančių organizmų identifikavimas yra toks sunkus darbas, kad pats savaime gali tapti viso gyvenimo užduotimi. Būtent todėl manoma, kad ekologinius tyrimus tikslinga atlikti regionuose, kurių flora ir fauna yra gerai ištirta. Paprastai tai yra vidutinio klimato platumos, o ne tropikai, kur daugelis augalų ir gyvūnų (pirmiausia įvairių bestuburių) dar nėra identifikuoti arba nepakankamai ištirti.
maisto grandinės.
Tarp įvairių tipų santykius bendruomenės viduje svarbią vietą užima vadinamieji. maisto, arba trofinių, grandinių, t.y. tos skirtingų tipų organizmų sekos, kuriomis medžiaga ir energija perduodama iš vieno lygio į kitą, nes vieni organizmai valgo kitus. Paprasčiausios mitybos grandinės pavyzdys yra serija "plėšrieji paukščiai - pelės - augalai". Beveik kiekviena bendruomenė turi tam tikrų tarpusavyje susijusių dalykų maisto grandinės kurios sudaro vieną maisto tinklą.
Visų maisto grandinių ir atitinkamai viso maisto tinklo pagrindas yra žali augalai. Naudodami Saulės energiją, jie iš anglies dioksido ir vandens sudaro sudėtingas organines medžiagas. Todėl aplinkosaugininkai žaliuosius augalus vadina gamintojais, arba autotrofais (t. y. savarankiškai maitinančiais). Priešingai, vartotojai (arba heterotrofai), įskaitant visus gyvūnus ir kai kuriuos augalus, negali gaminti sau maistinių medžiagų ir, norėdami kompensuoti išlaidas energijai, turi naudoti kitus organizmus kaip maistą.
Savo ruožtu tarp vartotojų išskiriama žolėdžių (arba „pirminių vartotojų“) grupė, mintanti tiesiogiai augalais. Žolėdžiai gali būti labai dideli gyvūnai, pavyzdžiui, dramblys ar elnias, ir labai maži, kaip daugelis vabzdžių. Plėšrūnai arba „antriniai vartotojai“ yra gyvūnai, mintantys žolėdžiais gyvūnais ir tokiu būdu netiesiogiai gaunantys augaluose sukauptą energiją. Daugelis gyvūnų kai kuriose maisto grandinėse yra pagrindiniai vartotojai, o kitose – kaip antriniai vartotojai; kadangi jie gali vartoti tiek augalinį, tiek gyvulinį maistą, jie vadinami visaėdžiais. Kai kuriose bendruomenėse yra ir vadinamųjų. tretiniai vartotojai (pavyzdžiui, lapė), t.y. plėšrūnai, mintantys kitus plėšrūnus.
Kita svarbi maisto grandinės grandis yra skaidytojai (arba skaidytojai). Tai daugiausia bakterijos ir grybai, bet taip pat kai kurie gyvūnai, pvz sliekų suvartoja negyvų augalų ir gyvūnų organines medžiagas. Dėl skaidytojų veiklos susidaro paprastos neorganinės medžiagos, kurios, patekusios į orą, dirvožemį ar vandenį, vėl tampa prieinamos augalams. Taigi cheminiai elementai ir įvairūs jų junginiai yra nuolatinėje cirkuliacijoje, pereina iš organizmų į abiotinius aplinkos komponentus, o vėliau grįžta į organizmus.
Kitaip nei materija, energija nėra perdirbama, t.y. negali būti naudojamas du kartus: juda tik viena kryptimi – iš gamintojų, kuriems yra energijos šaltinis saulės šviesa, vartotojams ir toliau skaidytojams. Kadangi visi organizmai eikvoja energiją savo gyvybės procesams palaikyti, kiekviename trofiniame lygmenyje (atitinkamoje maisto grandinės grandyje) išeikvojama nemažai energijos. Dėl to kiekvienas paskesnis lygis gauna mažiau energijos nei ankstesnis. Taigi pirminiai vartotojai turi mažiau energijos nei gamintojai, o antriniai – dar mažiau.
Sumažėjus turimam energijos kiekiui pereinant į aukštesnį trofinį lygį, atitinkamai sumažėja visų šio lygio organizmų biomasė (ty bendra masė). Pavyzdžiui, žolėdžių gyvūnų biomasė bendruomenėje yra daug mažesnė nei žaliųjų augalų biomasė, o plėšrūnų biomasė savo ruožtu yra daug kartų mažesnė nei žolėdžių. Apibūdindami tokius santykius, ekologai dažnai pasitelkia piramidės įvaizdį, kurios apačioje yra gamintojai, o viršuje – paskutinės (aukščiausios) grandies plėšrūnai.
Nišos koncepcija.
Atskira grandis konkrečioje maisto grandinėje dažniausiai vadinama ekologine niša. Ta pati niša įvairiose pasaulio vietose arba įvairios aplinkos buveinę dažnai tam tikru būdu užima panašūs, bet nesusiję gyvūnai. Pavyzdžiui, yra pirminių vartotojų ir didelių plėšrūnų nišos. Pastarąjį vienoje bendruomenėje gali atstovauti delfinas žudikas, kitoje – liūtas, trečioje – krokodilas. Jei atsigręžtume į geologinę praeitį, galime pacituoti gana ilgas sąrašas kažkada stambių plėšrūnų ekologinę nišą užėmę gyvūnai.
Komensalizmas ir simbiozė.
Ekologų dėmesys mitybos grandinėms gali sudaryti įspūdį, kad rūšių kova už būvį pirmiausia yra kova už plėšrūnų ir grobio išlikimą. Tačiau taip nėra. Maitinimo santykiai neapsiriboja plėšrūno ir grobio santykiais: dvi gyvūnų rūšys toje pačioje bendruomenėje gali konkuruoti dėl maisto arba gali bendradarbiauti. Vienos rūšies maisto šaltinis dažnai yra kitos rūšies veiklos šalutinis produktas. Valytojų priklausomybė nuo plėšrūnų yra tik vienas pavyzdys. Mažiau akivaizdus atvejis yra organizmų, gyvenančių mažose daubose vandens sankaupose, priklausomybė nuo gyvūnų, kurie daro šias įdubas. Toks vienų organizmų naudos iš kitų veiklos būdas vadinamas kommensalizmu. Jei nauda abipusė, jie kalba apie abipusiškumą arba simbiozę. Tiesą sakant, atskiros rūšys bendruomenėje beveik visada palaiko dvišalius santykius. Taigi grobio populiacijos tankumas priklauso nuo plėšrūnų aktyvumo; pastarųjų sumažinimas gali lemti tokį didelį aukų tankumą, kad juos pradeda kamuoti badas ir epidemijos. Taip pat žr e KOMENSALIZMAS; SIMBIOZĖ.
Prieglauda.
Tarprūšiniai santykiai bendruomenėje neapsiriboja maisto problemomis. Kartais labai svarbu turėti pastogę, kuri apsaugotų nuo nepalankių klimato poveikių, taip pat nuo įvairiausių priešų. Taigi medžiai miške svarbūs ne tik kaip daugumos mitybos grandinių pagrindas, bet ir kaip grynai mechaninis karkasas, leidžiantis vystytis sudėtingai įvairių organizmų bendruomenei. Būtent ant medžių laikosi augalai, tokie kaip vijokliai ir epifitai, ir gyvena daug gyvūnų. Be to, medžiai suteikia tam tikrą organizmų apsaugą nuo nepalankių aplinkos veiksnių ir sukuria ypatingą klimatą, reikalingą tiems, kurie gyvena po miško laja.
RŪŠIŲ EKOLOGIJA
Svarbi ekologijos dalis yra gyvavimo ciklų tyrimas Įvairios rūšys gyvūnai ir augalai („bionomija“). Neįmanoma suprasti ištisų bendruomenių struktūros ir funkcionavimo ypatybių be išankstinio dominuojančių rūšių poreikių ir elgesio tyrimo. Tokie tyrimai dažniausiai vadinami „rūšių ekologija“ (priešingai nei „bendruomenės ekologija“).
Norint susidaryti supratimą apie bet kokios rūšies gyvūno ar augalo ekologijos ypatumus, būtina atkreipti dėmesį į tai, kaip ir kokiu greičiu šie organizmai auga, kaip ir kuo minta, kaip dauginasi, įsitvirtina ir. patirti nepalankius klimato laikotarpius. Tam reikalingi stebėjimai natūraliomis sąlygomis, taip pat laboratoriniai eksperimentai. Galbūt labiausiai silpnumas tiriant bendruomenes – praktinė neįmanoma eksperimentinių metodų taikyti tokiems sudėtingiems objektams. Štai kodėl mūsų supratimas apie bendruomenių organizavimą daugiausia grindžiamas duomenimis, gautais tiriant atskiras bendruomenę sudarančių rūšių populiacijas.
Buveinės pakeitimas.
teritorija,
tie. erdvės gabalas, aktyviai naudojamas gyvūno ir apsaugotas nuo kitų asmenų įsibrovimų, vaidina svarbus vaidmuo reguliuojant daugumos tirtų paukščių ir žinduolių individų santykius. Kai kurių gyvūnų (pavyzdžiui, čiurlių ar didžiųjų zylių) kiekvienas patinas dominuoja teritorijoje su aiškiai apibrėžtomis ribomis ir neleidžia į ją patekti konkurentams. Kitais atvejais (pvz., K. Carpenterio Panamoje tirtose beždžionėse staugė) vieta priklauso individų grupei, kartais gana didelei, kuri apsaugo ją nuo kitų panašių grupių ar atskirų tos pačios rūšies individų invazijos. . Daugelio ekologų nuomone, populiacijų dydį ribojantis veiksnys dažniausiai yra tinkamos teritorijos prieinamumas, o ne tiesiogiai maisto trūkumas. Rūšinio pasiskirstymo požiūriu labai svarbus teritorijos apsaugos instinktas, kuris galiausiai leidžia gyvūnams tolygiau apgyvendinti tam tikrą erdvę ir efektyviau ją išnaudoti, išlaikant optimalų populiacijos tankį.
Hibernacija.
Žiemos miegas ir žiemos miegas taip pat yra tiesiogiai susiję su rūšies ekologija, nes tos pačios bendruomenės nariai gali parodyti visiškai skirtingus būdus, kaip patirti nepalankius metų periodus. Žiemos miegas – tai ypatinga fiziologinė organizmo būsena, kai daugelis įprastų jo funkcijų yra išjungtos arba itin sulėtėjusios, leidžiančios gyvūnui ilgą laiką būti visiško poilsio būsenoje. Bandymas apibrėžti sąvoką žiemos miegas paprastai sukelia labai sudėtingą ir nepatogią formuluotę, nes iš tikrųjų yra daug būdų, kaip gyvūnai gali išgyventi sudėtingą situaciją. žiemos laikotarpis. Pavyzdžiui, vargu ar galima kalbėti apie tikrą lokių žiemos miegą, nes jų kūno temperatūra šiuo laikotarpiu praktiškai nesumažėja. Visiškas amerikietiškojo meškos audros būsena, meškos žiemos miegas, sezoninis kailio pasikeitimas ir kiškių elgsenos pasikeitimas yra skirtingų tos pačios problemos sprendimo būdų, būtent prisitaikymo prie sezoninių ciklų, pavyzdžiai. Kaip kitą tokį metodą galima laikyti sezoninė migracija gyvūnus į vietoves, kuriose yra palankesnis klimatas.
Žiemos miego mechanizmų tyrimus daugiausia atlieka fiziologai, nes tam reikalingi laboratoriniai žiemojančio gyvūno tyrimai, taip pat tiesioginiai eksperimentai, siekiant nustatyti veiksnius, lemiančius žiemos ramybės pradžią ir pabaigą. Mūsų supratimas apie šiuos mechanizmus toli gražu nėra išsamus, galbūt todėl, kad pati problema yra fiziologijos ir ekologijos periferijoje ir nėra pakankamai ištirta. Egzistuoja įvairios teorijos, aiškinančios žiemojimo pradžios, eigos ir išėjimo iš žiemojimo mechanizmus, ir gali būti, kad šiuos procesus valdantys veiksniai skirtingose rūšyse yra skirtingi. Svarbiausią vaidmenį atlieka temperatūros pokyčiai, mitybos sąlygos, gyvūno aprūpinimas riebalų atsargomis, taip pat šviesos paros valandų trukmė. Jei šiltakraujai gyvūnai gali užmigti žiemos miegu arba ne, tai šaltakraujai gyvūnai, pavyzdžiui, vidutinio klimato platumose esantys vabzdžiai, žiemą neišvengiamai turi būti ramybės būsenoje, nes normalios medžiagų apykaitos procesai tokiu atveju tiesiog negali vykti. žemos temperatūros Oi.
Dauguma vabzdžių rūšių išgyvena žiemą kaip kiaušiniai. Tačiau daugelio kitų gyvūnų kiaušinėlis yra būtent tas gyvenimo ciklo etapas, kuris geriausiai prisitaiko prie vystymosi vėlavimo. Tą patį galima pasakyti apie augalų sėklas ir sporas. Tam tikra prasme augalai primena šaltakraujus gyvūnus: dėl žemos temperatūros normali šių organizmų medžiagų apykaita žiemą neįmanoma. Be to, augalai labai jautrūs drėgmės praradimui transpiracijos metu, o žiema yra sausros laikotarpis, nes vidutinio klimato platumose šiuo metų laiku paprastai nėra skysto vandens. Evoliucijos eigoje daugiamečiai augalai prisitaikė prie besikeičiančių metų laikų, meta lapus žiemoti ir suformuoja gerai apsaugotus miegančius pumpurus. Įdomu tai, kad augalų išsaugojimas vidutinio klimatožiemą, o tropikuose sausuoju ir karštuoju metų laiku jas teikia iš esmės tie patys mechanizmai.
Vadinamoji diapauzė (laikinas vystymosi sustojimas), stebima vabzdžiuose ir kituose bestuburiuose, kartais be akivaizdaus ryšio su aplinkos veiksnių pokyčiais, jau seniai buvo ekologų ir fiziologų tyrimų objektas. Aestivacija (vasaros žiemos miegas), padedanti išgyventi karštį ir sausrą, taip pat gali būti laikoma ypatingu diapauzės atveju. Aestivacija yra labai paplitusi tarp vabzdžių, ypač gyvenančių tropikuose. Kaip ir žiemos diapauzė, taip ir vasaros diapauzė dažniausiai stebima kiaušinėlių stadijoje, nors kai kuriais atvejais lervos ir net suaugėliai yra prisitaikę prie šios būsenos.
Sklaidymas.
Gyvūnų ir augalų geografinio pasiskirstymo tyrimas taip pat priklauso ekologijos sričiai. Tradicinė zoogeografija nuo ekologijos skiriasi tuo, kad pirmiausia remiasi duomenimis iš Žemės geologinės istorijos ir skiria ypatingą dėmesį didelių taksonominių grupių pasiskirstymui pagrindiniuose biogeografiniuose regionuose. Kai kuriais atvejais toks požiūris yra absoliučiai būtinas. Taigi, nežinant žemynų istorijos, neįmanoma suprasti, kodėl šiuo metu marsupials randama tik Australijoje ir Amerikoje. Tačiau šiuolaikinės rūšių paplitimo ribos priklauso beveik vien nuo Aplinkos faktoriai. Nustatyti konkretaus pasiskirstymo priežastis tam tikrų tipų ar ištisoms bendruomenėms, būtina nustatyti pagrindinius ribojančius veiksnius. Pavyzdžiui, šiaurinė vabzdžių rūšies paplitimo riba šiauriniame pusrutulyje dažnai nustatoma pagal tai, ar rūšis turi mechanizmą, leidžiantį patirti ilgalaikį. šalta žiema. Vabzdžiai, negalintys patekti į diapauzę žiemos laikotarpiu, yra priversti gyventi tik tose vietose, kur klimatas leidžia jiems išlikti aktyviems ištisus metus. Augalų geografinį pasiskirstymą daugiausia lemia pagrindiniai klimato zonos ir dirvožemio pobūdį.
GYVENTOJŲ DINAMIKA
Ekologinėje literatūroje dažnai vartojamas posakis „natūrali pusiausvyra“ reiškia pusiausvyros būseną (dinaminę pusiausvyrą), kuri būdinga daugumai bendruomenės populiacijų; būtų visiškai neteisinga šiuo atveju pusiausvyrą suprasti kaip statinę būseną. Gyvūnų skaičiaus svyravimų tyrimas yra svarbiausia ekologijos sritis, įtakojanti tokias iš pažiūros tolimas mokslo ir veiklos sritis kaip genetika, Žemdirbystė ir medicina.
Sezoniniai ir cikliniai (paprastai apimantys keletą metų) gyventojų skaičiaus svyravimai jau seniai domino gamtininkus, kurie bandė nustatyti sąsajas tarp stebimų populiacijos procesų ir įvairių. klimato veiksniai. Praktiškai ši problema labai svarbi: nuo jos sprendimo priklauso masinio kenksmingų vabzdžių dauginimosi ar epidemijų protrūkių prognozės. Gana savarankiškai, mechanizmus tyrinėjantys specialistai natūrali atranka, susidomėjo matematiniu naujų genetinių organizmų variantų paplitimo populiacijoje aprašymu. Norint atlikti tinkamus skaičiavimus, reikėjo turėti duomenų apie faktinį gyventojų tankumą ir jo pokyčius. Naujo genetinio varianto plitimo greitis akivaizdžiai skirsis priklausomai nuo to, ar populiacija didėja, mažėja ar išlieka stabili. duotas laikotarpis. Genetikai nustatė, kad genų pasiskirstymas populiacijoje gali būti reguliarių ciklinių svyravimų pobūdis. Apskritai gyvūnų populiacijos dinamikos tyrimas yra nepaprastai svarbus sprendžiant įvairias biologines problemas. Augalų populiacijų dinamika buvo tiriama mažiau, galbūt dėl santykinio jų paplitimo stabilumo.
biotinis potencialas.
Tiriant populiacijos dinamiką plačiai vartojama tokia svarbi sąvoka kaip „biotinis potencialas“, t.y. tam tikrai rūšiai būdingas reprodukcijos greitis (kurio vertę įtakoja lyčių santykis, palikuonių skaičius vienai patelei ir kartų skaičius per laiko vienetą). Daugelio organizmų, ypač pačių mažiausių, biotinis potencialas yra milžiniškas, ir jei niekas nevaržytų jų populiacijų augimo, jie itin greitai apgyvendintų visą Žemę. Bet kurios esamos populiacijos dydis gali būti pavaizduotas kaip biotinio potencialo ir aplinkos atsparumo santykis, t.y. į visų šios rūšies populiacijos augimą stabdančių veiksnių sumą. Kadangi realios augalų ir gyvūnų populiacijos laikui bėgant yra daugiau ar mažiau stabilios, aplinkos atsparumas rūšims, turinčioms didelį biotinį potencialą, turėtų būti gana stiprus.
gyventojų spaudimas.
Biotinis potencialas taip pat gali būti apibūdinamas kaip tam tikras „populiacijos spaudimas“, prieštaraujantis nuolatiniam įvairių nepalankių aplinkos veiksnių poveikiui. Jei orų sąlygos kuriam laikui pagerės, pagrindinio plėšrūno spaudimas susilpnės ar įvyks kiti nenuspėjami pokyčiai, prisidedantys prie šios populiacijos vystymosi, ji ims sparčiai augti (kurio apraiškos – skėrių ar pelių invazijos, o kartais ir mažėjimas kai kurių kailio kaina tampa įprastas pūkuotas gyvūnas).
gyventojų ciklai.
Mažų gyvūnų, kurių gyvenimo trukmė trumpa, skaičius yra reguliarus sezoniniai pokyčiai. Viena rūšis gali būti masyvi pavasarį, kita – vasaros pradžioje, trečia – dar vėliau, todėl vienoje buveinėje vyksta sezoninis dominuojančių formų sukcesija. Tokie rūšių pokyčiai ypač būdingi planktoninėms bendrijoms ne tik jūrose, bet ir ežeruose. Be to, kiekvienais metais rūšių skaičius gali labai skirtis. At dideli žinduoliai cikliniai skaičiaus pokyčiai apima ilgesnį laikotarpį, o jiems įvertinti mokslininkai dažnai naudoja įvairius netiesioginius duomenis, įskaitant kailių kirtimo statistiką. Pavyzdžiui, lemingų ir arktinių lapių ciklas yra ketveri metai ir jie sutampa abiejose Atlanto pusėse. Tokie gausos svyravimai gali būti susiję su klimato ciklais. Tam tikrą vaidmenį vaidina ir tai, kad esant dideliam gyventojų tankumui lengviau kyla epideminės ligos, dėl kurių jų skaičius sumažėja iki minimumo; ateityje jis vėl pradeda palaipsniui didėti, o ciklas kartojasi.
Populiacijos dydžio pokyčiai taip pat vyksta geologiniais laikotarpiais, nes kai kurios rūšys palaipsniui užleidžia vietą kitoms. Tiesiogiai tokių procesų stebėti dėl milžiniško laiko masto neįmanoma, tačiau kažką panašaus galima pastebėti ir tais atvejais, kai dėl žmogaus veiklos, savo pobūdžiu prilyginamos geologiniams reiškiniams, kai kurios rūšys greitai nyksta arba į tuos plotus patenka naujų rūšių. kur jų anksčiau nebuvo. Taip atsitiko su triušiais, atvežtais į Australiją, europinėmis žiurkėmis ir pelėmis, atvežtomis į Ameriką, ir daugeliui augalų kenkėjų, įvežtų į Australiją. skirtingos dalys Sveta.
Paleoekologija.
Kai kurios fosilijos formos yra tokios paplitusios, kad jas galima panaudoti aplinkos sąlygoms ir bendruomenės struktūrai rekonstruoti praeitos geologijos epochose. Ypač vertingi tokiai rekonstrukcijai tie atvejai, kai nuosėdos yra visiškai suformuotos iš organizmų liekanų arba jose yra aiškiai pažymėti (pavyzdžiui, augalų žiedadulkės ar jų lapų atspaudai) sluoksniai. Tokio pobūdžio tyrimai, kuriuos pirmiausia atlieka botanikai, yra dalis paleoekologijos uždavinio.
TAIKOMIEJI ASPEKTAI
Žmonių, gyvūnų ar augalų ligų tyrimas ekologiniu požiūriu yra pagrindinis epidemiologijos dalykas. Šis mokslas sukūrė priemonių sistemas, skirtas apriboti ligų, tokių kaip maliarija, vidurių šiltinė, maras, geltonoji karštinė ir miego liga, plitimą. Tokios priemonės dažniausiai apima ligas pernešančių vabzdžių kontrolę. Kaip ir žemės ūkio kenkėjų atveju, ši kontrolė turi būti pagrįsta geromis atitinkamų organizmų ekologijos žiniomis.
Literatūra:
Nebelis B. aplinkos mokslas. Kaip veikia pasaulis, tt. 1–2. M., 1993 m
Bet kuri populiacija teoriškai gali neribotai augti, jei jos neriboja aplinkos veiksniai. Hipotetiškai populiacijos augimo tempas priklauso tik nuo rūšiai būdingo biotinio potencialo. koncepcija biotinis potencialasį ekologiją 1928 metais įvedė R. Chapmanas. Šis rodiklis apibūdina teorinį palikuonių maksimumą iš vienos poros (arba vieno individo) per laiko vienetą, pavyzdžiui, metus ar visą gyvenimo ciklą.
Skaičiuojant biotinis potencialas dažniausiai išreiškiamas koeficientu , kuris reiškia didžiausią galimą populiacijos padidėjimą per tam tikrą laikotarpį, susijusį su vienu individu, esant pradiniam populiacijos dydžiui:
Lygtį (5.1) galima perrašyti kaip išraišką
kur yra gyventojų skaičius tam tikru momentu
Taigi teoriškai natūralaus populiacijos augimo tempą jokiu veiksniu neribotoje aplinkoje apibūdina eksponentinis dėsnis.
Akivaizdu, kad natūraliomis sąlygomis eksponentinis populiacijos augimo dėsnis niekada nėra visiškai įgyvendintas. Biotinis potencialas apibrėžiamas kaip skirtumas tarp vaisingumo ir mirtingumo populiacijose: , kur gimimų skaičius ir žuvusių individų skaičius populiacijoje per tą patį laikotarpį. Bendrus populiacijos dydžio pokyčius lemia šie veiksniai: vaisingumas, mirtingumas, konkurencija, individų introdukcija ir iškeldinimas (migracija).
vaisingumas - yra naujų individų, atsirandančių populiacijoje per laiko vienetą tam tikram jos narių skaičiui, skaičius. Atskirkite absoliutų ir specifinį vaisingumą.
Absoliutus vaisingumas charakterizuoja iš viso individai, pasirodę populiacijoje per laiko vienetą, ir specifinis gimstamumas- vidutinis individo skaičiaus pokytis per tam tikrą laikotarpį.
Mirtingumas Jis taip pat skirstomas į absoliučiuosius ir specifinius ir apibūdina populiacijos mažėjimo greitį dėl individų mirties nuo plėšrūnų, ligų, senatvės ir kt.
Uždarose populiacijose, kuriose nėra migracijos, bendras skaičiaus pokytis nustatomas pagal gimimų ir mirčių santykį. Jei gimstamumas didesnis už mirtingumą, tai savitasis augimo rodiklis yra teigiamas, o jei mirtingumas didesnis už gimstamumą – neigiamas. Tokiu atveju populiacijos dydis mažėja.
Gimstamumas, mirtingumas, populiacijos dinamika yra tiesiogiai susiję su gyventojų amžiaus struktūra. Amžiaus struktūrai apibūdinti populiacijoje išskiriamos amžiaus grupės, susidedančios iš to paties amžiaus organizmų, ir įvertinamas kiekvienos iš šių grupių dydis. Rezultatas dažniausiai pateikiamas diagramos pavidalu. Diagrama, kuri atrodo kaip trapecija, besiplečianti žemyn, rodo, kad gimstamumas yra didesnis nei mirtingumas, o gyventojų skaičius auga. Jei jaunesnių amžiaus grupių individų bus mažiau nei vyresnių, tai skaičius mažės.
persikėlimas, kuris susideda iš individų išstūmimo iš populiacijos arba jos papildymo naujadarais, yra natūralus reiškinys, pagrįstas viena iš svarbiausių rūšies biologinių savybių – jos sklaidos gebėjimu.
Kiekvienoje vienos ar kitos rūšies populiacijoje kai kurie individai reguliariai ją palieka, papildydami gretimas arba apgyvendindami naujas, rūšies dar neužimtas teritorijas. Šis procesas dažnai vadinamas gyventojų sklaida. Įsikūrimas lemia naujų biotopų užėmimą, bendros rūšies arealo išplėtimą ir jos sėkmę kovoje už būvį.
Nusistovėjusi dispersija yra bendravimo tarp gyventojų priemonė. Jis didėja didėjant gyventojų tankiui. Gyventojų depresijos laikotarpiu, priešingai, įsibrovėlių srautas į populiaciją didėja. Sėdimų gyvūnų, turinčių ryškius teritorinius instinktus, agresyvus elgesys su naujakuriais mažo populiacijos stiprumo laikotarpiu susilpnėja, o užpuolikai užima laisvas teritorijas.
Kai kurios populiacijos, užimančios mažai naudotas gyvenamąsias vietas, dažnai negali išlaikyti savo skaičiaus reprodukcijos būdu ir yra išsaugomos daugiausia dėl imigracijos. Tokios populiacijos V.A. Beklemiševas pavadino priklausomybę.
Populiacijos dydžio numatymas yra gana sudėtinga užduotis, kuriai reikia žinoti daugybę veiksnių. Reikėtų žinoti gyventojų amžiaus struktūrą, lytinę sudėtį, skirtingų amžiaus grupių vaisingumą, reprodukcinį amžių populiacijoje, persikėlimo galimybes ir kt.
Šių rodiklių pagrindu sukurti matematiniai modeliai yra gana sudėtingi ir reikalauja naudoti įvairius matematiniai metodai ir kompiuterines technologijas.
Jei mirtingumas uždarose sistemose yra didesnis už gimstamumą, tada skaičiaus sumažėjimas taip pat apibūdinamas (5.4) lygtimi, bet su neigiamu . Šis procesas vadinamas eksponentiniu gyventojų skaičiaus mažėjimu.
Populiacijos dinamikos su ribotais ištekliais modelį 1845 metais pasiūlė prancūzų matematikas Verhulstas. Lygtis su jo vardu yra
Verhulsto lygtis skiriasi nuo eksponentinės augimo lygties tuo, kad išraiška - pridedama prie jos dešinės pusės. Šioje išraiškoje atsižvelgiama į susidūrimų su gyvūnais, per kuriuos jie gali varžytis dėl tam tikrų išteklių, skaičių. Tikimybė susitikti su dviem individais yra proporcinga populiacijos skaičiaus (tiksliau, tankio) kvadratui.
Daugelio gyvūnų populiacijos augimą iš tiesų riboja būtent individų susitikimų dažnis.
Lygtį (5.5) galima perrašyti taip
Išraiška skliausteliuose yra specifinis gyventojų skaičiaus augimo tempas. Čia jis yra nestabilus ir mažėja didėjant gyventojų skaičiui. Tai rodo, kad didėjant skaičiui didėja konkurencija dėl išteklių.
Jei dešinėje (5.5) lygties pusėje išimame išraišką iš skliaustų ir pažymime , tada gauname
Jei jis yra mažas, palyginti su , tada skliausteliuose esanti išraiška yra artima vienybei, o (5.7) lygtis pereina į eksponentinės augimo lygtį (5.4). Kai artima , skliausteliuose esanti išraiška artima nuliui, t.y. gyventojų skaičius nustoja didėti. Taigi aišku, kad šiame modelyje yra terpės talpa. Su , gyventojų skaičiaus padidėjimas tampa neigiamas ir sumažėja iki vertės, lygios aplinkos talpai.
Populiacijos dydžio ir laiko grafikas, atitinkantis (5.7) lygties sprendimą, yra S formos kreivė. Ši kreivė vadinama logistinė kreivė, o (5.7) lygtį atitinkantis gyventojų prieaugis yra logistikos augimas.
Logistinėje kreivėje yra taškas, kuriame absoliutus gyventojų skaičiaus augimo tempas yra didžiausias. Galima parodyti, kad didžiausias augimo tempas pasiekiamas, kai gyventojų skaičius yra .
Tačiau logistikos augimo taisyklės galioja ne visais atvejais. Pavyzdžiui, jei lytiškai besidauginančių rūšių gausa yra per maža, tikimybė sutikti skirtingų lyčių individus yra maža, todėl dauginimasis gali visiškai nutrūkti.
Ką darysime su gauta medžiaga:
Jei ši medžiaga jums pasirodė naudinga, galite ją išsaugoti savo puslapyje socialiniuose tinkluose:
| tviteryje |
Visos temos šiame skyriuje:
Leidybai pritarė universiteto redakcinė ir leidybos kolegija
Paskaitos konspektai apibūdina pagrindinius dalykus šiuolaikinė ekologija; nagrinėjamos ekosistemos ir visa biosfera, medžiagos ir energijos srautų ekosistemose ryšys,
Ekologijos dalykas ir uždaviniai
Rusų rašytojas V.G. Rasputinas, vienas pirmųjų ginti nacionalinę šventovę - Baikalo ežero planetos perlą, sakė: „Pati gamta visada yra morali, amorali
Kosmosas ir žemė. Biosferos sandara
Atsitiko neįtikėtina. Nebuvo nei sprogimų, nei bombardavimo, nei meteoritų iš dangaus nukrito. Tačiau Kanados Kvebeko provincijos (ir daugelio gretimų JAV valstijų) galinga energetikos sistema staiga išsijungė.
Žemės magnetinis skydas
Galima sakyti, kad Žemė yra Saulės plazminėje vainikinėje ir yra nuolat jos apšvitinama. Vienintelė apsauga nuo tiesioginės Saulės įtakos visai gyvybei Žemėje yra jos magnetinis laukas, o tai reiškia
Kosmoso paviršiaus pulsacijos ir gyvybė
Saulės magnetinio aktyvumo pulsavimas, įtaka magnetinis laukas Mėnuliai lemia Žemės magnetosferos intensyvumo pokyčius, radiacijos ir šiluminių sąlygų pokyčių cikliškumą jos paviršiuje.
Žemės geosferos, jų sandara ir funkcijos
Mūsų planetos struktūra yra nevienalytė ir susideda iš įvairių geosferų, kurios iš esmės kartojasi bendra forma planetos yra sfera. Žemės centre (R ~ 3500 km) yra šerdis. Šerdis yra apsupta
Gyvybės pasiskirstymas biosferoje
Remiantis viena versija, gyvybė atsirado lokaliai rezervuaruose, o paskui plito vis plačiau, užimdama visus žemynus. Palaipsniui jis užfiksavo visą biosferą, ir šis užfiksavimas, pasak V.I. Vernadskis
Organizmas, buveinė, rūšis
Bendra gyvų organizmų cheminė sudėtis daugeliu atžvilgių skiriasi nuo hidrosferos ir litosferos sudėties. Pagal absoliutų vandenilio ir deguonies atomų dominavimą jis yra artimesnis hidrosferos cheminei sudėčiai.
Žiūrėjimas ir specifikacija
Šiuolaikinė rūšies idėja susiformavo tik XX amžiaus viduryje. sintetinės evoliucijos teorijos rėmuose daugelio žinomų biologų darbų dėka: N.I. Vavilovas, E. Myra, J. Huxley ir kt.
Genų fondai ir jų pokyčiai
Taigi, kiekvienas individas turi du pilnus genų rinkinius, todėl bet kurio geno gali būti du skirtingi aleliai. Didelėje populiacijoje gali būti daugybė daugelio tūkstančių genų, sudarančių genomą, alelių.
Genų fondo keitimas dirbtinės atrankos būdu
Genų fondas gali būti tikslingai keičiamas atliekant dirbtinę atranką. Veisėjai pirmiausia pasirenka savybes, kurias norėtų išsiugdyti tam tikroje rūšyje, o tada – iš kartos į kartą
Genų fondo keitimas natūralios atrankos būdu
Gamtoje natūrali atranka nuolat veikia populiacijas. Kiekviena populiacija atspindi pusiausvyrą tarp jos biologinis potencialas, prisidedantis prie skaičiaus augimo ir aplinkos atsparumo, og
Nišų ir buveinių pritaikymas
Požymiai, prisidedantys prie organizmo išlikimo, palaipsniui stiprinami natūralios atrankos būdu, kol pasiekiamas maksimalus prisitaikymas prie esamų sąlygų. Taigi
Pagrindinės gyvybės aplinkos ir organizmų prisitaikymas prie jų. Aplinkos veiksniai, bendrieji jų veikimo gyviems organizmams modeliai
Buveinė yra ta gamtos dalis, kuri supa gyvą organizmą ir su kuria jis tiesiogiai sąveikauja. Aplinkos komponentai ir savybės yra įvairios ir kintančios. Bet koks gyvas
Aplinkos veiksnių kintamumas
Tas pats aplinkos veiksnys skirtinga prasmėįvairių rūšių gyvų organizmų gyvenime. Kai kurios terpės savybės ilgą laiką išlieka santykinai pastovios.
Ekologinės nišos samprata
Bet kuris gyvas organizmas yra prisitaikęs (prisitaikęs) prie tam tikrų aplinkos sąlygų. Jo parametrų pokyčiai, jų peržengimas tam tikras tolerancijos ribas slopina gyvybinę organizmų veiklą.
Gyventojų skaičiaus svyravimai ir jų priežastys
Natūraliomis sąlygomis populiacijų skaičius nuolat svyruoja. Šių svyravimų amplitudė ir periodas priklauso nuo kelių priežasčių, ypač nuo rūšies savybių ir aplinkos sąlygų.
Gyventojų tankumo įtaka
Įvairūs veiksniai, turintys įtakos populiacijos dydžiui, skirstomi į priklausomus ir nepriklausomus nuo jos tankio. Nuo tankio nepriklausomi veiksniai apima abiotinius aplinkos veiksnius
Nuo tankio priklausomų veiksnių veikimo mechanizmas. Atsiliepimai ir homeostazė populiacijose
Svarbi nuo tankio priklausomų veiksnių ypatybė yra ta, kad jų poveikis dažniausiai išlygina populiacijos svyravimus, o didėjant gyventojų tankumui prisideda prie jo sugrįžimo į vidurkį.
Ekosistemos samprata
Biocenozė – gyvų organizmų (mikroorganizmų, augalų, gyvūnų), priklausomų viena nuo kitos ir besidauginančių kai kuriose vietose, visuma. tam tikra vieta. Tai aukščiausias gyvenimo organizavimo lygis.
Kiti abiotiniai veiksniai ir mikroklimatas
Daugelio veiksmas abiotiniai veiksniai, pavyzdžiui, topografija, vėjas, dirvožemio tipas, pasireiškia per temperatūrą ir (arba) drėgmę. Dėl to mažame plote žemės paviršiaus klimato sąlygos
Biotinių ir abiotinių veiksnių sąveika
Nė vienas iš aplinkos veiksnių neveikia ekosistemos atskirai, be tarpusavio ryšio su kitais veiksniais. Galutinė būsena yra daugybės skirtingų abiotinių sąveikų iš eilės rezultatas
Gyvų organizmų sąveika
Gyvi organizmai neatsitiktinai vieni su kitais apsigyvena, o formuoja bendram gyvenimui pritaikytas bendruomenes. Tarp daugybės gyvų būtybių santykių įvairovės yra santykių tipų,
Rūšių turtingumas ir rūšių įvairovė. Veiksniai, turintys įtakos rūšių įvairovei. Ekologinė bendrijų struktūra
Rūšių įvairovė yra rodiklis, kuriame atsižvelgiama tiek į rūšių skaičių, tiek į jų gausos ir biomasės „tolygumo“ laipsnį. Rūšių įvairovei įtakos turi bendrijos amžius, klimato stabilumas ir kt.
Ekologinė bendrijų struktūra
Bendrijoms būdinga ne tik rūšinė sudėtis, bet ir rūšių santykis. Ekologinė struktūra – tai tam tikras ekologines nišas užimančių ir atliekančių rūšių grupių santykis
Gyvenimas kaip termodinaminis procesas. Metabolizmas ir energija ląstelėje
Pagrindinė tiek viso organizmo, tiek atskiros ląstelės gyvavimo sąlyga yra medžiagų ir energijos mainai su aplinka. Norint išlaikyti sudėtingą dinaminę gyvos ląstelės struktūrą, nenutrūkstamą
Energijos mainai (disimiliacija)
Fotosintezės procese susidarančios organinės medžiagos ir jose esanti cheminė energija yra pagrindinis medžiagų ir energijos šaltinis visų organizmų gyvybei. Tačiau naudojant
Plastiko mainai (asimiliacija)
Pagal asimiliacijos tipą visos ląstelės skirstomos į dvi grupes – autotrofines ir heterotrofines. Autotrofinės ląstelės gali savarankiškai sintezuoti joms reikalingus organinius junginius.
Ekosistemų termodinamika
Iš ekosistemos apibrėžimo (organizmų ir neorganinių komponentų visuma, kurioje vyksta medžiagų cirkuliacija ir energijos mainai), atrodo, kad ekosistema nėra būdinga procesams.
Gyvenimas kaip termodinaminis procesas
Gyvybė yra ypatinga materijos egzistavimo ir virsmo forma, aukštesnė už fizines ir chemines formas. Nuolatinis saulės energijos srautas, suvokiamas gyvų ląstelių molekulių
Trofinės grandinės ir tinklai
Bet kurios ekosistemos egzistavimas yra pagrįstas maisto (trofinėmis) grandinėmis, atsirandančiomis, kai viena rūšis minta kita – gyvais individais, jų negyvais likučiais ar produktais.
Biologinis ekosistemų produktyvumas
Greitis, kuriuo ekosistemų gamintojai sugauna saulės energiją cheminiai ryšiai susintetintų organinių medžiagų, nustatomas bendrijų produktyvumas. Ekologiška masė, kurkite
Cirkuliacijos procesai biosferoje
Visos mūsų planetoje esančios medžiagos yra biocheminės cirkuliacijos procese. Yra du pagrindiniai ciklai: didelis (geologinis) ir mažas (biotinis). Didysis ciklas trunka nuo
Deguonies susidarymas atmosferoje
Skilimas organinės medžiagos, kurioje išsiskiria cheminė energija, būdinga visoms biosferos dalims, o fotosintezė vyksta tik žemės paviršiuje ir viršutiniai sluoksniai vandens
Anglies ciklas
Anglies ciklas vyksta dideliais ir mažais ciklais. Biologinis anglies ciklas yra neatskiriama dalis didelis ciklas susijęs su organizmų gyvybe. anglis
Fosforo ciklas
Pagrindinių biogeninių elementų, turinčių dujų fazę, cirkuliacija yra greta vadinamųjų nuosėdų ciklų, iš kurių svarbiausias yra fosforo ciklas. Mineralinis fosforas – red.
Ekosistemos dinamika
Natūralios ekologinės sistemos (biogeocenozės), pavyzdžiui, miškai, stepės, vandens telkiniai, egzistuoja ilgą laiką – dešimtis ir net šimtus metų, t.y. turėti tam tikrą stabilumą
Paveldėjimo priežastys
Sucesija (lot. successio – paveldėjimas, paveldėjimas) – tai bendruomenių saviugdos procesas. Paveldėjimas grindžiamas tam tikros cenozės biologinio ciklo neužbaigtumu. kas
pirminis paveldėjimas
Pirminis sukcesija yra ekosistemų vystymosi ir kaitos procesas anksčiau negyvenamose teritorijose, pradedant jų kolonizavimu. Klasikinis pavyzdys yra laipsniškas plikos uolos apaugimas p
antrinis paveldėjimas
Jei kažkada kirto miško vietoje laukai nebedirbami, dažniausiai laikui bėgant čia susiformuos šiam kraštui būdinga miško ekosistema. Ekosistemos atkūrimas, vieną kartą
kulminacijos ekosistema
Susekcija baigiasi etapu, kai visų rūšių ekosistemos, besidaugindamos, išlaiko santykinai pastovų skaičių ir nevyksta tolesnių jų sudėties pokyčių. Tokia pusiausvyra
Perėmimas, sutrikimas arba mirtis
Kaip greitai keičiasi ekosistemos, priklauso nuo jų pusiausvyros poslinkio laipsnio. Iš eilės pokyčiai vyksta lėtai ir palaipsniui; tai daugiau ar mažiau užsakytas vieno pakeitimo procesas