Karakteristike populacija u ekologiji. Glavne karakteristike stanovništva. Strategije zaštite stanovništva u okruženju
Stanovništvo: struktura i dinamika Predavanje 7.
Moskalyuk T.A.
Reference
Stepanovskikh A.S. Opća ekologija: Udžbenik za univerzitete. M .: UNITY, 2001.510 str.
Radkevich V.A. Ekologija Minsk: Viša škola, 1998.159 s.
Bigon M., Harper J., Townsend K. Ekologija. Pojedinci, stanovništvo i zajednice / Transl. s engleskog M .: Mir, 1989. Vol. 2.
Shilov I.A. Ekologija M .: Viša škola, 2003.512 str. (SVJETLO, petlje)
1. Pojam stanovništva. Vrste populacija
2. Glavne karakteristike stanovništva
3. Struktura i dinamika populacije
4. Dvostruka priroda sistema stanovništva
a) evolucijsku i funkcionalnu prirodu stanovništva
b) biološka neusklađenost funkcija stanovništva (Lotka - Volterra model; zakon nastanka)
5. Fluktuacije u brojevima
6. Ekološke strategije stanovništva
1. Pojam stanovništva. Vrste populacija
Stanovništvo(populus - od lat. ljudi. populacija) jedan je od središnjih pojmova u biologiji i označava skup jedinki jedne vrste, koji ima zajednički genski fond i ima zajedničku teritoriju. To je prvi supraorganski biološki sistem. Iz životne sredine, još uvijek nije razvijena jasna definicija stanovništva. Najpoznatija je bila interpretacija S.S. Schwartz, populacija - skupina jedinki, koja je oblik postojanja vrste i koja se može samostalno neograničeno razvijati.
Glavno svojstvo populacija, poput ostalih bioloških sustava, je u tome što su one u stalnom pokretu, stalno se mijenjaju. To se odražava na sve parametre: produktivnost, stabilnost, struktura, raspodjela u prostoru. Specifične genetske i okolišne osobine karakteristične su za populaciju, a odražavaju sposobnost sistema da održavaju svoje postojanje u uvjetima koji se stalno mijenjaju: rast, razvoj i održivost. Nauka koja kombinira genetske, okolišne i evolucijske pristupe proučavanju populacije poznata je kao populacijska biologija.
PRIMJERI Jedna od nekoliko škola riba iste vrste u jezeru; mikro grupe Keyske đurđevka u šumi bijele breze, raste u podnožju drveća i na otvorenim mjestima; zavjese drveća jedne vrste (mongolski hrast, ariša itd.) odvojene livadama, zavjesama drugih drveća ili grmlja ili močvara.
Ekološka populacija - ukupnost elementarnih populacija, intraspecifične grupe ograničene na specifične biocenoze. Biljke iste vrste u cenozi nazivaju se coenopopulation. Razmjena genetskih informacija između njih događa se prilično često.
PRIMJERI Ribe iste vrste u svim školama zajedničkog rezervoara; stoji u monodominantnim šumama koje predstavljaju jednu grupu vrsta šuma: travnati, lišajevi ili sfagnum ariša (regija Magadan, sjeverno od teritorija Habarovska); sastoje se od sedre (suhe) i mješovite (vlažne) hrastove šume (Primorski teritorij, Amurska regija); populacije proteina u borovim, smrekovim i jelovim šumama i široko lišćem jedne regije.
Geografsko stanovništvo - skup ekološke populacije koja naseljava geografski slična područja. Geografske populacije postoje autonomno, njihovi rasponi su relativno izolirani, razmjena gena je rijetka - kod životinja i ptica - tijekom migracija, u biljkama - kada se širi polen, sjeme i plodovi. Na ovom nivou se razlikuju formiranje geografskih rasa, sorti, podvrsta.
PRIMJERI Poznate su zemljopisne rase arijske larve (Larix dahurica): zapadna (zapadno od Lene (L. dahurica ssp. Dahurica) i istočna (istočno od Lene, razlikuje se u L. dahurica ssp. Cajanderi), sjeverna i južna rasa ariša od ariša. dodjela M. Shemberga (1986.) kamene breze dvije podvrste: Ermanove breze (Betula ermanii) i vunene (B. lanata). U donjem toku rijeke Yama nalazi se žarište obične smreke (Picea obovata), koja se nalazi na istoku od neprekidnog niza smrekovih šuma na 1000 km, prema sjeveru - 500 km. Zoolozi razlikuju populaciju tundre i stepa od vola uskih krakova (Micr Obična vrsta vjeverica ima oko 20 geografskih populacija ili podvrsta.
2. Glavne karakteristike stanovništva
Obilje i gustina glavni su parametri stanovništva. Broj - ukupan broj jedinki na određenom području ili u datom volumenu. Gustina - broj jedinki ili njihovu biomasu po jedinici površine ili zapremine. U prirodi postoje stalna kolebanja broja i gustine.
Dinamika stanovništvaa gustina je određena uglavnom plodnošću, mortalitetom i migracijskim procesima. Ovo su pokazatelji koji karakteriziraju promjenu stanovništva u određenom periodu: mjesec, sezona, godina itd. Proučavanje ovih procesa i njihovih uzroka vrlo je važno za predviđanje stanja populacije.
Plodnost se razlikuje između apsolutne i specifične. Apsolutni natalitetJe li broj novih pojedinaca koji su se pojavili u jedinici vremena, i specifične- isti broj, ali dodijeljen određenom broju pojedinaca. Na primjer, stopa nataliteta osobe je broj rođene djece na 1000 ljudi u toku godine. Plodnost je određena mnogim faktorima: okolišnim uvjetima, dostupnost hrane, biološkom vrstom (stopa puberteta, broj generacija tijekom sezone, omjer muškaraca i žena u populaciji).
Prema pravilu maksimalne plodnosti (reprodukcije) u idealnim uvjetima, u populaciji se pojavljuje najveći mogući broj novih jedinki; plodnost je ograničena fiziološkim karakteristikama vrste.
PRIMER Maslačak za 10 godina može ispuniti cijeli globus pod uvjetom da sva njegova sjemenka klija. Izuzetno bogato sjeme vrbe, topole, breze, aspene, većine korova. Bakterije se dijele na svakih 20 minuta i tokom 36 sati mogu neprekidnim slojem pokriti cijelu planetu. Plodnost je vrlo visoka kod većine vrsta insekata i mala kod predatora, velikih sisara.
Smrtnost poput plodnosti, ona je apsolutna (broj pojedinaca koji je umro u određenom vremenu), i specifična. Karakterizira stopa pada stanovništva od smrti zbog bolesti, starosti, grabežljivaca, nedostatka hrane i igra veliku ulogu u dinamici stanovništva.
Postoje tri vrste smrtnosti:
Isto u svim fazama razvoja; Retka je u optimalnim uslovima;
Povećana smrtnost u ranoj dobi; karakteristično za većinu vrsta biljaka i životinja (zrelost u drveću preživi manje od 1% sadnica, 1-2% pržene ribe, manje od 0,5% ličinki u insektima);
Velika smrt u starosti; obično se primjećuje kod životinja čiji stadiji larve prolaze u povoljnim lagano promjenjivim uvjetima: tlo, drvo, živi organizmi.
Stabilna, rastuća i sve manja populacija.Stanovništvo se prilagođava promjenjivim uvjetima okoliša ažuriranjem i zamjenom pojedinaca, tj. procesi rađanja (obnavljanja) i opadanja (smrti), upotpunjeni migracijskim procesima. U stabilnoj populaciji stope nataliteta i izravne su blizu i uravnotežene. Možda su nestabilni, ali gustoća naseljenosti se malo razlikuje od neke prosječne vrijednosti. Raspon vrsta se ne povećava niti se smanjuje.
U rastućoj populaciji plodnost premašuje smrtnost. Rastuća populacija karakterizira izbijanje masovnog uzgoja, posebno kod sitnih životinja (skakavići, bube krompira sa 28 tačaka, koloradski bube, glodavci, vrane, vrapci; od biljaka - amputa, sosnowski hmelj u sjevernoj Komi, maslačak, himalajski, dijelom i hrast) Mongolski). Populacije velikih životinja često rastu u uvjetima režima zaštite (lok u rezervatu Magadan, Aljaska, jelena sika u rezervatu Ussuri, slonovi u kenijskom nacionalnom parku) ili unosi (lok u Lenjingradskoj regiji, mošus u istočnoj Europi, domaće mačke u odvojenim porodicama) . Kada se ponovno sabijanje u biljkama (obično se poklapa s početkom zatvaranja pokrova, krošnjama krošnje) započinje diferencijacija jedinki u veličini i stanju života, samotamnjenjem populacija, a kod životinja (obično se poklapa s postignućem puberteta mladih životinja) započinje migracija u susjedna slobodna područja.
Ako smrtnost premaši plodnost, smatra se da se takva populacija smanjuje. U prirodnom se okruženju smanjuje na određenu granicu, a tada se stopa rađanja (plodnost) opet povećava i populacija iz opada postaje sve veća. Najčešće, populacije nepoželjnih vrsta pretjerano rastu, opadaju - rijetke, relikvijske, vrijedne i ekonomski i estetski.
3. Struktura i dinamika populacije
Dinamika, stanje i reprodukcija stanovništva u skladu su sa njihovom starosnom i polnom strukturom. Starosna struktura odražava stopu obnavljanja stanovništva i interakciju dobnih grupa sa okolinom. To ovisi o značajkama životnog ciklusa koji se značajno razlikuju između različitih vrsta (na primjer, ptice i sisari grabežljivaca), te vanjskim uvjetima.
U životnom ciklusu pojedinaca obično se razlikuju tri starosna razdoblja: predproduktivna, reproduktivna i postreproduktivna. Za biljke je karakteristično i razdoblje primarne uspavanosti, koje prolaze u fazi pjevanja sjemenki. Svako od razdoblja može biti predstavljeno jednom (jednostavnom strukturom) ili više (složena struktura) starosnim fazama. Godišnje građevine, mnogi insekti, imaju jednostavnu starosnu strukturu. Složena struktura karakteristična je za drveće različitih dobnih skupina za visoko organizirane životinje. Što je struktura složenija, to je veća sposobnost prilagođavanja stanovništva.
Jedna od najpoznatijih klasifikacija životinja po dobi G.A. Novikov:
Novorođenčad - do trenutka viđenja;
Mladi - pojedinci u porastu, "adolescenti";
Polu odrasla osoba - bliski seksualno zrelim pojedincima;
Odrasli su seksualno zrele životinje;
Stari - jedinke koje su prestale uzgajati.
U geobotanici, klasifikacija biljaka po starosti N.M. Chernova, A.M. Old
Sjeme za odmor;
Stabljike (sadnice) - biljke prve godine života, mnoge od njih žive na štetu hranjivih sastojaka u kotiledonima;
Maloljetne - prelaze na samohranjivanje, ali po veličini i morfološki još uvijek različitoj od odraslih biljaka;
Nezreli - posjeduju prijelazne karakteristike od mladica do odraslih biljaka, još su vrlo male, imaju promjenu vrste rasta, započinje grananje izdanaka;
Virginia - „odrasli tinejdžeri“, mogu doseći veličinu odraslih, ali nema regenerativnih organa;
Mladi generativni - karakteristično je prisustvo generativnih organa, završava se formiranje izgleda tipičnog za odraslu biljku;
Generacija srednjih godina - razlikuju se u maksimalnom godišnjem rastu i maksimalnoj reprodukciji;
Stara generativna - biljke i dalje daju plodove, ali potpuno zaustavljaju rast izdanaka i formiranje korijena;
Subsenilni - plod vrlo slabo plodi, vegetativni organi odumiru, izbojci su neoplazme zbog spavaćih pupoljaka;
Senilni - vrlo stari, osiromašeni pojedinci, pojavljuju se značajke juvenilnih biljaka: veliki pojedinačni listovi, izdanci obrasli.
Koenopopulacija, u kojoj su predstavljene sve ove faze, naziva se normalnim punopravnim članom.
U šumarstvu i oporezivanju prihvaćena je klasifikacija sastojina i sastojina po dobnim razredima. Za četinjače:
Stabljike i samosije - 1-10 godina, visina do 25 cm;
Stadij mladog rasta - 10-40 godina, visina od 25 do 5 m; pod šumskim krošnjama odgovara mali (do 0,7 m), srednji (0,7-1,5 m) i veliki (\u003e 1,5 m) podrast;
Stadij motki - sredovječne sastojine stare 50-60 godina; promjeri debla od 5 do 10 cm, visina - do 6-8 m; ispod šuma nadstrešnica, mlada generacija štanda ili tonkomer sličnih dimenzija;
Sastojci za zrenje - 80-100 godina; po veličini mogu se malo inferiorno obrađivati \u200b\u200bod matičnih stabala, na otvorenom i u otvorenoj šumi obilno daju plodove; u šumi se može još u drugom sloju, ne uroditi plodom; ni u kojem slučaju se ne smije dodijeliti kabini;
Zreli šumski sastojci - stariji od 120 godina, drveće prvog sloja i drveće drugog reda koje zaostaju u rastu; u izobilju roditi, na početku ove faze dostižu tehničku zrelost, na kraju - biološku;
Perestoyny - stari više od 180 godina, i dalje obilno rađaju plodove, ali postepeno postaju propadni i isušuju ili ispadaju dok su još živi.
Za tvrdog drva, gradacije i vrste slične su veličine, ali zbog bržeg rasta i starenja, njihova dobna klasa nije 20, već 10 godina.
|
|
Odnos dobnih grupa u strukturi stanovništva karakterizira njegovu sposobnost reprodukcije i preživljavanja, a u skladu je sa stopom plodnosti i smrtnosti. Mlade (neproduktivne) jedinke prevladavaju u rastućoj populaciji visoke plodnosti (sl. 2), dok su u stabilnoj populaciji obično različite dobi, punoljetna populacija, u kojoj redovito utvrđeni broj jedinki prelazi iz mlađih dobnih skupina u starije, stopa nataliteta jednaka je smanjenju populacije. U opadanju populacija, osnovu čine stari pojedinci, regeneracija je kod njih odsutna ili je neznatno. |
|
|
Seksualna struktura prema genetskim zakonima trebao bi biti predstavljen jednakim omjerom muškaraca i žena, tj. 1: 1. Ali zbog specifičnosti fiziologije i ekologije svojstvenih različitim spolovima, zbog njihove različite održivosti, utjecaja okolišnih čimbenika, socijalnih, antropogenih, može doći do značajnih razlika u ovom omjeru. A ove razlike nisu iste kod različitih populacija, kao ni u različitim dobnim skupinama istog stanovništva. To se jasno vidi na slici. 3, koji predstavljaju dijelove starosne i spolne strukture stanovništva bivšeg SSSR-a i Afričke republike Kenije. U kontekstu SSSR-a, na pozadini prirodne raspodjele dobnih skupina u životnom ciklusu, očito je smanjenje nataliteta u ratnim godinama i njegovo povećanje u poslijeratnim godinama. Neravnoteža ženskog i muškog spola nesumnjivo je povezana i s ratom. U Keniji postoji logična veza između raspodjele spolova i prividnog pada stanovništva u predproduktivnoj dobi s niskim životnim standardom, ovisno o prirodnim uvjetima. |
Proučavanje seksualne strukture stanovništva je vrlo važno, jer su i razlike u okruženju i u ponašanju snažno izražene između pojedinaca različitog spola.
PRIMERMužjaci i ženke komaraca (obitelj Culicidae) se međusobno jako razlikuju: u pogledu stope rasta, puberteta i otpornosti na temperaturne promjene. Mužjaci u odrasloj fazi uopće ne jedu ili ne jedu nektar, a ženke trebaju piti krv kako bi u potpunosti oplodile jajašce. U nekim vrstama muha populacije čine samo ženke.
Postoje vrste kod kojih spol nije u početku određen genetskim, već faktorima okoliša, kao što je to, na primjer, u japanskoj Arisemi, formiranjem mase gomolja, ženke cvasti formiraju na biljkama s velikim mesnatim gomoljima, a muške na biljkama s malim mesom. Uloga okolišnih čimbenika u stvaranju spolne strukture u vrstama s naizmjeničnim spolnim i partenogenetskim generacijama dobro se može pratiti. Kod optimalne temperature u daphniji (Daphnia magna), partenogenetske ženke formiraju populaciju, a kada odstupaju od nje, pojavljuju se i mužjaci.
Prostorna raspodjela jedinki u populaciji je nasumično, grupno i uniformno.
Slučajna (difuzna) raspodjela - neujednačena, posmatrana u homogenom okruženju; odnosi između pojedinaca su slabo izraženi. Nasumična raspodjela karakteristična je za populacije u početnom razdoblju naseljavanja; biljne populacije koje su izložene teškim ugnjetavanjima od strane građevinskih zajednica; populacije životinja čija je društvena povezanost slabo izražena.
PRIMJERIU početnim fazama naseljavanja i preživljavanja - insekti štetočine na polju; klijanje eksplanatornih (pionirskih) vrsta: vrba, izabrana, ariša, djetliće itd., na uznemirenim područjima (planinski lanci, kamenolomi);
Grupna distribucija je najčešća; odražava heterogenost životnih uslova ili različite ontogenetske (starosne) obrasce stanovništva. Omogućuje najveću održivost stanovništva.
PRIMJERI Bez obzira koliko homogena struktura šume izgledala, ne postoji takva jednoobraznost u distribuciji vegetacije kao u polju ili na travnjaku. Što je izraženiji mikrokred, koji određuje mikroklimu u šumskoj zajednici, što je izraženija različita dob staja, to je jasnije izražena parcelularna struktura nasada. Biljke životinje ujedinjuju se u stada kako bi se uspješno odupirale neprijateljima predatore. Karakter grupe je karakterističan za sitne i male životinje.
Ravnomerno smeštanje u prirodi je retko. Karakteriziraju ih sekundarne šumske sastojine jednake dobi nakon zatvaranja krošnji i intenzivnog samotamnjenja, rijetko rastućih sastojina koje raste u homogenom okruženju, nepretencioznih biljaka nižih slojeva. Za većinu životinja grabežljivaca koji vode aktivni način života, karakteristična je i ravnomjerna raspodjela nakon što su se naselili i zauzeli čitavo naseljeno područje.
Kako odrediti prirodu postavljanja biljaka?
To se može učiniti najjednostavnijom matematičkom obradom računovodstvenih podataka. Zemljište ili pokusno područje podijeljeno je na mjesta za registraciju iste veličine - najmanje 25, ili se bilježi na mjestima koja se nalaze na približno istoj udaljenosti, knjigovodstvenim područjima iste veličine. Skup web lokacija je uzorak. Označavajući prosječni broj jedinki vrsta na mjestima u uzorku slovom m, broj mjesta (brojeva) u uzorku je n, stvarni broj jedinki vrsta na svakom lokalitetu je x, može se odrediti varijanca ili mjera raspršivanja s2 (odstupanje x od m):
s2 \u003d S (m-x) 2 / (n-1)
Sa slučajnom raspodjelom s2 \u003d m (pod pretpostavkom da je dovoljna veličina uzorka). Uz jednoliku raspodjelu, s2 \u003d 0, a broj pojedinaca na svakoj web-lokaciji trebao bi biti jednak prosjeku. S grupnom raspodjelom, uvijek s2\u003e m, a što je veća razlika između odstupanja i prosjeka, to je izraženija grupna distribucija jedinki.
4. Dvostruka priroda sistema stanovništva
a) evolucijsku i funkcionalnu prirodu stanovništva
|
|
Treba obratiti pažnju na dvostruki položaj stanovništva u redovima bioloških sistema koji pripadaju različitim nivoima organizacije žive materije (Sl. 4). S jedne strane, populacija je jedna od karika u genetskom evolucijskom nizu, koji odražava filogenetske odnose svojti različitih nivoa, kao rezultat evolucije životnih oblika: organizam - populacija - vrsta - rod - ... - kraljevstvo U ovoj seriji populacija djeluje kao oblik postojanja vrste čija je glavna funkcija preživljavanje i razmnožavanje. Igrajući važnu ulogu u mikroevolucijskom procesu, populacija je elementarna genetska jedinica vrste. Pojedinci u populaciji imaju karakteristična obilježja strukture, fiziologije i ponašanja, tj. heterogenost. Ove se osobine razvijaju pod utjecajem životnih uvjeta i rezultat su mikroevolucije koja se odvija u određenoj populaciji. Promjena populacija u procesu prilagodbe promjenjivim faktorima okoliša i popravljanje tih promjena u genskom fondu određuje evoluciju vrsta. |
S druge strane, pod istim specifičnim uvjetima okoliša, populacija ulazi u trofičke i druge veze s populacijama drugih vrsta, tvoreći s njima jednostavne i složene biogeocenoze. U ovom slučaju, to je funkcionalni podsustav biogeocenoze i predstavlja jednu od veza funkcionalno-energetske serije:
organizam - populacija - biogeocenoza - biosfera
b) biološka neusklađenost funkcija stanovništva
"Dualnost" populacija očituje se i u biološkoj nedosljednosti njihovih funkcija. Sastavljeni su od jedinki iste vrste i, prema tome, identični su u ekološkim zahtevima okolinskim uslovima i imaju iste mehanizme prilagodbe. Ali same populacije sadrže:
1) velika verovatnoća akutne intraspecifične konkurencije
2) mogućnost nepostojanja stabilnih kontakata i međusobnih veza pojedinaca.
Intenzivno nadmetanje odvija se tokom prenaseljenosti, što dovodi do iscrpljivanja resursa koji podržavaju život: u životinjama, hrani, biljnoj vlazi, plodnosti i (ili) svjetlosti. Ako je broj jedinki premali, populacija gubi svojstva sustava, smanjuje se i njegova stabilnost. Rješavanje ove kontradikcije glavni je uvjet za održavanje integriteta sustava. Sastoji se u potrebi da se održi optimalan broj i optimalan omjer između unutarpopulacijskih procesa diferencijacije i integracije.
Ladice - Volterra model. Kao primjer prirodne regulacije procesa intraspecifične konkurencije može se navesti pravilo Lotka - Volterra, koje odražava odnos u prehrambenom lancu potrošača i proizvođača, odnosno predatora i plena. Predstavlja se s dvije jednačine. Prva izražava uspjeh susreta žrtve sa predatorom:
Plodnost prirodno ovisi o efikasnosti (f) kojom hrana prelazi u potomstvo i brzini unosa hrane (a × C „× N).
Rast broja i gustoće stanovništva nije beskrajan. Prije ili kasnije, prijeti nedostatak resursa iz okoliša (hrane, skloništa, mjesta za uzgoj, iscrpljivanje tla, pretjerano zasjenjenje). Svaka populacija ima vlastita ograničenja resursa, koja se nazivaju ekološki kapacitet. Kako se smanjuje, intenzivira se intraspecifična konkurencija. Uključeni su različiti mehanizmi regulacije brojeva. U biljkama počinje samotamnjenje i razlikovanje biljaka po veličini i fiziološkom stanju, u životinja se smanjuje plodnost, pojačava se agresija, počinju naseljavati na slobodnim teritorijama, epidemije počinju unutar populacije. Reakcija svake vrste na vlastitu prenaseljenost je različita, ali rezultat je isti za sve - inhibicija razvoja i reprodukcije.
|
|
U fig. 5 prikazuje grafički model Lotka - Volterra. Omogućuje nam da pokažemo glavni trend u odnosu predator-plijen, koji se sastoji u činjenici da su fluktuacije u broju populacija predatora u skladu s fluktuacijama u populaciji plijena. Štoviše, ciklusi porasta i smanjenja broja grabežljivaca i plijena pomiču se jedan u odnosu na drugi. Kad je broj plijena velik (resurs hrane), broj grabežljivaca se povećava, ali ne beskonačno, ali sve dok ne dođe do napetosti s hranom. Smanjenje zaliha hrane dovodi do povećane intraspecifične konkurencije i smanjenja broja grabežljivaca, a to zauzvrat, opet dovodi do povećanja broja plijena. |
Zakon nastanka. Kao integrirani sustav, populacija može biti stabilna samo s bliskim kontaktima i interakcijom pojedinaca jedni s drugima. Samo stado može odoljeti artiodaktilnim grabežljivcima. Samo u čoporu vukovi uspješno love. U šumskim zajednicama, u pravilu, podrast stabala bolje raste u bioskupinama (grupni učinak), obnova šuma na poremećenim područjima je bolja uz obilnu sadnju i prijateljski nastanak mladica. Životinje žive u stadima, ptice i ribe u čoporima.
|
|
Štaviše, stanovništvo, kao sistem, stječe nova svojstva koja nisu ekvivalentna jednostavnom zbroju sličnih svojstava pojedinaca u populaciji. Na primjer, kada daphnia, hrana smuđa, sruši u grupu, u grupi se formira zaštitno biopolje (Sl. 5), zbog čega ribe ne primjećuju hranu. Jedna daphnia nema takvo biopolje, i brzo postaje plijen ribama. Isti se obrazac manifestuje i u objedinjavanju populacija u sistem biocenoze - u ovom slučaju biocenoza dobija takva svojstva koja nijedan od blokova pojedinačno ne posjeduje. Ovaj zakon - zakon nastanka, formulisao je N.F. Po reimersu. |
5. Fluktuacije u brojevima
|
|
Pod povoljnim uvjetima, porast stanovništva primjećuje se kod stanovništva i može biti tako brz da dovodi do eksplozije stanovništva. Ukupnost svih faktora koji doprinose rastu stanovništva naziva se biotičkim potencijalom. Dovoljno je visoka za različite vrste, ali vjerovatnoća je da će populacija dostići ograničenje populacije in vivo mala, jer tome se suprotstavlja ograničavajući (ograničavajući) faktor. Skup faktora koji ograničavaju rast populacije naziva se otpornost na okoliš. Ravnotežno stanje između biotskog potencijala vrste i otpornosti medija (Sl. 6), koji održava konstantnu veličinu populacije, naziva se homeostazom ili dinamičkom ravnotežom. Ako se krši, dolazi do kolebanja broja stanovništva, tj. Promjena u njemu. |
Razlikovati periodične i neperiodične fluktuacije u broju populacija. Prve se javljaju unutar sezone ili nekoliko godina (4 godine - periodični ciklus plodovanja kedra, porast broja leminga, arktične lisice, poljske sove; jabuke u voćnjacima plodovima donose plodove za godinu dana), drugi su nastupi masovne reprodukcije nekih štetočina korisnih biljaka, ako se narušavaju okolišni uslovi staništa (suše, neuobičajeno hladne ili tople zime, previše kišnih vegetacijskih sezona), nepredviđene migracije na nova staništa. Periodična i neperiodična kolebanja broja populacija pod utjecajem biotskih i abiotskih faktora okoliša, karakteristična za sve populacije, nazivaju se populacijskim valovima.
Svaka populacija ima strogo definisanu strukturu: genetsku, polnu i starosnu, prostornu itd., Ali ne može se sastojati od manje jedinki nego što je potrebno za stabilan razvoj i otpornost stanovništva na faktore iz okruženja. Ovo je princip minimalne veličine stanovništva. Svako odstupanje parametara populacije od optimalnih nije poželjno, ali ako njihove prekomjerno visoke vrijednosti ne predstavljaju izravnu opasnost za postojanje vrste, tada smanjenje na minimalnu razinu, posebno veličinu populacije, predstavlja opasnost za vrstu.
PRIMJERIMinimalnu veličinu populacija karakterizira vrlo mnogo vrsta na Dalekom istoku: amurski tigar, dalekoistočni leopard, polarni medvjed, patka mandarina, mnogi leptiri: rep Make i rep Xusa, admiral, močvare, prelijepa Artemida, Apolon, relikvija morska trava i buba jelena; od biljaka: sve vrste araliaceae, orhideje, jelka u cijelosti, lišća guste boje, mahunarka marelica, čvrsta džunga, tisa šiljasta, dvoredni ljiljan, ljuskast, daurski ljiljan itd., lisičarka Ussuri, trillijum Kamčatka i mnoge druge vrste.
Međutim, uz princip minimalne veličine stanovništva, postoji i princip, ili pravilo, maksimuma populacije. Leži u činjenici da se stanovništvo ne može povećavati u nedogled. Samo teoretski je u stanju neograničen rast broja.
Prema teoriji H.G. Andrevarty - L.K. Bircha (1954) - teorija ograničenja populacije, broj prirodnih populacija ograničen je iscrpljenjem prehrambenih resursa i uzgojnim uvjetima, nedostupnošću tih resursa, prekratkim razdobljem ubrzanog rasta stanovništva. Teorija o "granicama" dopunjena je teorijom biocenotske regulacije veličine populacije K. Fredericks (1927.): rast veličine stanovništva ograničen je utjecajem kompleksa abiotskih i biotičkih faktora okoline.
Koji su ovi faktori ili uzroci kolebanja?
Dovoljne zalihe hrane i njen nedostatak;
Konkurencija nekoliko populacija zbog jedne ekološke niše;
Spoljni (abiotski) uslovi okoline: hidrotermalni režim, osvetljenost, kiselost, aeracija itd.
6. Ekološke strategije stanovništva
Bez obzira na to što se pojedinci prilagođavaju zajedničkom životu u populaciji, bez obzira na prilagođavanje stanovništva jednom ili drugom faktoru, svi su oni u konačnici usmjereni na dugoročni opstanak i nastavak sebe u bilo kojim životnim uvjetima. Među svim uređajima i značajkama, može se razlikovati kompleks osnovnih karakteristika koje se naziva ekološka strategija. Ovo je općenita karakteristika rasta i razmnožavanja ove vrste, uključujući stopu rasta jedinki, razdoblje u kojem pubertet dovodi, učestalost reprodukcije, dobnu granicu itd.
Ekološke strategije su vrlo raznolike i premda postoji mnogo prijelaza između njih, mogu se razlikovati od njih dva ekstremna tipa: r-strategija i K-strategija.
r-strategija- posjeduju je brzoplodne vrste (r-vrste); Karakterizira ga odabir za povećanje stope rasta stanovništva u periodima male gustoće. Karakteristično je za populacije u okruženju s naglim i nepredvidivim promjenama stanja ili u efemernom, tj. postojeće kratko vrijeme (suše lokve, vodene livade, privremeni potoci)
Glavne karakteristike r-vrsta su: visoka plodnost, kratko vrijeme regeneracije, velika brojnost, obično sitnih jedinki (sitno sjeme u biljkama), kratak vijek trajanja, velika potrošnja energije za reprodukciju, kratka staništa, niska konkurentnost. R-vrste brzo i u velikom broju naseljavaju nenaseljena teritorija, ali u pravilu ubrzo - tijekom života jedne ili dvije generacije zamjenjuju se K-vrstama.
R-vrste uključuju bakterije, sve godišnje biljke (korov) i štetočine (lisne uši, lišće, štetočine, stada faza skakavaca). Od trajnica - pionirske vrste: Ivan čaj, mnoge žitarice, pelin, efemerne biljke, od drvenastih vrsta - vrba, bijela i kamena breza, aspen, odabrana, od četinarskog - ariša; prvo se pojavljuju na uznemirenim zemljištima: spaljena područja, planinski lanci, građevinske jame, pored puta.
K-strategija - vrste sa niskom razmnožavanjem i visokom stopom preživljavanja (K-vrste) imaju ovu strategiju; određuje izbor za povećani opstanak s velikom gustoćom naseljenosti koja se približava granici.
Glavne karakteristike K vrsta: niska plodnost, značajan životni vijek, velike veličine jedinki i sjemena, snažni korijenski sustavi, visoka konkurentnost, stabilnost na okupiranoj teritoriji, visoka specijalizacija životnog stila. Stopa razmnožavanja K-vrsta s približavanjem ograničavajućoj gustoći populacije smanjuje se i brzo raste pri niskoj gustoći; roditelji brinu o svojim potomcima. K-vrste često postaju dominantne biogeocenoze.
K-vrste uključuju sve predatore, ljude, reliktne insekte (veliki tropski leptiri, uključujući daleki istok, relikvijsku ječmu, jelena buba, zemljane bube itd.), Jedinstvenu fazu skakavaca, gotovo sva stabla i grmlje. Najupečatljiviji predstavnici biljaka su svi četinari, mongolski hrast, mahunski orah, lješnjak, javor, vilice, sedre.
Različite populacije koriste isto stanište na različite načine, stoga obje vrste strategija mogu postojati u njemu istovremeno.
PRIMJERI U šumama, na ekološkom profilu Gornotaige u proleće, pre nego što lišće procveta na drveću, efemeroidi počnu cvetati, uroditi plodom i završiti vegetaciju: Corydalis, Amur adonis, anemoni, orijentalna ljubičica (žuta). Pod šumskim krošnjama započinje cvjetanje božura, ljiljana i vorontsa šiljast. Na otvorenim površinama u suhim hrastovim šumama južne padine rastu ovčje vrste i ružičasti mariannik. Hrast, gipka i druge vrste su K-strategi, Mariannik je r-strateg. Prije četrdeset godina, nakon požara, parcele aspena (r-vrste) formirale su se u jele široko-lišća. Trenutno aspen napušta postolje, ustupajući K vrstama: lipa, hrast, grab, orah itd.
Svaka populacija biljaka, životinja i mikroorganizama je savršen životni sistem, sposoban za samoregulaciju, ponovno uspostavljanje svoje dinamičke ravnoteže. Ali on ne postoji izolirano, već u kombinaciji s populacijama drugih vrsta, formirajući biocenoze. Stoga su interpopulacijski mehanizmi koji reguliraju odnose između populacija različitih vrsta rasprostranjeni u prirodi. Biogeocenoza, koja se sastoji od mnogih populacija različitih vrsta, djeluje kao regulator tih odnosa. U svakoj od tih populacija dolazi do interakcije među pojedincima, a svaka populacija ima učinak na ostale populacije i na biogeocenozu u cjelini, baš kao što biogeocenoza sa populacijom uključenom u nju ima direktan utjecaj na svaku određenu populaciju.
Kako piše I.I. Schmalhausen: "... U svim biološkim sustavima uvijek postoji interakcija različitih ciklusa regulacije, što dovodi do samorazvoja sistema prema zadanim uvjetima postojanja ..."
Kada se postignu optimalni omjeri, dolazi do manje ili više produženog stacionarnog stanja (dinamička ravnoteža) određenog sustava pod danim uvjetima postojanja. "... Za populaciju to znači uspostavljanje određene genetske strukture, uključujući različite oblike uravnoteženog polimorfizma. Za vrstu to znači uspostavljanje i održavanje manje ili više složene strukture. Za biogeocenozu to znači uspostavljanje i održavanje njenog heterogenog sastava i postojećih odnosa između komponenata Kada se uslovi egzistencije promijene, tada se, tada, nepovoljno stanje narušava, dolazi do preispitivanja norme i opcija i, posljedično, do nove transformacije, tj. vrat ... samo-razvoj ovih sistema. " Štoviše, u biogeocenozi se odnosi između veza mijenjaju, a u populaciji se genetska struktura restrukturira.
Povratak na ČLANICI BSI FEB RASPOREDA Vrati se NA GLAVNU STRANU nalazište Botaničkog vrta, ogranak dalekog istoka Ruske akademije nauka
Obilje i gustina glavni su parametri stanovništva.
Broj - ukupan broj jedinki na određenom području ili u datom volumenu.
Gustina - broj jedinki ili njihovu biomasu po jedinici površine ili zapremine. U prirodi postoje stalna kolebanja broja i gustine.
Dinamika stanovništva a gustina je određena uglavnom plodnošću, mortalitetom i migracijskim procesima. Ovo su pokazatelji koji karakteriziraju promjenu stanovništva u određenom periodu: mjesec, sezona, godina itd. Proučavanje ovih procesa i njihovih uzroka vrlo je važno za predviđanje stanja populacije.
Plodnost se razlikuje između apsolutne i specifične. Apsolutni natalitet Je li broj novih pojedinaca koji su se pojavili u jedinici vremena, i specifične- isti broj, ali dodijeljen određenom broju pojedinaca. Na primjer, stopa nataliteta osobe je broj rođene djece na 1000 ljudi u toku godine. Plodnost je određena mnogim faktorima: okruženje, dostupnost hrane, biologija vrsta (pubertetski razvoj, broj generacija tijekom sezone, omjer muškaraca i žena u populaciji).
Prema pravilu maksimalne plodnosti (reprodukcije) u idealnim uvjetima, u populaciji se pojavljuje najveći mogući broj novih jedinki; plodnost je ograničena fiziološkim karakteristikama vrste.
Primjer: Maslačak za 10 godina može ispuniti cijeli globus pod uvjetom da sva njegova sjemenka klija. Vrbe, topola, breza, aspen i većina biljaka korova imaju izuzetno mnogo. Bakterije se dijele na svakih 20 minuta i tokom 36 sati mogu neprekidnim slojem pokriti cijelu planetu. Plodnost je vrlo visoka kod većine vrsta insekata i mala kod predatora, velikih sisara.
Smrtnost poput plodnosti, ona je apsolutna (broj pojedinaca koji je umro u određenom vremenu), i specifična. Karakterizira stopa pada stanovništva od smrti zbog bolesti, starosti, grabežljivaca, nedostatka hrane i igra veliku ulogu u dinamici stanovništva.
Postoje tri vrste smrtnosti:
Isto u svim fazama razvoja; Retka je u optimalnim uslovima;
Povećana smrtnost u ranoj dobi; karakteristično za većinu vrsta biljaka i životinja (manje od 1% sadnica preživi po starosti zrelosti na drveću, 1-2% pržene ribe, manje od 0,5% ličinki u insektima);
Velika smrt u starosti; obično se primjećuje kod životinja čiji stadiji larve prolaze pod povoljnim malo promjenjivim uvjetima: tlo, drvo, živi organizmi.
Stabilna, rastuća i sve manja populacija
Stanovništvo se prilagođava promjenjivim uvjetima okoliša ažuriranjem i zamjenom pojedinaca, tj. procesi rađanja (obnavljanja) i opadanja (smrti), upotpunjeni migracijskim procesima. U stabilnoj populaciji stope nataliteta i izravne su blizu i uravnotežene. Možda su nestabilni, ali gustoća naseljenosti se malo razlikuje od neke prosječne vrijednosti. Raspon vrsta se ne povećava niti se smanjuje.
U rastućoj populaciji plodnost premašuje smrtnost. Rastuća populacija karakterizira izbijanje masovnog uzgoja, posebno kod malih životinja (skakavići, bube krompira u 28 točaka, koloradski bube, glodavci, vrane, vrapci; od biljaka - amputa, sosnowski hmelj u sjevernoj Komi, maslačak, himalajski, dijelom i hrast) Mongolski). Populacije velikih životinja često rastu u uvjetima režima zaštite (lok u rezervatu Magadan, Aljaska, jelena sika u rezervatu Ussuri, slonovi u kenijskom nacionalnom parku) ili unosi (lok u Lenjingradskoj regiji, mošus u istočnoj Europi, domaće mačke u odvojenim porodicama) . Kad se ponovno sabijanje u biljkama (obično se poklapa s početkom zatvaranja pokrova, krošnjama krošnje) započinje diferencijacija jedinki u veličini i stanju života, samotamnjenjem populacija, a u životinja (obično se poklapa s postignućem puberteta mladih životinja) započinje migracija u susjedna slobodna područja.
Ako smrtnost premaši plodnost, smatra se da se takva populacija smanjuje. U prirodnom se okruženju smanjuje na određenu granicu, a tada se stopa rađanja (plodnost) opet povećava i populacija iz opada postaje sve veća. Najčešće, populacije nepoželjnih vrsta pretjerano rastu, opadaju - rijetke, relikvijske, vrijedne i ekonomski i estetski.
Struktura stanovništva
Under demografska struktura populacije, prije svega, razumiju njezin spolni i starosni sastav. Pored toga, uobičajeno je razgovarati prostorna struktura populacija - odnosno o osobinama raspodjele jedinki u prostoru.
Poznavanje strukture stanovništva omogućava istraživaču da izvodi zaključke o svom blagostanju ili nedostatku. Na primjer, ako u populaciji nema generativnih (tj. Sposobnih da daje potomstvo) pojedinaca i postoji mnogo starijih (senilnih) pojedinaca, tada se može postaviti nepovoljna prognoza. Takva populacija možda neće imati budućnost. Poželjno je proučavati strukturu stanovništva u dinamici: znajući njenu promjenu u toku nekoliko godina, može se pouzdano govoriti o određenim trendovima.
Starosna struktura stanovništva
Ova vrsta strukture povezana je s omjerom pojedinaca različite dobi u populaciji. Pojedinci iste dobi obično se kombiniraju u kohorteodnosno starosnih grupa.
Starosna struktura biljnih populacija detaljno je opisana. U njemu se razlikuju sljedeće starosne dobi (starosne grupe organizama) (prema T. A. Robotnov):
- latentno razdoblje - stanje sjemena;
- pregenerativni period (uključuje uvjete sadnice, mladice, nezrele biljke i biljke);
- generativno razdoblje (obično se dijeli na tri podperioda - mladi, zreli i stari generativni pojedinci);
- postgenerativno razdoblje (uključuje stanje subsenilne biljke, senilnu biljku i fazu odumiranja).
U životinjskoj populaciji mogu se razlikovati i različiti starosni stadiji. Na primjer, insekti koji se razvijaju s potpunom metamorfozom prolaze kroz stadiju jajeta, larve, pupa i odrasle osobe (odrasli insekt). Kod drugih životinja (koje se razvijaju bez metamorfoze) mogu se razlikovati i različita starosna stanja, iako granice između njih možda nisu tako jasne.
Seksualna struktura stanovništva
Spolna struktura, odnosno omjer spola, izravno je povezana s reprodukcijom stanovništva i njegovom stabilnošću.
Uobičajeno je razlikovati omjer primarnog, sekundarnog i tercijarnog spola u populaciji. Primarni omjer spola određeno genetskim mehanizmima - ujednačenost divergencije spolnih kromosoma. Na primjer, kod ljudi XY hromozomi određuju razvoj muškog, a XX - ženskog. U ovom je slučaju primarni omjer spola 1: 1, odnosno to je podjednako vjerovatno.
Odnos sekundarnog pola - Ovo je omjer spola u trenutku rođenja (među novorođenčadima). Može se značajno razlikovati od primarnog iz više razloga: selektivnost jajovoda do spermatozoida koji nose X- ili Y-kromosom, nejednaka sposobnost takve sperme za oplodnju i različiti vanjski faktori. Na primjer, zoolozi opisuju utjecaj temperature na sekundarni omjer spolova gmizavaca. Sličan obrazac tipičan je za neke insekte. Dakle, kod mrava se osigurava oplodnja pri temperaturama iznad 20 ° C, a na nižim temperaturama polažu se neplodna jajašca. Mužjaci se izlijevaju iz posljednjeg, a ženke iz oplođenih - pretežno.
Tercijalni omjer spola je omjer spola kod odraslih životinja.
Prostorna struktura stanovništva
Prostorna struktura stanovništva odražava prirodu raspodjele jedinki u prostoru.
Postoje tri glavne vrste distribucije jedinki u prostoru:
- uniformi (jedinke su raspoređene jednoliko u prostoru, na jednakim udaljenostima jedna od druge), tip se naziva i jednolična raspodjela;
- kongregacijskiili mozaik (tj. "pjegavi", pojedinci su smješteni u izoliranim klasterima);
- nasumičnoili difuzni (pojedinci su nasumično raspoređeni u prostoru).
Ravnomjerna raspodjela je u prirodi rijetka i najčešće je uzrokovana intenzivnom intraspecifičnom konkurencijom (kao na primjer, kod predatorske ribe).
Nasumična raspodjela može se primijetiti samo u homogenom okruženju i samo u vrstama koje ne pokazuju nikakvu želju za grupiranjem. Kao udžbenički primjer jednolične distribucije obično se daje raspodjela tribolium buba u brašnu.
Grupna distribucija je mnogo češća. Povezana je s karakteristikama mikro okruženja ili s osobinama ponašanja životinja.
Prostorna struktura je od velikog značaja za okoliš. Prije svega, određena vrsta korištenja teritorija omogućava stanovništvu da efikasno koristi resurse iz okoliša i smanjuje intraspecifičnu konkurenciju. Učinkovitost korištenja okoliša i smanjenje konkurencije između predstavnika populacije omogućuju mu da ojača svoj položaj u odnosu na druge vrste koje naseljavaju ovaj ekosustav.
Druga važna vrijednost prostorne strukture stanovništva je ta što omogućava interakciju pojedinaca unutar populacije. Bez određenog nivoa intrapopulacijskih kontakata, populacija neće biti u mogućnosti obavljati i njegove vrste vrsta (reprodukcija, preseljenje) i funkcije povezane s sudjelovanjem u ekosustavu (sudjelovanje u prometu tvari, stvaranje bioloških proizvoda i tako dalje).
Svojstva stanovništva: samoreprodukcija, varijabilnost, interakcija s drugim populacijama, održivost.
Ekološki, stanovništvo karakterizira vrijednost procijenjena na okupiranoj teritoriji (području), broju jedinki, dobi i spolnom sastavu. Raspon veličina ovise o polumjeru pojedinačne aktivnosti organizama određene vrste i karakteristikama prirodnih uvjeta na odgovarajućem teritoriju. Broj pojedinaca u populacijama organizama različitih vrsta varira. Dakle, broj zmajeva Leucorrhinia albifrons u populaciji na jednom od jezera blizu Moskve dostigao je 30 000, dok je broj zemljanih puževa Cepaea nemoralis procijenjena na 1000 primjeraka. Postoje minimalne vrijednosti obilja na kojima se stanovništvo može održati kroz vrijeme. Smanjenje broja ispod ovog minimuma dovodi do istrebljenja stanovništva.
Veličina stanovništva stalno se mijenja, što ovisi o promjenama u okruženju. Dakle, u jesen godinu dana povoljnog u pogledu uvjeta hranjenja, populacija divljih zečeva na jednom od otoka kraj jugozapadne obale Engleske sastojala se od 10 000 jedinki. Nakon hladne zime sa niskom hranom, broj jedinki smanjio se na 100.
Starosna struktura populacije organizama različitih vrsta variraju ovisno o očekivanom trajanju života, intenzitetu reprodukcije, dobi puberteta. Ovisno o vrsti organizma može biti više ili manje složena. Dakle, u stadu sisara, poput beluga dupina Delphinapterus leucas, u populaciji istovremeno postoje i telad tekuće godine rođenja, mladi rast posljednje godine rođenja, sazrijevaju, ali obično ne uzgajaju životinje u dobi od 2-3 godine, odrasle rasplodne jedinke u dobi od 4-20 godina. Sa druge strane, u šljokicama Sorex u proljeće se rađaju 1-2 potomstva, nakon čega odrasli pojedinci izumiru, tako da se u jesen cjelokupna populacija sastoji od mladih nezrelih životinja.
Spolni sastav populacije određuju se evolucijski fiksnim mehanizmima formiranja primarnih (u vrijeme začeća), sekundarnih (u vrijeme rođenja) i tercijarnih (u odraslom stanju) spolnih odnosa. Kao primjer, uzmite promjenu spolnog sastava populacije ljudi. U trenutku rođenja to je 106 dječaka na 100 djevojčica, što je ujednačeno u dobi od 16-18, u dobi od 50 godina je 85 muškaraca na 100 žena, a u dobi od 80 godina je 50 muškaraca na 100 žena.
Genetske karakteristike stanovništva
Genetički, stanovništvo karakterizira njegov genski fond (alelni bazen). Predstavlja se skupom alela koji tvore genotipove organizama date populacije. Genske baze prirodnih populacija odlikuju se nasljednom raznolikošću (genetska heterogenost ili polimorfizam), genetskim jedinstvom, dinamičkom ravnotežom udjela jedinki s različitim genotipima.
Nasljedna raznolikost sastoji se u prisutnosti u genskom fondu istovremeno različitih alela pojedinih gena. U početku se stvara mutacijskim procesom. Mutacije, najčešće recesivne i ne utječu na fenotipove heterozigotnih organizama, čuvaju se u genskim bazenima populacija u stanju skrivenom od prirodne selekcije. Akumulirajući, oni formiraju rezerva nasljedne varijacije. Zbog kombinacijske varijabilnosti, ova se rezerva koristi za stvaranje novih kombinacija alela u svakoj generaciji. Količina takve rezerve je ogromna. Dakle, kada se križaju organizmi koji se razlikuju u 1000 lokusa od kojih je svaki predstavljen sa deset alela, broj varijanti genotipa dostiže 10 1000, što premašuje broj elektrona u Svemiru.
Genetsko jedinstvo populacija je određena dovoljnim nivoom panmiksije. U uvjetima nasumičnog odabira jedinki koje se pare, čitav genski fond populacije izvor je alela za genotipove organizama uzastopnih generacija. Genetsko jedinstvo očituje se i u općoj genotipskoj varijabilnosti populacije sa promjenjivim životnim uvjetima, što određuje i opstanak vrste i stvaranje novih vrsta.
Glavne karakteristike okoliša stanovništva
1. Šta je stanovništvo?
2. Da li se vrsta može sastojati od jedne populacije?
3. Koja je uloga populacije u evoluciji?
Ekolozi koji proučavaju funkcionisanje ekološki sistemikoji se sastoji od objekata nežive i nežive prirode, populacije smatraju glavnim elementima svakog ekosustava. Zahvaljujući funkcioniranju populacije, stvaraju se uslovi koji podržavaju život. U biotskim zajednicama svaka populacija ima određenu ulogu koja joj je dodijeljena, zajedno s populacijama drugih vrsta, koje predstavljaju određeno prirodno jedinstvo, razvijaju se i djeluju prema vlastitim zakonima.
Da bismo razumjeli funkcioniranje ovog složenog sustava, vrlo je važno znati ne samo biološke značajke raznih vrsta organizama, već su najvažnije njihove karakteristike populacije, posebno gustoća naseljavanja snage pojedinci, stopa rasta, životni vijek, broj proizvedenog potomstva. Ove karakteristike, koje se nazivaju demografima stanovništva, ključne su za predviđanje mogućih promjena koje se dešavaju u pojedinoj populaciji, kao i u cijeloj zajednici ili ekosustavu.
Demografske karakteristike, kao što su plodnost, smrtnost, starosni sastav (struktura) i broj jedinki (brojnost), karakteriziraju stanovništvo u cjelini, odražavajući brzinu procesa koji se u njemu odvijaju. Odvojeni organizam rođen, stario i umirao. U odnosu na pojedinca, ne može se govoriti o plodnosti, smrtnosti, starosnoj strukturi, obilju - karakteristike koje imaju smisla samo na nivou grupe.
Na najbolji način populaciju kao grupu organizama karakteriše obilje. Mjera obilja može biti ukupna veličina populacije ili njegova ukupna biomasa. Međutim, mjerenje ovih pokazatelja u odnosu na mnoge životinje povezano je s velikim poteškoćama.
Stoga se gustoća često koristi kao pokazatelj obilja.
Gustoća naseljenosti je broj jedinki ili njihova biomasa, po jedinici površine ili u količini životnog prostora. Primjeri gustoće naseljenosti su: 500 stabala na 1 ha šume, 5 milijuna jedinki klorele na 1 m 3 vode ili 200 kg ribe na 1 ha površine akumulacije. Mjerenje gustoće koristi se u slučajevima kada je važnije znati ne određenu veličinu populacije u određenom trenutku, već njenu dinamiku, to jest tok promjena brojeva tokom vremena;
Plodnost je broj novih jedinki (također jaja, sjemenki) rođenih (izleženih, položenih) u nekoj populaciji tijekom određenog vremenskog razdoblja. Plodnost karakterizira sposobnost stanovništva da se povećava zbog reprodukcije jedinki.
Razlikovati između maksimalne plodnosti (koja se ponekad naziva fiziološkom ili apsolutnom) i okolišne, ili jednostavno, plodnosti. Maksimalna plodnost je teoretska maksimalna brzina obrazovanja nove jedinke u idealnim uvjetima, kada ne postoje vanjski faktori koji obuzdavaju procese reprodukcije. Očito je da je maksimalni natalitet u velikoj mjeri određen sposobnošću ženki da istovremeno proizvode bilo koju količinu potomstva, tj. Fiziološku plodnost.
Ekološka plodnost daje predstavu o stopi porasta stanovništva pod stvarno postojećim životnim uvjetima razmatrane skupine jedinki.
Ekološka plodnost je nestabilna i varira ovisno o fizičkim uvjetima okoliša i sastavu stanovništva.
Općenito, vrste koje ne brinu o potomstvu karakteriziraju visok potencijal i niska ekološka plodnost. Tako, na primjer, odrasla ženka bakalara proguta milione jajaša, od kojih samo 2 jedinke prežive do odrasle dobi.
Ako pratite sudbinu određene skupine ljudi rođenih u isto vrijeme, lako je ustanoviti da se njihov broj kontinuirano smanjuje s vremenom kao rezultat smrti nekih pojedinaca. Stopa smrti organizama naziva se smrtnost i može karakterizirati pojedine populacijske podskupine ili populaciju u cjelini.
Smrtnost nije određena samo veličinom populacije, već i prosječnim životnim vijekom organizama koji su u nju uključeni. Što je viša stopa smrtnosti, niži je prosječni životni vijek i obrnuto.
Starosnu strukturu stanovništva karakterizira omjer broja ili biomase pojedinaca različite dobi. Taj omjer naziva se dobnom raspodjelom stanovništva, tj. Raspodjelom brojeva prema dobnim skupinama. Starosni sastav stanovništva ovisi o intenzitetu smrtnosti organizama i natalitetu.
Čak i unutar iste populacije, tokom vremena mogu se dogoditi značajne promjene u dobnoj strukturi. Takve bi promjene, međutim, automatski uključivale mehanizme koji vraćaju stanovništvo u određenu normalnu starosnu raspodjelu karakterističnu za datu populaciju.
Analiza dobne strukture omogućava predviđanje broja populacija za naredne generacije i godine, što se primjerice koristi za procjenu mogućnosti ribolova, u lovu, u nekim zoološkim istraživanjima.
Karakteristike starosne strukture određuju mnoga svojstva stanovništva kao sistema. Populacija koja uključuje mnoge dobne skupine manje je pod utjecajem faktora koji određuju uspješnost uzgoja u određenoj godini. U stvari, čak i izuzetno nepovoljni uzgojni uslovi koji mogu dovesti do potpune smrti potomstva u određenoj godini nisu katastrofalni za populaciju složene strukture, jer isti roditeljski parovi sudjeluju u reprodukciji više puta.
Demografske karakteristike: obilje, gustina, natalitet, smrtnost. Starosna struktura.
1. U jednom jezeru žive peruše, ruševi, krstaši šarani, štuke, srne. U susjednom akumulaciji izoliranom od prvog živi i jastreb, štuka, štuka, deverika, riba. Koliko vrsta i koliko populacija naseljavaju oba akumulacija?
2. Šta su demografija stanovništva? Kako ih koristiti u ekonomskoj aktivnosti?
3. 3. Koji je praktični značaj proučavanja populacije? Navedite primjere.
4. Koja su svojstva stanovništva određena karakteristikama njenog starosnog sastava?
5. 5. Zašto se populacija različitih dobnih skupina čini manje osjetljivom na nagle kratkotrajne promjene u reprodukcijskim uvjetima.?
Na početku sezone označeno je 1000 riba. Tokom sljedećeg ribolova, pronađeno je 350 označenih u ukupnom ulovu 5000 riba. Kolika je populacija bila pre ribolova?
Kamensky A.A., Kriksunov E.V., Pasechnik V. V. Biologija, 10. razred
Predaju čitaoci sa veb lokacije
DEMECOLOGIJA - proučava odnos populacije sa okolinom, demografiju i niz drugih karakteristika stanovništva u svjetlu njihovog odnosa s okolinom
Po definiciji Nikolaja Fedoroviča Reimersa:
STANOVNIŠTVO - elementarna skupina jedinki jedne vrste, koja zauzima određenu teritoriju i ima sve potrebne uslove za održavanje svoje stabilnosti dugo vremena u promjenjivim uvjetima okoliša.
S.S. Schwartz daje definiciju stanovništva iz evolucijsko-ekološke perspektive. STANOVNIŠTVO je skup jedinki iste vrste koji imaju zajednički genski bazen i naseljavaju određeni prostor, s relativno ujednačenim životnim uvjetima.
Značajke stanovništva:
Verovatnoća učestalih prelazaka
Specifičnost staništa
mogućnost prijenosa nasljednih informacija
Stanovništvo je otvoreni sistem, od velike važnosti, jer se odvija na nivou populacije
adaptacije
prirodna selekcija
evoluciona promjena
Svako stanovništvo odlikuje se nizom karakteristika, ima određenu strukturu i organizaciju. Treba napomenuti da posebna svojstva svojstvena populaciji odražavaju njeno stanje kao grupe organizama u cjelini, a ne pojedinačnih jedinki, tj. svojstvo populacije kao grupe organizama nije mehanički zbir svojstava svakog pojedinca koji ga sačinjava
Stanovništvo ima prostorne (statičke) i vremenske (dinamičke) karakteristike.
Prostorni
ukupna snaga
gustina
prostorna distribucija (varijanca)
struktura (starosni i polni sastav)
Oni karakteriziraju stanje stanovništva u određenom trenutku vremena t
Privremene karakteristike uključuju
natalitet
smrtnost
krivulja rasta
Karakteriziraju procese koji se dešavaju u populaciji tijekom određenog vremena Δt
PROSTORNE ili statičke karakteristike.
BROJ VRSTA U STANOVNIŠTVU - ukupan broj jedinki na određenoj teritoriji ili u određenoj količini.
Posebno je važno kada su u pitanju rijetke i ugrožene vrste
Metode za određivanje obilja:
jednostavan izračun (nije prikladan za sve, samo za neaktivne, nastanjene životinje ili biljke);
označavanje i zvonjenje (slučajno uzorkovanje se označava i pušta, nakon nekog vremena ponovnog hvatanja i podešavanja udjela označenih pojedinaca od ukupnog broja uhvaćenih)
uzimanje uzoraka (brojanje mikroorganizama) PRIMJER kolebanja broja crvenih skakavaca u Africi 1962. godine na jugu Maroka uništila je 7 hiljada tona naranče godišnje potrošnje Francuske
Gustina naseljenosti - broj jedinki neke vrste po jedinici površine ili jedinici zapremine. Na primjer, 200 kg ribe na 1 ha rezervoara ili 5 miliona dijatomenata na 1 m3 vode, 500 stabala na 1 ha itd. Ponekad je važno razlikovati prosječnu (obilje / biomasa po jedinici ukupnog prostora) i ekološku gustinu (obilje / biomasa po jedinici naseljenog prostora, to jest, po jedinici površine ili zapremine koje stvarno može zauzeti današnja populacija).
PROSTORNA RAZREDBA Razlikuju se tri vrste raspodjele jedinki populacije: grupna, slučajna i ujednačena.
Do ujednačene distribucije dolazi tamo gdje je konkurencija među pojedincima vrlo jaka ili postoji antagonizam (neizrecivo neprijateljstvo). PRIMJER: U šumi je konkurencija za svjetlo vrlo velika, pa postoji tendencija stajanja na približno jednakim udaljenostima jedno od drugog. U kaosu ptičjih kolonija, gnijezda su smještena na takvoj udaljenosti jedna od druge, da pojedinci koji sjede na gnijezdu nisu mogli kljucati jedni u druge. Ova vrsta rasprostranjenosti nalazi se među predatorima s jasnom teritorijalnošću - predatori „obilježavaju“ teritoriju radi zaštite od konkurenata. Rijetko je u prirodi, ali čovjek ih može umjetno stvoriti (voćnjaci, sjetve usjeva).
Grupna distribucija najčešća je vrsta u prirodnim ekosustavima i svojevrsni je adaptivni faktor u funkcioniranju populacija. Postoji puno PRIMJERA. Ogromne škole riba, jata ptica tokom letova, kolonije gniježđenih ptica kreću se od mjesta do mjesta. Zbog činjenice da su uvjeti okoliša na različitim mjestima različiti, pojedinci se obično akumuliraju tamo gdje im je okoliš najpovoljniji. Na primjer, salamander se distribuira u šumi prepunoj drveća, gdje je vlaga visoka.
PRIVREMENA ILI DINAMIKA
Plodnost je sposobnost stanovništva da se povećava (reprodukcija). Obično se plodnost izražava stopom koja je određena dijeljenjem ukupnog broja jedinki koje se pojave u određenom vremenskom periodu - sat, dan ili godina (ukupna plodnost). Razlikovati između maksimalne (apsolutne) stope nataliteta - teorijske maksimalne stope formiranja novih jedinki pod idealnim uslovima, i ekološke (realizovane) nataliteta - porasta populacije u stvarnim okruženjem.
MORTALITET odražava smrt pojedinaca u nekoj populaciji. Može se izraziti brojem pojedinaca koji su umrli u ovom periodu. Smrtnost okoline - smrt pojedinaca u ovim okolinskim uvjetima. Vrijednost nije konstantna i varira ovisno o uvjetima okoliša i stanju stanovništva. Teorijski minimalni mortalitet - konstantna vrednost za datu populaciju. Čak i u najidealnijim uvjetima pojedinci će umrijeti od starosti. Ova dob je određena fiziološkim životnim vijekom, koji, naravno, često prelazi ekološki životni vijek.
RAST POPULACIJE je razlika između plodnosti i smrtnosti.
Stanovništvo regulira njihov broj ažuriranjem ili zamjenom pojedinaca. Pojedinci se pojavljuju u populaciji zbog rođenja i imigracije, a nestaju kao rezultat smrtnosti i emigracije.
Uravnoteženim intenzitetom plodnosti i smrtnosti formira se stabilna populacija.
Često postoji višak plodnosti nad smrtnošću, populacija se povećava do te mjere da može doći do izbijanja masovne reprodukcije. Takva se populacija naziva rastućom. (Colorado buba s krompirom, mošus od 5 jedinki 1905. u okolini Praga).
Međutim, kad je stanovništvo prerazvijeno, životni uvjeti stanovništva se pogoršavaju, što uzrokuje njegovu preveliku konsolidaciju, dovodi do naglog porasta smrtnosti, a broj počinje opadati. Ako smrtnost premaši plodnost, stanovništvo opada. (populacija sobara, dabra, bizona, vrapca u Pragu).
Pojam populacije u ekologiji
Stupanj izolacije stanovništva
Ako se pripadnici neke vrste stalno kreću i premještaju po prostranim prostorima, takvu vrstu karakterizira mali broj velikih populacija. Na primjer, selen i arktička lisica odlikuju se velikim migracijskim sposobnostima. Rezultati označavanja pokazuju da arktičke lisice tokom sezone prelaze stotine, a ponekad i više od hiljadu kilometara, od mjesta uzgajanja. Sjevernjaci vrše redovne sezonske migracije, također u skali od stotina kilometara. Granice između populacija takvih vrsta obično prolaze kroz velike geografske barijere: široke rijeke, tjesnaci, planinski lanci itd. U nekim slučajevima, pokretnu vrstu s relativno malim rasponom može predstaviti jedna populacija, na primjer, kavkaška tura, čija stada neprestano lutaju dva glavna raspona ovog planinskog lanca.
Sa slabo razvijenim sposobnostima za kretanje, u sastavu vrste formira se mnogo manjih populacija, koje odražavaju mozaični pejzaž. U biljkama i sjedilačkim životinjama broj populacija izravno ovisi o stupnju heterogenosti okoliša. Na primjer, u planinskim predjelima, teritorijalna diferencijacija takvih vrsta uvijek je složenija nego u ravnim otvorenim prostorima. Primjer vrste kod koje se mnoštvo populacija određuje ne toliko diferenciranjem okoline koliko karakteristikama ponašanja smeđi medvjed. Medvjedi su jako vezani za svoja staništa, pa su u ogromnom rasponu predstavljeni mnogim relativno malim skupinama koje se međusobno razlikuju u nizu svojstava.
Stupanj izoliranosti susjednih populacija vrsta vrlo je različit. U nekim su slučajevima oštro razdijeljeni teritorijom neprikladnom za stanovanje, a jasno su lokalizirani u prostoru, na primjer, populacije smuđa i jarebica u jezerima izolirane jedna od druge ili populacije pločastih štakorica, kitova s \u200b\u200bbijelom glavom, indijanskog čičaka i drugih vrsta u oazama i riječnim dolinama među pustinjama.
Suprotna opcija je neprestano zauzimanje velikih površina s pogledom. Ovaj obrazac raspodjele karakterističan je, na primjer, za male golubove u suhim stepovima i polu pustinjama. U ovim krajolicima njihova gustina naseljenosti je univerzalno velika. Neka nepodobna za životni prostor lako se prevladavaju tokom preseljenja mladih životinja, a u povoljnim godinama na njima nastaju privremena naselja. Ovdje se granice između stanovništva mogu razlikovati samo uvjetno, između regija s različitom gustinom naseljenosti.
Drugi primjer neprekidne distribucije vrste je bubamarica u sedam točaka. Ove bube se nalaze u širokom rasponu biotopa i različitim prirodnim zonama. Za vrstu su karakteristične i zimske migracije. Granice između populacije u takvim slučajevima gotovo da nisu izražene. Međutim, budući da ljudi koji žive zajedno kontaktiraju jedni s drugima češće nego s predstavnicima drugih dijelova raspona, populacija mjesta udaljenih jedna od druge može se smatrati različitim populacijama.
Unutar iste vrste mogu se nalaziti populacije s obje jasno razlikovane i razmazane granice (Sl.
8.1. Pojam populacije u ekologiji
Populacija u ekologiji je skupina jedinki iste vrste koji međusobno djeluju i zajednički nastanjuju zajedničku teritoriju.
Riječ "stanovništvo" dolazi od latinskog "populus" - ljudi, stanovništvo. Tako se ekološka populacija može definirati kao populacija jedne vrste na određenom području.
Pripadnici iste populacije djeluju jedni na druge osim fizičkih faktora okoline ili drugih vrsta organizama koji žive zajedno. U populacijama se svi oblici odnosa karakteristični za međupredmetne odnose manifestuju u jednoj ili drugoj mjeri, ali najistaknutiji su međusobni (uzajamno korisni) i natjecateljski. Specifični intraspecifični odnosi su odnosi povezani s reprodukcijom: između jedinki različitog spola te između roditelja i generacija kćeri.
Tijekom spolne reprodukcije, razmjena gena pretvara populaciju u relativno holistički genetski sustav. Ako je umrežena oplodnja odsutna i preovlađuju vegetativni, partenogenetski ili drugi načini razmnožavanja, genetske su veze slabije i populacija je sustav klonova ili čistih linija koje dijele medij. Takve se populacije ujedinjuju uglavnom ekološkim vezama. U svim su slučajevima na populaciji na snazi \u200b\u200bzakoni koji omogućavaju korištenje ograničenih resursa iz okoliša na ovaj način da se osigura potomstvo. To se uglavnom postiže kvantitativnim promjenama stanovništva. Populacije mnogih vrsta imaju svojstva koja im omogućuju kontrolu nad njihovim brojem.
Održavanje optimalnog obilja u danim uslovima naziva se populacijska homeostaza. Homeostatske mogućnosti populacija se kod različitih vrsta izražavaju različito. Oni se provode i kroz odnose pojedinaca.
Dakle, populacije kao grupne asocijacije imaju niz specifičnih svojstava koja nisu svojstvena svakom pojedincu.
Glavne karakteristike populacija:
1) broj - ukupan broj jedinki na dodeljenoj teritoriji;
2) gustina naseljenosti - prosječni broj jedinki po jedinici površine ili zapremine prostora koji zauzima stanovništvo; gustoća naseljenosti može se izraziti i u masi članova populacije po jedinici prostora;
3) plodnost - broj novih jedinki koji su se pojavili po jedinici vremena kao rezultat reprodukcije;
4) smrtnost - pokazatelj koji odražava broj smrtnih slučajeva u populaciji pojedinaca tokom određenog vremenskog perioda;
5) rast stanovništva - razlika između plodnosti i smrtnosti; rast može biti i pozitivan i negativan;
6) stopa rasta - prosječni rast po jedinici vremena.
Specifična organizacija je karakteristična za stanovništvo. Raspodjela jedinki po teritoriju, omjer skupina prema spolu, dobi, morfološke, fiziološke, bihevioralne i genetičke karakteristike odražavaju strukturu populacije. Nastaje, s jedne strane, na temelju općih bioloških svojstava vrste, a s druge, pod utjecajem abiotskih čimbenika okoliša i populacija drugih vrsta. Struktura stanovništva je stoga prilagodljiva. Različite populacije iste vrste imaju i slična strukturna obilježja, i karakteristične, koje karakteriziraju specifičnosti okolišnih uvjeta u njihovim staništima.
Dakle, pored prilagodljivih sposobnosti pojedinih jedinki, populaciju neke vrste na određenom teritoriju karakterišu i prilagodljiva obilježja organizacije grupe, koja su svojstva populacije kao supra-individualnog sistema. Prilagodljive sposobnosti vrste kao cjeline kao sustava populacija puno su šire od prilagodljivih karakteristika svake pojedine jedinke.
8.2. Populacijska struktura vrste
Svaka vrsta, koja zauzima određeno područje (područje), na njoj je predstavljena sustavom populacija. Što je složenija teritorija koju okupira vrsta podijeljena, to je više mogućnosti za izolaciju pojedinih populacija. Međutim, u manjoj mjeri struktura populacije neke vrste određena je njezinim biološkim značajkama, poput pokretljivosti njenih sastavnih jedinki, stupnja njihove privrženosti teritoriju i sposobnosti prevladavanja prirodnih barijera.
