 |
|
Тема 1.4. Демекологія (популяційна екологія)
План
1. Поняття про популяцію та її ознаки.*
2. Ареал виду.
3. Поняття про структуру популяції.*
4. Динаміка популяції. Гомеостаз популяції.**
1. Першою надорганізмовою біологічною системою є популяція. Термін «популяція» запозичений з демографії В. Іогансеном у 1905 році на позначення групи особин одного виду, а інколи навіть однорідної суміші особин різних видів. Таким чином «популяція» - сукупність особин одного виду, тривалий час заселяюча певний простір. Слово популяція походить від латинського слова «populus» - народ, населення.
Популяція – сукупність особин одного виду, які здатні до вільного схрещування, протягом тривалого часу населяють певний простір, а також відділена від сусідніх подібних сукупностей особин тими чи іншими формами ізоляції.
Популяції, як групові об’єднання, володіють рядом специфічних властивостей (ознак), які не властиві кожній окремо взятій особині.
Ознаки популяцій:
1) чисельність – загальна кількість особин на певній території
2) густота (щільність) популяції – це середня кількість особин на одиницю площі або об’єму простору, який займає популяція.
Розрізняють середню та екологічну (специфічну) щільність. Середня щільність означає число особин на одиницю всього простору. Екологічна щільність - число особин на одиницю заселеного простору.
3) народжуваність – кількість нових особин, які з’явилися за одиницю часу у процесі розмноження. Її вираховують за формулою:
,
де В – народжуваність, Nb- кількість організмів, що народилися, ∆t - певний проміжок часу (зазвичай 1 рік).
4) смертність – кількість особин, які загинули за певний проміжок часу.
Її вираховують за формулою:
,
де M – народжуваність, Nm- кількість організмів, що загинули чи померли, ∆t - певний проміжок часу (зазвичай 1 рік).
5) приріст популяції – різниця між народжуваністю і смертністю
6) темп росту – середній приріст за одиницю часу
2. Організми, що належать до одного виду, займають певну територію, або ареал – це ділянка поширення на земній поверхні систематичної групи живих організмів або угруповань.
Розрізняють види ареалу за своєю формою:
· Суцільний – це такий ареал, що не переривається ніякими особливими фізико-географічними, біологічними чи іншими перешкодами (характерний для видів-убіквістів).
· Переривистий (диз’юнктивний) характеризується тим. Що простір, який займає вид, розпадається на декілька відокремлених територій, настільки віддалених, що обмін насінням, спорами та рухомими організмами повністю неможливий. Приклад: блакитна сорока мешкає на Далекому Сході та на Піренейському півострові.
· Мозаїчний ареал складається з невеличких територій, що за своїми умовами сприятливі для життя організмів.
· Мереживний (стрічковий) ареал включає в себе території, що не заселені організмами через несприятливі умови.
3. Популяції властива певна організація. Розподіл особин за територією, співвідношенням груп за статтю, віком, морфологічним, фізіологічним, поведінковим і генетичним особливостям відображають структуру популяції. Вона формується, з одного боку, на основі загальних біологічних властивостей виду, а з іншого – під впливом абіотичних факторів середовища і популяцій інших видів. Структура популяцій має, відповідно, пристосувальний характер.
Виділяють такі структури популяції:
1) Вікова структура – це співвідношення різних вік4ових груп популяцій. У популяції можна виділити три екологічні віки: перед репродуктивний, репродуктивний та пост репродуктивний. Зазвичай у популяціях, які швидко зростають, значну частку становлять молоді особини, у стабільних популяціях розподіл вікових груп більш рівномірний, а в популяціях, для яких характерне зменшення чисельності, - переважають особини старшого віку.
З віком вимоги особини до середовища і стійкість до окремих її факторів закономірно суттєво змінюються. На різних стадіях онтогенезу можуть відбуватися зміна середовищ існування, зміна типу харчування, характеру пересування, загальної активності організмів. Наприклад: трав’янисті жаби на суходолі і пуголовки у водоймищах, гусениці, які гризуть листя, і метелики, які ссуть нектар, сидячі морські лілії і їх планктонні личинки доліолярії – лише різні онтогенетичні стадії одних і тих же видів.
2) Статева структура – співвідношення особин різної статі. Існування певної статевої структури в популяціях передбачає також встановлення властивої тільки цій популяції структури схрещування, що в свою чергу, характеризує певну систему шлюбних відносин у тій чи іншій популяції.
Моногамія – система шлюбних відносин, при якій один самець та одна самка утворюють шлюбну пару.
Полігамія – це така система шлюбних стосунків, при якій одна особина вступає в шлюбний зв'язок з більш як одним представником протилежної статі. Типи полігамії:
· Полігінія (один самець має одночасно шлюбні зв’язки з двома або більшою кількістю самок);
· Поліандрія (одна самка має одночасно шлюбні зв’язки з двома або більшою кількістю самців)
3) Просторова структура
Простір, який займає популяція, постачає їй засоби до життя. Кожна територія може прогодувати лише певну кількість особин. Природно, що повнота використання ресурсів залежить не тільки від загальної чисельності популяції, а й від розмірів особин в просторі.
Частіше члени популяції розподіляються в просторі нерівномірно, що обумовлено двома причинами: неоднорідністю простору і деякими особливостями біології видів, які сприяють виникненню скупчень індивідуумів.
Рослини в ценопопуляції частіше всього розподілені дуже нерівномірно, утворюючи більш або менш ізольовані групи, скупчення. У тварин завдяки їх рухливості способи упорядкування територіальних відносин більш різноманітні у порівнянні з рослинами. За типом використання простору всі рухомі тварини поділяються на основні групи: кочові і осілі.
При осілому існуванні тварина протягом всього або більшої частини життя використовує доволі обмежену ділянку середовища. Така тварина відрізняється інстинктами прив’язаності до своєї ділянки («почуття дому» або «хомінг»). Переваги: вільна орієнтація, менша витрата часу на пошук їжі, запас їжі, менше ворогів. Недолік: є загроза швидкого виснаження ресурсів, якщо густота популяції виявиться надто високою.
Перевага кочового образу життя полягає в тому, що тварина не залежить від запасів їжі на конкретній території.
4) Етологічна (поведінкова) структура – система взаємовідносин між членами однієї популяції.
Поведінка тварин по відношенню до інших членів популяції залежить перш за все від образу життя виду.
1) поодинокий спосіб життя (особини популяції незалежні і відокремлені одна від одної, збираються групами лише на період розмноження). Пр.: скорпіони, павуки, тетеруки, качка-крижень.
2) сімейний спосіб життя (посилюється зв’язки між батьками і їх нащадками)
Поведінка: різні сигнали, маркування, ритуальні форми загрози і пряма агресія забезпечують володіння ділянкою, достатньою для вигодовування нащадків.
3) колонії – групові поселення осілих тварин. Вони можуть існувати тривалий час або виникати лише на період розмноження, як, наприклад, у багатьох птахів – чайок, гагар, берегових ластівок, бабаків. Можуть утворюватися внаслідок того, що дочірні особини залишаються сполученими з материнською (губки, поліпи кишковопорожнинних).
Поведінка: захист від ворогів і попереджувальна сигналізація
4) зграї – це тимчасові рухомі об’єднання тварин, які проявляють біологічно корисну організованість дій. Пр.: сарана, горобці, вовки
Поведінка: сильно розвинені подражательні реакції і орієнтація на сусідів.
5) табуни – більш тривалі і постійні об’єднання тварин у порівнянні зі зграями. Пр.: китоподібні, мавпи, копитні тварини. Поведінка: домінування-підкорювання.
4. Будь-яка популяція теоретично здатна до необмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори зовнішнього середовища. В такому гіпотетичному випадку швидкість росту популяції буде залежати тільки від величини біотичного потенціалу – показника, який відображає теоретичний максимум нащадків від однієї пари (або однієї особини) за одиницю часу.
При обчисленнях його частіше всього виражають коефіцієнтом r і обчислюють як максимально можливий приріст популяції ΔN за відрізок часу Δt, віднесений до однієї особини, при початковій популяції N0:
Величина біотичного потенціалу дуже різна у різних видів. У природі біотичний потенціал популяції ніколи не реалізується повністю. Його величина звичайно складається як різниця між народжуваністю і смертністю в популяціях: r = b – d.
Загальні зміни чисельності популяції складаються за рахунок чотирьох явищ: народжуваності, смертності, заселення і виселення особин (міграція).
Підтримка певної чисельностіназивається гомеостазом популяції. В основі здатності популяції до гомеостазу лежать зміни фізіологічних особливостей, росту, поведінки кожної особини у відповідь на збільшення або зменшення числа популяцій, до якої вона належить. Механізми популяційного гомеостазу залежать від екологічної специфіки виду, ступеня впливу хижаків і паразитів та інше. У одних видів вони можуть проявлятися в жорсткій формі – загибель надлишку особин, у інших – в пом’якшеній, наклад в зниженні плодовитості на основі умовних рефлексів.
Контрольні запитання
1. Що таке популяція? Чим пояснюється існування виду у формі популяцій?
2. Якими ознаками характеризується популяція?
3. Що таке структура популяції? Які її види?
- За рахунок яких явищ складаються загальні зміни чисельності популяції?
- Що називається гомеостазом популяції?
Література:
1. Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А. Основи екології: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2008. – Т.1.2.2, с.48-57.
- Потіш Л.А. Екологія: Навч. посіб. – К.: Знання, 2008. – Р.3, §§ 3.1-3.7, с.89-106.
- М’ягченко О.П. Основи екології. – Р.1, §§ 1.4.2, с.36-38.