Главная | Обратная связь

Методические рекомендации

В материале лекции следует особо отметить следующие критерии экологического фактора: нерасчленяемость элемента среды, например в качестве экологического фактора нельзя рассматривать глубину водоема, поскольку глубина влияет на водных обитателей не непосредственно, а через увеличения давления, уменьшения освещенности, понижения температуры и т. д. – именно они будут выступать в качестве экологического фактора. Необходимо уяснить, что действие экологического фактора может быть не прямым, а опосредованным, т.е. воздействует через многочисленные причинно - следственные связи. Это можно наглядно объяснить студентам на примере птичьих базаров, где основную роль играют биогенные вещества, содержащиеся в птичьем помете, который играет роль экологического фактора. Заключая рассмотрение классификаций, следует обобщить все многообразие действующих в природе экологических факторов в виде трех основных групп: абиотические и биотические, а также факторы, созданные в результате деятельности самого человека - антропогенные. Последние две группы экологических факторов, т.е. биотические и антропогенные, мы подробно будем освещать в последующих лекциях, т.е. посвящены будут этим факторам отдельные занятия. Для постановки практической работы необходимо заранее примерно за 2 недели преподаватель одинаковые черенки колеуса ставит в стакан с водой для укоренения.

Для усвоения материала по законам экологии нужно помнить, что несмотря на большое разнообразие экологических факторов в характере их воздействия на организмы и в ответных реакциях живых существ можно выявить ряд общих закономерностей. В ходе работы над темой лекции акцентируйте внимание на основных законах, попытайтесь уяснить их суть. В начале необходимо определить главный из них – закон оптимума, и так как он отражает то, как переносят живые организмы силу действия экологических факторов. Для правильного понимания связи видов со средой не менее важен закон ограничивающего фактора. Также необходимо помнить, что по отношению к любому фактору биосистема обладает определенным диапазонам выносливости (толерантности). Далее в законах Б.Коммонера обратите особое внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе: любая природная система может развиваться только за счет использования материально- энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Знание этих законов в дальнейшем позволяет сложнейшие связи в биосфере и влияние загрязняющих веществ на все живое.

Лекция № 4 - Экология популяций (демэкология)

 

Цель лекции:дать понятие о популяции о ее значении и охране, ознакомить студентов с основными экологическими характеристиками популяций.

План лекции:

1. Понятие о популяции.

2. Пространственное подразделение популяции.

3. Характеристика популяции.

4. Демографическая структура популяции.

Основные понятия по теме:популяция, численность популяции, плотность популяции, демография, рождаемость, возрастная структура.

 

В природе каждый существующий вид представляет сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают в своем составе особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин «популяция» был впервые введен в 1903 г. датским ученым Иогансеном для обозначения «естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении». В дальнейшем этот термин приобрел экологическое значение, и им стали обозначать население вида, занимающего определенную территорию. По определению Шварца (1980), популяция – элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды. Например, зайцы-беляки, обитающие в районе Верхоянска, отличаются от своих собратьев из популяций, населяющих районы Средней Волги, целым рядом особенностей. Например, у них разный состав пищи: южные грызут преимущественно лиственные породы, северные - больше хвойные, ягодные кустарнички и травы. Из-за более грубых кормов у них вдвое больше длина слепой кишки. В северных популяциях сокращен период размножения, самки дают только один приплод за лето, а приволжские зайцы – два-три. Возрастной состав популяций разный.

Термин «популяция» в настоящее время используют в узком смысле слова, когда говорят о конкретной внутривидовой группировке, населяющей определенный биогеоценоз, и широком, общем смысле, для обозначения обособленных групп вида независимо от того, какую территорию она занимает и какую генетическую информацию несет. Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюцию вида. Как группа совместно обитающих особей одного вида, популяция выступает первой надорганизменной биологической макросистемой. у популяции приспособительные возможности значительно выше, чем у слагающих ее индивидов. Популяция как биологическая единица обладает определенной структурой и функцией. Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойствен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяции обладают конкретными генетическими экологическими характеристиками.

По С. С. Четверикову (1903) сформулировано правило объединения в популяции: индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде не изолированными отдельностями, а только их определенным образом организованными совокупностями. Особи любого вида живых организмов распределены в пределах ареала неравномерно. Наблюдения показывают, что существует «островная» форма распределения групп особей и форма «сгущений». Участки с относительно высокой встречаемостью особей данного вида чередуются с участками с низкой плотностью. «Центры плотности» населения каждого вида и являются, как правило, популяциями.

Постоянное обновление популяции сопровождается сложными процессами обмена генетическим материалом, происходящим в результате случайного подбора родительских пар. В некотором смысле она напоминает котел, в котором происходит постоянное перемешивание материала, идущего на создание свойств новых, нарождающихся организмов. Одновременно происходит отбор и закрепление таких видовых признаков и свойств, которые оказываются полезными для поддержания жизни популяции в сложившихся условиях.

Необходимость сужения понятия «вид» до понятия «популяция» в биологии (в том числе и в экологии) вызвано следующим. Существование ареала распространения вида не означает реальной возможности всем особям свободно перемещаться в его границах. Степень подвижности особей выражается расстоянием, на которое может перемещаться животное, т. е. радиусом активности. Для растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяется пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. Для улитки он составляет несколько десятков метров, для ондатры — несколько сотен метров, для северного оленя — более ста километров. Вследствие ограниченности радиуса активности лесные полевки, обитающие в одном лесу, имеют мало шансов встретиться в период размножения с полевками соседнего леса, хо­тя их встречи не исключаются полностью. Это приводит к обособлению отдельных групп — популяций. Так, например, популяцию образуют все особи окуня в небольшом озере или все деревья одного вида в лесу. Таким образом, популяция представляет собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность его к конкретным условиям среды. Все живые существа входят в популяции.

Численность популяций может резко меняться по сезонам и годам. Известно массовое размножение в некоторые годы лемингов (мелких грызунов), саранчи, болезнетворных микробов, божьих коровок. У видов животных и растений с большой продолжительностью жизни и малой плодовитостью численность популяции более устойчивая. У насекомых и мелких растении на открытых пространствах она нередко составляет сотни тысяч и миллионы особей. Популяция обладает не только биологическими свойствами составляющих ее организмов, но и собственными, присущими только группе особей в целом. Рождаемость, смертность, возрастная структура, плотность населения и другие свойства могут иметь смысл только на групповом уровне. Основными экологическими характеристиками популяции считаются:

- величина по занимаемому пространству и по численности особей;

- структура возрастная, половая, пространственная, экологическая и др.;

- динамика.

Имея дело с растениями, особенно культурными, целесообразно, а иногда и проще учитывать биомассу, а не число особей. Минимальный размер для самовоспроизводства на протяжении разных поколений подразумевает численность, достаточную для выживания популяции при резких ее изменениях.

Численность популяции –это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Она никогда не бывает постоянной, зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности.

Численность популяции говорит нам о том, хорошо или плохо чувствует себя вид в данных условиях. Однако не всегда возможно получить эту характеристику, так как для этого надо пересчитать всех особей популяции. Поэтому чаще используют другой показатель – плотность популяции. Плотность – это число особей, приходящихся на единицу пространства. Например, число растений пшеницы или одуванчика на квадратный метр или число рачков - дафнии в литре воды из данного водоема. Таким образом, можно количественно сравнивать разные популяции, независимо от общего размера занимаемой ими территории. Плотность популяции отличается изменчивостью и зависит от ее численности. При возрастании численности не наблюдается увеличение плотности лишь в том случае, когда возможно распределение популяции, расширение ее ареала. Динамика численности и плотности популяции находятся в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности.

Рождаемость – это способность популяции к увеличению численности. Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – число новых особей появившихся за единицу времени. Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени. Для популяции человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводство). Например, один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету.

Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности.

Смертность популяции это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная смертность – это число особей, погибших в единицу времени. Удельная смертность выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции: абсолютная и удельная смертность характеризуют скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, старости и т.д.

Описание полового и возрастного состава популяции называют демографией(«демос» – народ, население, «графо» – пишу, описываю). Популяции состоят из особей разного пола и возраста. Соотношение возрастных и половых групп определяет многое в общей жизнеспособности и темпах роста популяции и является важной характеристикой ее структуры. У любой особи с возрастом закономерно изменяются характер связи со средой и устойчивость к действию отдельных факторов. У некоторых видов эти возрастные различия выражены очень резко, происходит даже смена сред обитания, характеры питания, способов передвижения. Например, личинки стрекозы-коромысла – типично водные обитатели с реактивным типом движения в воде, а взрослые наземно-воздушные, с машущим полетом.

Возрастная структура популяции, т.е. соотношение в ней разных возрастных групп, зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла вида и от внешних условий. Есть виды с очень простой возрастной структуры популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста. Например, все однолетние растения весной находятся в проростках, затем примерно одновременно зацветают, дают семена и к осени отмирают. Сложная возрастная структура популяции возникает тогда, когда в ней представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколении, взрослые особи размножаются многократно и имеют достаточно большую продолжительность жизни. Например, в стадах слонов или обезьян - павианов есть и новорожденные, и подростки, и молодые крепнущие животные, и размножающиеся самки и самцы, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности. Соотношение возрастных групп в популяциях можно наглядно выразить через «пирамиду возрастов».

Соотношение процессов рождаемости, смертности, вселения и выселения определяет численность конкретных популяций.

Человек в своей конкретной практике имеет дело не с отдельными или целыми видами, а именно с популяциями растений, животных и микроорганизмов. Домашние животные также живут по популяционным законам. Поэтому так важно понимание этих законов и экологически грамотное управление численностью популяций.

Выводы:

Таким образом, популяция – это группа организмов одного вида на определенной территории. Приспособленность вида к условиям занимаемой территории отражается в ее численности. Между членами популяции возникают закономерные связи, поэтому популяция надорганизменная система.

Контрольные вопросы

1. Что отражают статические показатели популяции?

2. Что отражают динамические показатели популяции?

3. В чем суть экологической стратегии выживания?

4. Какие экологические причины вызывают саморегуляцию плотности популяции?

5. Какими факторами ограничен рост человеческой популяции?

6. Что может произойти с человеческой популяцией, если ее численность достигнет предельной емкости среды?

7. Каковы природные механизмы регулирования численности популяции?