Популяция, Биология

6 января, 2020| Админ|

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
Раздел 8. Экология и учение о биосфере. Глава 8.2. Экология популяций.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

 8.2. Экология популяций

8.2.1. Понятие популяции

Вид — совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определённым условиям жизни и занимающих в природе определённую область (ареал). Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами — популяциями. Целостность вида поддерживается связями между популяциями.

Популяция — совокупность особей одного вида, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Контакты между особями одной популяции чаще, чем между особями разных популяций. Например, уровень панмиксии (свободного скрещивания) внутри популяции выше, чем между особями разных популяций.

Таким образом, популяция является структурной единицей вида.

Пространство, на котором популяция (или вид в целом) встречается в течение всей своей жизнедеятельности, называется ареалом — областью распространения.

Ареал может быть сплошным или разорванным (дизъюнктивным), если между его частями возникают различные преграды (водные, орографические и др.), пространства, не заселённые представителями данного вида.

Выделяют различные центры ареалов: геометрический центр; центр возникновения вида и пределах ареала; центр обилия — часть ареала, на которой сосредоточено наибольшее количество особей.

В зависимости от величины ареала и характера распространения различают космополитов, убиквистов, эндемиков (табл. 8.11).

Таблица 8.11. Классификация организмов
по величине ареала и характеру распространения

Популяция, Биология

В отношении животных также различают трофический и репродуктивный ареалы, между которыми существует связь в виде путей пролёта для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.

8.2.2. Статические и динамические показатели популяции

Популяции, будучи групповыми объединениями, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельной особи: численность, плотность, рождаемость, смертность, скорость роста и др. Кроме того, популяции свойственна определённая организация: половая, возрастная, генетическая, пространственно-этологическая и другие структуры.

Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени.

Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры. Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определённый промежуток времени.

Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

   Статические показатели популяции

Численность — число особей в популяции. Численность популяции может значительно изменяться во времени. Она зависит от биологического потенциала вида и внешних условий.

Плотность — число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объёма.

Структурная организация популяции — соотношение групп особей по полу, возрасту, размеру, генотипу, распределение особей по территории и т.д.

Выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др.

Структура популяции формируется, с одной стороны, ни основе общих биологических свойств вида, с другой — под влиянием факторов среды, то есть имеет приспособительный характер.

Половая структура (половой состав) — соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов.

Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от обшей численности должны составлять мужские особи, а 50% — женские особи.

Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей пища.

Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение обусловлено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение — соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.

У человека во вторичном соотношении преобладают мальчики, в третичном — женщины: на 100 девочек рождается 106 мальчиков, к 16-18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам — 50 мужчин на 100 женщин.

У некоторых рыб (р. Пецилия) различают три типа половых хромосом: Y, X и W. Из них Y-хромосома несёт гены мужского пола, Х- и W-хромосомы — гены женского пола, но разной степени мощности». Если генотип особи имеет вид YY, то развиваются самцы, если XY — самки, если же WY, то в зависимости от условий среды развиваются половые признаки самца или самки.

В популяциях меченосцев соотношение полов зависит от значения pH среды. При рН=6,2 количество самцов в потомстве составляет 87-100%, а при рН=7,8 — от 0 до 15%.

Возрастная структура (возрастной состав) — соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.

В зависимости от способности особей к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи, ещё не способные размножаться), репродуктивную (особи, способные размножаться) и пострепродуктивную (особи, уже не способные размножаться).

Возрастную структуру популяции иллюстрируют при помощи возрастных пирамид (рис. 8.7). В зависимости от соотношения в популяции количества особей разных возрастных групп различают три основных типа популяций: растущие, стабильные и сокращающиеся популяции.

Популяция, Биология

Рис. 8.7. Типы популяций в зависимости от соотношения в них количества особей разных возрастных групп: 1 — растущая; 2 — стабильная; 3 — сокращающаяся (различная штриховка — разные возрастные группы)

Пространственно-этологическая структура — характер распределения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.

Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное, неравномерное и случайное (табл. 8.12, рис. 8.8).

Таблица 8.12. Типы распределения особей в пространстве

Популяция, Биология
Популяция, Биология

Рис. 8.8. Основные типы распределения особей в пространстве: а — равномерное; б — групповое; в — случайное

По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых. Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь). К его недостаткам относится истощение пищевых ресурсов при излишне высокой плотности популяции.

По форме совместного существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами.

   Динамические показатели популяции

Рождаемость (скорость рождаемости) — число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.

Смертность (скорость смертности) — число особей, погибших в популяции за единицу времени (от хищников, болезней, старости и других причин). Смертность — величина, обратная рождаемости.

Скорость роста популяции — изменение численности популяции в единицу времени. Скорость роста популяции может быть положительной, нулевой и отрицательной.

Она зависит от показателей рождаемости, смертности и миграции (вселения — иммиграции и выселения — эмиграции).

Увеличение (прибыль) численности происходит в результате рождаемости и иммиграции особей, а уменьшение (убыль) численности — в результате смертности и эмиграции особей.

Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции (рис. 8.9). Существуют две основные модели роста популяции: J-образная и S-образная (табл. 8.13).

Популяция, Биология

Рис. 8.9. Кривые роста численности популяций: 1 — J-образная кривая; 2 — S-образная (логистическая) кривая; К — ёмкость среды

Таблица 8.13. Характерные особенности
J- и S-образных моделей роста популяции

Популяция, Биология

8.2.3. Экологические стратегии

  • Выживаемость — абсолютное число особей (или процент от исходного числа особей), сохранившихся в популяции за определённый промежуток времени:
  • Z = n/N- 100%,
  • где Z — выживаемость, %; n — число выживших; N — исходная численность популяции.

Выживаемость зависит от возрастного и полового состава популяции, действия тех или иных факторов среды и др. Выживаемость можно выразить в виде кривых выживания. Кривые выживания отражают, как по мере старения снижается численность (побей одного возраста в популяции.

Различают три основных типа кривых выживания (табл. 8.14; рис. 8.10).

Популяция, Биология

Рис. 8.10. Кривые выживания: I — кривая дрозофилы; II — кривая гидры; III — кривая устрицы

Таблица 8.14. Типы кривых выживания

Популяция, Биология

Комплекс свойств популяции, направленных на повышение вероятности выживания и оставление потомства, называется экологической стратегией выживания. Выделяют два типа экологических стратегий: r-стратегия и К-стратегия (табл. 8.15).

Таблица 8.15. Характерные особенности r- и К-видов

Популяция, Биология

8.2.4. Регуляция численности популяции

Гомеостаз популяции — поддержание определённой численности (плотности). Изменение численности зависит от целого ряда факторов среды — абиотических, биотических и антропогенных. Однако всегда можно выделить ключевой фактор, наиболее сильно влияющий на рождаемость, смертность, миграцию особей и т.д.

На рисунке 8.11 показано, как поддерживается гомеостаз популяции, регулируемый доступностью пищевых ресурсов.

Популяция, Биология

Рис. 8.11. Гомеостаз в популяции животных, регулируемый доступностью пищевых ресурсов

Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые и независимые от плотности. Зависимые от плотности факторы изменяются вместе с изменением плотности, к ним относятся биотические факторы. Независимые от плотности факторы остаются постоянными с изменением плотности, это абиотические факторы.

Читайте также:  Общая характеристика и особенности внешнего строения млекопитающих, Биология

Популяции многих видов организмов способны к саморегуляции своей численности. Выделяют три механизма торможения роста численности популяций:

  • при возрастании плотности повышается частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, уменьшающее рождаемость и повышающее смертность;
  • при возрастании плотности усиливается эмиграция в новые местообитания, краевые зоны, где условия менее благоприятны и смертность увеличивается;
  • при возрастании плотности происходят изменения генетического состава популяции, например, быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.

Понимание механизмов регуляции численности популяций чрезвычайно важно для реализации возможности управления этими процессами. Деятельность человека часто сопровождается сокращением численности популяций многих видов.

Причины этого — в чрезмерном истреблении особей, ухудшении условий жизни вследствие загрязнения окружающей среды, беспокойства животных, особенно в период размножения, сокращении ареала и т.д. В природе нет и не может быть «хороших» и «плохих» видов, все они необходимы для её нормального развития.

В настоящее время остро стоит вопрос сохранения биологического разнообразия. Сокращение генофонда живой природы может привести к трагическим последствиям.

Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) издаёт «Красную книгу», где регистрирует следующие виды: исчезающие, редкие, сокращающиеся, неопределённые. Также там содержится «чёрный список» безвозвратно исчезнувших видов.

В целях сохранения видов человек использует различные способы регулирования численности популяции: правильное ведение охотничьего хозяйства и промыслов (установление сроков и угодий охоты п отлова рыбы), запрещение охоты на некоторые виды животных, регулирование вырубки леса и др.

В то же время деятельность человека создаёт условия для появления новых форм организмов или развития старых видов, к сожалению, часто вредных для человека: болезнетворных микроорганизмов, вредителей сельскохозяйственных культур и т. д.

ВСЕ РАЗДЕЛЫ СПРАВОЧНИКА

Материалы для подготовки к ЕГЭ. Онлайн-Справочник по биологии.
8.2. Экология популяций

Структура популяции – Сайт по биологии

Структура популяции

Популяция, Биология

Структура популяции — соотношение особей|особей по какому-либо признаку или по характеру их распределения в среде обитания. Различают пространственную, половую, возрастную и этологическую (поведенческую) структуры популяции.

Пространственная структура — характер распределения особей|особей популяции на занимаемой территории. В природе популяциям свойственны три типа пространственного распределения особей|особей: случайное, равномерное, групповое. Они формируются в зависимости от степени неоднородности среды|среды обитания, биологических особенностей вида и поведения особей|особей.

Случайное распределение происходит, если среда обитания относительно однородна по экологическим условиям. При этом количество особей|особей в популяции невелико, и биологические особенности вида не позволяют им образовывать группы. Например, у белой планарии, пресноводного полипа гидры, пауков, двустворчатых моллюсков отмечается случайное распределение.

Равномерное распределение наблюдается у видов, жёстко конкурирующих за пищевые ресурсы и территорию. Тенденция к равномерному распределению особей|особей у некоторых животных может быть обусловлена мечением и охраной мест обитания.

В природе равномерное распределение встречается довольно редко. Например, кустарники в пустыне, конкурируя за влагу, распределены довольно равномерно.

Поддерживают между собой определённую дистанцию некоторые виды хищных рыб, птиц и млекопитающих, охраняющих свои кормовые территории.

Групповое распределение наиболее распространено в природе. Неоднородность среды|среды, ограниченность мест обитания, биологические особенности вида, способы размножения могут приводить к объединению особей|особей в группы.

Групповое распределение у растений обусловлено их способами размножения и распространения семян и плодов. Например, некоторые растения образуют крупные, тяжёлые плоды (орех лещины, жёлудь дуба), которые падают рядом с деревом и тут же прорастают, образуя группы.

При вегетативном размножении корневищами у растений также формируются группы (пырей ползучий, ландыш майский, клевер ползучий).

У многих млекопитающих и птиц наблюдается социальное поведение, которое приводит к образованию групп с социальной иерархией (стаи, стада|стада, колонии, табуны, семьи|семьи, гаремы).

Выживаемость особей|особей в группе повышается благодаря лучшим возможностям для защиты от врагов, обнаружения корма|корма, противостояния неблагоприятным факторам среды|среды, формирования микроклимата.

Например, стае волков легче охотиться, а табуну лошадей — защищаться от волков. Стае скворцов проще спастись от ястреба|ястреба, косяку мелких рыб — от крупных хищных рыб. Пингвины в колонии, образуя плотное скопление, легче переносят холод.

В семьях птиц и млекопитающих благодаря заботе родителей повышается выживаемость потомства. Группа растений способна лучше противостоять ветру|ветру, эффективнее использовать воду.

Половая структура — соотношение численности особей|особей разного пола в популяции. Из курса географии Беларуси вы знаете о зависимости соотношения мужского и женского населения Беларуси от возрастной категории людей, а также о его изменении в связи с Великой Отечественной войной.

В природных популяциях при половом размножении в момент оплодотворения соотношение зигот по половой|половой принадлежности, как правило, близко к 1 : 1 — это первичное соотношение полов. В дальнейшем соотношение полов на эмбриональной стадии может меняться в зависимости от различных факторов среды|среды.

Например, изменение соотношения полов на эмбриональном этапе развития отмечается у тутового шелкопряда. Пол особи у него зависит от температуры окружающей среды|среды. Эту особенность использует в шелководстве человек.

Поскольку в коконах, завиваемых самцами, шелка|шёлка на 25 % больше, то для получения большего количества самцов яйца|яйца выдерживают при температуре, благоприятной для их развития.

Таким образом, в эмбриональный период на генетическую обусловленность пола накладывается влияние факторов среды|среды, что приводит к формированию вторичного соотношения полов.

К моменту полового созревания соотношение полов изменяется и формируется третичное соотношение полов.

Оно зависит от устойчивости особей|особей разного пола к факторам среды|среды, что связано с физиологическими, экологическими, поведенческими и другими особенностями самцов и самок.

Так, в популяциях фазанов, больших|больших синиц, крякв отмечается преобладание численности самок, а в популяциях пингвинов, наоборот, преобладают самцы.

Соотношение особей|особей разного пола и особенно доля размножающихся самок значительно влияют на численность, плотность, рождаемость популяции. Поэтому определение половой|половой структуры позволяет человеку прогнозировать будущее популяции и правильно строить с ней взаимоотношения.

Популяция, Биология

Возрастная структура — соотношение в популяции возрастных групп особей|особей, различающихся по способности к воспроизводству. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы.

Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и ещё не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи.

Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.

Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возрастных периода по продолжительности примерно одинаковы. У первобытных людей пострепродуктивный период был гораздо короче, чем сейчас.

Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длительный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует.

Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у некоторых насекомых (подёнки) и рыб (лососёвые).

Количественное соотношение разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяции. Популяция с большой долей|долей предрепродуктивных особей|особей будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность.

Она называется развивающейся или растущей. При равномерном распределении особей|особей по возрастным группам популяция находится в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей|особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Её численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей.

Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей|особей.

Возрастные различия в популяции существенно усиливают её экологическую неоднородность, т. е. обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость среде. Возрастная структура популяции имеет приспособительный характер.

Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды|среды.

Возрастная структура популяции влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем.

Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объёме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей|особей в наибольшей степени нуждается в охране.

Этологическая (поведенческая) структура — соотношение особей|особей по типу поведенческих реакций. Эта структура характерна|характерна для животных. В некоторых популяциях особи ведут одиночный образ жизни. По поведению они равнозначны и независимы друг от друга (божьи коровки, жужелицы, бабочки).

В большинстве случаев особи объединяются в социальные группы — семьи|семьи, колонии, стада|стада, стаи и др. При семейном образе жизни у птиц и млекопитающих поведение родителей различается в зависимости от того, кто из них ухаживает за потомством. В связи с этим различают семьи|семьи отцовского, материнского и смешанного типов.

В колониях пчёл, термитов, муравьёв этологические группы формируются в результате разделения труда и специализации особей|особей.

Наиболее сложная этологическая структура отмечается в стаях и стадах, где имеет место система «доминирования-подчинения». У разных видов животных она зависит от типа иерархии. 

Читайте также:  Ткани растений и их виды - биология

Популяция, вид, способы видообразования. Микроэволюция

Вид

Ч. Дарвин в своей книге “Происхождение видов” и в других работах исходил из факта изменяемости видов, превращения одного вида в другой. Отсюда его трактовка вида как устойчивого и одновременно изменяющегося с течением времени, приводящего сначала к появлению разновидностей, которые он назвал “зарождающимися видами”.

Вид ― совокупность географически и экологически близких популяций, способных в природных условиях скрещиваться между собой, обладающих общими морфофизиологическими признаками, биологически изолированных от популяций других видов.

Критерии вида ― совокупность определенных признаков, свойственных только одному какому―либо виду.

Критерии вида Показатели каждого критерия
Морфологический Сходство внешнего и внутреннего строения особей одного вида; характеристика особенностей строения представителей одного вида
Физиологический Сходство всех процессов жизнедеятельности, и прежде всего размножения. Представители разных видов, как правило, не скрещиваются или их потомство бесплодно
Биохимический Видовая специфичность белков и нуклеиновых кислот
Генетический Каждый вид характеризуется определенным, присущим только ему набором хромосом, их структурой и дифференцированной окраской
Эколого-географический (возможно разделение на экологический и географический критерии) Ареал обитания и непосредственная среда обитания ― экологическая ниша. Каждый вид имеет свою собственную нишу обитания и ареал распространения

Морфологический критерий  предполагает описание внешних (морфологических) признаков особей, входящих в состав определенного вида.

По внешнему виду, размерам и окраске оперения можно, например, легко отличить большого пестрого дятла от зеленого, малого пестрого дятла от желны, большую синицу от хохлатой, длиннохвостой, голубой и от гаички.

По внешнему виду побегов и соцветий, размерам и расположению листьев легко различают виды клевера: луговой, ползучий, люпиновый, горный.

Физиологический критерий заключается в сходстве жизненных процессов, в первую очередь в возможности скрещивания между особями одного вида с образованием плодовитого потомства. Между разными видами существует физиологическая изоляция.

Например, у многих видов дрозофилы сперма особей чужого вида вызывает иммунологическую реакцию в половых путях самки, что приводит к гибели сперматозоидов.

В то же время между некоторыми видами живых организмов скрещивание возможно; при этом могут образовываться плодовитые гибриды (зяблики, канарейки, вороны, зайцы, тополя, ивы и др.)

Географический критерий (географическая определенность вида)основан на том, что каждый вид занимает определенную территорию или акваторию. Иными словами, каждый вид характеризуется определенным географическим ареалом.

 Многие виды занимают разные ареалы. Но огромное число видов имеет совпадающие (накладывающиеся) или перекрывающиеся ареалы.

Кроме того, существуют виды, не имеющие четких границ распространения, а также виды-космополиты, обитающие на огромных пространствах суши или океана.

Экологический критерий основан на том, что каждый вид может существовать только в определенных условиях, выполняя соответствующую функцию в определенном биогеоценозе. Иными словами, каждый вид занимает определенную экологическую нишу. Например, лютик едкий произрастает на пойменных лугах, лютик ползучий — по берегам рек и канав, лютик жгучий — на заболоченных местах.

Генетический (цитоморфологический) критерий основан на различии видов по кариотипам, т. е. по числу, форме и размерам хромосом. Для подавляющего большинства видов характерен строго определенный кариотип.

Биохимический критерий позволяет различить виды по биохимическим параметрам (состав и структура определенных белков, нуклеиновых кислот и других веществ).

Известно, что синтез определенных высокомолекулярных веществ присущ лишь отдельным группам видов.

Например, по способности образовывать и накапливать алкалоиды различаются виды растений в пределах семейств пасленовых, сложноцветных, лилейных, орхидных.

Таким образом, ни один из критериев в отдельности не может служить для определения вида. Охарактеризовать вид можно только по их совокупности.

Существенно и то, что вид представляет собой универсальную дискретную (дробимую) единицу организации жизни. Вид ― это качественная ступень живой природы, он существует как результат внутривидовых взаимоотношений, которые обеспечивают его жизнь, воспроизведение и эволюцию.

Главная черта вида ― относительная стабильность его генофонда, поддерживаемая репродуктивной изоляцией особей от других таких же видов. Единство вида поддерживается свободным скрещиванием между особями, в результате которого осуществляется постоянный поток генов во внутривидовом сообществе.

Поэтому каждый вид на протяжении многих поколений устойчиво существует на той или иной местности, в этом проявляется его реальность. В то же время генетическая структура вида постоянно перестраивается под влиянием эволюционных факторов (мутации, рекомбинации, отбор), и поэтому вид оказывается неоднородным.

Он распадается на популяции, расы, подвиды.

Генетическая обособленность видов достигается географической (родственные группы разделены морем, пустыней, горным хребтом) и экологической изоляцией (несовпадение сроков и мест размножения, обитание животных в различных ярусах биоценоза).

В тех случаях, когда межвидовое скрещивание все же происходит, гибриды либо ослаблены, либо стерильны (например, гибрид осла и лошади ― мул), что указывает на качественную обособленность вида и его реальность. По определению К. А. Тимирязева, “вида как категории строго определенной, всегда себе равной и неизменной, в природе не существует.

Но вместе с этим мы должны признать, что виды, в наблюдаемый нами момент, имеют реальное существование”.

Виды-двойники ― виды, обитающие совместно и не скрещивающиеся друг с другом, но очень слабо отличающиеся морфологически.

Сложность различения таких видов связана со сложностью выделения или неудобстве использования их диагностических признаков ― ведь сами виды―двойники прекрасно разбираются в собственной “таксономии”.

Чаще виды―двойники встречаются среди групп животных, использующих для поиска полового партнера запах (насекомые, грызуны) и реже ― у тех, которые пользуются зрительной и акустической сигнализацией (птицы).

Клесты еловик (Loxia curvirostra) и сосновик (Loxia pytyopsittacus) являются одним из немногочисленных примеров видов―двойников среди птиц. Обитая совместно на значительной территории, охватывающую Северную Европу и Скандинавский полуостров, эти виды не скрещиваются друг с другом. Морфологические различия между ними, незначительные и весьма ненадежные, выражаются в размерах клюва: у сосновика он несколько толще, чем у еловика.

Популяция

В пределах ареала какого-либо вида его особи распространены неравномерно, так как в природе нет идентичных условий для существования и размножения. Например, колонии кротов встречаются лишь в отдельных луговинах, заросли крапивы ― по оврагам и канавам, лягушки одного озера бывают отделены от другого соседнего озера и т. д.

Население вида распадается на естественные группировки ― популяции. Однако эти разграничения не устраняют возможности скрещивания между особями, занимающими пограничные участки. Плотность населения популяции подвержена значительным колебаниям в разные годы и различные сезоны года.

Популяция ― это форма существования вида в конкретных условиях среды и единица его эволюции.

Популяция представляет собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определенной части ареала внутри вида и относительно обособленных от других популяций.

Особи одной популяции обладают наибольшим, сходством по всем признакам, присущим виду, вследствие того, что возможность скрещивания внутри популяции выше, чем между особями соседних популяций и они испытывают одинаковое давление отбора. Несмотря на это популяции генетически неоднородны вследствие непрерывно возникающей наследственной изменчивости.

Генетически популяция характеризуется ее генофондом, который представлен совокупностью аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции.

Дарвиновская дивергенция (расхождение признаков и свойств потомков по отношению к исходным формам) может происходить только путем дивергенции популяций. Впервые это положение в 1926 г. обосновал С. С.

Четвериков, показав, что за кажущейся внешней однородностью любой вид обладает огромным скрытым запасом генетической изменчивости в форме множества разнообразных рецессивных генов. Этот генетический резерв неодинаков в разных популяциях.

Именно поэтому популяция является элементарной единицей вида и элементарной эволюционной единицей.

  • Экологическая характеристика популяций
  • Популяции формируются исторически в известных экологических условиях, поэтому каждая популяция характеризуется экологической определенностью ― распространена на своем популяционном ареале в пределах ареала вида, имеет большую или меньшую численность особей, половую и возрастную структуру, свою популяционную динамику.
  • Популяционный ареал ― территория (акватория), на которой распространена популяция.

Плотность популяции ― это количество особей или их биомасса на единицу площади или объема (например, 150 растений сосны на 1 га; 0,5 циклопа на 1 м3 воды). Плотность популяции также изменчива и зависит от численности. При возрастании численности плотность не увеличивается лишь в том случае, если возможно расселение популяции, расширение ее ареала.

Численность популяции и ее динамика ― общее количество особей в популяции.

Возрастной и половой состав популяции ― соотношение различных возрастных и половых групп.

На пространственные и численные размеры популяции существенно влияют биотические и абиотические факторы. После длительной холодной зимы и протяженной весны при недостатке корма численность популяции сокращается в сотни и даже тысячи раз.

На эволюционное значение колебания численности особей популяций (“волн жизни”) впервые (1905) обратил внимание С. С.

Четвериков, который показал, что “волны жизни” резко и ненаправленно изменяют генетический состав популяции и поэтому предлагал рассматривать их как один из факторов эволюции.

Читайте также:  Факторы эволюции - биология

Видообразование

Видообразование ― процесс возникновения новых биологических видов и изменения их во времени. Основа видообразования ― наследственная изменчивость организмов, движущий его фактор ― естественный отбор и окончательно-репродуктивная изоляция.

Различают видообразование аллопатрическое, или географическое, которое происходит, как правило, постепенно и медленно, и экологическое (симпатрическое, которое протекает в разном темпе, но чаще скачкообразно.

При географическом видообразовании новые виды возникают вследствие разделения ареала популяций родительского вида реками, морями, горами, пустынями и другими изменениями ландшафта. В результате изоляции между ними прерывается обмен генами.

Возникновение генетических различий постепенно приводит к неспособности особей из разобщённых популяций к скрещиванию, что в дальнейшем становится причиной образования новых видов. Так возникли родственные виды ландыша. Исходный вид несколько миллионов лет назад (в третичном периоде) был широко распространён в лиственных лесах Евразии.

С наступлением ледников в четвертичном периоде единый ареал вида был разорван на несколько частей, и ландыш сохранился лишь на территориях, избежавших оледенения (Дальний Восток, Закавказье, Южная Европа).

После отступления ледника ландыш, сохранившийся на юге Европы, вновь распространился по лиственным и частично смешанным лесам, образовав новый вид, более крупный, с широким венчиком. На Дальнем Востоке, отделённом от Европы огромными пространствами тайги, возник другой вид ― с красными черешками и восковым налётом на листьях.

Экологическое видообразование — образование нового вида в результате освоения популяцией нового местообитания в пределах ареала данного вида или в результате возникновения различий в образе жизни.

Интересным примером возникновения репродуктивной изоляции может служить погремок большой, который на нескашиваемом лугу цветёт и плодоносит всё лето. Но если в течение многих лет из года в год на лугу косить траву, многие растения в популяции не будут доживать до образования семян.

В результате отбора, который в этом случае бессознательно осуществляется человеком, сохраняются и оставляют семена только те растения, которые либо цвели до начала покоса, либо после. Так возникли популяции погремка, растущие на одном лугу, но изолированные по срокам цветения.

Лишённые возможности скрещиваться, они образовали раннецветущую и поздне-цветущую формы, которые в дальнейшем могут привести к возникновению отдельных видов.

Часто две формы видообразования действуют вместе, сменяя и дополняя друг друга, поэтому чётко определить границы каждой из них трудно. Однако во всех случаях для возникновения нового вида необходима какая-либо форма изоляции в течение определённого времени, пока естественный отбор не «разведёт» популяции окончательно.

Микрoэволюция

Микроэволюция — начальный этап эволюционного процесса, который протекает внутри вида и приводит к образованию новых видов. Учение о микроэволюции развито Н. В. Тимофеевым-Ресовским.

Микроэволюция осуществляется непосредственно внутри популяций, где встречаются особи с различными генотипами, и является следствием происходящих там мутаций и комбинаций генов. Естественный отбор постепенно меняет генный состав популяции (генофонд), что может привести к образованию нового подвида, а затем и вида.

Признак появления нового вида — невозможность отделившейся популяции скрещиваться с особями исходной популяции и давать плодовитое потомство.

Краткая схема микроэволюции:

Популяция, Биология

Разнообразие медведей как пример микроэволюции

Животное или биологическая популяция: виды, примеры – наука

В биологическая популяция или популяция животных – это группа организмов одного и того же вида, которые разделяют среду обитания и которую можно количественно определить точным или приблизительным спо

Содержание:

В биологическая популяция или популяция животных – это группа организмов одного и того же вида, которые разделяют среду обитания и которую можно количественно определить точным или приблизительным способом. Например, биологическая популяция слонов или львов в саванне.

Биологические популяции могут меняться со временем из-за рождений, смертей и диаспор (рассредоточение людей от популяции).

  • Кроме того, при наличии пищи в окружающей среде и подходящих условиях биологические популяции могут значительно увеличиваться.
  • Популяции животных, как и отдельные организмы, обладают признаками, которые отличают их от других популяций, среди которых:
  • 1 – Скорость роста.
  • 2 – Рождаемость.

3 – Смертность.

4 – Биотический потенциал, который относится к максимальной способности популяций увеличиваться при благоприятных условиях.

В этом смысле популяции животных зависят от определенных ограничивающих факторов, которые могут влиять на организмы, таких как доступность пищи и воды. В биологии эти факторы называют «сопротивлением окружающей среде».

Все аспекты биологических популяций, их генетический состав, их отношения с другими популяциями и факторы, которые на них влияют, изучаются популяционной генетикой, разделом биологии.

Взаимодействие между популяцией животных и другими популяциями экосистемы 

Популяции животных взаимодействуют друг с другом и, в свою очередь, взаимодействуют с другими популяциями, такими как растения. Эти взаимодействия могут быть разных типов, при этом потребление является одним из основных.

Например, есть популяции животных, которые потребляют растения в качестве источника пищи; эти животные называются травоядными.

Точно так же существуют различные типы травоядных животных: те, которые потребляют траву, называются травоядными, те, которые потребляют листья растений, известны как фолиофаги, а те, которые питаются фруктами, называются плодоядными.

Отношения между хищниками и добычей любопытны, поскольку, когда популяция добычи увеличивается, популяция хищников делает то же самое, пока жертва не уменьшается. Точно так же, если количество добычи уменьшается, количество хищников также уменьшается.

Другие отношения между популяциями – это конкуренция, паразитизм, комменсализм и мутуализм. Конкуренция между популяциями – это концепция, которая относится к тому факту, что два вида, которым для выживания требуются одни и те же элементы, не могут сосуществовать в одной и той же среде обитания.

Обоснование этой концепции состоит в том, что у одного из двух видов будет больше шансов адаптироваться к среде обитания, поэтому он будет преобладать, исключая другие конкурирующие виды.

Со своей стороны, паразитизм, комменсализм и мутуализм – это симбиотические отношения. В паразитизме вмешиваются паразит и хозяин; в этих отношениях только паразит получает выгоду, в то время как хозяин страдает отрицательно.

Биологическая популяция и ограничивающие факторы

  1. Различные биологические популяции связаны друг с другом, как в головоломку, что означает, что одна популяция зависит от стабильности другой популяции, и наоборот.

  2. В природе существуют различные факторы, которые могут повлиять на эту стабильность, такие как доступность подходящей среды обитания, воды и пищи, конкуренция между различными популяциями, существование хищников и болезней.

  3. Эти факторы можно разделить на две группы: факторы, создаваемые людьми (например, разрушение естественной среды обитания для строительства домов и зданий), и факторы, создаваемые природой (например, существование хищников).

Типы популяций 

Биологические популяции можно разделить на четыре типа в соответствии с отношениями между членами, которые их составляют, а именно: семейные популяции, колониальные популяции, стадные популяции и государственные популяции.

1 – Семейные популяции 

Как следует из названия, семейные популяции состоят из людей, объединенных родственными узами. Пример семейного населения – прайд львов.

2 – Колониальное население

Колониальные популяции состоят из двух или более людей, связанных друг с другом. В этом смысле колонии представляют собой скопления идентичных клеточных организмов, связанных с примитивным организмом, как в случае коралловых рифов или медуз.

3 – Стачное население 

Стачные популяции – это те, которые образуются во время миграции или мобилизации особей.

В целом представители этих популяций не имеют родственных связей. Примерами этого типа населения являются стаи птиц, косяки рыб и некоторые насекомые, которые путешествуют группами.

4 – Государственное население           

Население штата – это такое население, которое представляет собой разделение между членами в отношении функции, которую выполняет каждый из индивидов населения.

Насекомые – единственные, кто организует себя в государственные популяции; например, у пчел обнаруживается различие между маткой, рабочими и трутнями.

Популяционная генетика и популяции животных

Популяционная генетика, также известная как популяционная биология, – это область биологии, изучающая генетический состав популяций животных, а также изменения, которые происходят в результате различных факторов, таких как естественный отбор.

В этом смысле популяционная генетика напрямую связана с изучением эволюции, поэтому ее обычно рассматривают как теоретическую ветвь современного дарвинизма.

Ссылки

  1. Численность населения. Получено 24 мая 2017 г. с сайта nhptv.org.
  2. Популяция животных. Получено 24 мая 2017 г. с сайта encyclopedia2.thefreedictionary.com.
  3. Каково биологическое определение населения? Получено 24 мая 2017 г. с сайта socratic.org.
  4. Основы популяционной биологии. Получено 24 мая 2017 г. с сайта thinkco.com.
  5. Колония (биология). Получено 24 мая 2017 г. с сайта en.wikipedia.org.
  6. Популяционная генетика. Получено 24 мая 2017 г. с сайта plato.stanford.edu.
  7. Популяционная генетика. Получено 24 мая 2017 г. с сайта en.wikipedia.org.
  8. Популяционная генетика. Получено 24 мая 2017 г. с сайта le.ac.uk.
Ссылка на основную публикацию