Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих большую территорию. Согласно определению ШварцаС.С., популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Популяциям свойственен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, то есть популяции обладают определенными генетическими и экологическими характеристиками.
Таблица экологические характеристики популяции вида
Таблица содержит основные экологические характеристики популяции вида – ареал обитания, возрастной и половой состав, численность и плотность популяции.
| Характеристики | Экологические характеристики популяции |
| Популяционный ареал | Как часть вида, популяция обладает собственным ареалом. Он может расширяться или сужаться. Величина ареала популяции животных в значительной степени зависит от степени подвижности особей. У растений величина ареала определяется расстоянием, на которое могут распространяться пыльца, семена или вегетативные части (например, корневища), способные дать начало новому растению. |
| Пространственное распределение особей | Особи, составляющие популяцию, могут иметь различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции на благоприятные и неблагоприятные физические условия или конкурентные отношения. Знание типа распределения организмов очень важно при оценке плотности популяции методом выборки. Различают случайное, равномерное и групповое распределение особей и их групп. Равномерное распределение особей встречается в природе крайне редко. Оно чаще связано с острой конкуренцией между разными особями. Случайное распределение встречается только в однородной среде и у видов, не обнаруживающих склонности к скоплению. Распределение группами – гораздо более распространенное. Группы в свою очередь могут распределяться случайно или образовывать скопления. |
| Численность популяции | Численность популяции – это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Оно никогда не бывает постоянно и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. Численность популяции является видоспецифическим признаком. У насекомых, мелких травянистых растений численность может достигать сотен тысяч и миллионов особей. Популяции же крупных животных и больших древесных растений чаще всего бывают небольшими по численности. Падение численности ниже оптимальной обусловливает ухудшение защитных свойств популяции, уменьшение ее плодовитости и ряд других отрицательных явлений, что может привести к исчезновению популяции (популяция амурского тигра численностью около 200 особей находится на грани исчезновения). В каждом конкретном случае минимальная численность популяции является специфической для разных видов. |
| Динамика популяции | Размеры популяции (пространственные и по числу особей) подвержены постоянным колебаниям. В общей форме на динамику популяции оказывают влияние факторы окружающей среды. Различают непериодические, редко наблюдаемые, и периодические, постоянные колебания численности. Примером непериодических колебаний может служить резкое сокращение численности американской сельди. С 1900 года ее ежегодно добывали по 2000 тонн, затем уловы снизились на 98%. А в 1944 году численность сельди внезапно возросла, и уловы достигли 2500 тонн. Примером периодических колебаний являются сезонные изменения численности. Так, на одном из островков у побережья Англии обитает дикая популяция кроликов. Осенью, в благоприятное по кормовым условиям время, численность достигает 10000 особей, но иногда, после холодной, малокормной зимы, может сократиться до 100 особей. Еще более значительны сезонные колебания численности у некоторых беспозвоночных (мухи, комары и др.). Их численность может варьировать в сотни тысяч и миллионы раз. Динамика численности популяций находится в прямой зависимости от плодовитости, смертности и способности особей популяции совершать миграции. |
| Плотность популяции | Плотность популяции определяется количеством особей (либо биомассой) на единице площади или объема, занимаемого популяцией. Например, 150 растений сосны на 1га или 0,5г циклопов в 1 м3 воды характеризуют плотность популяции этих видов. |
| Рождаемость и плодовитость | Рождаемость – это число новых особей, появившихся в единицу времени в результате размножения. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению. Средняя величина плодовитости для каждого вида является результатом естественного отбора и определилась исторически как приспособление, обеспечивающее пополнение убыли популяций. У бактерий деление клетки происходит каждые 20 минут. При таком темпе размножения потомство одной клетки за 36 часов может покрыть сплошным слоем всю планету. Потомство одного одуванчика может за 10 лет заселить всю Землю при условии, что все семена прорастут. В действительности такая громадная плодовитость никогда не реализуется. В результате гибели по разным причинам выживают значительно менее 100% особей. |
| Смертность популяции | Смертность – это количество особей, погибших за определенный период. Различают три типа смертности. Первый характеризуется смертностью, одинаковой во всех возрастах; второй тип отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития; третий тип характеризуется повышенной гибелью взрослых (старых) особей. Смертность популяции, как и плодовитость, характерна для каждого вида и изменяется в зависимости от условий среды, возраста особей и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте выше, чем у взрослых особей. У многих рыб до взрослого состояния доживают 1-2% от числа выметанных икринок, у насекомых — 0,3-0,5% от всех отложенных яиц. |
| Миграция в популяциях | В результате миграций устраняется избыток особей в одной популяции и компенсируется недостаток в другой. Кроме того, расселение особей и занятие ими иных площадей позволяет снизить внутривидовую конкуренцию, что ведет к процветанию вида. В различных популяциях по-разному протекают миграции, что приводит к сезонным и многолетним колебаниям численности. |
| Возрастной состав популяции | Популяция состоит из разных по возрасту особей. Для каждого вида характерны свои соотношения возрастных групп. А среди видов, размножающихся половым путем, имеются и особи различных полов. При этом продолжительность жизни особей и время наступления половой зрелости не одинаковы у разных видов. Обычно выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и постре-продуктивный. У многих животных и растений особенно длительным является предрепродуктивный период. У поденок он продолжается несколько лет (длительное развитие личинок); репродуктивный — всего несколько дней, а пострепродуктивный практически отсутствует. Кроме общей продолжительности жизни и периода достижения половой зрелости, на возрастной состав популяции влияют длительность периода размножения, число приплодов в сезон, плодовитость и смертность разных возрастных групп. У мелких грызунов, например полевок, взрослые особи могут давать три и более приплода в год. При этом молодые особи способны размножаться уже в 2-3-месячном возрасте. Сложный возрастной состав популяций характерен для многих древесных растений. В дубраве одновременно опыляют друг друга и плодоносят дубы в возрасте более 100 лет и совсем молодые. |
| Половой состав популяции | Половой состав (соотношение полов) — важный параметр структуры популяции и зависит прежде всего от биологии вида. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в разделе «Половой состав популяции». Следует отметить, что выживаемость самок особенно возрастает при неблагоприятных условиях. В результате процент женских особей далеко превышает норму. Это явление имеет очень важное адаптивное значение, поскольку от самок в первую очередь зависит восстановление подорванной численности популяции. |
- Знание экологической характеристики популяции (включающей величину популяции, ее динамику, возрастной и половой состав особей и другие особенности) позволяет понять многие проблемы, связанные с видообразованием.
- Чем сложнее поло-возрастная структура, тем выше приспособительные возможности популяции.
- _______________
- Источник информации:
Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.
ЭКОЛОГИЯ / С.В.Алексеев, Спб. — 1997.
Экологическая характеристика популяции
Михаил Октябрь 10, 2016 Экология и биосфера Комментировать
Содержание:
Ареал и экологическая ниша вида
Ареал — часть поверхности суши или акватории, в пределах которой распространены и проходят полный цикл своего развития особи данного вида (рода, семейства или определенного типа сообщества).
Эндемик — вид, занимающий незначительную территорию.
■ Примеры эндемиков: реликтовые растения гинкго и метасеквойя, утконос, ехидна, кистеперая рыба латимерия.
❖ Причины эндемизма:
■ географическая изоляция (на океанических островах, в горных районах или изолированных водоемах);
■ климатические и почвенно-грунтовые условия;
■ биотические факторы (конкуренция, хищничество, симбиоз).
Космополит — вид, встречающийся на большей части обитаемых областей Земли, распространенные повсеместно.
■ Примеры космополитов: сорняки (подорожник большой, пастушья сумка и др.), водные и болотные растения (ряска, рогоза), а также комнатная муха, городской воробей, серая крыса и другие животные, расселяющиеся вслед за человеком.
- ❖ Факторы, влияющие на формирование и особенности ареала:
■ экологическая пластичность вида;
■ его способность к размножению и расселению;
■ исторический возраст; - ■ скорость видообразования.
- Сплошной ареал — это ареал, в пределах которого особи вида встречаются во всех подходящих для их жизни местообитаниях.
- Прерывистый ареал — это ареал, распадающийся на несколько разобщенных территорий, настолько удаленных друг от друга, что обмен пыльцой или спорами между растениями или миграция животных, обитающих на этих территориях, невозможны.
Экологическая ниша вида — это комплекс условий жизни вида, т.е. совокупность всех факторов среды (в том числе микроклимата), в пределах которых вид может существовать в природе.
■ Два вида не могут занимать одну и ту же экологическую нишу, поэтому один из видов или создает новую экологическую нишу, или исчезает.
Популяции и их основные характеристики
Популяция — это совокупность особей одного вида, в течение длительного времени населяющих определенную часть ареала, относительно обособленных от других групп особей того же вида и взаимодействующих между собой (конкурирующих, помогающих друг другу, свободно скрещивающихся и т.п.).
■ Популяция — элементарная форма существования и эволюции вида.
■ Каждая популяция может существовать только в определенных экологических условиях: при определенной температуре, влажности, составе атмосферы, гидросферы, наличии кормовых ресурсов, конкурентов, паразитов и т.п.
Роль популяций в эволюции: благодаря пространственной разобщенности популяций вид существует в разнообразных условиях среды и подвергается действию естественного отбора разной интенсивности и в разных направлениях, что приводит к образованию новых разновидностей, подвидов и видов организмов.
Основные характеристики популяций: ареал, численность, плотность, рождаемость, смертность, пространственная, экологическая, половая и возрастная структуры, генетическая разнородность.
Численность популяции — это общее число особей в популяции. Она определяется абиотическими (климатические условия), биотическими (количество корма, хищников, вредителей, паразитов) и антропогенными факторами (применение ядохимикатов, неконтролируемая охота и т.п.) и зависит от интенсивности размножения, гибели особей и их миграции (перехода из одной популяции в другую).
Численность стабильной популяции ограничена максимальным и минимальным значениями.
■ Максимальная численность популяции определяется ресурсами среды (количеством пищи, воды и т.п.).
■ Минимальная численность популяции составляет не менее нескольких сотен особей. При меньшей численности любая случайная причина (пожар, наводнение, засуха, сильные морозы и др.) может привести к вымиранию популяции.
Гомеостаз популяции — свойство популяции поддерживать свою численность на некотором оптимальном среднем уровне.
Плотность популяции — среднее число особей, приходящихся на единицу площади или объема пространства, занимаемого популяцией.
При увеличении численности особей плотность популяции, как правило, возрастает. Она может остаться неизменной лишь при расширении ареала за счет расселения особей.
- Регуляция плотности популяций достигается:
- ■ у растений — за счет внутривидовой конкуренции, приводящей к саморазреживанию (при этом изменяется не только плотность, но и вегетативная мощность отдельных особей);
- ■ у животных посредством сложных поведенческих и физиологических механизмов и проявляется лишь в случаях ограниченности ресурсов среды и невозможности их поиска на других территориях (в небольших водоемах, где нет других видов рыб, взрослые окуни питаются собственной молодью).
- Рождаемость (абсолютная) — число новых особей в популяции, появившихся за единицу времени в результате размножения.
Удельная рождаемость — среднее количество особей, родившихся в популяции за единицу времени в расчете на 1, 100 или 1000 особей популяции. Этот показатель позволяет сравнивать скорость рождаемости в популяциях с разной численностью.
- Величина рождаемости каждого вида определилась исторически как приспособление для восполнения убыли популяций и зависит от:
■ соотношения полов в популяции (ее половой структуры);
■ соотношения возрастных групп (ее возрастной структуры);
■ частоты репродуктивных циклов (циклов размножения); - ■ плодовитости особей (которая, в свою очередь, зависит от степени развитости заботы о потомстве и обеспечения яиц питательными веществами).
- Обычно рождаемость в каждой популяции уравновешена характерной для нее смертностью.
- Биотический потенциал характеризует теоретически возможное число потомков от одной пары (или одной особи) за определенный промежуток времени (например, за весь жизненный цикл или за год).
■ Примеры: численность многих насекомых и ракообразных (тли, дафнии) за год.может увеличиться в 1010-1030 раз; численность крупных млекопитающих даже при самых благоприятных условиях за год может возрасти лишь в 1,05-1,1 раза.
Смертность (абсолютная) определяется числом особей, погибших (от хищников, болезней, паразитов, генетической и физиологической неполноценности, старости и т.п.) в популяции за единицу времени.
- Удельная смертность — количество особей, погибших в популяции за единицу времени в расчете на одну особь.
- ■ Смертность зависит от влияния неблагоприятных абиотических факторов, болезней, количества и активности хищников и паразитов.
- Кривая выживаемости — график, показывающий процент особей, доживших до того или иного возраста.
Типы выживаемости организмов (определяются смертностью особей).
■ повышенная гибель особей в ранний период жизни (у рыб);
■ равномерная гибель особей на всех периодах жизни (у гидр, некоторых червей и др.);
■ доживание особей до предельного возраста и массовая гибель на поздних периодах жизни (большинство насекомых); встречается реже; приводит к вспышкам размножения.
Структура популяций
Пространственная структура популяции характеризует особенности размещения особей на занимаемой территории. Она зависит от численности популяции и ее возрастной и половой структуры, может меняться в течение года и определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида.
❖ Типы пространственной структуры популяций:
■ случайное распределение по территории;
■ равномерное распределение по территории;
■ групповое распределение, когда особи живут в группах: семьях, стадах, колониях, гаремах. Это распределение встречается наиболее часто, поскольку помогает лучше защищаться от хищников, искать и добывать корм.
Экологическая структура характеризует отношение различных групп организмов одной популяции к условиям окружающей среды (например, особи одной популяции растений различаются размерами, количеством листьев и цветков, не одновременно зацветают, их плоды созревают также не одновременно и т.д.).
■ Такое различие особей позволяет популяции сохраниться в целом при наступлении различных неблагоприятных условий, хотя та или иная часть особей при этом может погибнуть.
Половая структура выражает соотношение количеств мужских и женских особей в популяции. Оно, как правило, отличается от соотношения 1:1, определяемого генетическим механизмом, что объясняется в основном разной жизнеспособностью мужских и женских особей.
■ Преобладание доли самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост численности популяции.
■ Так как самцы и самки многих видов отличаются по характеру питания, поведению и т.п., то изменение половой структуры популяции в той или иной степени меняет ее роль в экосистеме.
■ В популяциях человека соотношение полов при рождении составляет 100 девочек на 106 мальчиков, к 18-летнему возрасту оно становится равным 1:1, к 50 годам на 100 женщин приходится 85 мужчин, к 80 годам соотношение по полу становится 2 : 1 (100 женщин на 50 мужчин).
Возрастная структура популяции отражает соотношение различных возрастных групп в популяции. Она зависит от продолжительности жизни особей, времени наступления их половой зрелости, числа потомков в помете, количества потомств за сезон и др.
■ Присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Преобладание в популяции старых особей говорит о том, что данная популяция завершает свое существование.
- ■ Возрастная структура отражает приспособительный характер особей, так как сопротивляемость среде у особей разных возрастов неодинакова (взрослые майские жуки живут несколько недель, а их личинки в почве — три года).
- ❖ Типы экологического возраста:
■ дорепродуктивный;
■ репродуктивный; - ■ пострепродуктивный.
Динамика популяции
Прирост популяции — это разница между рождаемостью и . смертностью. Он может быть положительным (численность популяции увеличивается) и отрицательным (численность популяции уменьшается).
Темп роста — средний прирост популяции за единицу времени. У большинства видов он зависит от плотности популяции. Наиболее высокий темп роста наблюдается при определенной оптимальной плотности популяции или при попадании популяции в новую, незанятую экологическую нишу.
Рост численности. Любая популяция, если ее не лимитируют факторы внешней среды (ограниченность ресурсов, болезни, хищники и т.п.), теоретически способна к неограниченному росту численности.
В этом случае темп (скорость) роста популяции зависит только от величины биотического потенциала, а сам рост численности популяции происходит в геометрической прогрессии (по экспоненте) и называется экспоненциальным.
- Условия экспоненциального роста. Реально экспоненциальный рост численности популяции может происходить лишь в течение ограниченного промежутка времени в следующих случаях:
- ■ популяция находится в условиях избытка ресурсов среды (пищи, мест размножения) и не испытывает воздействия неблагоприятных факторов;
- ■ популяция попадает в новые условия, где у нее нет врагов и конкурентов (пример: кролики в Австралии);
■ популяция существует в искусственно созданных лабораторных условиях (бактерии, дрожжи и др.).
Рост численности популяции приводит к увеличению ее плотности. Но цо .мере увеличения плотности популяции начинает сказываться ограниченность ресурсов среды, и условия для размножения и роста особей становятся менее благоприятными, что приводит к замедлению роста численности популяции.
- Логистический тип роста популяции — тип роста при ограниченных ресурсах, характеризующийся снижением темпа роста по мере увеличения плотности популяции.
- Емкость среды — оптимальная плотность популяции в конкретных условиях среды.
- ■ Если плотность популяции соответствует емкости среды, то численность популяции будет колебаться около среднего уровня.
- ■ Если’плотность популяции превышает емкость среды, то численность популяции и ее плотность уменьшаются.
- Регуляция численности популяции. Две группы факторов, влияющих на численность популяции:
- ■ модифицирующие, не зависящие от плотности популяции (это, как правило, абиотические факторы среды; например, суровая зима приводит к гибели зверей и птиц, кормящихся на земле, и др.);
■ регулирующие, зависящие от плотности популяции (как правило, это различные биотические факторы: рождаемость, смертность, миграции, поведенческие факторы, исчерпание ресурсов среды и др.).
Миграции — это закономерные суточные или сезонные перемещения животных между существенно различными, пространственно разобщенными средами обитания. Они вызываются изменением условий существования в местах обитания или изменением требований животных к этим условиям на разных стадиях развития.
- Роль миграций:
- ■ позволяют организмам в течение определенного времени использовать оптимальные условия среды в тех местах, где постоянное проживание организмов этого вида невозможно;
- ■ приводят к освоению новых биотопов и расширению общего ареала вида;
- ■ приводят к обмену особей между популяциями, что может изменить их структуру и основные свойства, предотвратить гибель популяции, находящейся на грани вымирания, или, наоборот, привести ее к резкому сокращению;
- ■ увеличивают единство и общую устойчивость вида;
- ■ способствуют успеху в борьбе за существование.
- В отсутствие миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности.
- Примеры физиологических и поведенческих факторов, регулирующих численность и плотность популяции:
- ■ при большой плотности популяции у некоторых видов животных (у грызунов) в крови повышается концентрация гормона адреналина, вызывающего агрессивность (драки) и различные гормональные расстройства (у самок может происходить рассасывание эмбриона), что в итоге приводит к сокращению численности популяции;
- ■ химическое взаимодействие особей (напр!имер, головастики выделяют в воду вещества, задерживающие рост других головастиков);
■ мечение (секретом пахучих желез, царапинами на деревьях, пением самцов птиц и т.п.
), охрана индивидуального участка территории и недопущение размножения на нем «чужих» особей позволяют наиболее рационально использовать пространство, занимаемое популяцией.
Избыточная часть популяции при этом не размножается или вынуждена выселяться за пределы занятого пространства.
Множественность механизмов регуляции численности приводит к тому, что в природе очень редко происходят катастрофический рост численности, подрыв ресурсов (нехватка пищи, убежищ, пространства) и гибель популяции.
Вид, его критерии. Популяция – структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Микроэволюция. Образование новых видов. Способы видообразования. Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы
Создатель классификации растений и животных К. Линней выделил биологический вид в качестве единицы систематики. Естествоиспытатель считал сходство морфологических признаков, их способность свободно скрещиваться между собой ведущими критериями для отнесения живых организмов к одному виду. Линней был уверен в неизменности видов.
Учение о наименьших группах организмов, обладающих близким родством, развивали Ж. Б. Ламарк, Ч. Дарвин. Исследователи выяснили, что виды не существуют в природе вечно, а возникают, проходят путь развития и исчезают. Также, развитие науки позволило установить различия в химическом и генетическом составе, метаболизме.
Вид, его критерии
Видом называют группу особей с наследственным сходством признаков (Рис. 1). Для них характерна возможность скрещивания между собой. Появившееся потомство тоже плодовито. Особи одного вида обитают в определенной географической области, которую называют ареалом.
Рис.1. Виды животных
Нередко, особи приобретают устойчивые отличия от представителей других частей того же вида. Это происходит под воздействием условий внешней среды и других факторов. Возникают географические и экологические обособленные части вида — подвиды.
Не следует путать подвиды с появлением разной окраски и неодинаковыми размерами тела самцов и самок одного и того же биологического вида. Различия во втором случае обусловлены половым диморфизмом (Рис. 2).
Рис.2. Пример полового диморфизма. Самец и самка сокола
Критерии вида, разработанные биологами, надо рассматривать в комплексе (Табл. 1).
Таблица 1
Критерии вида
| Название | Описание |
| Морфологический | Проявляется в сходстве внешнего вида и анатомического строения особей одного вида. Часто у близкородственных видов появляются похожие морфологические черты, поэтому одного критерия недостаточно для определения. |
| Физиологический | Наблюдается сходство в протекании процессов жизнедеятельности у особей, принадлежащих к одному виду. Близкородственные виды настолько похожи в плане физиологии, что могут скрещиваться и давать потомство. |
| Биохимический | Химический состав клеток и тканей, процессов жизнедеятельности сходны у особей одного вида. Тождественность белков позволяет идентифицировать виды даже на молекулярном уровне. |
| Этологический | Существует генетически обусловленное сходство поведения (инстинктов) представителей одного вида животных. По словам К. Лоренца, «этология — это морфология поведения животного». |
| Экологический | Возникает приспособление особей одного вида к определенному питанию, похожим условиям обитания. Поэтому они занимают одни и те же экологические ниши и экосистемы. |
| Географический | Популяции обычно приурочены к ареалу. Однако границы этих природных участков у разных видов могут совпадать. Встречаются живые существа-космополиты, обитающие на огромных пространствах. Таким образом, и географический критерий не способен стать единственным «маркером» для идентификации вида. |
Гигантский борщевик встречается в разных природных зонах на больших территориях. Такие растения космополиты угрожают существованию других видов, наносят экологический и экономический ущерб(Рис. 3).
Амброзия полыннолистная — злостный сорняк. Пыльца растения вызывает аллергию у людей. Ареал обитания амброзии за последние десятилетия значительно расширился.
Рис.3. Виды-космополиты: борщевик, амброзия
Главным критерием вида считается генетический. Принадлежащие к одному виду особи обладают одинаковым кариотипом (набором хромосом), нуклеотидным составом ДНК. Между ними возможно скрещивание. Появившееся потомство обладает плодовитостью.
Обеспечивает «чистоту» видов репродуктивная изоляция. Так называют невозможность появления потомства при скрещивании особей разных видов. Либо дочерние организмы не плодовиты. Устойчивость видов, как генетических единиц, постоянно сохраняется и поддерживается биологическое разнообразие (Рис. 4).
Рис.4. Видовое разнообразие жуков и цветковых растений
Полностью идентичные особи в природе не встречаются. Например, в одной популяции божьих коровок в окраске крыльев преобладает красный цвет, в других — черный. Один этот признак — не решающий в вопросе принадлежности насекомых к виду Coccinella septempunctata. Важен весь комплекс признаков.
Популяция – структурная единица вида и элементарная единица эволюции
Биологический вид — целостная система, устойчивая при сохранении местообитания, условий среды. Особи одного вида неравномерно размещены по территории. В одних местах более распространены, в других не могут жить.
Популяция — совокупность совместно обитающих особей одного вида. Устойчивое во времени образование может исчезнуть в случае природных катастроф или в результате хищнического истребления. Две разнополые особи — минимальная популяция. Однако такое образование неустойчиво из-за недостаточного разнообразия генофонда.
Связи между организмами в пределах одной популяции:
- общность происхождения;
- забота о потомстве;
- местообитание;
- защита от врагов;
- совместный поиск пищи.
Организмы в одной популяции бывают полностью изолированными. Так происходит при наличии географических преград (горных цепей, рек, озер). Неизолированные организмы обитают на однородной территории (Рис. 5). Изоляция бывает не только пространственной, но и физиологической, репродуктивной, экологической.
Рис.5. Популяции копытных животных в саванах и полупустынях не изолированные
Экологическая характеристика популяций включает 5 признаков:
- Численность особей (периодически меняется).
- Рождаемость — количество индивидов, появившихся на свет за единицу времени.
- Смертность — число умерших или погибших за единицу времени.
- Плотность — сколько приходится особей одного вида на единицу площади территории, объема почвы или воды.
- Биомасса — масса особей, которая приходится на единицу площади или объема.
Структура популяции:
- Половая — соотношение количества особей разных полов.
- Возрастная — различия по возрастному признаку.
- Пространственная — территориальное распределение в среде обитания.
- Этологическая — особенности поведения.
Живые организмы в популяциях ведут одиночное или групповое существование. Совместное проживание дает возможность лучше защищаться от врагов, размножаться, обучать молодняк. Группы животных называют стаями, колониями, табунами.
Одни популяции относятся к оседлым. Для них характерно длительное проживание на одной и той же территории. Кочевые популяции перемещаются в поисках корма, во время зимовки. Мигрирующие сменяют местообитания по одним и тем же маршрутам. Птицы летят на зимовку в теплые регионы и возвращаются к гнездам.
Численность и плотность популяции изменяются постоянно. Чаще всего так происходит под влиянием условий среды (бескормицы или обилия пищи, инфекций). Резкие колебания численности особей одной популяции происходят при воздействии одного или группы факторов. Подобное явление русский ученый С. С. Четвериков назвал популяционными волнами (Табл. 2).
Таблица 2
«Волны жизни»
| Виды | Причины |
| Сезонные | Особенности жизненных циклов, сезонные изменения климатических факторов. |
| Несезонные | Нехватка корма, засуха, очень низкие температуры воздуха и почвы, стихийные бедствия. |
Обмен генетическим материалом между особями одной популяции происходит намного чаще, чем между представителями разных популяций. Популяционные волны способны привести к резкому изменению генофонда.
Микроэволюция
В популяциях одного вида происходят эволюционные процессы, ведущие к его изменению (Табл. 3.). Возникают подвиды и, в конечном счете, новые виды. Поэтому, популяция считается элементарной эволюционной единицей. Для реализации ее потенциала необходимы определенные условия.
Таблица 3
Элементарные эволюционные факторы
| Особенности действия | Разновидности и вызываемые явления |
| Ненаправленный характер |
|
| Направленный характер |
|
Микроэволюция начинается с естественного отбора, мутаций и дивергенций (расхождением признаков) — источников генетического материала. Рецессивные мутации образуют резерв наследственной изменчивости. Они тоже могут фенотипически проявиться в изменившихся условиях существования и попасть под действие естественного отбора.
Происходит образование новых популяций, отличающихся от исходных морфологически и генетически. Географическая и репродуктивная изоляция между старыми и новыми популяциями в итоге приводит к возникновению новых видов.
Классический пример описан еще Ч. Дарвином. Вьюрки с Галапагосского архипелага отличаются от обитающих на материке. Различия в характере пищи и удаленность островов сначала определили появление расхождений в строении клювов. Постепенно популяции разделились. В дальнейшем возникли самостоятельные виды.
Микроэволюция не прерывается. Каждый новый вид — это промежуточный результат. Исчезнувшие виды вновь на Земле не появляются. Этот факт доказывает необратимость эволюции.
В более длительные исторические периоды близкородственные виды объединяются в роды и более крупные группы — семейства, отряды, классы. Надвидовые процессы называют макроэволюцией.
Образование новых видов
Согласно теории Ч. Дарвина, процесс видообразования начинается с расселения особей одного вида. Возникают новые популяции, обостряется внутривидовая борьба за существование, начинают действовать механизмы естественного отбора. По современным представлениям, образование подвидов и видов не всегда обусловлено борьбой за существование.
В различных популяциях вида возникают неодинаковые приспособительные изменения к различным условиям существования. Наблюдается дивергенция — расхождение признаков и свойств организмов. Различия накапливаются на генетическом уровне. Только при невозможности скрещивания с образованием плодовитого потомства популяции становятся отдельными видами.
Способы видообразования
Различают аллопатрическое или географическое видообразование. В результате расселения особей в новых условиях существования происходит обособление видов (Схема 1).
Схема 1
Второе направление — экологическое видообразование. Особи приспосабливаются к разным условиям существования в пределах одного и того же ареала (Схема 2).
Схема 2
Биологическая изоляция выражается в появлении различий в наборе генов, изменении числа хромосом. Утрачивается способность особей внутри ареала к скрещиванию. Если даже она сохраняется, то потомство уже не обладает плодовитостью.
Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы
Жизнь на Земле разнообразна (Рис. 6). В настоящее время зарегистрировано более 1,4 миллиона различных видов живых существ. По разным оценкам, общее число видов на планете может достигать 8–100 млн. Наиболее богатыми в плане видового разнообразия считаются тропические леса. Именно здесь обитает максимальное количество видов, в том числе неизвестных науке.
Рис.6. Разнообразие растений, грибов, животных
Все причины угасания, гибели видов в прошлом и сейчас до сих пор неизвестны. Основными факторами этого процесса в далекие геологические эпохи были разломы земной коры, вулканизм, горообразование, резкие изменения климата.
Исчезновение видов обусловлено не только физическим уничтожением растений и животных. Большой урон видовому разнообразию наносят стихийные бедствия (пожары, наводнения, извержения вулканов). Одной из причин исчезновения значительного числа видов является деятельность человека (распашка земель, вырубка лесов, осушение болот, строительство).
Нарушение мест обитания ведет к сокращению численности, вымиранию растений и животных. Процесс начался вместе с появлением человеческого общества и приобрел наибольший размах в последние столетия. Более уязвимыми оказались виды, приспособленные к одному местообитанию, одному виду пищи (амурский тигр, панда, коала). Как подсчитали ученые, в XXI веке мир теряет в течение часа 10 видов.
Международный организация союз охраны природы (МСОП) собирает и обрабатывает информацию о редких и находящихся под угрозой исчезновения видах растений и животных.
В 1966 году собранные МСОП сведения вошли в первое издание «Красной книги». Спасение одних видов уже невозможно без проведения специальных природоохранных мероприятий.
Например, такие меры требуются для сохранения амурского тигра, красивоцветущего венерина башмачка (Рис. 7).
Рис.7. Краснокнижный венерин башмачок
Изданы национальные (государственные) и региональные (областные, краевые) варианты «Красной книги». В России редкими и исчезающими признаны более 600 видов растений, более 240 видов животных. Популяции некоторых восстановлены (зубр, европейский бобр).
Сохранение видового многообразия подразумевает охрану редких видов, запрет на их уничтожение, создание искусственной среды (зоопарков), генетических банков.
Сохранению местообитаний в значительной мере способствует организация ботанических садов, заказников, заповедников, национальных парков.
Различия между ними заключаются в степени разрешенного вмешательства в природную среду, запрещенных видах деятельности человека на охраняемых территориях.
Биоразнообразие необходимо сберечь во имя настоящих и будущих поколений.
Смотри также:
Вид и популяция — их экологическая характеристика
Вид — экологическая единица.
Виды различаются между собой целым рядом признаков: размером, окраской особей, протекающими у них физиологическими процессами, средой обитания, поведением и др. Вспомните критерии и определение вида
В процессе эволюции у каждого вида сформировались приспособления к определенной среде обитания. Например, арктические птицы и млекопитающие имеют белую окраску, приспособлены к жизни в условиях низких температур.
Обитатели пустыни имеют желто-серую окраску и разнообразные приспособления к высоким температурам, к недостатку влаги.
Подобные приспособления присущи всем особям вида, хотя и могут несколько различаться в пределах большого ареала.
Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами — популяциями. Каждая популяция живет в определенных условиях. Благодаря этому вид, состоящий из ряда популяций, занимает большой ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах. Однако любой вид, состоящий как из одной, так и из нескольких популяций, представляет собой единое целое.
Целостность вида обусловлена связями между его особями. Вспомните, какие связи существуют между самцами и самками, между родителями и потомством, между особями в стаде, стае и семье. Все. это разнообразие связей обеспечивает существование вида как целостной системы.
У особей каждого вида в процессе эволюции выработались взаимные приспособления: у ряда животных родители заботятся о потомстве, особи общаются между собой через различные сигналы, вместе защищаются от -врагов и т. д. Эта целостность вида достигается также и его обособленностью от других видов. Как вы знаете, осо0и разных видов различаются по числу и форме хромосом.
Это является причиной их морфологических и физиологических различий, вследствие чего особи не могут скрещиваться между собой.
Особи разных видов живут в различных условиях, им присущи разные признаки, особенности размножения (разные места и периоды размножения, различия в поведении животных). Например, береза бородавчатая и береза карликовая — два вида одного рода.
Эти виды различаются по морфологическим, экологическим и другим признакам. Береза бородавчатая более высокая, растет в лесу и на открытых пространствах, а береза карликовая низкорослая и обитает на моховых болотах.
Иногда особи разных видов скрещиваются, но межвидовые гибриды оказываются нежизнеспособными или бесплодными.
Видовые приспособления иногда приводят к гибели отдельных особей, но они полезны виду в целом. Так, некоторые виды птиц часть птенцов выбрасывают из гнезд, когда им становится там тесно. Выброшенные птенцы чаще всего погибают, но при этом выживают оставшиеся птенцы, наиболее крепкие и жизнеспособные. Следовательно, данное приспособление идет на пользу виду в целом.
Загрузка...
