Популяция (общий вид).

Содержание


Введение
Классификация популяций
Статические показатели популяции
Динамические показатели популяции
Заключение
Список литературы

Популяция (общий вид).

Плотность и численность, как впрочем и остальные показатели не являются постоянными а подвержены постоянным изменениям.
Популяция характеризуется определенной структурной организацией, т. е. количественным соотношением групп особей по возрасту, размеру, полу, генотипу и т.д. Сейчас мы рассмотрим наиболее типичные структурные характеристики популяции.
Половая структура – соотношение особей мужского и женского пола в популяциях. Естественно, что эта характеристика применима только к раздельнополым организмам. По генетическим законам отношение мужских и женских особей должно быть представлено равным соотношением т.е. 1:1. Но в силу специфики физиологии и экологии, свойственной разным полам, в силу их разной жизнеспособности, влияния факторов как биотических, так и абиотических, а также антропогенных, могут быть значительные различия в этом соотношении. И эти различия неодинаковы как в разных популяциях, так и в разных возрастных группах одной и той же популяции.
Различают первичное, вторичное и третичное соотношение. Первичное соотношение наблюдается при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно как раз соответствует соотношению 1:1. Такое соотношение определено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение наблюдается при рождении. Третичное соотношение наблюдается у взрослых половозрелых особей. К примеру у человека во вторичном соотношении преобладают мальчики, а в третичном – женщины. В популяциях рыб – меченосцев на половое соотношение влияет значение pH среды. При pH = 6,2 количество самцов в потомстве составляет 87 – 100 %, а при значении pH = 7,8 доля самцов колеблется в пределах 1 – 15 %2.
Возрастная структура – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Различают абсолютный и относительный возрастной состав. Абсолютный возрастной состав отражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастные группы могут быть поделены на более мелкие категории. Так у растений выделяют следующие состояния: покоящееся семя, проростки и всходы, ювенильное состояние, имматурное состояние, виргинильное состояние, раннее генеративное, среднее генеративное, позднее генеративное, субсенильное, сенильное, состояние полутрупа. Для наглядного выражения возрастного состава используют построение возрастных пирамид.
Пространственно-этологическая структура характеризует распределение особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (поведения) вида.
Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное (регулярное), неравномерное (агрегированное, групповое, мозаичное) и случайное (диффузное).
Равномерное распределение характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних. Свойственно популяциям. Существующим в условиях равномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм.
Неравномерное распределение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм.
Неравномерное распределение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой образ жизни.
Случайное распределение выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов. Неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.
По типу использования пространства все подвижные животные делятся на оседлых и кочевых. Тот и другой образы жизни имеют ряд преимуществ и недостатков. Преимущества оседлого образа жизни – свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать пищевые запасы. Недостатки – возможность истощения пищевых ресурсов при повышении плотности популяции. По форме существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами. При кажущейся на первый взгляд схожести последних четырех терминов между ними есть принципиальная разница. При одиночном образе жизни особи в популяциях независимы и обособлены друг от друга. Однако он характерен только на определенных этапах жизненного цикла. Полностью изолированное существование организмов не встречается в природе, т. к. при этом было бы невозможным размножение. Семейный образ жизни наблюдается в популяциях с усилением связей между родителями и потомством. Колонии – групповые поселения оседлых животных, как длительно существующих, так и возникающих лишь на период размножения. Стаи – временные объединения животных, облегчающие выполнение какой – либо функции: миграции, добывание пищи и т. д. Стада - более длительные, чем стаи. Постоянные объединения животных, в которых, как правило, выполняются все жизненные функции вида. Групповые объединения животных хорошо иллюстрируются законом эмерджентности. Как целостная система популяция может быть устойчивой только при тесных контактах и взаимодействии особей друг с другом. Только стадом могут противостоять парнокопытные хищникам. Только в стае волки успешно охотятся. В лесных сообществах, как правило, подрост деревьев лучше растет в биогруппах (эффект группы), восстановление леса на нарушенных площадях лучше идет при обильном обсеменении и дружном появлении всходов деревьев. Животные держатся стадами, птицы и рыбы – стаями. При этом популяция, как система, приобретает новые свойства, которые не равнозначны простой сумме аналогичных свойств особей популяции. Например, когда дафнии – пища окуня, сбиваются в группу, у группы образуется защитное биополе благодаря которому рыбы не "замечают" корм. У одной дафнии такого биополя нет, и она быстро становится добычей рыбы. Та же закономерность проявляется и при объединении популяций в систему биоценоза – биоценоз получает при этом такие свойства, которыми не обладает ни один из его блоков в отдельности. Этот закон - закон эмерджентности, был сформулирован Н.Ф. Реймерсом.
Генетическая структура – соотношение в популяции различных генотипов и аллелей. Совокупность всех генов популяции называется генофондом. Она определяется богатством генофонда популяции. Генофонд включает в себя общие видовые свойства, а также особенности, возникшие в порядке приспособления популяции к определенным условиям среды. Гетерозиготность по множеству признаков (Аа) в отличие от гомозиготности (АА и аа) определяет сложность генофонда и его способность долгое время удерживать мутации. При этом внешне (фенотипически) популяция остается однородной. Соотношение гомозигот и гетерозигот в популяциях, не подверженных давлению отбора, рассчитывается по правилу Харди-Вайнберга: (p + q)2 = p2 + 2pq + q2; где p – частота доминантного аллеля; q – частота рецессивного аллеля. Данный закон справедлив присоблюдении следующих условий: 1) популяция велика; 2) в популяции осуществляется свободное скрещивание; 3) отсутствует естественный отбор; 4) не возникает новых мутаций; 5) нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции.
Однако в природе нет популяций, на которые бы не действовали внешние и внутренние дестабилизирующие факторы. Изменяют генетическую структуру популяции: 1) мутации – источник возникновения новых аллелей; 2) неравная жизнеспособность особей; 3) неслучайное скрещивание; 4) дрейф генов (например, при вспышке заболеваний); 5) миграции (приток новых и отток имеющихся генов). Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, ее генофонда получило название элементарного эволюционного явления. Без изменения генофонда популяции невозможен эволюционный процесс.
Генетическую структуру популяции мы можем описать, определив частоты генотипов в ее генофонде. Для этого нам нет необходимости обследовать всех особей этой популяции. Биологи, как правило, анализируют выборку особей из популяции. Чем больше эта выборка, тем точнее она представляет реальное соотношение частот генотипов в популяции. В качестве материала используются полевые наблюдения, данные лабораторных анализов полевых сборов или музейных экземпляров и даже архивные данные. Эти исследования необходимы для изучения процессов видообразования и прояснения механизмов эволюционного процесса.
Динамические показатели популяции
Данный тип показателей отражает процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, динамика численности популяции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций. Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции). Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида. Пример: одуванчик за 10 лет способен заполонить весь земной шар, при условии, что все его семена прорастут. Исключительно обильно семеносят ивы, тополя, березы, осина, большинство сорных растений. Бактерии делятся каждые 20 минут и в течение 36 часов могут сплошным слоем покрыть всю планету. Очень высока плодовитость у большинства видов насекомых и низка у хищников, крупных млекопитающих. Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции. Различают три типа смертности: 1) одинаковая на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях; 2) повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб – 1-2% мальков, у насекомых – менее 0,5% личинок); 3) высокая смерть в старости, обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах3. 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. Увеличение численности происходит в результате рождаемости и иммиграции особей, а уменьшение численности – в результате смертности и эмиграции особей. Различают абсолютную и удельную скорость роста популяции. Абсолютная скорость выражается отношением изменения численности популяции за единицу времени. Удельная скорость роста – отношение скорости роста к исходной численности. Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции. Существует две основные модели роста популяции: J-образная и S-образная. J-модель отражает экспоненциальный рост численности популяции, не зависящий от ее плотности. Такой тип роста возможен пока биотический потенциал популяции реализуется полностью. Это возможно пока низка конкуренция. Однако после превышения емкости среды произойдет резкое снижение численности. S-образная модель отражает логистический тип роста, зависящего от плотности популяции, при котором скорость роста снижается по мере роста численности. Здесь также необходимо охарактеризовать такое понятие как выживаемость. Это абсолютное число особей сохранившихся в популяции за определенный промежуток времени. Выживаемость можно выразить в виде таблиц и кривых выживания. Они отражают как по мере старения снижается численность особей одного возраста в популяции.
Кривая I типа свойственна организмам, смертность которых на протяжении всей жизни мала, но резко возрастает в ее конце. Кривая II типа характерна для видов, у которых смертность примерно постоянна в течении всего жизненного цикла. Кривая III отражает массовую гибель особей в начальный период развития.
Совокупность свойств популяции, направленных на повышение вероятности выживания и оставления потомства называется экологической стратегией выживания. Это общая характеристика роста и размножения. эти стратегии отличаются большим разнообразием, но при этом их все же сводят к двум типам: r-стратегия и K-стратегия. r-стратегия, или r-отбор, определяется отбором, направленным прежде всего на повышение скорости роста популяции и, следовательно, таких качеств, как высокая плодовитость, ранняя половозрел ость, короткий жизненный цикл, способность быстро распространяться на новые местообитания и пережить неблагоприятное время в покоящейся стадии. К-стратегия направлена на повышение выживаемости в условиях уже стабилизировавшейся численности. Это отбор на конкурентоспособность, повышение защищенности от хищников и паразитов, повышение вероятности выживаемости каждого потомка, на развитие более совершенных внутривидовых механизмов численности Очевидно, что каждый организм испытывает на себе комбинацию г- и К-отбора, но г-отбор преобладает на ранней стадии развития популяции, а К-отбор уже характерен для стабилизированных систем. Но все-таки оставляемые отбором особи должны обладать достаточно высокой плодовитостью и достаточно развитой способностью выжить при наличии конкуренции и «пресса» хищников. Конкуренция г- и К-отбора позволяет выделять разные типы стратегий и ранжировать виды по величинам г и К в любой группе организмов.