🗊Лекция 6.

Лекция 6.

Популяция - это любая группа организмов одного вида, в течение продолжительного времени занимающая определенное пространство и функционирующая как часть биологического сообщества. Внутри популяции особи обмениваются генетической информацией. Популяция - это любая группа организмов одного вида, в течение продолжительного времени занимающая определенное пространство и функционирующая как часть биологического сообщества. Внутри популяции особи обмениваются генетической информацией. Размер местообитания популяции - в экологии популяций допустимо предположение, что границы ареала популяции могут совпадать с пространственными границами экосистемы.

СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ Статические или биологические свойства присущи как популяции, так и составляющим ее особям. Эти свойства характеризуют жизненный цикл популяции. Популяция имеет определенную организацию и структуру, которую можно описать.

Динамические или групповые свойства популяции могут характеризовать только популяцию в целом - рождаемость, смертность, скорость роста популяции. Особь рождается, стареет, умирает, но применительно к особи нельзя говорить о рождаемости, смертности, возрастной структуре - это характеристики только группового уровня. Динамические или групповые свойства популяции могут характеризовать только популяцию в целом - рождаемость, смертность, скорость роста популяции. Особь рождается, стареет, умирает, но применительно к особи нельзя говорить о рождаемости, смертности, возрастной структуре - это характеристики только группового уровня.

Численность - число особей данного вида, полученное при пересчете тем или иным методом (тотальный учет, пробные площадки, метод мечения) Численность - число особей данного вида, полученное при пересчете тем или иным методом (тотальный учет, пробные площадки, метод мечения) Биомасса - суммарный вес популяции, для животных эта сумма веса всех организмов, для растений - урожай на корню. Плотность – численность или биомасса популяции, отнесенная к некоторой единице пространства. Обычно ее выражают числом особей или биомассой популяции на единицу площади или объема Плотность средняя - численность или биомасса, отнесенная ко всему пространству. Плотность удельная - то же, но отнесенная к единице обитаемого фактически в данный момент пространства.

Возрастная структура - быстрорастущие, стабильные и уменьшающиеся популяции Возрастная структура - быстрорастущие, стабильные и уменьшающиеся популяции При определении возрастной структуры у растений можно выделить следующие периоды: 1. Период от прорастания семян до первого плодоношения; 2. Период плодоношения; 3. Старческий период, когда растения представлены особями, у которых прекращено плодоношение и усилены деструктивные процессы, т.е. процессы опада и отпада. Если фитопопуляции представлена всеми возрастными группами – то она называется нормальной. Если же в популяции преобладают старые особи, то ее называют регрессивной. Такая популяция не способна к самоподдержанию и зависит от заноса зачатков извне.

ЕДИНЫЙ ВОЗРАСТ ЕДИНЫЙ ВОЗРАСТ

ПОЛОВОЙ СОСТАВ ПОЛОВОЙ СОСТАВ Соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных. 3 возрастные группы: пререпродуктивная, репродуктивная пострепродуктивная

Рождаемость - способность популяции к увеличению численности. Рождаемость - способность популяции к увеличению численности. Максимальная рождаемость - теоретически максимальная скорость образования новых особей в идеальных условиях. Экологическая, или реализованная рождаемость, (или просто рождаемость) обозначает увеличение численности популяции при фактических условиях среды. Рождаемость выражают: либо как скорость = общее число вновь появившихся орг-в/ время - абсолютная рождаемость. Например, 100 особей в час, или 1000 особей в год. либо как число вновь появившихся особей в единицу времени/ 1 особь популяции - удельная рождаемость. Представим популяцию из 50 простейших в объеме воды, размножающуюся путем деления. Через час ее численность стала 150 особей. Абсолютная рождаемость – 100 особей/час. Удельная рождаемость - 2 особи/час (по отношению к 1 организму популяции).

Смертность - антитеза рождаемости, отражает гибель особей в популяции. Смертность - антитеза рождаемости, отражает гибель особей в популяции. Минимальная смертность - она представляет собой смертность в идеальных условиях, когда нет лимитирующих факторов Экологическая смертность - гибель особей в данных условиях среды. Смертность выражают числом особей, умерших за единицу времени - абсолютная, или в пересчете на одну особь - удельная.

1. Большее число особей имеет 1. Большее число особей имеет одинаковую продолжительность жизни и потом умирает в течение очень короткого отрезка времени 2. Коэффициент смертности остается постоянным на протяжении всей их жизни 3. Сильно вогнутые кривые, Отражающие высокую смертность особей в раннем возрасте.

Эмиграция – количество особей, покинувших популяция за определенный отрезок времени; Эмиграция – количество особей, покинувших популяция за определенный отрезок времени; Иммиграция – количество особей, прибывших в популяцию за определенный промежуток времени. Изменение численности популяции за период времени ∆ t = t2 – t1 ∆ N = B – D + I – E, Рождаемость Смертность Иммиграция Эмиграция В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности сбалансированы. Плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается. В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения.. При переуплотнении у растений начинается самоизреживание популяций, у животных начинается миграция на сопредельные свободные участки. Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость вновь повышается и популяция из сокращающейся может стать растущей.

ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ РОСТ ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ РОСТ

Не зависящие от плотности - пожары, наводнения, Не зависящие от плотности - пожары, наводнения, ураганы и засухи часто приводят к катастрофической смертности Зависящие от плотности - некоторые биотические факторы, такие как конкуренция, паразиты, патогенные организмы. Периодические - совершаются в течение сезона или нескольких лет с определенным периодом. Непериодические –вспышки массового размножения некоторых вредителей полезных растений, при нарушениях условий среды обитания Популяционные волны.

Можно выделить три основных типа динамики численности популяций : Можно выделить три основных типа динамики численности популяций : 1. Стабильный тип (А) – небольшой размах колебаний численности. 2. Флюктуирующий тип (Б) – колебания происходят в значительном интервале плотностей, различающихся на один-два порядка. 3. Взрывной тип (В) – с вспышками массового размножения

Разработаны Мак-Артуром (1967. Успешное выживание и воспроизводство вида возможно либо Разработаны Мак-Артуром (1967. Успешное выживание и воспроизводство вида возможно либо путем совершенствования адаптированности организмов и их конкурентноспособности – К стратегия путем интенсификации размножения, что компенсирует повышенную гибель особей и в критических ситуациях позволяет быстро восстановить численность – R стратегия

R-СТРАТЕГИЯ R-СТРАТЕГИЯ

Виоленты (силовики) – энергично развиваясь, Виоленты (силовики) – энергично развиваясь, они захватывают территорию и удерживают ее за собой, подавляя соперников полнотой использования ресурсов среды аналоги К-стратегии. Патиенты (выносливцы) – в борьбе за выживание они берут не энергией жизнедеятельности и роста, а своей выносливостью к крайним условиям (ксерофиты – типчак, тенелюб – кислица) - переходная стратегия. Эксплеренты(заполняющие) – имеют очень низкую конкурентную мощность, но зато они способны очень быстро захватывать освобождающиеся территории, выполняя промежутки между сильными растениями, аналоги R-стратегии R К виоленты высокое высокое патиенты низкое высокое эксплеренты высокое низкое

Равномерный тип распределения (А). Характеризуется Равномерный тип распределения (А). Характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина дисперсии меньше среднего расстояния между особями: σ2/m < 1. Случайный тип распределения (Б). Особи распределены в пространстве неравномерно, случайно. Величина дисперсии равна среднему расстоянию между особями σ2/m ~ 1. Групповой тип распределения (В). Образование групп особей, между которыми остаются достаточно большие пустые территории. Дисперсия превышает величину среднего расстояния между особями σ2/m > 1.

+ + Симбиоз: мутуализм (связь благоприятна для обеих популяций, но по отдельности они существовать не могут) или протокооперация (обе популяции получают выгоду, но эти отношения необязательны) + + Симбиоз: мутуализм (связь благоприятна для обеих популяций, но по отдельности они существовать не могут) или протокооперация (обе популяции получают выгоду, но эти отношения необязательны) + - Хищничество или паразитизм – одна популяция нападает на другую, но и сама зависит от объекта своего нападения + 0 Комменсализм - одна извлекает пользу, другой это безразлично - - Конкуренция – обе популяции подавляют друг друга - 0 Аменсализм – одна популяция подавляет другую, но сама не испытывает отрицательного влияния 0 0 Нейтрализм – ассоциация двух популяций не сказывается ни на одной их них.

Популяции двух видов (i-того и j-того) связаны отношением нейтрализма, если они не оказывают непосредственного воздействия друг на друга. Популяции двух видов (i-того и j-того) связаны отношением нейтрализма, если они не оказывают непосредственного воздействия друг на друга.

Комменсализм, основанный Комменсализм, основанный на потреблении остатков пищи хозяина, называют еще нахлебничеством Особенно развито использование убежищ либо в гнездах, либо в телах других видов. Такой комменсализм называется квартиранством

Факультативный симбиоз Факультативный симбиоз Кишечнополостные прикрепляются к спинам крабов, маскируя и защищая их (стрекательные клетки), в свою очередь питаясь остатками пищи и используя краба как средство передвижения.

Облигатный симбиоз Облигатный симбиоз Наиболее важные мутуалистические взаимодействия возникают между авто- и гетеротрофами, когда определенный гетеротроф становится полностью зависимым от конкретного автотрофа в отношении пищи, при этом существование автотрофа зависит либо от защиты, минерального обмена гетеротрофа.

Проявляется Проявляется 1. как взаимное конкурентное подавление, при котором обе популяции активно подавляют друг друга; 2. как конкуренция за общий ресурс, при котором каждая популяция косвенно отрицательно воздействует на другую в борьбе за дефицитный ресурс. Тенденция к экологическому разделению, наблюдаемая у близкородственных или сходных в иных отношениях видов, известна как принцип конкурентного исключения или принцип Гаузе.

Межвидовая конкуренция приводит Межвидовая конкуренция приводит либо к установлению равновесия между двумя видами либо к замене популяции одного вида популяцией другого либо к тому, что один вид вытеснит другой в другое место или на использование другой пищи.

УРАВНЕНИЯ ЛОТКИ-ВОЛЬТЕРРА УРАВНЕНИЯ ЛОТКИ-ВОЛЬТЕРРА

Два вида парамеций Два вида парамеций Paramecium caudatum (1) и P.aurelia (2), Через 2 недели P.aurelia полностью вытесняет Paramecium c., происходит процесс конкурентного исключения. А – в смешанной культуре; Б – в раздельных культурах Если же к Paramecium caudatum добавить Paramecium bursaria, то оба вида живут совместно, достигая равновесия. В этом случае Paramecium b. концентрируется на дне и стенках пробирки, а Paramecium c. держится в свободном пространстве. Хотя источник пищи у них один и тот же, экологические ниши оказываются различными и позволяют избежать конкуренции.

Аменсализм –можно встретить определение как антибиоз и антагонизм. Один вид причиняет вред другому, как правило, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Это явление состоит в торможении роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого. Аменсализм –можно встретить определение как антибиоз и антагонизм. Один вид причиняет вред другому, как правило, не извлекая при этом для себя никакой пользы. Это явление состоит в торможении роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого.

И хищник, и паразит могут существовать за счет одного или нескольких видов. Полифаги – нападают на большое число видов, такие как гусеница стеблевого мотылька или муха-тахина. Олигофаги – живут за счет близких видов, колорадский жук питается семейством пасленовых или солитер эхинококк паразитирует в человеке, свинье и грызунах. Монофаги – живут за счет одно хозяина, такие как грушевый цветоед – только на груше, шелковичный червь – только на тутовом дереве.

Хищничество - поглощение пищи, представляет собой главную силу, обеспечивающую передвижение энергии и материалов в экосистеме. Поскольку причиной гибели является хищничество, эффективность, с которой хищники находят и схватывают свою добычу, определяет скорость потока энергии от одного трофического уровня к другому. Хищничество - поглощение пищи, представляет собой главную силу, обеспечивающую передвижение энергии и материалов в экосистеме. Поскольку причиной гибели является хищничество, эффективность, с которой хищники находят и схватывают свою добычу, определяет скорость потока энергии от одного трофического уровня к другому. Два типа хищников: Один тип - питаются, в основном, «бесполезными» для популяции особями, вылавливая больных и старых, более уязвимых молодых, а также не нашедших себе территории особей низшего ранга, но не трогают особей, способных к размножению, которые составляют источник пополнения популяции жертвы. Другой тип - питаются так эффективно особями всех групп, что могут серьезно нарушить потенциал роста популяции жертвы.

Австралия. Размножение опунции в отсутствие вредителей для нее. Австралия. Размножение опунции в отсутствие вредителей для нее. Памятник огневке в Австралии Взрыв популяции кроликов при вселении в Австралию –резкие колебания численности при вселении вида с высоким биотическим потенциалом в новые места обитания. На новой территории нет эффективного хищника В Австралии штраф за содержание кролика - 40 000 $! (содержание кроликов, продажа кроликов или отпустить кролика на волю)