Характеристики популяции. Принцип Олли

Министерство образования и науки Республики Казахстан

 

Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева

 

 

 

 

Факультет:Транспортно-энергетический

Кафедра: Стандартизация и сертификация

Специальность: Стандартизация, метрология и сертификация

 

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине: Экология и устойчивое развитие

 

на тему: «Характеристики популяции. Принцип Олли.»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Губайдуллаева А.

                                                                                       группа:СтМС-12

 

                                                   Проверила: Сагнаева А.Т

 

 

 

 

 

Астана.2014г.

 

 

 

План реферата:

 

1. Понятие популяции в экологии.
2. Статистические характеристики популяции.
3. Динамические характеристики популяции.
4. Принцип Олли.
5. Заключение.
6. Литература.

 

 

 

1.

Существует два подхода к пониманию популяции: генетический и экологический. При генетическом подходе под популяцией понимают группу особей одного вида, имеющих общий генофонд, т.е. все особи, которые потенциально могут скрещиваться и обмениваться генами. Такие популяции называются менделевскими. Однако генетическое понимание популяции оказалось неудобным для экологов, т.к. установить действительно ли особи, обитающие на определенной территории, имеют общий генофонд (т.е. могут скрещиваться) достаточно трудно, а подчас и просто невозможно. Поэтому в экологии используется иное, прагматическое (т.е. удобное для работы) понятие локальной популяции.

 
   Так, А.М. Гиляров дает следующее  определение популяции: «Популяция - любая способная к самовоспроизведению  совокупность особей одного вида, более или менее изолированная  в пространстве и времени от  других аналогичных совокупностей того же вида».

 
   Сразу заметим, что популяции  в большинстве случаев изолированы  «менее», чем «более», и четкая  граница между ними - редкость. Популяции  занимают однородные территории, но понятие «однородный» будет  различаться для разных видов. На среду нужно взглянуть «глазами  конкретного вида». Популяции мелких  животных чаще связаны с узким  диапазоном условий среды, а крупные  животные, такие, как волки или  лоси, могут осваивать местообитания  в разных элементах рельефа (равнины, склоны разной экспозиции, овраги  и т. д.). Выравненность условий  местообитаний характерна для  популяций растений.

 

Зародилось и успешно функционирует целое научное направление демэкология (от греч. demos-народ), рассматриваемое как раздел общей экологии, изучающий структурные и функциональные характеристики, динамику численности популяции, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения, выясняющий условия, при которых формируются популяции, и др.

2.

Представляя собой особый уровень организации живой материи, популяции имеют свойственные им характеристики.

 

Численность — общее количество особей в популяции. Эта величина не бывает постоянной, так как зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности особей популяции. Для популяции каждого вида есть верхний и нижний пределы численности, которые можно измерить, изучая ее сезонные и межгодовые изменения. Численность является важнейшим показателем состояния популяции.

 

Общую численность популяции оценивают разными методами. Так, для популяций крупных, хорошо заметных организмов (олени, волки, слоны) используют фотосъемку с самолета или вертолета с последующим подсчетом на фотографии всех особей данного вида — метод тотального счета.

 

Используется также метод мечения. Для этого часть животных отлавливают, метят и выпускают обратно в природу. Спустя некоторое время производят повторный отлов и по доле, которую составляют меченые особи от общего числа пойманных, определяют численность популяции.

 

Однако для определения численности мелких организмов эти методы не пригодны. В этом случае чаще всего используют метод выборки. Определяют количество особей на единице пространства, занимаемого популяцией, т.е. ее плотность. Например, найдены 120 растений одуванчика на 1 м2, или 50 особей лягушек на 1 га, или 105 дафний в 1 м3 воды. Если определена плотность организмов в разных участках местообитания популяции, то, умножив среднюю величину плотности на площадь или объем, занимаемый популяцией, можно оценить ее общую численность.

 

Пространственное распределение представляет собой особенности размещения особей популяции на занимаемой территории. Оно определяется свойствами местообитания, например степенью его однородности, наличием пригодных для жизни участков, а также биологическими особенностями вида, поведением его особей. Знание типа распределения организмов позволяет правильно оценить плотность методом выборки.

 

Различают три типа распределения особей: равномерное, случайное и групповое. Равномерное распределение характерно для видов, представители которых обладают сильным территориальным инстинктом (хищные рыбы, млекопитающие, птицы). Случайное распределение наблюдается в однородной среде у видов, не склонных образовывать группы, например планарии, гидры. Наиболее часто встречаемым в природе является групповое распределение. Группе животных совместными усилиями легче защищаться от хищников, искать и добывать корм. Жизнь в семьях, стадах также приводит к групповому распределению особей. У растений групповое распределение определяется способом размножения и расселения семян и плодов. Например, тяжелые плоды, падая рядом с материнским растением и в последующем прорастая, образуют группу рядом расположенных дочерних растений.

 

Половая структура отражает соотношение полов в популяциях с раздельнополыми особями. К ним относятся большинство животных и все двудомные растения. Различают первичное, вторичное и третичное соотношение полов. Первичное соотношение полов определяется случайным сочетанием женских и мужских гамет в процессе оплодотворения и обычно бывает близко к 1 : 1. Вторичное соотношение полов отмечают у новорожденных независимо от способа «рождения». На него оказывают влияние различные факторы среды. Например, число «цариц» (размножающихся самок) у муравьев, пчел и других общественных насекомых регулируется посредством особого питания. Третичное соотношение полов отмечают для половозрелых размножающихся особей. Оно также зависит от комплекса факторов внешней среды. Так, для популяций многих видов характерно неуклонное снижение доли самцов по мере увеличения возраста особей. Такая тенденция свойственна и человеку. Например, в возрасте 18—20 лет количество женщин и мужчин примерно равное, а в возрасте 75 лет их соотношение становится близким к 2 : 1.

Возрастная структура отражает соотношение различных возрастных групп в популяции, а также сезонную и межгодовую динамику этого соотношения. Обычно в популяции присутствуют все возрастные группы, однако соотношение между ними зависит от многих факторов. Главнейшими среди них являются число потомков в помете, количество пометов за сезон, время наступления половозрел ости, продолжительность репродукционного периода особей. Если какая-либо возрастная группа сокращается либо увеличивается, это сказывается на общей численности популяции. Например, массовое истребление крупных половозрелых особей в результате промысла приводит к резкому снижению численности популяции вследствие слабого пополнения ее молодыми особями. Поэтому присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии.

Популяции человека в развивающихся странах - растущие, так как имеют большое пополнение за счет особей младших возрастов. Противоположная ситуация наблюдается у населения Беларуси , где пополнение за счет младшей возрастной группы неуклонно снижается с каждым годом. Такую популяцию называют стареющей. Развитые страны имеют стабильные популяции, для которых характерно незначительное пополнение отрожденными особями и их высокая выживаемость.

Кроме описанных, смешанных по возрасту популяций, существуют простые популяции, состоящие из особей одного возраста.

Все рассмотренные выше характеристики дают представление о популяции в конкретный момент ее жизни. Поэтому они называются статическими.  

3.

Динамические характеристики популяций отражают временные процессы, протекающие в них с определенной скоростью. Динамика популяций в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность.

 
 Рождаемость - одна из основных характеристик популяции. Она определяется как число особей, рожденных в популяции за некоторый промежуток времени. При этом термин «рождаемость» характеризует появление особей любых видов, независимо от способов появления их на свет: будь это прорастание семян подорожника или овса, появление детенышей из яиц у курицы или черепахи, рождение потомства у слона, кита, либо человека. 
   Экологи различают максимальную рождаемость в условиях отсутствия лимитирующих экологических факторов. Под максимальной рождаемостью понимается теоретически возможный максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Размножение организмов сдерживается только их физиологическими особенностями. Максимальная рождаемость постоянна для данной популяции.  
   
В отличие от максимальной, экологическая, или реализованная рождаемость (или просто рождаемость) характеризует прирост или увеличение численности популяции при фактических или специфических условиях среды. 
   Реализованная рождаемость - величина непостоянная, она зависит от параметров популяции и специфических физических условий среды. Обычно рождаемость выражают числом особей, родившихся за некоторый промежуток времени. 
   Число особей, родившихся за определенное время, называется абсолютной, или общей рождаемостью. Удельная рождаемость определяется числом особей, родившихся за определенное время в расчете на одну особь в популяции.

 
 Смертность - величина, обратная рождаемости. Это число погибших в популяции особей за единицу времени. Подобно рождаемости, смертность можно выразить числом особей, погибших за данный период (число смертей в единицу времени) или же в виде удельной смертности для всей популяции или ее части. При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти (умерли ли они от старости или погибли в когтях хищника, отравились ли ядохимикатами или замерзли от холода и т.д.). 
   
   В основном смертность и возрастная структура видов зависят от того, какие шансы для выживания имеют особи в различных возрастных группах. Наглядную информацию дает кривая выживаемости отдельных видов, полученная путем подсчета процента живых особей в отдельной популяции. Для большинства видов такая кривая обычно может быть одним из трех наиболее типичных вариантов (рис. 4.3).

 

Рис. 4.3. Различные типы кривых выживаемости   

Кривая I типа довольно выпуклая и соответствует ситуации, при которой смертность ничтожно мала в течение большей части жизни, но затем резко возрастает, и за короткий срок наблюдается гибель всех особей. Такое положение характерно для бабочек-поденок, дрозофил и других насекомых. Они, через некоторое время после выхода из куколок спариваются, а после откладывания яиц в массе гибнут. Обычно считают, что к такой кривой приближается выживание человека в высокоразвитых индустриальных странах. Этот тип носит название типа дрозофилы: именно его демонстрируют дрозофилы в лабораторных условиях. 
   Кривая II типа представляет собой диагональ и соответствует постоянной, т.е. независимой от возраста смертности в течение всей жизни. Данный тип кривой выживания встречается среди рыб, пресмыкающихся, птиц, многолетних травянистых растений. Этот тип принято называть типом гидры - для нее свойственна кривая выживания, приближающаяся к прямой линии. 
   Для очень многих видов характерна высокая смертность на ранних стадиях онтогенеза. Кривая III типа сильновогнутая и отражает массовую гибель особей в начальный период жизни, а затем относительно низкую смертность оставшихся организмов. У таких видов кривая выживания характеризуется резким падением в области младших возрастов. Особи, переживающие «критический» возраст, демонстрируют низкую смертность и доживают до больших возрастов. 
    Изучение кривой выживания представляет большой интерес для эколога. Оно позволяет судить о том, в каком возрасте тот или иной вид наиболее уязвим. Если действие причин, способных изменить рождаемость или смертность приходится на наиболее уязвимую стадию, то их влияние на последующее развитие популяции будет наибольшим.

4. 
Принцип Олли - важный аспект демэкологии. Подробным изучением данного вопроса не занимался ни один русский ученый.

В основу принципа(эффекта) Олли входят два фундаментальных закона экологии: Либиха и Шелфорда. Это два закона о лимитирующих факторах, из которых первый свидетельствует о том, что ограничителем является лимитирующий фактор, находящийся в минимуме, а второй закон - в максимуме. А всё это сводится в закон толерантности Шелфорда: процветание организма ограничено зонами максимума и минимума определенных экологических факторов. Между ними располагается зона оптимума. Именно поэтому, любая популяция стремится к динамическому равновесию, т.е. к гомеостазу, при достижении которого каждая популяция обладает строго определенной генетической, фенотипической, половозрастной и другой структурой.

 

Принцип Олли: Закономерность, согласно которой, объединение биологических особей в группы (агрегация), с одной стороны, усиливает конкуренцию между группами за пищевые ресурсы и жизненное пространство, но с другой стороны - увеличивает способность выживания группы особей в целом. При этом как перенаселённость, так недонаселённость – препятствующая агрегации, могут служить лимитирующими факторами развития.

5.

На этом мы закончим рассмотрение характеристик популяции. Нужно сказать, что сведения о любой из таких характеристик занимают целую область экологических исследований. Особенное значение в последнее время приобретают работы по изучению традиционных демографических характеристик: половая и возрастная структуры, динамика численности. 
Знание экологической структуры популяции (включающей величину популяции и ее динамику в пространстве и во времени, возрастной и половой состав особей и другие особенности, изучаемые популяционной экологией) является обязательным условием глубокого изучения популяций как единиц эволюции в природе. 

6. Литература:

• Общая биология: Учебное пособие для 11-го класса 11-летней общеобразовательной школы, для базового и повышенного уровней. Н.Д. Лисов, Л.В. Камлюк, Н.А. Лемеза и др. Под ред. Н.Д. Лисова.- Мн.: Беларусь, 2002.- 279 с
• Одум Ю. Основы экологии. М., 1975. - 740 с.
• Розенберг Г.С., Рянский Ф.Н. Теоретическая и прикладная экология. Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. ин-та, 2005. - 292 с.