Место экологии в системе биологических наук, связь её с другими науками

Таким образом, экологическая ниша представляет собой совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование того или иного вида организмов. Экологическая ниша — это не столько место обитания вида, сколько его положение в сообществе других организмов.

Литература.

7. Биологической энциклопедический словарь, М.: Большая Российская энциклопедия, 1986.
8. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999.
9. Горышина Т.И. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.
10. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогремм, 1975.
11. Наумов Н.П. Экология животных. М.: Высшая школа, 1963.
12. Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. М.: Просвещение, 1988.
13. Шилов И.А. Экология М.: Высшая школа, 1998.

 

Тема 2. Популяционная экология.

1. Понятие «популяция». Основные характеристики популяции.                        Демографические проблемы в популяции человека.

Демэкология (экология популяций) — описывает колебания численности различных видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины, рассматривает особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определенную территорию и относящихся к одному виду. Объектом изучения демоэкологии, или популяционной экологии, служит популяция. Ее определяют как группу организмов одного вида (внутри которой особи могут обмениваться генетической информацией), занимающую конкретное пространство и функционирующую как часть биотического сообщества. Популяция характеризуется рядом признаков; единственным их носителем является группа, но не особи в этой группе

Популяция - это совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

Основные свойства популяций: самовоспроизводство, устойчивость (гомеостатичность), изменчивость.

Основные характеристики популяции: численность, плотность, рождаемость, смертность, темп роста и др.

Демографические показатели популяций: возрастная и половая структуры, рождаемость, смертность.

Так возрастная структура популяции является важной характеристикой влияющей на рождаемость и смертность. Соотношение разных возрастных групп зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла, вида и от внешних условий. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению в данный момент, причем обычно в быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. Соотношение молодых особей у промысловых птиц и пушных зверей к численности всей популяции определяет во время охотничьего сезона размер допустимых квот на отстрел или отлов.

Условно в популяции можно выделить три экологические возрастные группы:

- пререпродуктивная группа особей, возраст которых не достиг способности воспроизведения;

- репродуктивная группа, воспроизводящая новые особи;                 

 -пострепродуктивная особи, утратившие способность участвовать в воспроизведении новых поколений.

Длительность этих возрастов по отношению к общей продолжительности жизни сильно варьирует у разных организмов. Выделяют виды с простой возрастной структурой, когда популяция представлена организмами одного возраста, и виды со сложной возрастной структурой, когда в популяции представлены все возрастные группы или одновременно живут несколько поколений.

Численность и плотность выражают количественные характеристики популяции как целого. Численность популяции выражается числом особей данного вида, обитающих на единице занимаемой ею площади. Динамика численности популяций во времени определяется соотношением показателей рождаемости, смертности, выживаемости, которые в свою очередь определяются условиями жизни. Плотность популяции это величина популяции, отнесенная к единице пространства: число особей, или биомасса, популяции на единицу площади или объема. Плотность зависит от трофического уровня, на котором находится популяция.

Популяции не являются статичными образованиями. В них постоянно происходят процессы миграции, имеются колебания рождаемости и смертности и другие изменения. Эти процессы приводят к колебаниям численности популяции и изменению частот встречаемости различных признаков.

Негативные следствия стихийного хода демографических процессов с очевидностью требуют его упорядоченности. Единственной приемлемой для этого формой является регулирование рождаемости.

Появились программы, названные «планированием семьи», направленные на разработку действенных мер по снижению чрезмерно высокой рождаемости. Важно, что эти программы выполняются в странах с самой высокой численностью населения - Индии и Китае. Суть демографической политики «планирования семьи» заключается в настойчивом разъяснении экономических преимуществ малодетной семьи (1-2 ребенка) перед многодетной (5-10 детей), обучении населения пользованию противозачаточными средствами, а также в материальном и моральном поощрении семей, следующих этим рекомендациям.

Если стихийные демографические процессы станут управляемыми, в перспективе возможен демографический переход от прежнего неустойчивого баланса высокой смертности и высокой рождаемости к новому, более стабильному балансу низкой смертности и низкой рождаемости. Достижение этой цели во второй половине XXI в. позволит стабилизировать мировое население на уровне 12-15 млрд. человек. Это будет означать соответствие фундаментальному экологическому закону роста численности населения по наиболее оптимальному варианту, соответствующему предельной экологической емкости планеты.

           Литература:

1. Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М.: КРУК, 1994
2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ, 1998
3. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999
4. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогресс, 1975
5. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975
6. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4 кн. М., 1994

 

 

2. Гомеостаз  популяции и способы их поддержания. Группы факторов, регулирующих численность популяции.

Способность популяции к авторегуляции носит название гомеостаза популяции. Обычно популяция находится именно в состоянии динамического равновесия, которое достигается за счет чередования положительных и отрицательных обратных связей. При росте численности особей сокращаются запасы пищи, что влечет уменьшение численности за счет увеличения смертности, а сократившаяся популяция позволяет накопить запасы пищи и ведет к увеличению рождаемости, т. е. росту численности и т. д.   Таким образом, структурированность, интегрированность составных частей (особей) или целостность, авторегуляторные механизмы и способность к адаптациям — это в целом определяет популяцию как биологическую систему надорганизменного уровня.

Плотность популяции обычно имеет определенный оптимум. При любом отклонении от этого оптимума начинают срабатывать механизмы ее внутрипопуляционной регуляции. Одним из основных механизмов, способствующих установлению в популяции устойчивой стабильности, служит действие зависимых от плотности факторов. Абиотические факторы так же влияют на смертность популяции, но самостоятельно не создают ей устойчивой стабильности.

Регуляция численности популяции у различных видов животных и растений осуществляется по-разному. Тем не менее, в каждой из них определенным путем устанавливается оптимум плотности.

Рост плотности популяции сопровождается уменьшением размеров особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок изменением скорости развития и соотношения полов, а также увеличением количества диапаузирующих особей, что резко снижает активную часть популяции.

Достаточно изучена регулирующая роль внутривидовой конкуренции за ограниченные ресурсы. У падальных мух из огромного количества откладываемых на труп яиц выходит так много личинок, что пищи на всех не хватает. В результате катастрофически растет смертность в ранних возрастах. Сходное явление обнаружено у короедов (Scolytidae), муравьев-лазиусов (Lasius), у некоторых стрекоз (Odonata) и других насекомых.

В наиболее простых случаях внутрипопуляционные регуляторные механизмы численности проявляются в виде непосредственной конкуренции за необходимые для жизни ресурсы, количество которых недостаточно для удовлетворения потребностей всех особей. Известно, что плотность популяции яблонной плодожорки и капустной моли регулируется конкуренцией за пищу и места для окукливания. Внутривидовая конкуренция у некоторых мух в случае возрастания плотности популяции до определенного уровня приводит к падению массы куколок, что сопровождается повышенной смертностью.

Важной является проблема «минимальной жизнеспособности популяции», суть которой состоит в определении минимальной численности популяции, которая гарантировала бы ее существование в течение какого-то длительного периода. В тоже время падение плотности популяции ниже уровня оптимума, например при усиленном истреблении крыс, вызывает повышение плодовитости и стимулирует их более раннее половое созревание.

Изменение плотности популяции может иметь рефлекторное, или сигнальное действие. В случаи высокой плотности такая сигнализация регулярным путем приводит к сокращению численности популяции, а при малой плотности - ее усиленному размножению и росту.

Однако следует учитывать, что популяция обычно входит в состав сообщества и что устойчивое существование биоценозов возможно только при определенных количественных соотношениях всех компонентов. Этим и вызвано необходимость регуляции численности, обеспечивающей устойчивое состояние, как отдельных популяций, так и биоценозов в целом. Механизмы регуляции численности популяций, основаны на сложных межвидовых взаимоотношениях.

          Литература:

7. Агаджанян Н.А., Торшин В.И. Экология человека. М.: КРУК, 1994
8. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ, 1998
9. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: ДЕАН, 1999
10. Дажо Р. Основы экологии. М.: Прогресс, 1975
11. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1975
12. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. В 4 кн. М., 1994

 

 

Тема 3. Биоценология.

1. Понятие «биоценоз». Типы биотических отношений в  сообществе по В.Н. Беклемишеву  и по Ю. Одуму.

Популяции разных видов взаимодействуют между собой. В ходе взаимодействия они объединяются в сложные системы – биоценозы.

Биоценоз – совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой и средой проживания. Компоненты, образующие биоценоз, взаимозависимы. Изменения, касающиеся только одного вида, могут сказаться на всем биоценозе и даже вызвать его распад. Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы (сообщества) - биогеоценозы.

Следует отметить, что в современной науке системная парадигма (господствующая теоретическая концепция, система взглядов) \доминирует, а в экологии системный подход к рассмотрению объектов живой природы является основным.

Основу возникновения и существования биоценозов представляют отношения организмов, их связи, в которые они вступают друг с другом, населяя один и тот же биотоп (местообитание биоценоза, от латинского bios - жизнь, top - место). Эти связи определяют основное условие жизни в сообществе, возможность добывания пищи и завоевывания нового пространства.

Живые организмы поселяются друг с другом не случайно, а образуют определенные сообщества, приспособленные к совместному обитанию. По направленности действия на организм все воздействия подразделяются на позитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные отношения. Симбиоз - сожительство (от греческого sym - вместе, bios - жизнь) - форма взаимоотношений, при которых оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Есть несколько форм симбиоза: кооперация, мутуализм, комменсализм, квартирантство.

Негативные отношения. Антибиотическая форма взаимоотношений, при которой  обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Отношения хищник - жертва, паразит - хозяин - это прямые пищевые связи, по существу к этому типу экологических взаимодействий можно отнести все варианты пищевых связей.сюда относятся такие формы, как хищничество, паразитизм. конкуренция (внутривидовая и межвидовая).

Нейтральные отношения. Форма взаимоотношений, при которых обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состава сообщества в целом. Например, белки и лоси, обитая в одном лесу, не контактируют друг с другом, однако состояние леса сказывается на каждом из этих видов.

Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регистраторами численности животных и растений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом, чем больше видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом. За счет видового разнообразия сообщество обеспечивает себе как бы резерв выживаемости на случай неожиданных изменений условий жизни.

 

Тема 4. Биоценология и учение об экосистемах.

1. Понятие «биогеоценоз»  и «экосистема». Структура биогеоценоза по В.Н. Сукачёву.

Понятие «экосистема» введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду.