Популяция как биологическая экосистема. Пространственные и временные характеристики популяций

Министерство  спорта, туризма и молодежной политики Российской Федерации. 

Федеральное государственное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования  «Волгоградской Государственной Академии Физической Культуры». 
 
 

                Реферат

                         По биологии

На тему: «Популяция как биологическая экосистема. Пространственные и временные характеристики популяций». 
 
 
 

                                                                                      Выполнила:

                                                                                      Студентка 108 гр.

                                                                                      Свистунова Е.В.

                                                                                      Проверила:

                                                                                      Рудаскова Е.С. 
 
 

                                             Волгоград 2011 

Содержание:

1. Систематика;
2. Вид;
3. Популяция;
4. Пространственные характеристики популяции;

    А.Пространственное распределение;

    Б.Численность популяции;

                   В.плотность популяции.

5. Временные характеристики популяции;

          А.Рождаемость;

          Б.Смертность;

          В.Рост популяции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Систематика – наука о классификации, т.е. группировка по сходству и родству. Основоположник систематики – К.Линней.

Таксон – основная систематическая категория.

Таксоны царства Растения:

Вид – род  – семейство – порядок –  класс – отдел – царство

Таксоны царства Животные:

Вид – род  – семейство – отряд – класс  – тип – царство

Вид – одна из основных форм организации живого, основная категория биологической классификации. Понятие «вид» ввел ботаник Д.Рей в 17 веке, обозначил вид (бинарная номенклатура) К.Линней, вид как этап эволюции – Ч.Дарвин.

Вид – совокупность особей, которая характеризуется:

• Происхождением от общего предка;
• Сходством морфологических, физиологических и биохимических признаков;
• Свободным скрещиванием и плодовитым потомством;
• Распространением на Земле в сходных экологических условиях.

Внутри ареала вид распадается на более мелкие единицы – популяции. Виды живут популяциями.

Популяция – структурная единица вида, надорганизменная форма организации живого, единица эволюции.

Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих определенный ареал, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, генетическую основу и в той или иной степени изолированных от других популяций данного вида.

Особенности популяции  как группового объединения, которые  не присущи каждой отдельно взятой особи, называются основными демографическими характеристиками, или свойствами популяции.

Они бывают  пространственными (статистическими) и временными  (динамическими).

1. К пространственным характеристикам относятся: общая численность, пространственное распределение, возрастной и половой составы популяции. Они характеризуют состояние популяции в какой-то определенный момент времени (t).

Занимаемое  популяцией пространство предоставляет  ей средство к жизни. Каждая территория или акватория может прокормить лишь определенное число особей. Однако полнота использования ресурсов зависит не только от общей численности  особей популяции, но и от их размещения в пространстве. Это хорошо видно  на примере растений, «жизненная территория»  которых не может быть меньше некоторой  предельной величины (злаки – 25–30 см2). Перехватывая корнями питательные вещества и воду, выделяя активные вещества, каждое растение распространяет свое влияние на определенную территорию, поэтому оптимальным для популяции является такой интервал между соседними особями, при котором они не влияют отрицательно друг на друга.

Равномерное упорядоченное распределение особей на занимаемой территории в природе  встречается редко. В каждом конкретном случае тип распределения в занимаемом пространстве оказывается приспособительным, т.е. позволяющим оптимально использовать имеющиеся ресурсы.

У подвижных  животных имеются разнообразные  способы упорядочивания распределения  в пространстве. Эти животные делятся  на две основные группы – оседлых  и кочевых. При оседлом существовании  животные в течение  всей или большей  части жизни используют довольно ограниченный участок среды. Этот образ  таит в себе угрозу быстрого истощения  ресурсов, поэтому у оседлых животных выработались приспособления, которые  обеспечивают разграничения мест обитания отдельных особей или других внутрипопуляционных  группировок.

У оседлых  видов пространственная структура  популяции может быть диффузной, мозаичной, пульсирующей или циклической.

В популяциях диффузного типа животные в пространстве распределены дисперсно, не образуя обособленных поселений. Этот тип структуры характерен для мелких млекопитающих открытых пространств (пустынь, степей).

Мозаичный тип  размещения возникает тогда, когда  пригодные для заселения места  распределены в пространстве резко  неравномерно (колонии кротов встречаются  на луговинах и опушках леса).

Пульсирующий  тип характерен для популяций  с резким колебанием численности. В  годы депрессий популяция состоит  из обособленных поселений, в годы подъема  – занимает всю пригодную территорию.

Циклический тип пространственной структуры  характерен для оседлых животных, попеременно использующих разные участки  в течение года (например, лемминги зимуют на сухих прибрежных возвышенностях, а летом переселяются на разнотравно-злаково-лишайниковые участки). 

Циклический тип освоения территории оседлыми животными  сходен с использованием ресурсов кочевыми популяциями. Наиболее заметно кочевничество  у тех млекопитающих, образ жизни  которых требует обширных пространств, - слонов, медведей, копытных и т.д.

Как видно, пространственная структура популяций очень динамична. Она подвержена сезонным и другим адаптивным перестройкам. Однако масштабы возможных изменений и тип  использования территории определяются биологическими особенностями вида.

А. Пространственное распределение организмов в популяции имеет свои особенности. Могут встречаться несколько типов пространственного распределения особей в популяции. Эти типы выражают реакции особей в популяции на различные влияния, например благоприятные физические условия или конкурентные реакции. Пространственная структура популяции может изменяться во времени: она зависит от сезона года, численности особей, возраста популяции и т. д.

1. Равномерное (регулярное) распределение наблюдается при сильной конкуренции особей, когда вероятность нахождения одной особи рядом с другой крайне мала. В природе встречается очень редко.

Например, у деревьев, у животных, которым свойственна  территориальность, и они «метят»  свою территорию; у хищных рыб, пластинчатожаберных моллюсков.

2. Случайное распределение— когда организмы расселяются в однородной среде. В этом случае сила и направление воздействия абиотических и биотических факторов случайно изменяются во времени и пространстве. Встречается не очень часто. Характерно для пауков, обитающих в лесной подстилке, майских жуков, тлей.

3. Групповое или пятнистое (конгрегационное) распределение — наиболее распространенный тип, характерный и для водных, и для наземных экосистем. Оно обусловлено прежде всего неоднородностью экологических условий среды. Например, косяки рыб, стаи водоплавающих птиц при перелетах.

Групповое размещение обеспечивает популяции более высокую  устойчивость по отношению к неблагоприятным  условиям, чем отдельной особи. Многие животные, ведущие подвижный образ  жизни, расселяются активно. Это  приводит к интенсивному смешению популяций  и стирает границы между ними. Например, очень подвижные песцы, некоторые птицы и другие животные имеют огромные ареалы без резких границ между популяциями. У малоподвижных  и пассивно перемещающихся организмов, наоборот, популяции четко разграничены даже на небольшой территории. Например, популяции многих земноводных, наземных моллюсков.

Размеры ареала популяции зависят от величины ее особей. Мелкие особи занимают сравнительно небольшие ареалы, а особи крупных  размеров живут на обширных территориях. Однако это правило имеет много  исключений. Известно, например, что  территория, занимаемая популяцией прыткой  ящерицы, может колебаться от 0,1 га до нескольких гектаров. 

Знание типа пространственного распределения  особей важно при оценке плотности популяции методом выборки.

Б. Численность популяции — это общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Численность никогда  не бывает постоянной и зависит от соотношения интенсивности размножения, смертности, миграции. В процессе размножения  происходит рост популяции, смертность же приводит к сокращению ее численности.

Изменение числа  особей в популяции во времени  называется динамикой численности.

Изучение динамики численности популяций имеет  важное значение для предсказания резкого роста числа вредителей или промысловых животных.

В природных  условиях изменение численности  популяций носит колебательный  характер. У некоторых популяций  колебания численности носят  правильный циклический характер.

Например, циклы  у саранчи. Сведения о нашествии  странствующей саранчи в Евразии  дошли до нас еще с глубокой древности. Саранча живет в пустынях и маловодных районах. На протяжении многих лет она не совершает миграций, не пожирает посевов, не привлекает к  себе внимания. Но со временем плотность  популяций саранчи достигает  огромных размеров и ряд насекомых  за счет гормональных изменений претерпевает метаморфоз. У них начинают развиваться  длинные крылья, они перелетают в  сельскохозяйственные районы, съедая все на своем пути. Вероятной причиной таких изменений является нестабильность факторов среды.

Иногда колебания  численности вызваны внутренними  факторами. Например, у ряда млекопитающих  из-за перенаселенности происходят резкие изменения физиологического состояния  на нейро-гуморальном уровне. Меняется их поведение, снижается устойчивость к заболеваниям и другим видам стресса. Повышается смертность и снижается плотность популяции. Например, зайцы-беляки в периоды пика численности внезапно погибают от «шоковой болезни».

Таким образом, факторы, влияющие на численность популяции, можно разделить на:

1) не зависящие от ее плотности (абиотические факторы);

2) зависящие от ее плотности (биотические факторы — конкуренция, хищничество, обеспеченность пищей, распространение инфекций и т. д.). 

Множество механизмов регуляции численности популяции  в природных условиях способствует тому, что в природных популяциях редко наблюдается катастрофический рост численности, подрыв ресурсов и гибель популяции.

Способность популяции  поддерживать оптимальную в данных условиях численность называется гомеостазом популяции.

В связи с  трудностью определения общей численности  популяции на практике определяют ее плотность.

В. Плотность популяции — это среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. 

Оптимальная плотность — это такой уровень плотности, при котором совмещается рациональное использование территории и осуществление внутрипопуляционных функций. Поддержание оптимальной плотности — сложный процесс биологического регулирования, основанный на принципе обратной связи.