Популяции и их экологическая характеристика.

В пределах ареала определенного вида условия для существования организмов неодинаковы, следовательно, будут иметь место различия между структурными группировками вида. Например, вид окуня речного имеет прибрежную и глубоководную популяции. Количество популяций зависит в основном от величины ареала и разнообразия условий существования. Группы пространственно-смежных популяций могут образовывать географическую расу, или подвид. Единство особей популяции обеспечивает свободное скрещивание-панмиксию. Каждая популяция характеризуется определенными признаками, которые подчеркивают ее экологические особенности. Раздел экологии, изучающий условия формирования, структуру и динамику развития популяций отдельных видов называется популяционной экологией.

Экологическая характеристика популяций - это перечень особенностей, которые описывают взаимодействие популяций с комплексом экологических факторов определенной среды обитания.

Любая популяция вида занимает определенную территорию, которая называется популяционным ареалом. Ареал популяции может иметь разную величину, зависит во многом от степени подвижности особей. Каждая популяция характеризуется численностью-числом особей, которая входит в состав популяции и занимает определенную площадь или объем в биоценозе. Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, но ее ограничивают ресурсы, которые необходимы для нормального функционирования. Численность особей в популяции колеблется в определенных пределах, однако она не может быть ниже некоторой границы. Сокращение численности ниже этого предела может привести к вымиранию популяции. Численность популяции определяется рождаемостью, смертностью, их соотношением в виде естественного прироста, а также иммиграцией (вселения) и эмиграцией (выселение). Рождаемость-количество особей популяции, рождается в единицу времени, а смертность-число особей популяции, которые погибают за это же время. Если рождаемость преобладает над смертностью, то, будет наблюдаться положительный естественный прирост и численность популяции, будет увеличиваться. В соответствии с величиной ареала популяции и численности особей вычисляется плотность популяции. Плотность популяции определяется средним количеством особей, приходящаяся на единицу площади или объема. Для каждого комплекса условий среды обитания есть определенная оптимальная густота популяции, определяемая емкостью среды обитания. Плотность популяции можно отобразить через такой показатель, как биомасса. Биомасса популяции - масса особей популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.

2. Структура популяции.

В пределах популяции можно выделить группы, которые определяют ее характерную структуру.

Структура популяции - деление популяции на группы особей, которые отличаются по тем или иным свойствам (размеры, пол, местоположение, особенности поведения и т.д.).

Различают следующие виды структуры популяций:

Сезонные популяционные волны – обусловлены особенностями жизненных циклов или сезонной сменой климатических факторов;

Несезонные популяционные волны – вызваны изменениями различных экологических факторов.

Популяция сама по себе может поддерживать свою численность неограниченное время. На уровне популяции существуют процессы саморегуляции, приводящие в соответствие плотность популяции к емкости среды обитания и проявляются в виде волн жизни.

Основными механизмами регуляции численности популяции являются:

1) регуляция взаимосвязями с популяциями других видов (например, численность рыси зависит от численности зайцев);

2) регуляция расселением (миграции белок);

3) регуляция общественным поведением (у общественных насекомых в размножении участвуют отдельные самки-матки и самцы, количество которых регулируется в процессе размножения);

4) регуляция территориальным поведением (мечения территории у медведей, зубров, тигров)

5) регуляция перенаселением и стрессовым поведением (явление каннибализма у чаек).

Вследствие длительного приспособления к условиям существования у популяций выработались механизмы, позволяющие избежать неограниченного роста численности, и способствуют поддержанию плотности популяции на относительно постоянном уровне.

4.Гомеостаз популяции– это поддержание численности популяции на определенном, оптимальном для данной среды обитания уровне. На гомеостаз популяции влияют абиотические факторы, а также межвидовые и внутривидовые взаимосвязи. 5.Екосистемы, их структура и свойства.

Экосистема-совокупность организмов разных видов и среды их обитания, связанные обменом вещества, энергии и информации. Домашний аквариум, озеро на окраине села, степной балка, лесной массив, кабина космического корабля, целая наша планета все это экосистемы единой биосферы. Понятие «экосистема» предложил в 1935 году А.Тесли. Функционирования экосистемы обеспечивает «внутренний» биологический кругооборот веществ между абиотическими и биотическими частями. Экосистемы являются открытыми биосистемами, и поэтому для существования во времени нужны «внешние» потоки энергии, вещества и информации в составе общего геологического круговорота.

Близкими к экосистемам является биогеоценозы.

Биогеоценоз-это определенная территория с однородными условиями существования, населенная взаимосвязанными популяциями разных видов, объединенных между собой круг воротом веществ и потоком энергии. Понятие о биогеоценозе введено В.М.Сукачовым (1940). Основой подавляющего большинства биогеоценозов являются фотосинтезирующие организмы, которые образуют растительные группировки. Биогеоценоз, в отличие от экосистемы, является конкретным, территориальным понятием, потому что он занимает ограниченный участок с однородными условиями существования и с соответствующим фитоценозом (растительным группировкам).

В экосистеме выделяют биотические и абиотические части. Биотическая часть экосистемы является совокупностью взаимосвязанных живых организмов, образующих биоценоз. Биоценоз-это группировка взаимосвязанных между собой популяций организмов разных видов, населяющих участок местности с однородными условиями существования. Это понятие предложил немецкий гидробиолог К.Мьобиус. Основой биоценозов является фитоценоз (растительные группировки), с которыми связаны зооценозы (группировки животных) и микробиоценозы (группировка микроорганизмов). Биоценозы существуют на определенном участке среды, которая называется биотопом.

Биотическую часть экосистемы составляют различные экологические группы организмов, объединенные между собой пространственными и трофическими связями - продуценты, консументы и редуценты.

Продуценты - популяции автотрофных организмов, способных синтезировать органические вещества из неорганических. Это зеленые растения, цианобактерии, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии. В водных экосистемах основными продуцентами являются водоросли, а на суше – семена растения.

Консументы – популяции гетеротрофных организмов, которые питаются непосредственно или через другие организмы готовым органическим веществом, синтезированным автотрофами. Различают консументы 1 порядка (гетеротрофные растительные организмы (фитофаги), паразиты растений), консументы 2 и последующих порядков (гетеротрофные организмы, питающиеся растительноядными формами (хищники), паразиты животных, а также сапрофаги).

Редуценты– популяции гетеротрофных организмов, которые в процессе жизнедеятельности разлагают мертвые органические вещества до минеральных, которые затем используются продуцентами. Это гетеротрофные сапрофитные организмы – бактерии и грибы, выделяющие ферменты и органические остатки и поглощающие продукты их расщепления. В процессах разложения органических соединений участвуют детритофаги (потребляют измельченную органику, например, дождевые черви, личинки мух), сапрофаги поедают помет животных и человека, например, жуки-навозники), некрофаги (поедают трупы животных, например, жуки-навозники) .

В состав абиотической части биогеоценоза входят следующие компоненты:

Неорганические вещества-соединения, которые включаются в биогенную миграцию веществ (например, СО₂, О₂, азот, вода, сероводород и др.);

Органические вещества-соединения, которые связывают между собой абиотическую и биотическую части экосистемы;

Микроклимат, или климатический режим-совокупность условий, определяющих существование организмов (освещенность, температурный режим, влажность, рельеф местности и т.п.).

Основными свойствами экосистем являются: целостность, самовоспроизведение, устойчивость, саморегуляция и др... Взаимосвязи между популяциями в экосистемах.Состав и структура группировок, их устойчивость и изменение зависит от сложных взаимосвязей между популяциями разных видов. Выделяют следующие типы связей между отдельными популяциями разных видов в экосистемах:

Прямые - непосредственно связывают две популяции (хищник и добыча, паразит и хозяин);

Косвенные - популяции одного вида влияют на популяцию другого опосредованно, через популяции третьего (хищники, поедая добычу, влияют на популяции растений);

Трофические - это связи питания (хищник-добыча);

Топические - это пространственные связи (орхидеи на стволах деревьев);

Антибиотические взаимосвязи (хищничество, конкуренция, выедание) - каждая из взаимодействующих популяций разных видов испытывает негативное влияние другой;

Нейтральные взаимосвязи - существование на общей территории популяции разных видов не влечет для каждой из них никаких последствий (хищники разных видов);

Симбиотические взаимосвязи (мутуализм, комменсализм, паразитизм) - все формы сосуществования организмов разных видов (клубеньковые бактерии и бобовые растения).

6.Саморегуляция экосистем. Агроценозы. Саморегуляция –способность к восстановлению внутреннего равновесия после какого-либо природного или антропогенного воздействия. Колебания количественных и качественных показателей, характеризующих экосистемы, происходит вокруг определенных средних (оптимальных) значений. Стабильность экосистемы предполагает постоянство (гомеостаз) популяций каждого ее вида. Регулирующими факторами, которые сглаживают колебания численности отдельных видов, является внутривидовые и межвидовые связи. Состояние равновесия популяции определяется соотношением лимитирующих факторов, обусловливающие сопротивление среды, с одной стороны, и биотический потенциал размножения - с другой. Экосистема только стремится к устойчивости, но никогда ее не достигает: во-первых, меняются внешние условия, во-вторых, виды изменяют среды обитания.

Контроль знаний и умений:

1) Что такое структура популяции?

2) Какие различают виды структуры популяции?

3) Как регулируется численность популяции?

4) Какой главный фактор, влияющий на гомеостаз популяции?

5) в чем отличие экосистемы от биогеоценоза?

Домашнее задание: пересказ конспекта, §28,29, (30-33,47) подготовить сообщения, Лек.№ 25.

Лекция № 26