Представление о популяции, его структуре и гомеостазе
Основные вопросы:
1. Понятие о популяции;
2. Структура популяции;
3. Статические показатели популяции;
4. Динамические показатели популяции;
5. Гомеостаз популяции;
Все виды живых организмов в биосфере могут существовать только в форме популяций. Популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих в одно и то же время определенное место в пространстве. Иногда популяцию представляют и как совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство и обладающих сходной наследственностью, т.е. внутри которой осуществляется обмен генетической информацией. Известный современный общественный деятель и ученый-эколог А.В. Яблоков определяет популяцию как минимальную самовоспроизводящую группу особей одного вида, которая на протяжений эволюционно длительного времени населяет определенное пространство и образует самостоятельную генетическую систему.
Известно, что наследственная информация хранится в хромосомах в виде нуклеиновых кислот, молекулы которых или их отдельные части, называемые генами, определяют наследственные признаки! Совокупность всех генов образует генотип, а совокупность всех особей, хранящих и передающих по наследству генетическую информацию, формирует генетический фонд или генофонд популяций
Подобно различиям, существующим между отдельными особями, имеются различия и между популяциями, так как каждая популяция приспособлена к условиям той местности, в которой та обитает. Благодаря свойству приспособления (адаптации) к условиям окружающей среды популяция может обосноваться в определенной области при наличии подходящего климата, питательных веществ и источника энергии. Поэтому каждая популяция обладает рядом признаков, отсутствующих у отдельных ее членов. Такими отличительными признаками являются численность и плотность популяции, подходящее место обитания, которое по своим температуре, влажности, характеру почвы и растительности, пищевым ресурсам и прочим параметрам соответствовало бы ее потребностям.
С одной стороны популяция является элементарной единицей биоценотического взаимодействия, входя в фунционально-экологический ряд различных уровней организации жизни:организм-популяция-биоценоз-биогеценоз-биосфера.
С другой стороны, популяция является элементарной единицей эволюционного развития, включаясь в генетико-эволюционный ряд, отражающий филогенетические связи таксонов разного уровня: организм-популяция –вид-род-семейство-отряд-класс-царство.
Вид как правило, включает множество популяций. Между популяциями происходит обмен особями благодаря миграциям. Различают следующие разновидности популяции: локальная, экологическая, географическая.
Структура популяции. Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), половую (соотношение полов) и пространственную (колонии, семьи).
Любая популяция имеет структуру. Различают пространственную, возрастную, половую, поведенческую, генетическую и др. виды структуры популяции. Пространственная структура-это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она может быть равномерным, случайным и групповым. Распространение организмов за пределы популяции называется расселением. Способы расселения: анемохория(распространение ветром), гидрохория(водой), фитохория(растениями), зоохория(животными).
Половая структура-это количественное соотношение особей по полу.
Генетическая структура - характеризуется степенью генетического разнообразия особей.
Возрастная структура-это количественное соотношение особей разных возрастных групп.
Этологическая (поведенческая структура - это система взаимоотношений между членами одной популяции. Этология(греч.-характер) –наука о биологических основах поведения животных.
Возрастная структура отражает особенности распределения численности популяции по возрастам и может быть выражена в виде зависимостей относительного числа особей (по отношению к численности популяции), возраст которых находится в определенных временных интервалах. В демографических исследования возрастная структура населения отдельных стран, регионов или мира в целом определяется соотношением долей (в процентах) групп людей, чей возраст находится в равных (годовых, пятилетних и др.) интервалах времени. Графическое представление этих соотношений называют пирамидами возрастов, которые также являются показателями возрастной структуры популяции.
По виду возрастной структуры можно судить о том, является ли популяция развивающейся (с растущей численностью) либо сокращающейся популяцией. Для развивающейся популяции характерно значительное превышение численности возрастной группы особей с дорепродукционным возрастом по сравнению с группой, имеющей пострепродукционный возраст. Репродукционным называют возраст особей, которые могут давать потомство. Сокращающаяся популяция имеет обратное соотношение возрастных групп дорепродукционного и пострепродукционного возрастов.
Природно-антропогенные популяции.
До сих пор мы рассматривали в настоящем разделе природные популяции, находящиеся в естественных местообитаниях. Хозяйственная деятельность человека привела к возникновению природно-антропогенных популяций. Такие популяции могут быть связаны с выращиванием сельскохозяйственных культур, когда многие животные, например мыши, приспосабливаясь к системе хозяйства, изменяют характеристики своей популяции, в частности численность популяции. Используя в своих целях растительный и животный мир Земли, человек всегда имеет дело с конкретными природными популяциями, изменяя их численность, структуру и другие количественные характеристики, что во многих случаях уже приводило и приводит к исчезновению разных популяций в различных регионах. Так, резкое снижение численности многих диких животных в результате чрезмерного промысла (охота, промысловый лов рыбы и др.) может доходить до такого уровня, что нарушает условия случайного скрещивания особей и приводит к вымиранию популяции. Многие дикие копытные в Африке были не только вытеснены в процессе животноводства, но и специально уничтожены как носители опасных заболеваний, переходящих на домашних животных. Природно-антропогенные популяции формируются на всех территориях интенсивной хозяйственной деятельности, необязательно сельскохозяйственной направленности.
Численность и плотность популяций. Численностью популяции
одного вида называют количество особей этого вида. Численность популяций в биосфере сильно меняется как во времени, так и в пространстве, зависит от условий местообитания и подвержено воздействию человека. Численность популяций разных видов колеблется от нескольких десятков до десятков тысяч особей (у микроорганизмов-до миллиардов особей). Численность популяции - одна из ее важнейших характеристик, позволяющая экологам судить о степени благоприятности условий обитания как для самой популяции, так и для биогеоценоза в целом. Плотность популяции -это ее численность, отнесенная к единице занимаемого ею пространства, или среднее число особей на единицу площади (обьема}.
Численность популяции может возрастать по двум причинам: в результате эмиграции из другого ареала и за счет естественного прироста особей, определяемого превышением в популяции рождаемости над смертностью.Для человеческой популяции смертность выражается средним числом смертей в год на 1000 человек, а рождаемость обычно определяют числом рождений(живых детей) на 1000 человек за год. Изучением статистики рождаемости и смертности людей, анализа их временных и географических закономерностей для целей прогноза занимается демография. В таблицах 1.1 и 1.2 приведена статистика рождаемости и смертности в некоторых странах и регионах по данным 1981г.
Например, в развитых странах (США, ФРГ) смертность в среднем ниже, чем в развивающихся странах (Кения, Индия, Мексика). Известно, что в ряде развивающихся стран (например, в Индии после второй мировой войны) были введены программы медицинской помощи населению и реализованы продовольственные программы, что при сравнительно высокой рождаемости привело к снижению смертности. Разница в показателях рождаемости и смертности в развитых странах значительно меньше, чем в развивающихся странах, что объясняет высокие годовые приросты численности населения в развивающихся странах по сравнению с развитыми странами.
По оценкам демографов в первые два - три десятилетия XXI века общая численность людей на планете увеличится приблизительно вдвое, причем население развитых стран увеличится незначительно, а основной прирост народонаселения придется на развивающиеся страны.
1. Понятие о популяции;
2. Структура популяции;
3. Статические показатели популяции;
4. Динамические показатели популяции;
5. Гомеостаз популяции;
Все виды живых организмов в биосфере могут существовать только в форме популяций. Популяция - это совокупность особей одного вида, занимающих в одно и то же время определенное место в пространстве. Иногда популяцию представляют и как совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство и обладающих сходной наследственностью, т.е. внутри которой осуществляется обмен генетической информацией. Известный современный общественный деятель и ученый-эколог А.В. Яблоков определяет популяцию как минимальную самовоспроизводящую группу особей одного вида, которая на протяжений эволюционно длительного времени населяет определенное пространство и образует самостоятельную генетическую систему.
Известно, что наследственная информация хранится в хромосомах в виде нуклеиновых кислот, молекулы которых или их отдельные части, называемые генами, определяют наследственные признаки! Совокупность всех генов образует генотип, а совокупность всех особей, хранящих и передающих по наследству генетическую информацию, формирует генетический фонд или генофонд популяций
Подобно различиям, существующим между отдельными особями, имеются различия и между популяциями, так как каждая популяция приспособлена к условиям той местности, в которой та обитает. Благодаря свойству приспособления (адаптации) к условиям окружающей среды популяция может обосноваться в определенной области при наличии подходящего климата, питательных веществ и источника энергии. Поэтому каждая популяция обладает рядом признаков, отсутствующих у отдельных ее членов. Такими отличительными признаками являются численность и плотность популяции, подходящее место обитания, которое по своим температуре, влажности, характеру почвы и растительности, пищевым ресурсам и прочим параметрам соответствовало бы ее потребностям.
С одной стороны популяция является элементарной единицей биоценотического взаимодействия, входя в фунционально-экологический ряд различных уровней организации жизни:организм-популяция-биоценоз-биогеценоз-биосфера.
С другой стороны, популяция является элементарной единицей эволюционного развития, включаясь в генетико-эволюционный ряд, отражающий филогенетические связи таксонов разного уровня: организм-популяция –вид-род-семейство-отряд-класс-царство.
Вид как правило, включает множество популяций. Между популяциями происходит обмен особями благодаря миграциям. Различают следующие разновидности популяции: локальная, экологическая, географическая.
Структура популяции. Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), половую (соотношение полов) и пространственную (колонии, семьи).
Любая популяция имеет структуру. Различают пространственную, возрастную, половую, поведенческую, генетическую и др. виды структуры популяции. Пространственная структура-это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она может быть равномерным, случайным и групповым. Распространение организмов за пределы популяции называется расселением. Способы расселения: анемохория(распространение ветром), гидрохория(водой), фитохория(растениями), зоохория(животными).
Половая структура-это количественное соотношение особей по полу.
Генетическая структура - характеризуется степенью генетического разнообразия особей.
Возрастная структура-это количественное соотношение особей разных возрастных групп.
Этологическая (поведенческая структура - это система взаимоотношений между членами одной популяции. Этология(греч.-характер) –наука о биологических основах поведения животных.
Возрастная структура отражает особенности распределения численности популяции по возрастам и может быть выражена в виде зависимостей относительного числа особей (по отношению к численности популяции), возраст которых находится в определенных временных интервалах. В демографических исследования возрастная структура населения отдельных стран, регионов или мира в целом определяется соотношением долей (в процентах) групп людей, чей возраст находится в равных (годовых, пятилетних и др.) интервалах времени. Графическое представление этих соотношений называют пирамидами возрастов, которые также являются показателями возрастной структуры популяции.
По виду возрастной структуры можно судить о том, является ли популяция развивающейся (с растущей численностью) либо сокращающейся популяцией. Для развивающейся популяции характерно значительное превышение численности возрастной группы особей с дорепродукционным возрастом по сравнению с группой, имеющей пострепродукционный возраст. Репродукционным называют возраст особей, которые могут давать потомство. Сокращающаяся популяция имеет обратное соотношение возрастных групп дорепродукционного и пострепродукционного возрастов.
Природно-антропогенные популяции.
До сих пор мы рассматривали в настоящем разделе природные популяции, находящиеся в естественных местообитаниях. Хозяйственная деятельность человека привела к возникновению природно-антропогенных популяций. Такие популяции могут быть связаны с выращиванием сельскохозяйственных культур, когда многие животные, например мыши, приспосабливаясь к системе хозяйства, изменяют характеристики своей популяции, в частности численность популяции. Используя в своих целях растительный и животный мир Земли, человек всегда имеет дело с конкретными природными популяциями, изменяя их численность, структуру и другие количественные характеристики, что во многих случаях уже приводило и приводит к исчезновению разных популяций в различных регионах. Так, резкое снижение численности многих диких животных в результате чрезмерного промысла (охота, промысловый лов рыбы и др.) может доходить до такого уровня, что нарушает условия случайного скрещивания особей и приводит к вымиранию популяции. Многие дикие копытные в Африке были не только вытеснены в процессе животноводства, но и специально уничтожены как носители опасных заболеваний, переходящих на домашних животных. Природно-антропогенные популяции формируются на всех территориях интенсивной хозяйственной деятельности, необязательно сельскохозяйственной направленности.
Численность и плотность популяций. Численностью популяции
одного вида называют количество особей этого вида. Численность популяций в биосфере сильно меняется как во времени, так и в пространстве, зависит от условий местообитания и подвержено воздействию человека. Численность популяций разных видов колеблется от нескольких десятков до десятков тысяч особей (у микроорганизмов-до миллиардов особей). Численность популяции - одна из ее важнейших характеристик, позволяющая экологам судить о степени благоприятности условий обитания как для самой популяции, так и для биогеоценоза в целом. Плотность популяции -это ее численность, отнесенная к единице занимаемого ею пространства, или среднее число особей на единицу площади (обьема}.
Численность популяции может возрастать по двум причинам: в результате эмиграции из другого ареала и за счет естественного прироста особей, определяемого превышением в популяции рождаемости над смертностью.Для человеческой популяции смертность выражается средним числом смертей в год на 1000 человек, а рождаемость обычно определяют числом рождений(живых детей) на 1000 человек за год. Изучением статистики рождаемости и смертности людей, анализа их временных и географических закономерностей для целей прогноза занимается демография. В таблицах 1.1 и 1.2 приведена статистика рождаемости и смертности в некоторых странах и регионах по данным 1981г.
Например, в развитых странах (США, ФРГ) смертность в среднем ниже, чем в развивающихся странах (Кения, Индия, Мексика). Известно, что в ряде развивающихся стран (например, в Индии после второй мировой войны) были введены программы медицинской помощи населению и реализованы продовольственные программы, что при сравнительно высокой рождаемости привело к снижению смертности. Разница в показателях рождаемости и смертности в развитых странах значительно меньше, чем в развивающихся странах, что объясняет высокие годовые приросты численности населения в развивающихся странах по сравнению с развитыми странами.
По оценкам демографов в первые два - три десятилетия XXI века общая численность людей на планете увеличится приблизительно вдвое, причем население развитых стран увеличится незначительно, а основной прирост народонаселения придется на развивающиеся страны.