Экологическая структура популяции. Динамика популяций и её регуляция

Популяция - это совокупность особей одного вида, совместно населяющих общий ареал и взаимодей­ствующих между собой (свободно скрещивающихся).

Основные показатели популяции: численность, рождаемость, смертность и прирост.

Биотический потенциал - показатель способности, с какой могла бы расти численность популяции в случае неограниченного пространства, пищи, отсутствия хищников, паразитов и конкуренции со стороны других видов (биологический взрыв).

Так, водный гиацинт заполонил тропические реки Юго-Восточной Азии и Африки (рис. 130). Родина это­го растения - Южная Америка, где его размножение сдерживают насекомые местных видов. В XIX в. из- за красивых цветков водный гиацинт стали разводить в прудах. Попав затем в естественные водоемы и не встретив там преград, он быстро размножился и вы­теснил местные растения. Сейчас для борьбы с водным гиацинтом в водоемы, которые он занял, переселили из Южной Америки естественного врага этого расте­ния - жука, объедающего его корни (кактус садовая груша, кролики в Австралии).

Факторы смертности: хищники, паразиты и внутривидовая конкуренция (ограничивают численность).

Чаще все­го численность популяции колеблется около среднего значения, соответствующего ёмкости среды.

У подвижных животных при возрастании плотности популяций наблюдается миграция на новые территории. Например, это характерно для леммингов.

Структура популяции — это соотношение в ней особей разного возраста, пола, размера, и т. п.

Существует два типа динамики популя­ции: стабильный - нет резких колебаний численности (деревья, крупные млекопитающие);

и нестабильный - очень резкие перепады численности (однолетние травы, насекомые, грызуны - у майских жуков кол-во особей в разные годы может различаться в миллион раз).

Колебания численности популяций называются популяционные волны.

Изучением популяционных волн за­нимался и выдающийся русский учёный С. С. Четвериков.

 

Стая саранчи Скалистых гор занимала территорию площадью свыше 500 000 км², весила около 27,5 • 10⁶ т и включал, мерно 12,5 • 10¹² особей.

Конкуренция – идёт за ресурсы, реже за физическое пространство, например, охрана подвижными животными своей территории.

Альтруизм - взаимовыгодные (или выгодные для части особей) отношения между животными: забота родителей о потомстве, формирование больших семейных групп, стадный образ жизни, коллективная оборона от врагов и т.д.

«Караваны» птиц, выстраивающихся в шеренги, клинья, уступы и др., позволяют крыльям отдельных особей в силу аэродинамических эффектов обретать большую подъемную силу (в коллективе летать легче). Есть мнение, что гидродинамические преимущества получают и плывущие стаей рыбы.

 

Кривые выживания – это графики, показывающие число выживших особей вида за определенный интервал времени или возраст.

При построении графика по оси абсцисс откладывают относительный возраст, а по оси ординат — абсо­лютное число выживших особей или их процент от исходного числа.

Кривые выживания можно подразделить на три основных типа:

Первый тип (практически идеальная кривая) - это виды, у которых значительная часть особей достигает репродуктивного возраста и смертность наступает в позднем возрасте.

Они обходятся небольшим репродуктивным потенциалом, поскольку обитают в достаточно стабильных условиях при небольшом сопротивлении среды.

Например, однолетние злаковые растения, которые стареют на поле одновременно, а также орлы, дельфины, крупные млекопитающие да и человек, которые дают в год лишь одного потомка. Средняя продолжительность жизни особей в таких популяциях высока и приближается к максимальной. Кривые такого типа имеют выпуклую форму. Начальный участок кривой выживания человека говорит о младенческой и детской смертности, а конечный участок – наличие долгожителей среди населения.

Кривая 1 близка к идеальной кривой выжива­ния для популяции, в которой старение — главный фактор, влияющий на смертность. Так, в современной развитой стране с высоким уровнем медицинского обслуживания и рациональ­ным питанием большинство людей доживает до старости, но среднюю ожидаемую продолжительность жизни почти невоз­можно увеличить более чем до 75 лет.

Кривая I типа, когда на протяжении всей жизни смертность ничтожно мала, резко возрастая в конце ее, характерна для насекомых, которые обычно гибнут после кладки яиц (ее и называют «кривой дрозофилы»), к ней приближаются кривые выживания человека в развитых странах, а также некоторых крупных млекопитающих.

Третий тип - популяция, у которой смертность относи­тельно постоянна в течение всей жизни организмов (на­пример, 50% за определенное время).              

Причиной смерти пре­имущественно служит слу­чай, и особи гибнут до начала заметного старения, в начальный период жизни. В природе к таким видам относятся, например, устрицы, дающие огромное потомство, а также рас­тения, размножающиеся благодаря рассеиванию большого числа семян. Гидробионты и другие организмы, незаботящиеся о потомстве, выживают за счет огромного числа личинок, икринок, семян и т.п.

Моллюски, прежде чем закрепиться на дне, проходят личиночную стадию в планктоне, где личинки гибнут в огромных количествах, поэтому кривую III называют еще «кривой устрицы».

Второй тип – популяции та­ких видов, для которых смертность мало меняется с возрас­том (птицы, ящерицы, мел­кие млекопитающие и другие организмы).

Встречаются они среди рыб, пресмыкающихся, птиц, многолетних травянистых растений.

С увеличением плотности кривая стано­вится более вогнутой, т. е. при увеличении численности орга­низмов их смертность возрастает.

Экологическая стратегия выживания:

среди растений различают три основных типа стратегий выживания, направленных на повышение вероятности выжить и оставить после себя потомство: виоленты, патиенты и эксплеренты.

Виоленты (силовики) – подавляют всех конкурентов (например, деревья, образующие коренные леса).

Патиенты – виды, способные выжить в неблагоприятных условиях («тенелюбивые», «солелюбивые»).

Эксплеренты (наполняющие) – виды, способные быстро появляться там, где нарушены коренные сообщества, - на вырубках и гарях (осины), на отмелях.

 

Биоценоз — это исторически сложившиеся группы растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые населяют один ареал.

Термин предложил Карл Мёбиус в 1877 г.

Любой биоценоз зависит:

1. от природных условий - биоценоз влажного тропического леса будет сильно отличаться от пустынного, то есть количество видов биоценоза тропиков будет намного обширнее, чем в пустыне.

2. от исторических факторов - более старые сообщества имеют большее количество видов, чем молодые.

Биоценоз – это комплекс живых организмов, в котором присутствуют постоянные связи,называемые пищевыми или трофическими.

На их основе образуются цепи питания.

Организмы питаются организмами другого вида (прямые связи), либо продуктами их жизнедеятельности (косвенные связи).

Биоценозы бывают разного масштаба: биоценоз разрушающегося пня (сообщество муравьев, жуков, грибов, бактерий), хвойного леса (сообщество ежей, зайцев, лис и т.д.).

 

Биоценоз имеет определенные свойства:

1. устойчивость (противодействие внешним факторам),

2. продуктивность (способность производить живые вещества).

Растительный компонент биоценоза – фитоценоз, животный – зооценоз, микробный – микробоценоз.

Ведущий компонент – фитоценоз. Он определяет состав зооценоза и микробоценоза.

Биотоп - природное жизненное пространство с определенными абиотическими факторами (климат, почва), занимаемое природным сообществом. Границы биоценоза совпадают с границами биотопа. Чем разнообразнее условия биотопа, тем больше видов в нем обитает.

Правило взаимоприспособленности организмов в биоценозе К.Мебиуса и Г.Ф.Морозова:

«Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное целое»

 

Структура биоценоза:

Видовая структура – состав входящих в сообщество видов (зайцы, волки, лисы) и соотношение их численности.

Виды в ходе эволюции приспособились к совместному обитанию.

Пространственная структура биоценоза – распределяющая организмы разных видов в пространстве (по вертикали и по горизонтали). Пространственная структура формируется прежде всего растительной частью биоценоза. Различают:

 

1. Ярусность (вертикальная структура биоценоза)

Ярусность – это вертикальное расположение биоценоза, она хорошо выражена в лесах: древесный ярус; кустарниковый; кустарниково-травяной; ярус мхов и лишайников (в лесах умеренного пояса, где выделяют 5 – 6 ярусов).

По количеству ярусов биоценозы бывают: простые; сложные.

В каждом ярусе обитают «свои» животные из состава биоценоза.

 

2. Мозаичность (структура биоценоза по горизонтали) - реализуется в виде неравномерного распределения популяций по площади из-за неоднородности почвы, микроклимата, рельефа и др.

 

Наиболее массовые виды называются доминирующими, например, ковыль в ковыльной степи. Многие виды живут за счет доминантов (грызуны в степи).

Эдификаторы – такие доминантные виды растений, которые своей жизнедеятельностью создают "среду" для всего сообщества и без которых невозможно существование других видов (от лат. aedificator - строитель), или средообразователи (ель - в еловых лесах, сосна - в сосновых).  

Удаление эдификатора из биоценоза приводит к изменению микроклимата биотопа.

Общее число видов, способных уживаться в одном биоценозе в природе очень велико.

Самые богатые биоценозы – тропические леса.

Правило Л. Уоллеса: по мере продвижения с севера на юг видовое разнообразие увеличивается.