167692 (Популяції та їх структура)

17

ДЕРЖАВНА ПОДАТКОВА АДМІНІСТРАЦІЯ УКРАЇНИ

АКАДЕМІЯ ДЕРЖАВНОЇ ПОДАТКОВОЇ СЛУЖБИ

Реферат з предмету

“Екологія”

на тему « Популяції та їх структура»

Виконала:

студентка групи ПБЗ – 24

Калуга Юліана

Ірпінь 2003

ПЛАН

1. ПОНЯТТЯ ПОПУЛЯЦІЇ

2. НЕРІВНОЦІННІСТЬ ПОПУЛЯЦІЙ

3. ІЄРАРХІЯ ПОПУЛЯЦІЙ

4. ПОНЯТТЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ ПОПУЛЯЦІЇ

5. ЧИСЕЛЬНІСТЬ І ЩІЛЬНІСТЬ ПОПУЛЯЦІЇ

6. СТАТЕВА І ВІКОВА СТРУКТУРИ ПОПУЛЯЦІЇ

7. ПРОСТОРОВА СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦІЇ

8. ХАРАКТЕР І РОЗМІЩЕННЯ ОРГАНІЗМІВ У ПОПУЛЯЦІЇ

9. ІЗОЛЯЦІЯ І ТЕРИТОРІАЛЬНІСТЬ

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА:

1. ПОНЯТТЯ ПОПУЛЯЦІЇ

Якщо головним об'єктом досліджень аутекології є моноцен (система організм-середовище), то демекологія вивчає стосунки в надорганізмовій системі — популяція-середовище (демоцен).

Аутекологія розглядає організм якогось виду "як щось гомогенне ціле і, що дуже важливо, генетичне ціле" (Новіков, 1979). Насправді ж, звер­тає увагу вчений, вид за своєю природою є складною біологічною систе­мою зі специфічною структурою і функціями, що зумовлено двома основ­ними причинами. По-перше, властивою органічному світу широкою інди­відуальною і груповою адаптивною мінливістю, яка проявляється у всіх сферах життєдіяльності -- морфології, фізіології, екології й етології. По-друге, різноманіттям екологічних умов, в яких живуть окремі групи осо­бин даного виду, особливо якщо вид охоплює широкий ареал.

Розглянемо для прикладу популяцію бука лісового, який має свої генетичні варіанти в Карпатах, Татрах, Моравії, Німеччині, Франції, Іспанії, Англії. Це генофонд, який характеризується неперервністю (як у просторі, так і в часі), а також здатністю організмів, які належать до даної популяції, схрещуватися. Зазначимо, що в популяції вірогідність схрещування між особинами своєї групи значно вища, ніж з особинами інших груп. Отже, популяції — це сукупності організмів зі значним генетичним обміном. Такі сукупності називають демами, а вивчення статистики їх життя — демографією. Звідси пішла й назва даного розділу екології — демографічна екологія (демекологія), який вивчає ці життєві процеси популяції під кутом зору екологічної науки.

Демекологія, або популяційна екологія, вивчає умови формування, структуру і динаміку розвитку популяцій окремих видів, а точніше, внут­рівидових угруповань, які й називають популяціями. Її завдання — дос­лідження морфологічних особливостей популяцій, їх вікового складу, чисельності та густоти, народжуваності і смертності, поширення і харак­теру розселення організмів, вивчення внутрішньовидових і міжвидових

стосунків у популяції. Цей розділ екології має велике теоретичне і прак­тичне значення, особливо для використання її для охорони видів, регу­лювання їх чисельності та динаміки (рибальство, мисливство тощо).

Сучасні уявлення про біологічну популяцію формувалися впродовж століть. Уже в працях шведського природознавця К.Ліннея (1707-1778) бачимо роздуми про рівновагу в природі, основою якої є народжуваність і смертність організмів. Ідею ролі перенаселення, яке може стати причи­ною катастрофічної смертності організмів, висунув Буффон (1749 р.), а згодом її розвинув Брюкнер (1767 р.). Еволюційна концепція Ч.Дарвіна (1858 р.) ґрунтується на ідеї популяції і явищ, що в ній відбуваються.

Розвиток популяційної екології сьогодні пов'язаний із новими теорія­ми флуктуацій, генетичними і біогеоценотичними особливостями роз­витку популяцій, вивченням їх енергетичного потенціалу.

Термін популяція як екологічне поняття став широко відомим лише в повоєнний період. Цей повсюдно вживаний термін має, на що звертає увагу польський еколог П.Троян, формальний, конкретний і теоретич­ний характер.

Формальна дефініція переступає м~ежі екології. Для демографів попу­ляцією є "певна чисельність мешканців якогось краю", для біолога — "заселення території якимось видом", або ж "організми, які спільно за­селяють конкретний простір", або ж "група особин, об'єднана певними часово-просторовими межами". Для статистика — це кожна "група осо­бин, яка є об'єктом вимірів". Усі ці визначення не вичерпують суті пи­тання, оскільки важко визначити межі розповсюдження популяції. На­приклад, ліс є одночасно місцем поширення популяцій дерев, чагарників, трав'янистих і нижчих рослин, хребетних і безхребетних.

У дослідницькій практиці переважає так зване конкретне визначен­ня популяції. В цьому випадку дослідник сам визначає межі вивчення популяції (популяція щура в умовах багатоповерхової забудови, популяція гриба "борошниста роса" в умовах міських вуличних посадок тощо).

Певні особливості має теоретична дефініція популяції. Вона сто­сується структури популяції, зв'язків її з іншими популяціями в біо­ценозі чи місця популяції в біогеоценозі з його кругообігом речовин і енергії. Цей дефініційний рівень стосується понять демоцену як клітини організації природи, що стоїть на вищому щаблі, ніж особина.

Отже, популяція — це сукупність особин одного виду, які відтво­рюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займа­ють певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному або в ряді біоценозів. Популяція — елементарна еволюційна одиниця, екологічною ознакою якої є щільність, розподіл особин за віком і статтю, характер розміщення в межах екосистеми чи угруповання, тип росту та ін. В біоценозах популяція може мати становище ценопопуляції (сукупність особин одного виду в межах угруповання), поліценотичної популяції (популяції тварин, які переходять з одного біоценозу в інший), інвазійної популяції (популяція, яка нападає на популяції інших організмів: сарана, грибні захворювання).

Популяція розглядається різними біологічними дисциплінами як власний об'єкт дослідження і вивчення. Популяцію вивчають генетики, які досліджують локальні особливості конкретної популяції. Популяція є об'єктом досліджень фізіологів, які, наприклад, вивчають особливість еволюцій сухих чи зволожених місць зростання, також морфологів і анатомів. Сьогодні популяція є об'єктом досліджень систематиків.

2. НЕРІВНОЦІННІСТЬ ПОПУЛЯЦІЙ

Кожна популяція виконує певну функцію в біоценозі, водночас взаємо­діючи з популяціями того ж виду, які перебувають за межами даного біоценозу. Російський вчений В.М. Беклемішев (1960) звернув увагу, що на стан і самодіяльність популяції значною мірою впливають не лише ті явища, які відбуваються всередині даної популяції, але і в сусідніх попу­ляціях. На цій підставі він виділив ряд популяцій:

1. Незалежна популяція — розпоряджається достатнім потенціалом народжуваності, який дає змогу поповнювати їй втрати чисельності і довго існувати без міграції особин ззовні.

2. Напівзалежна популяція — може існувати лише завдяки роз­множенню власних особин в умовах низької чисельності. Імміграція осо­бин ззовні відчутно впливає на наслідки заселення.

3. Залежною стає популяція тоді, коли народжуваність не покриває втрат чисельності. Така популяція не може існувати без імміграції осо­бин ззовні.

4. Псевдопопуляція - це група особин якоїсь популяції, яка не має змоги розмножуватись у даному місці. Такі популяції утворюються зав­дяки міграції особин із сусідніх угруповань і можуть існувати досить довго, беручи участь у біоценотичних процесах, однак без можливості поширення. Такими є популяції стеногалітів — організмів, які надзви­чайно чутливі до концентрації солей у водному середовищі.

5. Періодична — популяція з'являється в незаселених біотопах або поза межами радіуса даного виду впродовж кількох місяців або навіть кількох років. Її існування пов'язане з періодичним виникненням спри­ятливих умов середовища.

6. Геміпопуляція, тобто напівпопуляція, в якій виразно виступає відмінність життєвих вимог у різних фазах життєвого циклу, а окремі постаті посідають різне місце в природі. Наприклад, личинки комара жи­вуть у, водоймищах, тоді як дорослі особини — в лузі. Аналогічно різно-просторова схема життєдіяльності травневого хруща, личинка якого роз­множується і живе в грунті, а сам хрущ — у кронах дерев, де виступає в ролі фітофага.

Запропонована В.М. Беклемішевим класифікація категорій популяцій розкриває функціональні особливості популяційних комплексів, їх роз­виток у просторі й часі. Міграція виду на території, не зайняті популяцією, є прикладом вищої організації живої природи, яким є біологічний вид.

Е. Піанка (1981), спостерігаючи в природі нерівноцінність популяцій, виділяє опортуністичні та рівновагові популяції. Перша категорія спри­чинюється періодичними порушеннями середовища, такими, як пожежі, повені, урагани, посухи, які раптово скорочують щільність популяції до рівня, значно нижчого, ніж максимальний, характерний для конкретно­го місцезростання. Такими є, наприклад, популяції однорічних рослин і тварин, які швидко ростуть навесні і влітку, а з настанням холодної по­годи скорочують свою чисельність.

Друга категорія популяцій (характерна для багатьох хребетних) ви­різняється станом, близьким до рівноваги, зі своїми ресурсами, причому їх щільність є значно стійкішою. Отже, коли оточуюче середовище стабільніше і значною мірою прогнозоване, щільність популяцій коливаєть­ся менше, а смертність має, як правило, спрямований характер, сприяю­чи збереженню тих особин, які краще виживають в умовах високої щіль­ності та конкуренції.

2. ІЄРАРХІЯ ПОПУЛЯЦІЙ

Досліджуючи популяцію бука лісового, ареал якого простягається від Великобританії до західних областей України, помічаємо особливості її розвитку, пов'язані із географічним розміщенням регіону (рівнина, передгір'я, гори, морське узбережжя), а також з безпосередніми умова­ми місцезростання (тип лісу, експозиція, рівень зволоження і родючості). Таким чином, кожний вид займає якийсь конкретний ареал, в різних частинах якого спостерігаються різні умови.

Російський вчений М.П.Наумов (1963) запропонував концепцію ієрархії популяцій залежно від розмірів території, яку вони займають:

1. Елементарна (локальна) популяція — сукупність особин виду, які населяють невелику ділянку однорідної площі. Кількість таких популяцій пропорційна різноманіттю умов біогеоценозу.

2. Екологічна популяція — сукупність елементарних популяцій, тоб­то видові угруповання, приурочені до конкретних біогеоценозів (грабо­вих бучин, дубово-грабових субучин).

3. Географічна популяція — сукупність груп особин попереднього рангу, які заселяють значну територію з географічне однорідними умо­вами середовища. У межах останнього спостерігається єдиний ритм життєвих явищ та інші функціональні особливості, що створюють морфо-фізіологічний тип, який відрізняє дану популяцію від сусідніх, котрі перебувають у інших географічних умовах (генотип бука: рахівський, розточанський, кам'янець-подільський та ін.).

Визначаючи конкретні розміри місцезростань популяцій у природі, В.Д. Федоров і Т.Г. Гільманов (1980) висунули гіпотезу про збіг ареалів популяцій з просторовими межами екосистем. Передусім це стосується популяцій рослин, які, будучи нерухомими, найтісніше пов'язані з умо­вами місцезростання. Популяції тварин, які, в свою чергу, нерозривно пов'язані з рослинами трофічними, хорологічними (просторовими) та іншими стосунками, приурочені до певних екосистем (в дібровах, де основною популяцією є дубова, живуть одні тварини, в борах, де домінує соснова популяція, — інші).

Це дає підставу розглядати кожну популяцію як самостійний елемент екосистеми, її підсистему, вплив якої проявляється у всіх частинах її біотопу. Тому популяція цікавить еколога як підсистема, яка відіграє ту чи іншу роль у функціонуванні усієї екосистеми. Скорочення чисельності популяції рака в поліських річкових екосистемах є сигналом до функціональних змін швидше всього антропогенного характеру: осушення та хімізація перезво­ложених земель призвели до погіршення якості кормових ресурсів виду

Отже, популяція може самостійно існувати лише при взаємодії з іншими популяціями, як компонент екосистеми. Популяція, образно кажучи, вибирає собі екосистему, де б їй найкраще жилося. Водночас цеп процес взаємний: екосистема може й не прийняти її в своє угрупован­ня, якщо вона їй "не підходить".

Розрізняють такі варіанти розподілу популяцій за екосистемами: в декількох сусідніх екосистемах живе одна популяція виду (популяція бука лісового в різних типах лісу — від бучин до субучин); в одній еко­системі проживає лише одна популяція виду (чорновільшаник з вільхою чорною); в одній екосистемі співіснують декілька популяцій видів (в бучині живуть популяції граба, клена, явора, липи, горобини тощо). Для популяцій тварин характерним є те, що від першого до третього варіанта розподілу звичайно зменшуються розміри тіла виду, а отже, і розміри площ, які займає популяція. Наприклад, популяція благородного оленя може заселяти декілька лісових екосистем, а один вид ґрунтових амеб або інфузорій представлений в екосистемі багатьма популяціями. Всі особини одного типу, представлені в екосистемі, утворюють один екотип, який може складатися із частини популяції, з однієї популяції або з декількох популяцій. Кожна популяція займає один популяційний простір.

3. ПОНЯТТЯ ЕКОЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ ПОПУЛЯЦІЇ

Екологічна структура популяції — це її стан на даний момент (кількість та густота особин, їх розміщення у просторі, співвідношення груп за статтю і віком, морфологічні, поведінкові й інші особливості) Структура популяції являє собою форми адаптації до умов її існування, є своєрідним віддзеркаленням природних сил, які на неї впливають. Нинішня структура тієї чи іншої популяції відбиває водночас як мину­ле, так і потенційне майбутнє угруповання.

Враховуючи надзвичайно складний характер структури популяцій, виділяють два підходи до її вивчення - описовий, або морфофізіо-логічний, і функціональний. Перший полягає у визначенні і порівнянні між собою різних локальних популяцій (сосна звичайна поліська, роз-точанська, лопатинська), а також у виділенні особин за статтю, віком та морфофізіологічними ознаками. Другий підхід охоплює ті елементи функціональної структури, які відіграють визначальну роль у перебігу популяційних процесів, зокрема, таких, як зміна чисельності особин або ж статей. Він спирається на ті пов'язані між собою елементи популяції, які разом з оточуючим середовищем творять механізми регуляції чи­сельності, прискорюючи або сповільнюючи її.

Перший і другий підходи тісно переплетені. Наприклад, ми від-ловили представників якогось виду, описали їх загальні властивості (розміри, характер покриву і т.п.), а потім визначили вік і статеву при­належність, тобто використали як перший, так і другий підходи.

4. ЧИСЕЛЬНІСТЬ І ЩІЛЬНІСТЬ ПОПУЛЯЦІЇ