Какие признаки и свойства характеризуют популяцию
Что такое популяция?
Определение 1
Популяция – это совокупность организмов одного вида, долгий период обитающих на данной территории, обладающих общим генофондом, а также возможностью легко скрещиваться, в разной степени обособленные от других популяций этого вида.
Организмы каждого вида представлены несколькими популяциями, населяющими различные территории. Между популяциями одного вида существуют разнообразные связи, поддерживающие вид как одно целое. Однако если по каким-либо причинам популяция попадает в изоляцию от других популяций своего вида, это может привести к формированию нового вида живых организмов. Под воздействием условий среды обитания формируются физиологические, морфологические, поведенческие особенности организмов. При этом свойства организмов, принадлежащих разным популяциям, будут различаться между собой тем сильнее, чем более несходны условия их обитания и чем слабее между ними обмен особями.
Характеристика популяций
Популяция не является случайным скоплением на общей территории особей одного вида. Это сложно организованное сообщество, имеющее свою структуру, состав и сложную иерархию связей.
Готовые работы на аналогичную тему
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Свойства, характеризующие популяцию, можно разделить на два вида:
- биологические свойства – свойства, присущие каждому входящему в популяцию организму;
- групповые (эмерджентные) свойства – свойства, присущие не отдельным особям, а популяции в целом.
Иными словами, объединение организмов одного вида в популяцию (группу) проводится на основании ее качественно новых, эмерджентных свойств. К этим свойствам относятся:
- численность ;
- плотность популяции;
- рождаемость организмов в популяции;
- смертность организмов в популяции.
Определение 2
Численность популяции – общее число особей одного вида, населяющих конкретную территорию.
Численность популяции изменяется во времени (по годам, сезонам, от поколения к поколению) и зависит от внешних и внутренних факторов.
Замечание 1
Колебания численности особей в популяции были названы русским биологом С. С. Четвериковым «волнами жизни».
Занимаемые разными популяциями территории (ареалы) могут значительно отличаться друг от друга по площади, поэтому сравнивать популяции по абсолютному числу особей не всегда целесообразно. В таких случаях численность популяции выражают в виде плотности.
Определение 3
Плотность популяции – соотношение количества представителей одного вида (или соответствующей ей биомассы) и обьема или площиди занимаемого популяцией (биомассой) пространства.
Рождаемость – количество новоиспеченных особей, появившихся за единицу времени вследствие размножения. Рождаемость в популяции определяется прежде всего биологическими особенностями вида, а также средним сроком жизни особи, соотношением полов в популяции, обеспеченностью пищей, погодными условиями и целым рядом других факторов.
Выделяют два вида рождаемости:
- максимальную (абсолютную, или физиологическую) рождаемость – теоретически допустимое число особей, которые могут родиться в идеальных условиях экологической среды без каких-либо лимитирующих факторов, определяемое только физиологическими потенциалами организмов;
- экологическую (реализуемую) рождаемость – число особей, появившихся на свет за определенный период в конкретных экологических условиях.
Смертность – это число особей в популяции, которые погибли за установленный период времени. Она зависит прежде всего от факторов среды и может быть очень высока при стихийных бедствиях, в периоды неблагоприятных климатических условий или при эпидемиях.
Различают:
- физиологическую смертность (гибель особи в идеальныхусловиях в результате физиологической старости);
- экологическую смертность (гибель особи в реальных условиях по различным причинам).
Понятие популяции
Каждый вид заселяет ареал не просто как скопление особей, а в виде относительно обособленных групп разного масштаба. Формирование этих групп является следствием разнообразия абиотических факторов и наличия различных преград (реки, горы) в пределах ареала. Такие группы особей, неравноценные по ряду признаков и населяющие разные по условиям участки ареала, были названы популяциями. Термин «популяция» (от лат. populus — народ, население) ввел в экологию датский биолог В. Иогансен в 1903 г.
Популяция — способная к саморегуляции группа особей одного вида, обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
Популяция — это форма существования вида в пространстве.
Как биологическая система, популяция имеет свои собственные признаки (групповые признаки). Но поскольку она состоит из особей, то ей присущи и признаки особей (биологические признаки), характеризующие стадии их жизненного цикла. Любая популяция в природе существует ограниченное время. Этот интервал времени можно назвать жизненным циклом популяции, поскольку он включает те же стадии, что и жизненный цикл организма. Однако признаки популяции, характеризующие стадии ее жизненного цикла, не позволяют получить представление о ней как о самостоятельной биологической системе.
Групповые признаки позволяют человеку прогнозировать будущее популяции и правильно строить с ней взаимоотношения. Рассмотрим характеристику свойств популяций.
Численность — общее количество особей на участке ареала с однородными экологическими условиями. Численность популяции постоянно изменяется, но ее колебания ограничиваются верхним и нижним пределами. Выход за эти пределы может привести к гибели популяции.
Верхний предел численности — максимальное количество особей, способных существовать в данной части ареала. Он зависит от количества корма, площади занимаемой территории и силы воздействия экологических факторов. Если численность достигает верхнего предела, то начинается гибель особей из-за нехватки корма. Возникают эпидемии из-за повышенной контактности, что в конечном итоге может привести к гибели всей популяции. Следовательно, если численность близка к верхнему пределу, то часть особей следует изъять из популяции. Это может быть переселение на свободную территорию, использование в хозяйственных целях, санитарный отстрел или вырубка.
Нижний предел численности — минимальное количество особей, способных обеспечить длительное существование популяции. Он зависит от биологических свойств организмов и является величиной постоянной для всех популяций в пределах вида. Снижение численности ниже нижнего предела является причиной снижения возможности встречи полов для размножения особей. Это неизбежно приводит к вымиранию популяции. Вот почему популяции с очень малой численностью особей длительно существовать не могут. Известны случаи вымирания популяций даже в заповедниках со строгим режимом охраны, когда их численность снижалась ниже нижнего предела. Следовательно, если численность приближается к нижнему пределу, следует осуществлять охрану популяции или вселять новые особи, чтобы не допустить снижения численности ниже нижнего предела.
Всем популяциям присущи периодические (сезонные) колебания численности под влиянием биотических и абиотических факторов среды (популяционные волны, или волны жизни).
Плотность — количество особей популяции на единицу площади. Этот показатель прямо пропорционален численности. При увеличении численности плотность не повышается или даже снижается лишь в том случае, если возможно расселение особей вследствие расширения ареала. Различают два вида плотности. Средняя плотность — количество особей в расчете на единицу площади всей занимаемой территории. Экологическая (удельная) плотность — количество особей в расчете на единицу площади территории, пригодной для обитания. Плотность, как и численность, имеет верхний и нижний пределы, поэтому прогноз для популяции можно давать и на основании плотности.
Рождаемость — число особей, появившихся в популяции в единицу времени за счет размножения особей. В курсе географии вы познакомились с понятием «рождаемость» при изучении причин естественного изменения численности населения. Рождаемость является важной демографической характеристикой. В экологии под рождаемостью понимают любой способ появления новых особей (деление клетки, прорастание семян, вылупливание из яиц, живорождение и т. д.). Для популяции можно рассчитать абсолютную и удельную рождаемость. Абсолютная рождаемость — отношение числа потомков к периоду времени, за который они появились. Удельная рождаемость — число особей, появившихся в единицу времени в расчете на одну особь популяции.
Как правило, при повышении рождаемости численность популяции увеличивается. Но иногда в популяции отмечается высокая рождаемость, а численность особей в ней остается прежней или даже снижается. Это может быть связано с высокой смертностью особей или с какими-либо другими причинами (например, с расселением особей на новые территории).
Смертность — количество особей, погибших за единицу времени. Она является одной из характеристик демографических процессов. Смертность по характеру влияния на численность природных популяций является свойством, противоположным рождаемости. Но охарактеризовать ее можно аналогичными по способу расчета показателями: абсолютной смертностью и удельной смертностью. Увеличение смертности, как правило, приводит к снижению численности популяции и свидетельствует о неблагоприятном воздействии факторов окружающей среды.
Соотношение между рождаемостью и смертностью определяет скорость роста численности популяции. Если показатель рождаемости ниже показателя смертности, то численность популяции снижается (отрицательный рост численности), и она нуждается в охране. Наоборот, если смертность ниже рождаемости, то численность популяции возрастает (положительный рост численности), и из нее возможно изъятие особей. В случае равенства рождаемости и смертности численность популяции поддерживается на постоянном уровне, и популяция является стабильной.
Популяция — это способная к саморегуляции группа особей одного вида, обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Любая популяция имеет биологические и групповые признаки. К свойствам популяции относятся численность, плотность, рождаемость и смертность.
Вспомните о популяции. Популяция — это совокупность особей одного вида с общим генофондом, скрещивающихся между собой и в течение длительного времени населяющих определенное пространство.
В зависимости от времени и пространства местообитание видов меняется. Это зависит от многих известных вам экологических факторов. Не приспособленные к климатическим условиям виды исчезают. Их место занимают более выносливые, приспособленные. Популяции одного вида существуют отдельно друг от друга, так как появляется конкуренция за экологическую нишу. Поэтому популяции одного вида занимают различные территории.
Современные определения популяции сформулированы в трудах российских исследователей С. С. Шварца, А. М. Гилярова, А. В. Яблокова. Например, по определению С. С. Шварца (1969), популяция — это «элементарные группы организмов определенного вида, длительное время поддерживающие свою численность в постоянно изменяющихся условиях среды». По мнению А. В. Яблокова, это «группы организмов одного вида, населяющих определенную территорию, с общим эволюционным путем развития».
Развивая идеи своих соотечественников, А. М. Гиляров дал несколько иное определение популяции.
Популяция — это совокупность организмов одного вида с общим генофондом, в течение длительного времени населяющих определенное пространство и сохраняющих устойчивое воспроизводство численности. Внутри популяции существует постоянная борьба за существование, и группировки особей одного вида изолированы друг от друга. Они образуют местную, экологическую, географическую популяции. Такая классификация популяции была введена известным русским ученым Н. П. Наумовым.
Популяция как биологическая единица обладает своей определенной структурой, свойством и функциями. Структура популяции характеризуется численностью особей и их распространением в пространстве. А функции популяции тождественны функциям других биологических систем. Свойства, характерные для популяции, — это рост, развитие, размножение, приспособленность к постоянно меняющимся условиям среды, генетические характеристики.
Элементарная (местная) популяция — это совокупность особей одного вида, занимающих небольшие участки однородной территории.
Количество элементарных популяций в природе, эволюция развития и длительность зависят от сложности и простоты условий в биоценозе, его однородности.
В природе смешение особей местных популяций стирает границы между ними.
Экологическая популяция — формируется как совокупность местных популяций. В основном это внутривидовые группировки, приспособленные к существованию в определенном биоценозе. Например, белка обыкновенная широко распространена в различных типах леса. Поэтому могут быть выделены такие экологические популяции, как «сосновые», «еловые». Они слабо изолированы друг от друга, поэтому между ними отличий мало.
Географическая популяция — это экологические популяции, которые охватывают группу особей, населяющих крупные территории с географически однородными условиями существования. Географические популяции относительно изолированы друг от друга и различаются плодовитостью, размерами особей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Такие длительные изоляции популяции постепенно могут привести к образованию географической расы или новым формам вида. Такие виды рассматриваются обычно как географическое видообразование, раса или как синоним этого вида. Например, известно более 20 географических популяций белки обыкновенной. Границы и размеры популяций в природе определяются особенностями не только заселяемой территории, но и свойствами самой популяции. Результаты исследований Н. П. Наумова показывают, что разделение вида на мелкие территориальные группировки увеличивает многообразие вида и обогащает его генофонд. Следовательно, в природе не бывает абсолютной популяции. Поэтому в процессе эволюционного развития каждого вида во время расселения (миграции) они постоянно смешиваются друг с другом. У растений пыльца широко распространяется на большие расстояния с помощью ветра. В результате разные формы популяции поддерживаются в пределах вида. Поэтому с экологической точки зрения единого определения популяция еще не имеет. Наибольшего признания заслуживает определение С. С. Шварца: «Популяция — это внутривидовая группировка, форма существования вида с определенными количественными и качественными параметрами».
Основные показатели, характеризующие популяцию, — это численность и плотность. Численность популяции — это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Численность организмов никогда не бывает постоянной. Она зависит от рождаемости и смертности особей.
Плотность популяции определяется количеством особей или биомассой на единицу площади или объема, например: 150 растений ели на 1 га, или 0,5 г дафний в 1 м3 воды.
Плотность популяции изменяется в зависимости от ее численности. Плотность популяции не увеличивается беспредельно, для этого необходима возможность расселения или свободное пространство. Расселение продолжается до тех пор, пока организмы не встретятся с какой-либо преградой. Различают случайное, равномерное и групповое расселение популяций.
Случайное расселение характерно только для однородной среды. Например, вредители на полях расселяются случайно, но затем по мере размножения расселение приобретает групповой или пятнистый характер.
Наиболее часто встречается групповое расселение, причем оно может быть случайным. Например, в лесу деревья распределяются сначала группами, а затем равномерно. У растений распространение происходит при разносе спор, семян, плодов, а у животных расселение бывает быстрым и пассивным. Например, очень подвижны лисицы, лоси и другие копытные животные. Медленное распространение встречается у малоподвижных животных.
У активно перемещающихся организмов ареалы огромные, без резких границ между популяциями, а у малоподвижных, наоборот, популяции четко разграничены. К ним относятся земноводные, пресмыкающиеся, моллюски. Размеры ареала популяции зависят от величины организмов, активности поведения, запаса пищи и других абиотических факторов. К примеру, у насекомых, травянистых растений численность особей может достигать сотни тысяч и более. Наоборот, численность и плотность крупных животных и больших древесных растений непостоянны и связаны с деятельностью человека. Кроме того, особая роль принадлежит кормовым факторам.
Уменьшение урожая кормов в разные годы способствовало резкому снижению динамики популяции белок, зайцев, кекликов, фазанов. Поэтому в природе неустойчивость численности популяции закономерна. Однако в некоторых случаях численность популяции сменяется резким падением или возрастанием. Эти процессы в природе встречаются часто. Причин их возникновения очень много. Это могут быть генофонд вида, факторы среды, скорость роста, конкуренция, избыток пищи и т. д.
Популяция в природе способна к саморегуляции численности. Каждый вид имеет верхние и нижние пределы повышения численности, за границы которых она выходить не может. Поэтому численность популяции удерживается на оптимальном уровне. Различают суточные и сезонные колебания численности организмов. Например, у мелких животных, грызунов, некоторых птиц колебания численности могут быть весьма значительны. Так, известно, что численность грызунов увеличивается в течение сезона в 300—500 раз, а некоторых насекомых — в 1300—1500 раз. Такие вспышки численности часто встречаются у саранчи, возбудителей инфекционных заболеваний, вирусов и бактерий и наносят огромный ущерб сельскому хозяйству и жизни человека.
Резкие снижения численности популяции непостоянны. В некоторых случаях они приводят к вымиранию популяции. Общая длительность жизни организмов делится на три типа, т. е. существуют три типа выживания организмов (схема 6).
Схема 6
Три типа выживания организмов
I — низкая смертность на ранних стадиях развития и повышенная на поздних стадиях (насекомые, крупные млекопитающие); II — длительность жизни устойчива (некоторые рыбы, птицы, растения и т. д.); III — максимальная гибель на ранних стадиях развития и низкая во взрослом состоянии (некоторые рыбы, беспозвоночные животные)
Три типа выживания.
Первый тип выживания наблюдается главным образом у насекомых, крупных млекопитающих, деревьев, человека. Максимальная гибель приходится на последний год (старость), где большое число особей имеют одинаковую продолжительность жизни, и, конечно, первый тип кривой изменяется в зависимости от генов, продолжительности жизни, половых особенностей.
Второй тип характерен для организмов, где коэффициент смертности остается постоянным на протяжении всей жизни. К ним относятся кишечнополостные организмы пресных водоемов.
Третий тип свойствен большинству организмов. Он характеризуется повышенной гибелью организмов на ранних стадиях развития, например: рыбы, птицы, многие беспозвоночные, отличающиеся плодовитостью. Гибель среди растений составляет 90—95%.
Полученные данные закономерностей выживания организмов играют большую роль в проведении теоретических исследований и опытов с полезными и вредными видами популяций.
Помимо рождаемости и смертности на численность или плотность популяции большое влияние оказывает миграция. Популяция всегда стремится расширить свой ареал. В основном это зависит от численности и плотности подрастающего поколения. Однако популяция не может расширять свой ареал беспредельно, препятствуют предельные факторы или неблагоприятные условия новых местообитаний.
Различают стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Сбалансированная интенсивность рождаемости и смертности формирует стабильную популяцию. Кроме того, стабильность популяции зависит от генетических, исторических, биологических условий. В природе стабильность популяции зависит также от рождения и иммиграции, смертности и эмиграции. Особи появляются в популяции во время иммиграции, уменьшаются в результате эмиграции.
Только при сбалансированном сочетании названных факторов формируется стабильная популяция. Знание структуры, закономерностей развития популяции имеет огромное практическое значение.
Популяция. Элементарная популяция. Экологическая популяция. Географическая популяция. Численность популяции. Плотность популяции. Случайное расселение. Групповое расселение. Три типа выживания.
1.Существуют разные взгляды ученых-экологов на проблемы популяции.
2.Основные свойства популяции — пространственное распространение, численность, плотность.
3.Колебание численности популяций зависит от факторов среды.
4.;Существуют три типа выживания организмов. В природе встречаются организмы с высоким потенциалом размножения (саранча и др).
1.Что такое популяция?
2.Как классифицируются популяции?
3.Как распространены популяции?
1.В чем сущность определений популяции, данных С. Шварцем, А. Яблоковым, А. Гиляровым и Н. Наумовым?
2.Назовите свойства популяции и расскажите о их содержании.
1.Какие факторы препятствуют широкому распространению популяций?
2.К какому из трех типов выживания относится человек?
3.Объясните по схеме типы выживания сайгака и сазана.
1.Как перемещаются популяции сайгаков в Казахстане зимой и весной? Почему?
2.Как появились в Казахстане популяции куланов и что вы знаете об их численности?