Структура і властивості популяцій

Показники структури популяцій. Як перша надорганизменная біологічна система, популяція володіє певною структурою і властивостями. Структуру популяції відображають такі її показники, як чисельність і розподіл особин у просторі, співвідношення груп за статтю та віком, їх морфологічні, поведінкові й інші особливості.

Чисельність - загальна кількість особин в популяції. Ця величина характеризується широким діапазоном мінливості, однак вона не може бути нижче за деякі меж. Скорочення чисельності в порівнянні з цими межами може призвести до вимирання популяції. Вважають ", що якщо чисельність популяції менше кількох сотень особин, то будь-які випадкові причини (пожежа, повінь, посуха, рясні снігопади, сильні морози і т. д.) можуть скоротити її настільки, що залишилися особини не зможуть зустрічатися і залишити потомство. Народжуваність перестане покривати природне зменшення, і що залишилися особини протягом порівняно короткого часу вимруть.

Щільність - кількість особин на одиницю площі або обсягу. При збільшенні чисельності щільність популяції, як правило, зростає; вона залишається колишньою лише у випадку її розселення та розширення ареалу. У деяких тварин щільність популяції регулюється складними поведінковими і фізіологічними механізмами.

Просторова структура популяції характеризується особливостями розміщення особин на займаній території. Вона визначається властивостями місцепроживання і біологічними особливостями виду. Поряд з випадковим і рівномірним розподілом в природі найбільш часто зустрічається групове розподіл. Група тварин, докладаючи спільних зусиль, може легше захищатися від хижаків, шукати і добувати корм. Життя в сім'ях, стадах, колоніях, гаремах призводить також до групового розподілу особин. Просторова структура може змінюватися в часі, вона залежить від сезону року, від чисельності популяції, вікової та статевої структури і т. д.

Статева структура відображає певне співвідношення чоловічих і жіночих особин в популяції. Генетичний механізм визначення статі забезпечує розщеплення потомства по підлозі в співвідношенні 1: 1. У силу різної життєздатності чоловічих і жіночих особин це первинне співвідношення статей при заплідненні часто помітно відрізняється від вторинного (при народженні - у ссавців) і тим більше від третинного, характерного для статевозрілих особин. Наприклад, в популяціях людини вторинне співвідношення статей становить 100 девочек/106 хлопчиків; до 16-18 років це співвідношення вирівнюється і стає рівним 1:1, до 50 років-100 женщін/85 чоловіків, а до 80 років співвідношення за статтю стає 2: 1 (100 жінок / 50 чоловіків).

Зміна статевої структури популяції відбивається на її ролі в екосистемі, так як самці і самки багатьох видів відрізняються один від одного за характером харчування, ритму життя, поведінки та ін Так, самки деяких видів комарів, кліщів і комах є кровоссальними, в той час як самці живляться соком рослин або нектаром. Переважання частки самок над самцями забезпечує більш інтенсивний ріст популяції.

Вікова структура відображає співвідношення різних вікових груп у популяціях, залежне від тривалості життя, часу настання статевої зрілості, числа нащадків в посліді, кількості потомств за сезон і ін Якщо будь-яка вікова група скорочується або збільшується, це позначається на загальній чисельності популяції. Наприклад, масове винищування великих статевозрілих особин в результаті промислу призводить до різкого зниження чисельності популяції внаслідок слабкого поповнення її молодими особами. Тому присутність в популяції великої кількості особин молодших вікових груп свідчить про її благополуччя. Якщо ж у популяції переважають старі особини, можна з усією визначеністю сказати, що дана популяція завершує своє існування.

Екологічна структура свідчить про ставлення різних груп організмів до умов навколишнього середовища. Наприклад, особини однієї популяції рослин розрізняються рядом ознак: за розмірами, кількістю пагонів, квіток, плодів, насіння і т. п. Крім того, різні особини цієї ж популяції зацвітають неодночасно, що сприяє більш повному їх запиленню (при одночасному і короткочасному цвітінні комахи можуть не встигнути обпилити всі квітки). У такій популяції менший ризик залишитися без насіння, наприклад у випадку короткочасних заморозків (замерзне лише частина квіток).

Динаміка популяцій. Теоретично будь-яка популяція здатна до необмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори зовнішнього середовища (обмеженість ресурсів, хвороби, хижаки і т. п.). У такому гіпотетичному випадку швидкість зростання популяції буде залежати тільки від величини біотичного потенціалу, властивого кожному конкретному виду. Біотичний потенціал відображає теоретично можливе число нащадків від однієї пари (або однієї особини) за певний проміжок часу, наприклад за весь життєвий цикл або за рік.

У різних видів величина біотичного потенціалу різко відрізняється. Наприклад, у великих ссавців навіть за найсприятливіших умов чисельність може зростати лише в 1,05-1,1 рази за рік. У багатьох комах і ракоподібних (попелиці, дафнії) чисельність за рік збільшується в 10 10 -10 30 разів, а в бактерій ще більше. Однак у цих випадках в ідеальних умовах чисельність будь-якій популяції за певний час буде рости в геометричній прогресії (рис. 14.2). Зростання чисельності з постійною швидкістю називається ростом. Крива, що відображає на графіку подібне зростання популяції, швидко збільшує крутизну і прямує до нескінченності.

12

Модифікуючі і регулюючі фактори

Виділяється динаміка популяцій незалежна від щільності (чисельності) її особин (Експоненціальна крива росту) і залежна від щільності (логістична крива). Відповідно розрізняються і механізми (фактори), що впливають на щільність (чисельність) особин. При незалежному від щільності типі зміни чисельності обумовлюються в основному абіотичних модифікуючими факторами (погодні явища, наявність їжі, різного роду катастрофи), здатними забезпечувати умови як для необмеженого (нехай короткочасного) зростання популяцій, так і для зниження їх чисельності до нульової. Залежна від щільності динаміка популяцій забезпечується біотичними регулюючими факторами, що працюють за принципом зворотного негативного зв'язку: чим значніше чисельність, тим сильніше робота механізмів щодо її зниження, і навпаки - при низькій чисельності сила цих механізмів слабшає і створюються умови для більш повної реалізації біотичного потенціалу. Фактори такого типу лежать в основі популяційного гомеостазу, що забезпечує підтримку чисельності в певних межах значень.

До числа регулюючих факторів відноситься, зокрема, взаємовідношення організмів типу «хижак - жертва». (висока чисельність жертви харчові створює умови для розмноження хижака. Останній, збільшивши чисельність, знижує кількість жертви. У результаті чисельність обох видів синхронно коливається). Регулюючі чинники, на відміну від модифікуючих, ніколи не доводять чисельність популяцій до нульових значень внаслідок того, що сила їх дії зменшується в міру зменшення чисельності популяцій.

Дія регулюючих факторів можна розглядати на рівні міжвидових і внутрішньовидових (внутріпопуляціонних) взаємовідносин організмів. До міжвидові механізмів гомеостазу відносяться взаємини типу «хижак - жертва», «Паразит - господар» (висока чисельність створює умови для збільшення кількості паразитів і паразитарних захворювань в результаті скупченість і ослаблення організмів). До міжвидові механізмам належить також конкуренція, гострота якої знаходиться в прямій залежності від чисельності організмів.

21

Правило Аллена

Правило Аллена - в экологии - закон, согласно которому выступающие части тела теплокровных животных в холодном климате короче, чем в теплом, поэтому они отдают в окружающую среду меньше тепла. Отчасти правило Аллена справедливо и для побегов высших растений.

Правило Бергмана

Правило Бергмана - в экологии - закон, согласно которому у теплокровных животных, подверженных географической изменчивости, размеры тела особей статистически больше у популяций, живущих в более холодных частях ареала вида.

22

Для удовлетворения своих потребностей в воде, пище, чистом воздухе человеку надо знать, как устроена и как функционирует окружающая его природа. Экология как раз и изучает эти проблемы.

Очевидно, что экология тесно связана с другими биологическими дисциплинами, например с зоологией и ботаникой. Это действительно так. На заре развития этих наук внимание исследователей было сосредоточено на систематике и строении организмов. Но уже в первых сочинениях по флоре писание каждого вида растения стало сопровождаться указанием мест его произрастания. В изучении фауны также пришли к тому, что образ жизни животного взаимосвязан с условиями его обитания. Большинство этих сведений относятся, по существу, к экологии. Теперь перейдем к следующему подразделению экологии и будем рассматривать особь не изолированно, а в составе группы таких же особей, занимающих определенную территорию и относящихся к одному виду. Такие группы называют популяциями (от латинского слова популус – народ, или население). Наша особь начинает испытывать влияние соседей, а главное – начинает размножаться. И здесь возникают новые проблемы, относящиеся к изучению влияния внешних факторов уже не на отдельную особь, а на их группу, на изменение ее численности и состава. Жизнь и функционирование популяций достаточно сложный процесс. Дело в том, что популяция – не просто сумма отдельных особей. Взаимодействия организмов в популяции приводят к тому, что у нее появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельных особей. Природная популяция всегда представляет собой некое единство.

Под влиянием различных факторов численность (число особей) популяции, ее возрастной состав и область распространения могут значительно изменяться во времени. Часто эти изменения способны приводить к неблагоприятным последствиям. Например, вспышки численности насекомых-вредителей могут наносить большой урон сельскому хозяйству. И наоборот, ущерб может возникать вследствие снижения численности организмов, используемых человеком для своих нужд (промысловых рыб, охотничьих и других видов животных и растений). Изучение жизни отдельных популяций, определение причин их изменений представляют собой большой материал, определяющий популяционную экологию. В природе совместно обитающие популяции различных организмов всегда образуют определенное единство, называемое сообществом, или биоценозом (от греческих слов биос – жизнь и ценоз – общее). Сообщество – довольно устойчивое биологическое образование, так как обладает способностью к самоподдержанию своих природных свойств и видового состава при внешних воздействиях, вызываемых обычными изменениями климатических и других факторов. Устойчивость сообщества определяется не только устойчивостью входящих в него популяций, но и особенностями взаимодействия между ними. Изучение сообществ позволяет более точно определять причины изменений численности отдельных групп организмов, правильно организовывать ведение сельского, охотничьего или лесного хозяйства, разрабатывать способы борьбы с инфекциями, планировать размещение населенных пунктов и т.д. Здесь мы сталкиваемся со следующим, еще более сложным разделом экологии – экологией сообществ.

Совокупность всех экосистем Земли, в пределах трех геосфер (литосферы, гидросферы, атмосферы), с которыми взаимодействуют живые организмы, образует самую крупную экологическую систему Земли, называемую биосферой (от греческих слов биос – жизнь и сфера – шар).

В биосфере протекают очень сложные процессы. Все живые организмы тесно взаимосвязаны между собой и со своим окружением, состоящим из элементов неживой природы. Это вода, воздух, почва, свет, температура. Организмы не только зависят от внешних условий, но и сами оказывают огромное влияние на окружающий их мир. Иными словами, живые организмы и неживая природа тесно связаны и находятся в постоянном взаимодействии. Изучение биосферы – наивысший по сложности раздел экологии, именуемый глобальной экологией.

В экологии имеются и другие подразделения. Одно из них ставит в центр внимания изучение человека. Эту отрасль экологии, использующую экологический подход применительно к человеческому обществу, называют сейчас наукой об окружающей среде, или экологией человека.

Итак, экология – наука, изучающая взаимоотношения живых организмов (включая человека) между собой и с окружающей средой. При этом объекты ее изучения – не только отдельные организмы, но, главным образом, их популяции, сообщества в определенных средах обитания, то есть природные экологические системы, развивающиеся и действующие по своим законам.

Экология – жизненно важная для человека наука, изучающая его непосредственное природное окружение. Человек, наблюдая природу и присущую ей гармонию, невольно стремился внести эту гармонию и в свою жизнь. Это желание стало особенно острым лишь сравнительно недавно, после того как сделались очень заметными последствия неразумной хозяйственной деятельности, приводящие к разрушению природной среды. А это в конечном итоге оказало неблагоприятное влияние на самого человека. Вот почему термин "экология" получил такое широкое распространение.

Следует помнить, что экология – фундаментальная научная дисциплина, идеи которой имеют очень важное значение. И если мы признаем важность этой науки, нам надо научиться правильно пользоваться ее законами, понятиями, терминами. Ведь они помогают людям определять свое место в окружающей их среде, правильно и рационально использовать природные богатства. Знания основ экологии помогут разумно строить свою жизнь и обществу и отдельному человеку; они помогут каждому ощутить себя частью великой Природы, достичь гармонии и комфорта там, где ранее шла неразумная борьба с природными силами.

В настоящее время экология превратилась в одну из главенствующих междисциплинарных синтетических наук, решающую актуальную проблему современности – изучение взаимоотношений человечества с окружающей средой. Это связано прежде всего с негативными экологическими последствиями воздействия антропогенных факторов на биосферу Земли: парниковый эффект, кислотные дожди, истощение "озонового слоя", обезлесивание, опустынивание, угрожающее загрязнение среды различными токсикантами, обеднение и деградация природных экосистем.

Авторы сайта не несут отвественности за данный материал и предоставляют его исключительно в ознакомительных целях

25

Перехід суспільства з індустріальної стадії розвитку до постіндустріальної, що притаманно сучасності, висуває якісні нові вимоги до професійної підготовки фахівців. Значною мірою це стосується не тільки змісту, форм і методів навчання, а й самого спрямування сучасної професійної освіти на формування здатності фахівців до навчання упродовж життя. Особливо важливим є усвідомлення людиною значущості такого навчання для її професійної мобільності, підтримки власної конкурентоспроможності на ринку праці.

Слід підкреслити, що сама ідея неперервної професійної освіти, реалізації концепції ”освіта упродовж життя” посідає важливе місце серед сучасних прогресивних освітніх ідей, спрямованих на забезпечення сталого розвитку нашого суспільства та прогресу всього людства у ХХІ столітті. З цього випливає актуальність проблеми створення гнучких механізмів постійного оновлення змісту освіти та технологій неперервного оновлення знань. У контексті неперервної професійної освіти важливо зазначити також проблему стандартизації освітніх інформаційних технологій. Конкретизуємо цю тезу.

Неперервна професійна освіта має виключне значення як для самої особистості, так і для держави.

Щодо особистісного контексту, то неперервна професійна освіта має виступати як цілісна педагогічна система, яка організаційно, змістовно й технологічно забезпечує потребу людини у навчанні, духовному й культурному розвитку, підвищенні професійної компетентності й просто отриманні естетичної насолоди від пізнання всього нового, що відповідає інтересам і запитам особистості.

Щодо державного значення, то неперервна професійна освіта забезпечує стабільність розвитку суспільного виробництва, є засобом розширеного відтворення його інтелектуального, духовного і культурного потенціалу, а тому має стати пріоритетом соціальної державної політики.

Слід виділити якісно нові аспекти дослідження проблем неперервної професійної освіти у сучасній педагогіці:

• неперервна професійна освіта сьогодні охоплює не тільки всі традиційні компоненти освітніх систем, а й неформальну освіту, самоосвіту, освіту дорослих;

• навчання людей з різним життєвим і професійним досвідом, різними ціннісними орієнтаціями не може забезпечуватися лише простим механічним перенесенням попередніх досягнень педагогічної науки і практики у нові умови.

Отже, неперервна професійна освіта потребує нового теоретико-методологічного і методичного забезпечення з боку педагогічної науки, оскільки вона за цілою низкою ознак відрізняється від традиційної системи освіти.

До найбільш характерних особливостей неперервної професійної освіти сьогодні відносять такі: фундаменталізацію освіти; випереджувальний характер освіти; збільшення доступності системи освіти для населення; технологічність освіти.

Фундаменталізація освіти спрямована на формування системного мислення; цілісної наукової картини світу; забезпечення пріоритетності інформаційних компонент у перспективній системі освіти. Випереджувальна освіта зорієнтовує на майбутнє, на умови майбутньої професійної діяльності в інформаційному суспільстві. Збільшення доступності всіх видів освіти для населення забезпечується дистанційним навчанням та упровадженням різних телекомунікаційних технологій.

Високі темпи оновлення техніки і технологій, які перевищують сьогодні темпи зміни поколінь людей, зумовлюють зміни в системі неперервної професійної освіти. Вона відрізняється від традиційної освіти, перш за все, своїм технологічним забезпеченням, оскільки не може функціонувати на базі традиційних освітніх технологій.

Технологічність неперервної професійної освіти означає таке:

• збільшення часових термінів і значущості етапів самоосвіти;

• підвищення ролі засобів навчання, особливо розроблених на основі сучасних інформаційних технологій;

• підвищення значущості принципу індивідуалізації навчання.

Аналіз специфіки й особливостей неперервної професійної освіти дозволяє дійти висновку, що необхідною умовою ефективності реалізації цієї ідеї є розробка технологій неперервного навчання на основі їх інформатизації. Саме інформатизація технологій неперервної освіти виступає фактором інтеграції освітніх технологій на всіх її етапах. Слід підкреслити, що перехід до реалізації концепції неперервної освіти, використання сучасних інформаційних технологій навчання суттєво впливають на розуміння змісту поняття ”технологія навчання”.

У цьому контексті виділимо основні особливості сучасних технологій навчання.

По-перше, проектування технологій (наприклад, модульного, особистісно зорієнтованого, проблемного навчання) спрямовано на реалізацію у навчально-виховному процесі конкретної психолого-педагогічної парадигми як ідеології навчання.

По-друге, освітня технологія характеризується стабільністю, можливістю відтворення результатів навчання, незалежно від цілої низки факторів і умов навчання.

По-третє, технології навчання завжди зорієнтовані на заздалегідь запланований результат навчання.

По-четверте, технології навчання відрізняються масовим характером застосування, відтак мають властивість до тиражування.

Системний підхід до аналізу педагогічних технологій передбачає, що інформатизація технологій включає у себе не тільки впровадження засобів інформатизації навчання, а й інформатизацію всіх інших компонентів освітніх технологій.

26

Незважаючи на велику різноманітність екологічних факторів, у характері їх впливу на організми і в відповідних реакціях живих істот можна виявити ряд загальних закономірностей.

1.Закон оптимуму. Кожен фактор має лише певні межі позитивного впливу на організми. Результат дії змінного фактора залежить насамперед від сили його прояву. Як недостатня, так і надлишковий дію фактораотріцательно позначається на життєдіяльності особин. Сприятлива сила впливу називається зоною оптимуму екологічного чинника або просто оптимумом для організмів даного виду. Чим сильніше відхилення від оптимуму, тим більше виражене пригнічуючу дію даного чинника на організми (зона Песимум). Максимально і мінімально Переносимі значення фактора - це критичні точки, за межами яких існування вже неможливо, настає смерть. Межі витривалості між критичними точками називають екологічної валентністю (діапазоном толерантності) живих істот стосовно до конкретного фактору середовища.

Представники різних видів сильно відрізняються один від одного як за положенням оптимуму, так і з екологічної валентності. Так, наприклад, песці в тундрі можуть переносити коливання температурири повітря в діапазоні близько 80 ° С (від +30 ° до -55 ° С), тоді як тепловодного рачки Copilia mirabilis витримують зміни температури води в інтервалі не більше 6 ° С (від 23 ° до 29 ° С). Поява в еволюції вузьких діапазонів толерантності можна розглядати як форму спеціалізації, в результаті якої велика ефективність досягається на шкоду адаптивності і в співтоваристві збільшується різноманітність.

Одна і та ж сила прояву чинника може бути оптимальною для одного виду, пессімальной - для другого і виходити за межі витривалості для третього.

Широку екологічну валентність виду по відношенню до абіотичних факторів середовища позначають додаванням до назви чинника приставки "Еврі". Еврітермние види - виносять значні коливання температури, еврібатние - широкий діапазон тиску, еврігалінние - різну ступінь засолення середовища.

Нездатність переносити значні коливання фактора, або вузька екологічна валентність, характеризується приставкою "стіна" - стенотермние, стенобатние, стеногалінние види і т. д. У більш широкому сенсі слова види, для існування яких необхідні суворо визначені екологічні умови, називають стенобіонтнимі, а ті, які здатні пристосовуватися до різної екологічної обстановці - еврібіонтнимі.

2. Неоднозначність дії фактора на різні функції. Кожен фактор неоднаково впливає на різні функції організму. Оптимум для одних процесів може бути Песимум для інших. Так, температура повітря від 40 ° до 45 ° С у холоднокровних тварин сильно збільшує швидкість обмінних процесів в організмі, але гальмує рухову активність, і тварини впадають в теплове заціпеніння. Для багатьох риб температура води, оптимальна для дозрівання статевих продуктів, несприятлива для ікрометання, яке відбувається в іншому температурному інтервалі.

Життєвий цикл, у якому в певні періоди організм здійснює переважно ті або інші функції (живлення, зростання, розмноження, розселення і т. п.), завжди узгоджений із сезонними змінами комплексу чинників середовища. Рухливі організми можуть також змінювати місця проживання для успішного здійснення всіх своїх життєвих функцій.

Період розмноження є зазвичай критичним; в цей період багато факторів середовища часто стають Лімітуючими. Межі толерантності для розмножуються особин, насіння, яєць, ембріонів, проростків і личинок звичайно вже, ніж для неразмножающіхся дорослих рослин або тварин. Так, дорослий кипарис може рости і на сухому нагір'я і зануреним у воду, але розмножується він тільки там, де є волога, але не заливається грунт для розвитку проростків. Багато морські тварини можуть переносити солонувату або прісну воду з високим вмістом хлоридів, тому вони часто заходять до річки вгору за течією. Але їх личинки не можуть жити в таких водах, так що вид не може розмножуватися в річці і не обгрунтовується тут постійно.