Лекция№4

Популяционная экология

1. Внутривидовые экологические факторы.

   1. Демографические факторы. Кривые роста. Кривые выживания. r и к – зависимости.

   2. Этологические факторы.

2. Межвидовые взаимодействия: нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, жертва – хищник, мутуализм.

1. Внутривидовые биотические факторы

Факторы, действующие в популяции – демографические. У животных с развитой психикой действуют факторы поведения – этологические факторы. Демографические и этологические факторы составляют вместе внутривидовые биотические факторы, действующие внутри вида или в популяциях. Поведенческие факторы играют также определенную роль в отношениях между разными видами. Надо иметь в виду также, что абиотические факторы действуют как на популяции, так и на отдельные особи.

Демография изучает только народонаселение, свойства же популяций составляют предмет интенсивно разрабатываемого сейчас учения о популяции.

Популяция – совокупность особей одного вида, в течение большого числа поколений населяющих общую территорию и находящихся во взаимодействии между собою. Осуществляется панмиксия (свободный обмен генетической информацией).

1. Демографические факторы

1. Выживание.

2. Рост.

3. Стратегии популяций.

Демографические показатели:

• Численность- общее количество особей на выделяемой территории;

• обилие вида – число особей на единицу площади или объема

• частота встречаемости – равномерность или неравномерность распределения вида

• степень доминирования – отражает отношение числа особей данного вида к общему числу всех особей;

• прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью;

• темп роста – средний прирост за единицу времени;

• Выживаемость

• Смертность – количество погибших в популяции за единицу времени;

• Рождаемость – число особей, родившихся за единицу времени;

• Плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого пространства.

Структура популяции

1. половая – соотношение полов в популяции;

2. возрастная – соотношение особей по возрастным группам (пререпродуктивная, репродуктивная, пострепродуктивная). Различают три типа возрастных пирамид: - растущая (высокий уровень молодых), - стабильная (умеренное соотношение молодых и старых), - уменьшающаяся (низкий процент молодых).

3. Пространственная – распределение особей на территории. Типы распределения: а) случайное, диффузное; б) равномерное; в) групповое.

По типу использования пространства: оседлые и кочевые. Оседлые животные используют ограниченный участок среды, отличаются инстинктом привязанности, при вынужденном переселении – стремлением вернуться (хоминг - от англ. home), например, голуби, скворцы. Оседлый образ имеет недостаток – зависимость от ресурса, с течением времени происходит истощение ресурса. Характерно территориальное поведение, закрепление территорий: - охраной границ и прямой агрессией; - ритуальным поведением, демонстрацией угрозы; - системой сигналов и меток (пение, метка мочой, пахучим секретом, калом, царапины на деревьях). Территориальное поведение меняется сезонно, регулируется гормонально: в период размножение – индивидуальный, в остальное время – групповой. Размер территории закреплен наследственно; если территория меньше необходимого размера, самка не будет спариваться. Преимущества кочевого образа жизни в независимости от кормов, но вероятность гибели от хищника больше. Поэтому кочевой образ свойственен группам (стада, стаи).

Причины агрегации живых организмов:

- местные различия условий среды

- влияние суточных и сезонных изменений погоды

- размножение

- социальное притяжение.

Принцип агрегации Олли: «Степень агрегации, при которой наблюдается оптимальный рост и развитие популяции, изменяется в зависимости от вида и условий. Поэтому недостаточная степень агрегации или ее отсутствие (как и перенаселенность), может отрицательно сказаться на ее развитии.

Кривые выживания

Выживаемость =

1: старение – главный фактор, влияющий на смерть.

Пример: 1) развитые страны с высоким уровнем медицинского обслуживания, рациональным питанием; 2) однолетние культурные травы – пшеница.

2: для популяций с высокой смертностью в ранний период жизни (горные овцы, люди в стране, где голод и болезни).

3: смерть постоянна в течение всей жизни (50% за единицу времени). Главный фактор смерти – случай. Характерна для гидры, беспозвоночных, растений. Получена впервые для «популяции» стеклянных стаканов в кафе.

Кривые роста

Экспоненциальная кривая, j-кривая : рост бактерий после высева на свежую среду.

Экспоненциальная кривая  в S- кривую (снижение пищевых ресурсов, накопление токсических отходов метаболизма).

S – форма: скорость роста зависит от плотности популяции. С увеличением плотности скорость роста популяции снижается до 0, кривая выходит на стабильный уровень. При «0» росте популяция стабильна, т.е. ее размеры не меняются (скорость размножения уравновешена смертностью). S кривая характерна для одноклеточных, многоклеточных водорослей в культуральной среде, фитопланктона озер и океанов весной, насекомых (с обильным запасом пищи без хищников).

Кривая «бум и крах». Кривая роста не зависит от плотности поауляции. Крах в результате истощения ресурсов, когда ресурс становится лимитирующим. Причиной краха может быть внезапное изменение условий среды (экологических факторов), понижающее поддерживающую емкость среды.

j – рост S – рост

,

N – число особей;

t – время;

r – врожденная скорость роста;

r  max скорости размножения;

K – max число организмов, которое может поддерживаться в данных условиях среды;

K – поддерживающая емкость среды.

Стратегии популяций – это способы реагирования организмов на изменение экологических условий.

r – виды: быстро размножаются, высокое значение r. Это «оппортунистические» виды, - типичные пионерные виды нарушения местообитаний. V размножения не зависит от плотности популяции. Вид неустойчив. Расселяется широко, мигрирует. Размножение – с большими затратами вещества, энергии. Малые размеры особей, малая продолжительность жизни. Селится на открытом грунте. Местообитание не долго сохраняется (фрукты для дрозофилл). Слабо развиты приспособительные, защитные механизмы. Слабые конкуренты, не становятся доминантами. Лучше приспособлены к изменениям среды. Это: бактерии, парамеции, тли, однолетние растения.

K – виды – низкое значение r. Характерна для поздних стадий сукцессий. Размножаются медленно. Скорость размножения зависит от плотности популяции. Родители заботятся о потомстве. Размеры популяции близки к равновесному. Вид устойчив. Расселяются медленно. Крупные размеры. Большая продолжительность жизни. Местообитание устойчиво, сохраняется долго. Сильные конкуренты. Хорошие защитные механизмы. Могут становиться доминантами. Высокая специализация для жизни, менее устойчивы к изменениям условий среды. Это: человек, деревья, кондор, альбатрос, крупные тропические бабочки.