2. Організація на популяційному рівні
При будь-якому біологічному дослідженні виникає необхідність розмежування матеріалу, який ми маємо вивчити на певні одиниці, далі яких розподіл уже не проводиться. В генетиці це ген, в систематиці - вид, при вивченні екосистем біогеоценозу, характеристику якого ми будемо вивчати в наступних темах, це популяція, яка володіє певними характеристиками системи. Популяція є цеглиною, з якої і розпочинається власне екологія організмів будь-якої екосистеми, є першою надорганізмовою біологічною системою.
Термін "популяція" запозичений з демографії В. Іогансеном у 1905 р. на позначення групи особин одного виду, які здатні до вільного схрещування, населяють певний простір протягом життя багатьох поколінь і відокремлені від інших подібних угруповань. Найістотнішими параметрами популяцій є динаміка чисельності особин, структура - вікова, статева, просторова, ієрархічна і густота населення.
У самих загальних рисах під популяцією розуміють реально існуючу в природі групу організмів одного біологічного виду, що займає певну територію та відрізняється наявністю серед цих організмів функціональних зв'язків та спільності структур.
Ю.Злобін
Як і більшість понять екології, термін "популяція" неоднозначний. Спеціалісти різного профілю, виділяючи популяції у природі, користуються різними критеріями.
У генетиці популяції розглядають як структурні одиниці, що утворюють таксономічний вид. Обов'язковою умовою виділення окремої популяції в цьому випадку є наявність вільного обміну генами серед усіма особинами даної популяції, що забезпечує спільність генофонду. Такі популяції називають менделівськими. Вони невеликі за розмірами. Річ у тім, що у рослин при вітрозапиленні та при запиленні комахами пилок розноситься, як правило, на невеликі віддалі. У вітрозапильних чагарників та дерев вона не перевищує 100 - 150 м. В ентомофільних рослин комахи можуть розносити пилок на віддалі, не більші за 1 - 3 км, але звичайно взяток береться в радіусі всього декількох сот метрів. Невеликі шлюбні території й у тварин. У менделівських популяціях особини теоретично повинні бути повністю ідентичні. Але звичайно це не спостерігається. Така ідентичність має місце лише тоді, коли живі організми розмножуються нестатевим шляхом або автогамно. Так формуються популяції кореневищної рослини пирію, гермафродитних тварин типу паразитичного ціп'яка або партеногенетичних скельних ящірок.
У ботаніці критеріями виділення популяції служить її розміщення в межах певного біоценозу. Такі популяції називають ценотичними. Розміри ценопопуляцій можуть бути різними. У невеликих ценозах вони невеликі, а в монотонно-однорідних типу тайгового лісу можуть охоплювати території у сотні та тисячі гектарів і складатися з багатьох мільйонів особин.
В екології та зоології популяції частіше виділяють за ознаками їхнього розподілу на певній території та достатній відмежованості від популяцій того ж виду. У цьому випадку популяцію називають локальною.
Механізми ізоляції окремих популяцій бувають двох типів: територіальні та репродуктивні. У першому випадку межами між популяціями виступають певні бар'єри: гірський хребет, річка і т.д. У другому випадку ізоляцією є неможливість схрещування між особинами різних популяцій. Наприклад, особини конюшини гірської на південному та на північному схилах одного й того ж пагорба можуть належати до різних популяцій, оскільки на північному схилі цвітіння починається тоді, коли цвітіння на південному схилі вже пройшло.
Вивчення популяційної структури виду має надзвичайно важливе теоретичне і практичне значення при здійсненні заходів з раціонального природокористування. Важливо знати загальні біологічні властивості виду, а також як впливає зовнішнє середовище на його формування. Знання екології популяцій особливо необхідні під час цілеспрямованої інтродукції. Досвід попередніх років показує, що навіть „корисні" види, їх інтродукція може призвести до повної перебудови екосистеми та зникнення аборигенних видів. Як класичний приклад можна згадати інтродукцію кролика, який за короткий період став основним конкурентом усім травоїдним тваринам на Австралійському континенті. Слід відмітити, що це явище краще прослідкувати на тваринах і набагато складніше на рослинах. Разом з тим рослини інтродуценти є не менш активними чинниками при деструктивних змінах екосистем. Як правило, інтродукований вид є агресивніший по відношенню до аборигенних видів, йому на початкових етапах людина створює більш сприятливі умови.
Література /1.2, 2.3, 2.5/
Питання для самоконтролю
Охарактеризуйте ознаки популяцій.
Які популяції називають менделівськими і ценотичними?
Охарактеризуйте поняття «народжуваність», «смертність», «біотичний потенціал».
Що собою являє мінімальна чисельність популяції?
СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦІЙ. ТИПИ ВЗАЄМОВІДНОСИН МІЖ ПОПУЛЯЦІЯМИ
План
Структури популяцій:
Просторова структура;
Вікова структура;
Статева структура;
Ієрархічна структура.
Типи взаємовідносин між популяціями (на самостійне опрацювання студента)
1. Структури популяцій
1.1. Просторова структура
Як вказувалось, структура популяції є однією із ознак популяції. Виявлення структурних елементів популяції, дало змогу більш чітко сформувати сучасні уявлення про популяцію. Крім того, виділення структурних елементів популяції дає змогу проводити більш ефективний аналіз стану популяції того чи іншого виду. Особливо це стосується видів, які перебувають у стані волі але експлуатуються людиною.
Просторова структура - закономірне розміщення особин даної популяції в просторі у певний період часу існування популяції. Аналіз будь-якої популяції показує, що особини розміщуються по різному.
У рослинних угрупованнях просторова структура популяцій виявляється через характерне розміщення особин даного виду: вони можуть виступати поодинці, парами, групами або ж скупченнями, їх розміщення залежить від біологічних особливостей виду, стадії розвитку популяції, умов місцезростання. Відносно ж тварин, то тут важливим фактором є пора року (лялечка зимує в лісовій підстилці, гусениця живе в кроні дерева).
В багатьох випадках трапляється скупчення особин одного виду у біогрупи або парцели. В грабово-буковому лісі таку горизонтальну структуру творять береза, граб, липа, жостір, а з трав'яних рослин – яглиця, печіночниця, копитень, плющ, осока волосиста. Таке скупчення особин дає їм можливість витримати дію несприятливих умов середовища, а також міжвидову конкуренцію.
Розподіл особин популяції може бути:
Випадковий розподіл в природі зустрічається дуже рідко тільки в тих випадках, коли середовище однорідне, а організми не намагаються об'єднатися в групи.
Рівномірний розподіл може зустрічатись там, де між особинами дуже сильна конкуренція або існує антагонізм, який сприяє рівномірному розподілу в просторі.
Груповий - якщо особини в популяції намагаються утворити групи певного розміру. Деколи така структура нагадує випадковий розподіл. Такий розподіл зустрічається досить часто при утворенні пар, скупчень.
Такі скупчення виникають:
як наслідок змін умов середовища (передміграційні скупчення, міграційні скупчення);
як реакції на добові та сезонні зміни погоди;
у зв'язку із процесом розмноження.
Будь-яке із таких скупчень має велике біологічне значення. У особин, які об'єднуються у певну групу, у порівнянні із одинокими особинами, спостерігається зниження смертності завдяки здатності групи протидіяти (певним чином) несприятливим умовам середовища.
Важливою ознакою територіальної структури популяції є здатність особини займати певну ділянку, яка є індивідуальною ознакою і для кожного виду різна. Підтримання меж ділянки досягається завдяки територіальності. Вважається (Ю. Одум), що територіальність це будь-який метод підтримання меж ділянки, яка необхідна для повноцінного функціонування особини. Існують різні механізми підтримання територіальних меж. У нижчих рослин і тварин це переважно алелопатія, у вищих тварин - захист території. Яскравим прикладом територіальності є спів птахів, мічення території ссавцями і т.п. Явище територіальності сприяє регуляції чисельності популяції на рівні, який є нижчим від рівня насичення. При збільшенні щільності включаються регулюючі механізми - зниження репродуктивної активності, агресивність, безпліддя тощо. Цікавим фактом є те, що навіть штучне підтримання харчового ресурсу (в лабораторних умовах це можливо) не може компенсувати явище територіальності.