Контрольные вопросы

1. Что такое уровни биологической организации жизни? Какие из них являются объектами изучения экологии?

2. Что такое биогеоценоз и экосистема?

3. Как подразделяются организмы по характеру источника питания?

4. Что такое живой организм и чем он отличается от неживой природы?

5. Что такое дыхание и фотосинтез растений? Какое значение имеют метаболи­ческие процессы автотрофов для биоты Земли?

6. В чем суть биогенетического закона?

7. Что такое среда обитания организма? Понятия об экологических факторах.

8. Как называют совокупность факторов неорганической среды? Приведите на­именование и дайте определение этих факторов.

9. Как называют совокупность факторов живой органической среды?

10. Как называются экологические факторы, ограничивающие развитие организ­ма? Какое значение имеет свет для жизни на Земле?

Глава 2. Экология популяцИй

Популяция – любая, способная к самовоспроизведению сово­купность особей одного вида, более или менее изолированная в про­странстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида.

Популяция – именно та «ячейка» биоты, которая является осно­вой ее существования: в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида, благодаря наследствен­ности адаптационных качеств, она дает начало новым популяциям и процессам видообразования, т. е. является элементарной единицей эволюционного процесса, тогда как вид есть его качественный этап.

Известно, что важнейшими являются количественные характеристики, которые позволяют решить большинство проблем качествен­ного характера. Выделяют две группы количественных показателей – статические и динамические.

2.1. Количественные показатели популяций

Статические показатели популяций

Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К ним относятся их численность, плотность и показатели структуры. Численность – это поголовье животных или количество растений, например, деревьев, в пределах некоторой пространственной единицы – ареала, бассейна реки, акватории моря, области, района. Плотность – число особей, приходящихся на единицу площади, например, плотность населения – количество человек, приходящееся на один квадратный километр, Показатели структуры: гендерный – соотношение полов, размерный – соотношение количества особей разных размеров, возрастной – соотношение количества особей различного возраста в популяции.

Динамические показатели популяций

Показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за какой-то промежуток (интервал) времени. Основными динамическими показателями (характеристиками) популяций являются рождаемость, смертность и скорость роста популяций.

Рождаемость, или скорость рождаемости – это число особей, рождающихся в популяции за единицу времени. При рассмотрении экосистем пользуются другим динамическим показателем –продукцией – суммой прироста биомассы всех особей (независимо от того, сколько они прожили) из множества популяций биогенного сообщества за определенный промежуток времени.

Смертность, или скорость смертности – это число особей, погибших в популяции в единицу времени. Но убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только от рождаемости и смертности, но и от скорости их иммиграции и эмиграции.

Скорость иммиграции и эмиграции – это есть соответственно количество особей, прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Но убыль и прибыль организмов в популяции зависят не только от рождаемости и смертности, но и от скорости их иммиграции и эмиграции, т.е. от количества особей прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Увеличение численности, прибыль, зависит от количества отрожденных (рожденных за какой-то период времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль численности – от гибели (смертности в широком смысле) и эмиграции особей.

Явления иммиграции и эмиграции на численность влияют несу­щественно, поэтому при расчетах ими можно пренебречь. Рождаемость, или скорость рождаемости, выражают отношением

, (2.1)

где ΔN_n – число особей (яиц, семян и т.п.), родившихся (отложенных, продуцированных) за некоторый промежуток времени – Δt.

если величина N_n наблюдается в течение определенного промежутка времени, т.е. является функцией времени, то скорость рождаемости можно определить производной .

Но для сравнения рождаемости в различных популяциях пользуются величиной мгновенной удельной рождаемости: отношением скорости рождаемости к исходной численности (N_n):

. (2.2)

Эта величина имеет размерность 1/ед. времени и зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий – час, для фитопланктона – сутки, для насекомых – неделя или месяц, для крупных млекопитающих – год, причем N_n ≥ 0.

Смертность – величина, обратная рождаемости, но измеряется в тех же величинах и вычисляется по аналогичной формуле. Если принять, что ΔN_m – число погибших особей (независимо от причины) за время Δt, то удельная смертность для N_m ≥ 0 определится выражением:

. (2.3)

Скорость изменения численности популяции, т.е. ее чистое увеличение и уменьшение, при найденных b и d, можно определить, как мгновенную скорость изменения численности (r), которая определится разностью:

r = b - d. (2.4)

Анализ уравнения показывает, что если b = d, то r = 0 и популяция находится в стационарном состоянии, если же b ≠ d, то r может быть величиной положительной (b > d), и мы имеем численный рост популяции, или отрицательной (b < d), что говорит о снижении численности на данном отрезке времени. Эта формула (2.4) важна как раз для определения смертности, которую трудно измерить непосредственно, определить r достаточно просто непосредственными наблюдениями, тогда d = b - r.