5 Понятие о популяции. Свойства популяции.

Популяция- группа особей одного вида, длительное время существующих на одной территории, имеющие определённую изоляцию от других групп данного вида, способны давать плодовитое потомство.

Типы популяций:

Элементарная популяция –занимают небольшой однородный участок площади, между ними идёт обмен генетической информации.

Экологическая популяция-совокупность элементарных популяций приурочены к конкретным экосистемам.

Географическая популяция – совокупность экологических популяций заселившие экологически сходный район.

Свойства популяции:

• статические свойства;

• динамические свойства.

Статические свойства - это такие свойства, которые можно охарактеризовать в любой конкретный момент.

К ним относятся:

Численность- это общее количество особей, обитающих на данной территории или в данном объеме биотопа.

Плотность-число особей на единицу площади или объёма.

Половой состав

Возрастной состав

Пространственная структура(равномерное размещение, скученное, случайное).

Динамические свойства - это такие свойства, для определения которых требуется промежуток времени.

К ним относятся:

Рождаемость- это способность популяции увеличивать свою численность в единицу времени за счет появления новых особей в процессе размножения.

(Абсолютная рождаемость характеризуется общим числом особей, появляющихся в единицу времени в данной популяции.

Удельная рождаемость характеризуется средним числом особей, появившихся в единицу времени в расчете на одну особь популяции.)

Смертность- это свойство популяции снижать свою численность в единицу времени за счет гибели особей.

Свойства популяций отличающих их:

• приспосабливаемость

• изменчивость

Динамика численности и популяционные циклы.

Рождаемость- число особей появившихся на территории за определённый промежуток времени.

Факторы влияющие на рождаемость:

Биологические особенности, условия среды, наличие пищи ,скорость полового созревания, соотношение самцов и самок и др..

Для каждого биотического вида в процессе эволюции выработались типы динамики (интенсивности колебания во времени) численности.

Относительно стабильный тип – с небольшими амплитудами колебаний по годам (крупные млекопитающие, черепахи, некоторые виды птиц).

Сезонный тип, при котором происходит резкое нарастание численности при рождении молодняка и затем падение ее в течение года в десятки и сотни раз.

Многолетний тип – со вспышками массового размножения. Встречается у видов с высокой плодовитостью, но малой продолжительностью жизни особей (мыши, саранча).

Закономерность воздействия нескольких экологических факторов на организм. Закон минимума Либиха.

Экологический фактор, значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать жизнедеятельность вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными.

В роли экологических факторов могут выступать как ведущие, так и фоновые экологические факторы. Понятие о лимитирующих факторах было введено в 1844 году Юстасом фон Либихом. Изучая влияние различных химических элементов в почве на рост растений, он сформулировал принцип, известный под названием правило или закон Либиха:

При одновременном воздействии некоторых факторов на организм лимитирующим фактором развития организма будет фактор находящийся в минимальном количестве в ряду потребностей организма(а также максимальном количестве)

Для наглядности закон минимума Либиха изображают в виде бочки, наполненной водой, у которой доски имеют разную высоту.

Поясним закон минимума Либиха на конкретном примере. Рост растения угнетен или невозможен из-за недостатка бора или цинка при наличии всех элементов минерального питания. Если вносить в почву другие элементы в оптимальных количествах (например, азот, фосфор, калий), а бор (цинк) будет отсутствовать, это не даст никакого эффекта. Внесение нужного количества бора (цинка) приведет к увеличению урожая. Следовательно, недостаток бора (цинка), или длина короткой доски в бочке, – это лимитирующий фактор для роста растений, т.е. количество воды в «бочке Либиха».

Сформулированный закон применим ко всем абиотическим и биотическим факторам, влияющим на растения или животных.

6

Трофическая пирамида. Закономерности передачи энергии в цепи питания.

Закон Линдемана.

В 1942 г. американский эколог Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий (закон 10 процентов),согласно которому с одного трофического уровня через пищевые цепи на другой трофический уровень переходит в среднем около 10 % поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Остальная часть энергии теряется в виде теплового излучения, на движение и т.д. Организмы в результате процессов обмена теряют в каждом звене пищевой цепи около 90 % всей энергии, которая расходуется на поддержание их жизнедеятельности.

Закономерности распределения загрязнителей в биоценозе (Обратное правилоЛиндемана)

Из правила « 10%» имеется одно очень важное в современных условиях следствие: если в окружающей среде появляется загрязняющее вещество, то оно передается по цепи питания в обратном отношении – 10:1, т. е. в каждом следующем звене цепи накапливается загрязняющих веществ в 10 раз больше, чем у предыдущего. В результате этого наиболее чувствительными к загрязнению являются последние компоненты цепи питания – хищники и мы – люди. Особенно подверженными токсическому воздействию загрязнителей являются дети.

Происходит биоаккумуляция –накопление токсических веществ в цепи питания.

Понятие и строения биоценозов. Закономерности дачи названия сухопутным биоценозам.

В природе живые организмы и популяции, которые они составляют, никогда не существуют отдельно друг от друга и от среды обитания, с которой они связаны. Популяции разнообразных видов всегда составляют сообщества, в которых все живые организмы находятся во взаимодействии. Такие сообщества живых организмов принято называть биоценозами.

БИОЦЕНОЗ (греч. bios – жизнь, coenosis – общий) - исторически сложившаяся устойчивая совокупность популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на однородном участке территории или акватории.

Биоценозы – это открытые системы. В природе они не занимают четко ограниченные зоны и нередко могут сливаться, переходя друг в друга.

Название сухопутным биоценозам даётся по преобладающему виду растительности. Если преобладают деревья, то это лес, парк или сад. Если же преобладают травянистые растения, то это луг, поле или степь. Но нигде мы не встретим биоценоз зайцев или волков.

Функциональная и трофическая структура биоценозов.

Л юбой биоценоз включает несколько трофических (пищевых) уровней или звеньев, обеспечивающих обращение энергии в сообществе.

Первый уровень представлен растениями. Их называют автотрофами (от греч. autos – сам и trophe – питание) или продуцентами (от лат. producentis – создающий). Эти организмы потребляют неорганические компоненты окружающей среды и при помощи энергии солнца создают (продуцируют) органические вещества. Своеобразным «отходом» этого процесса, который называется фотосинтезом, является образование кислорода. Однако этот отход является жизненно важным для большинства живых организмов Земли.

Второй и последующие уровни представлены животными. Их называют гетеротрофами (от греч. геторос – другой) или консументами (от лат. consumo – потреблять). Их функцией является потребление органических веществ и их распределение в экосистеме.

Последний уровень в основном представлен бактериями и грибами, питающимися мертвым веществом. Их называют редуцентами (от лат. reducentis – возвращать). Они разлагают органическое вещество до исходных минеральных элементов, воды и некоторых газов.

В результате взаимодействия всех групп организмов в экосистеме возникает круговорот веществ.

Механизм гомеостаза биоценозов. Роль биоразнообразия в устойчивости биоценозов.

Гомеостаз(«гомеос»- равный и «стазис» - состояние) – способность экосистем противостоять и сохранять равновесие .

Сообщество живых организмов и абиотическая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни. Абиотические факторы регулируют существование и жизнедеятельность популяций. В то же самое время эти факторы находятся под постоянным влиянием самих живых организмов. Важные для жизни химические элементы и органические соединения образуют непрерывной поток между живым и неживым: потребление и выделение углекислого газа, кислорода, воды, образование и разложение растительного и животного опада, образование почвенных органических соединений .живые организмы черпают из среды жизненные ресурсы (например, кислород из атмосферы в процессе дыхания и углекислый газ в процессе фотосинтеза). Они поставляют в среду продукты жизнедеятельности (кислород в процессе фотосинтеза и углекислый газ в процессе разложения органических веществ и дыхания). Солнечная энергия аккумулируется зелеными растениями и передается организмам всех популяций, населяющих биогеоценоз. Потоки энергии и вещества, связывающие живые организмы друг с другом и средой их обитания, обеспечивают целостность биогеоценозов.

7

Симбиоз       Симбиоз1 - сожительство (от.греч.сим - вместе, биос - жизнь) - форма взаимоотношения, из которых оба партнера или хотя бы один извлекают пользу.       Симбиоз подразделяется на мутуализм, протокооперацию и комменсализм.       Мутуализм2 - форма симбиоза, при которой присутствие каждого из двух видов становится обязательным для обоих, каждый из сожителей получает относительно равную пользу, и партнеры (или один из них) не могут существовать друг без друга.       Типичный пример мутуализма - отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара. Без простейших - симбионтов - термиты погибают от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике пищу и условия для размножения.       Протокооперация3 - форма симбиоза, при которой совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них. В этих случаях отсутствует связь именно этой, конкретной пары партнеров.       Примером протокооперации являются взаимоотношения мелких рыбок семейства губановых и крупных хищных мурен. Среди губановых имеются так называемые рыбы-чистильщики, освобождающие крупных рыб от наружных паразитов, находящихся на коже, в жаберной и ротовой полостях. Крупные хищники, в том числе мурены, страдающие от паразитов, приплывают в места обитания губанов и дают им возможность уничтожать паразитов даже у себя во рту, хотя могли бы с легкостью их проглотить.       Комменсализм - форма симбиоза, при которой один из сожительствующих видов получает какую-либо пользу, не принося другому виду ни вреда, ни пользы.       Комменсализм, в свою очередь, подразделяется на квартиранство, сотрапезничество, нахлебничество.        "Квартиранство"4 - форма комменсализма, при которой один вид использует другой (его тело или его жилище) в качестве убежища или своего жилья. Особую важность приобретает использование надежных убежищ для сохранения икры или молоди.       Пресноводный горчак откладывает икру в мантийную полость двухстворчатых моллюсков - беззубок. Отложенные икринки развиваются в идеальных условиях снабжения чистой водой.       "Сотрапезничество"5 - форма комменсализма, при которой несколько видов потребляют разные вещества или части одного и того же ресурса.       "Нахлебничество"6 - форма комменсализма, при которой один вид потребляет остатки пищи другого.        Примером перехода нахлебничества в более тесные отношения между видами служат взаимоотношения рыбы-прилипалы, обитающей в тропических и субтропических морях, с акулами и китообразными. Передний спинной плавник прилипалы преобразовался в присоску, с помощью которой та прочно удерживается на поверхности тела крупной рыбы. Биологический смысл прикрепления прилипал заключается в облегчении их передвижения и расселения. 2.Нейтрализм       Нейтрализм7 - тип биотической связи, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно.       Например, белки и лось в одном лесу не контактируют друг с другом. 3.Антибиоз       Антибиоз - тип биотической связи, когда обе взаимодействующие популяции(или одна из них) испытывают отрицательное влияние друг друга.       Антибиоз подразделяется на аменсализм, хищничество, конкуренцию и паразитизм.       Аменсализм8 - форма антибиоза, при которой один из совместно обитающих видов угнетает другой, не получая от этого ни вреда, ни пользы.       Пример: светолюбивые травы, растущие под елью, страдают от сильного затемнения, в то время как сами на дерево никак не влияют.       Хищничество9 - тип антибиоза, при котором представители одного вида питаются представителями другого вида. Хищничество широко распространено в природе как среди животных, так и среди растений. Примеры: насекомоядные растения; лев, поедающий антилопу и т.д.       Кокуренция - тип биотических взаимоотношений, при котором организмы или виды соперничают друг с другом в потреблении одних и тех же обычно ограниченных ресурсов. Конкуренцию подразделяют на внутривидовую и межвидовую.             Внутривидовая кокуренция10 - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегулирования популяции. Примеры: птицы одного вида конкурируют из-за места гнездования. Самцы многих видов млекопитающих (например, оленей) в период размножения вступают друг с другом в борьбу за возможность обзавестись семьей.             Межвидовая кокуренция11 - соперничество за одни и те же ресурсы, происходящее между особями разных видов. Примеры межвидовой кокуренции многочисленны. И волки, и лисы охотятся на зайцев. Поэтому между этими хищниками возникает конкуренция за пищу. Это не значит, что они непосредственно вступают в борьбу друг с другом, но успех одного означает неуспех другого.       Паразитизм12 - форма антибиоза, когда представители одного вида используют питательные вещества или ткани особей другого вида, а также его самого в качестве временного или постоянного местообитания.       Например, миноги нападают на треску, лососей, корюшку, осетров и других крупных рыб и даже на китов. Присосавшись к жертве минога питается соками ее тела в течение нескольких дней, даже недель. Многие рыбы погибают от нанесенных ею многочисленных ран.       Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в сообществе, определяя его устойчивость.

8

Под нишей подразумевают совокупность факторов окружающей среды, в пределах которых данный вид может развиваться и воспроизводиться. Например, у растения ниша может включать в себя количество осадков, солнечного света и почвенных минералов, необходимых для его роста. У животного-хищника к нише можно отнести климатические факторы, наличие подходящей жертвы и количество эндемичных заболеваний в данной местности.

Принцип конкурентного исключения (принципом Гаузе - в честь русского ученого Г. Ф. Гаузе, его основные труды посвящены изучению антибиотиков и механизма их действия на молекулярном уровне. Эксперименты с инфузориями позволили ученому сформулировать принцип конкурентного исключения (1934 г.)) гласит : если два вида конкурируют за одну нишу, есть только два возможных исхода. Либо эти два вида немного изменятся и каждый займет немного другую нишу (дифференциация ниш), либо один из видов обречен на вымирание. Например, два растения на одном лугу могут видоизмениться таким образом, что одно из них сможет обходиться меньшим количеством солнечного света, а другое — меньшим количеством фосфора в почве. Тогда, даже если на первый взгляд и покажется, что в одной нише по-прежнему сосуществуют два вида (что противоречит принципу), эта ниша станет в значительной степени дифференцированной и может уже рассматриваться как две ниши.

два вида с одинаковыми потребностями не могут существовать вместе; один из них через какое-то время обязательно вытеснит другой.