Самостійне заняття 14

Тема: Популяції.

Мета: ознайомити студентів з основними характеристиками популяцій і факторами, які на них впливають, розглянути особливості статевої та вікової структури популяцій. Розвивати вміння порівнювати й аналізувати відому інформацію. Виховувати розуміння залежності існування живих організмів від діяльності людини.

Питання, що виносять на самостійне вивчення:

1 Визначення популяції.

2 Характеристика популяції.

3 Особливості структури популяції.

4 Чинники, які впливають на чисельність популяції. Динаміка і коливання чисельності популяції.

Література:

1 Біологія (профільний рівень) Межжерін с.В., Межжеріна я.О., Коршевнюк т.В. – к.: „Планета книжок”, 2010 р

2 Біологія (рівень стандарту, академічний рівень) Балан п.Г., Вервес ю.Г., Поліщук в.П. – к.: „Генеза”, 2010 р.

3 Тагліна о.В. Біологія, 10 клас (рівень стандарту, академічний рівень). Підруч, для загальноосв. Навч. Закл.- х.: «Ранок», 2010. – 256 с.

На території, яку займає вид, окремі особини зібрані в більш-менш відмежо­вані одна від одної групи - популяції. Популяція (від лат. популюс - народ, населення) - сукупність особин одного виду, які тривалий час мешкають у певній частині його ареалу частково чи повністю ¹зольовано від інших подібних угруповань.

Існування виду в формі популяцій пов'язане з не­рівномірністю розподілу сприятливих умов існуван­ня по його ареалу. Наприклад, білка звичайна поширена в Євразії, але мешкає лише в лісах пев­них типів, які розділені іншими рослинними угру­пованнями, річками, горами. Тому кожен із таких лісів має одну або кілька популяцій білки. Отже, чим різноманітніші умови існування на території поши­рення виду, тим більшою буде кількість популяцій, з яких він складається. Ступінь відокремленості популяцій може бути різним. За значних географічних перешкод популяції одного виду можуть бути повністю відокремлені одна від одної (наприклад, популяції риб з різних озер). Якщо ж умови існування на території поширення виду відносно однорідні, то окремі по­пуляції можуть бути відокремлені нечітко (популяції гризунів, які мешкають у степах і пустелях).

Популяція як структурна одиниця виду харак­теризується певними показниками. Так, кожна попу­ляція має певну чисельність, тобто кількість особин які її складають. Кожна популяція в біогеоценозі зай­має певну площу або об'єм, (популяції мешканців во­дойм). Густота популяції визначається середньою кількістю особин, що припадає на одиницю площі або об'єму. Біомаса - це маса особин у перерахунку на одиницю площі або об'єму. Народжуваність - кіль­кість особин популяції, які народилися за певний час, а смертність - кількість особин, яка гине за цей самий час. Різниця між народжуваністю і смертністю становить приріст популяції. За певних умов він може бути або позитивним, або негативним.

Кожна популяція характеризується певною структурою: ста­тевою, віковою, просторовою тощо. Структура попу­ляції має пристосувальне значення, оскільки формується внаслідок взаємодії особин популяції з умовами довкілля. Вона динамічна, тобто зміни умов середовища життя спричинюють і відповідні зміни структури популяції.

Статеву структуру популяції визначає спів­відношення особин різних статей, а вікову - роз­поділ її особин за віковими групами. Цей важливий показник характеризує стан популяції. Так, різке скорочення частки нестатевозрілих особин свідчить про можливе зниження чисельності популяції в май­бутньому, коли ці особини стануть статевозрілими і залишать нечисленне потомство. Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її просторову структуру.

Залежно від характеру використання території популяції тварин поділяють на осілі, кочові й мігруючі. Популяції осі­лих видів (бурі ведмеді, кроти, дощові черв'яки тощо).як правило, тривалий час мешкають на одній і тій самій території. Популяції кочових видів у пошуках їжі або оптималь­них умов життя здатні пересуватись на відносно незначні відстані (шпаки, песці, сірі ворони). Кочовий спосіб життя дає можливість уникнути швидкого виснаження ресурсів довкілля, а також краще пристосуватись до сезонних змін клімату. Популяції мігруючих видів закономірно змінюють місця існування, просторово значно віддалені. Міграції, як і кочівлі, часто зумовлені сезонними змінами у навколиш­ньому середовищі й відбуваються, як правило, за певни­ми маршрутами. Міграції бувають періодичними (перелітні птахи, прохідні риби) і неперіодичними. Останні спричи­няються несприятливими змінами умов довкілля, висна­женням кормової бази, масовим розмноженням тощо (наприклад, міграції перелітної сарани, білок, лемінгів). Просторова структура популяції дає змогу найповніше використовувати ресурси середовища життя.

Етологічна структура популяції - це система взаємозв'язків між: особинами, яка проявляється в їхній поведінці. Науку про біологічні основи поведін­ки тварин називають етологією (від грец. етос — ха­рактер, норов і логос). Особинам різних видів властивий поодинокий або груповий спосіб життя. У першому випадку особини популяції більш-менш розділені про­сторово і збираються разом лише на період розмножен­ня, міграцій тощо (скорпіони, тетеруки, качки-крижні та ін.). Груповий спосіб життя пов'язаний з утворенням постійних родин, колоній, зграй, табунів тощо. Спільне існування організмів у вигляді постійних груп сприяє кращому пристосуванню до умов довкілля (захист від хижаків, ефективне полювання, виживання молоді тощо). Зазвичай у цих угрупованнях кожна особина займає певне положення (ранг), яке визначає пове­дінку, черговість доступу до їжі, участі (або неучасті) у розмноженні тощо. Чисельність і гус­тота популяцій, які мешкають навіть у стабільних умовах, можуть періодично або неперіодично змінюватись під впливом різноманітних факторів. Коли­вання чисельності популяцій дістали назву популяційних хвиль, або хвиль життя. Це поняття ввів російський біолог С.С. Четвериков.

Популяційні хвилі можуть бути сезонними чи не­сезонними. Сезонні популяційні хвилі зумовлені особливостями життєвих циклів організмів або сезон­ними змінами кліматичних факторів. Наприклад, за умов чітко виражених сезонних змін довкілля, роз­множення організмів, як правило, припадає на сприятливі періоди року, а в несприятливі, навпаки спостерігають підвищену смертність, особливо видів із нетривалим терміном життя. Приміром, комахи розмножуються переважно наприкінці весни -влітку, а наприкінці осені та взимку значна частина особин їхніх популяцій гине.

Несезонні популяційні хвилі можуть бути спри­чинені зміною інтенсивності дії різних екологічних факторів (наприклад, спрямовані протягом тривало­го історичного періоду зміни кліматичних факторів, інтенсивний вплив хижаків або паразитів, госпо­дарська діяльність людини).

Чисельність популяції залежить від рівня народжуваності й смертності особин, які входять до її складу. Якщо інтенсивність народжуваності пере­вищуватиме смертність, то приріст популяції буде позитивним,, якщо ж навпаки — негативним. Три­валий негативний приріст популяції з часом може спричинити її зникнення.

Рівень народжуваності та смертності особин попу­ляції залежить від багатьох чинників, насамперед від ресурсів, потрібних для її нормального існуван­ня (наявність їжі, води, місць гніздування). За низь­кої густоти популяції, коли є надлишкові ресурси, необхідні для її існування, народжуваність переви­щуватиме смертність, а за надто високої — навпаки-надмірне зростання густоти популяції спричинює виснаження ресурсів середовища існування і тому є негативним явищем. Зниження густоти популяції є сигналом для запровадження заходів щодо її охорони.

Теоретично для кожного комплексу умов середо­вища є певна оптимальна густота популяції того чи іншого виду, за якої народжуваність і смертність врівноважуватимуть одна одну. В цьому випадку не відбувається ні зростання, ні зменшення чисельності популяції. Такий врівноважений стан популяціі відповідає поняттю ємності середовища існування

- його здатність забезпечити нормальну життєдіяльність певній кількості особин популяції без помітних порушень у довкіллі. При цьому рівень споживання ресурсів має врівноважуватись їхнім відновленням. Як тільки густота популяції стає ви­щою чи нижчою певного рівня, в ній спрацьовують процеси саморегуляції, що приводять цей показник у відповідність до ємності середовища існування. Зміни чисельності популяції проявляються у ви­гляді популяційних хвиль.

Густота популяції залежить і від змін інтенсив­ності дії кліматичних факторів. Популяції рос­лин і тварин, що мають тривалий період розвитку, як правило, характеризуються відносно повільними тем­пами розмноження і порівняно слабкою чутливістю до змін кліматичних факторів. Зміни чисельності популяцій таких видів значно розтягнені в часі: пе­ріоди зростання чисельності та її зниження спостері­гаються раз у декілька років. Так, дослідження змін чисельності популяцій рисі показали, що її максимум спостерігається приблизно раз на 10 років і пов'яза­ний зі зростанням чисельності популяцій зайця, який слугує рисі кормовою базою.

Натомість, організми з нетривалими періодами розвитку, як правило, здатні до інтенсивного роз­множення. Тому вони чутливіші до змін умов довкіл­ля і їхня чисельність може значно змінюватися за незначний проміжок часу.

На зміни чисельності популяцій впливають взаємо­зв'язки з популяціями інших видів. Так, чисельність популяцій паразитів залежить від чисельності попу­ляцій їхніх хазяїв, популяцій хижаків - популяцій здобичі.

Густота популяцій тварин регулюється також їхньою територіальною поведінкою. Наприклад, У деяких ссавців (бурих ведмедів, тигрів, зубрів) ок­ремі особини або родини займають певні ділянки, які вони мітять за допомогою пахучих речовин або подряпин на стовбурах дерев і охороняють від інших особин свого виду. Завдяки цьому густота популяції обмежується кількістю придатних для існування ділянок.

Регуляції чисельності популяцій тварин сприяють і фізіо­логічні процеси, зокрема стресова поведінка. Коли гус­тота популяції перевищує певний рівень, в її особин спостерігають затримку росту й статевого дозрівання, підвищену агресивність, поїдання особин свого виду {ка­нібалізм).

Уникненню надмірної густоти популяції сприяє розселення, коли частина особин мігрує на незайняті території або до інших популяцій, -низькою густотою. Особливо інтенсивне розселенця відбувається у роки масового розмноження організмів. Наприклад, перелітна сарана утворює численні зграї, здатні долати значні відстані.

Унаслідок пристосування до умов середовища життя у різних видів виробилися різноманітні механізми, які дають змо­гу уникнути необмеженого зростання чисельності популяцій і, відповідно, перенаселення і виснажен­ня ресурсів довкілля. Ці механізми сприяють підтри­манню густоти популяцій на відносно сталому рівні, особливо у видів з тривалими періодами індиві­дуального розвитку. Підтримання чисельності по­пуляції на певному, оптимальному для даного середовища життя рівні, дістало назву гомеостаз популяції. На гомеостаз популяції впливають абіо­тичні фактори, а також міжвидові й внутрішньови­дові взаємозв'язки.

Питання для самоконтролю:

1 Що таке популяція?

2 Якими параметрами характеризуються популяції?

3 Екологічна структура популяції.

4 Яку вікову структуру може мати популяція?

5 Від чого залежить статева структура популяції?

6 Які фактори і як впливають на структуру популяції?