Поиск репетиторов

Выберите предмет
Все рефераты » Биология » Популяции
Эффективная подготовка к экзаменам по БиологииПодобрать репетитора

Популяции



Популяция. Виды живых организмов обеспечивают устойчивое поддержание биогенного круговорота в биогеоценозе на уровне популяции. Изучением популяций занимаются достаточно давно, и к настоящему времени сложилось определенное понимание особенностей их функционирования. Под популяцией понимают исторически сложившуюся естественную общность особей живых организмов одного вида, связанных генетически, населяющих общие места обитания и реализующих закономерные функциональные взаимодействия.

По А.М. Гилярову (1990, с. 38): «популяция — это любая, способная к самовоспроизведению, совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида». Особи в популяции скрещиваются друг с другом и таким образом размножаются. Без этого условия вид из экосистемы исчезнет.

В современной популяционной экологии эту общность организмов рассматривают как биологическую систему надорганизменного уровня, обладающую собственными функциями и структурно обусловленную (С.С. Шварц, 1980, И.А. Шилов, 2000).

Рассмотрение популяций обычно проводят с двух главных позиций. Во-первых, популяция является формой жизни конкретного вида живых организмов в условиях среды их обитания. В этом случае осуществляется важнейшая функция популяции — обеспечение выжи­вания живых организмов составляющего ее вида и воспроизведение вида в данных условиях. Данная функция обеспечивается ориентиро­ванными адаптациями (приспособительными изменениями) отдель­ных особей вида, имеющих морфологическую общность, а также сформированными закономерными взаимоотношениями. Все это под­держивает и регулирует возможности размножения (воспроизводство) особей вида. Процесс этот носит непрерывный характер, выражаю­щийся в смене отдельных индивидов внутри популяции, и поэтому при оптимальных условиях жизнедеятельности существование популяции может продолжаться неограниченно долго — популяция бессмертна как структурная единица.

Во-вторых, популяция, являясь структурной единицей биогеоце­ноза (экосистемы), выполняет одну из главнейших его функций, а именно участвует в биологическом круговороте. В данном случае реализуется видоспецифическая особенность типа обмена веществ. Популяция представляет вид в экосистеме и все межвидовые взаимо­отношения осуществляются в ней на популяционном уровне. Устой­чивая реализация функции участия в биогенных процессах определяется специфическими механизмами авторегуляции, которые создают условия самоподдержания популяции как системы в изменя­ющихся внутренних и внешних факторах среды обитания.

В целом популяции обладают всеми признаками самостоятельной функционирующей биологической системы. Популяция имеет про­странственное расположение входящих в нее элементов, они структу­рированы, что позволяет оптимально использовать ресурсы среды, а также создает условия для бесперебойного осуществления внутрипопуляционных взаимоотношений.

Однако особи, входящие в вид, формирующий данную популяцию, не являются абсолютно идентичными в осуществлении внутрипопуляционных взаимоотношений. Эти взаимоотношения образуют опреде­ленную функциональную систему. Даже при условии общего морфофизиологического типа (сходстве) отдельные особи неравноценны по своему участию в жизнедеятельности популяции. Таким образом, популяция структурирована еще и функционально.

Особи в популяциях находятся в состоянии постоянного обмена информацией, что представляет собой специфический механизм взаимодействия живых организмов. На базе генетической разнокачественности организмов, а у высших животных на поведенческом уровне в популяции вырабатываются весьма сложные, но очень эффективные механизмы авторегуляции.

Следует отметить чрезвычайно важную особенность функционирования популяции: взаимодействие особей со средой осуществляется через физиологические реакции, причем эти реакции исключительно индивидуальны, но направленность их такова, что в целом они реали-зуют общепопуляционные функции. Как утверждает И.А. Шилов (2000, с. 46), «физиология отдельных организмов в составе популяции как бы решает двойную задачу: физиологические процессы обеспечивают, с одной стороны, жизнь и адаптацию самой особи, а с другой — устойчивое поддержание функций целостной популяции». Организация на популяционном уровне связана главным образом с регулированием численности и плотности популяций. Численность популяции —это общее число особей, обитающих на какой-либо территории или в сообществе. Плотность популяции — это величина, определяемая числом особей или биомассой по отношению к единице пространства (территории или даже сообществу, если его можно описать пространственно). Пространственная структура популяции определяется особенностями расселения популяции на территории. Часто отдельные особи образуют семьи, стаи, стада и т. п. С помощью специальных сигналов они отмечают занимаемый участок (пение птиц, пахучие вещества или экскременты у животных и т. д.). Отмечены даже определенные маршруты миграции. При резком возрастании численности популяции возможно изменение пространственной структуры за счет конкурентной борьбы.

В естественных условиях численность и плотность популяции определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами. Объем популяции определяется стациальной емкостью экосистемы (стация —место обитания). Размеры популяции не безграничны; каждая популяция имеет верхний и нижний пределы. Способность популяции к увеличению характеризуется рождаемостью. Абсолютная (максимальная или физиологическая) рождаемость — это теоретически возможное количество особей в идеальных условиях, когда раз­множение ограничивается только физиологическими факторами (для каждой данной популяции это величина постоянная). Кроме этого различают экологическую или реализуемую рождаемость. Рождаемость определяется способностью популяции воспроизводить новые особи с определенной частотой (число детенышей, отложенных яиц, икринок у животных, семян и спор у растений). У микроорганизмов рождаемость зависит от скорости деления клеток.

Смертность характеризуется числом особей, умерших за опреде­ленный период, т. е. скоростью уменьшения численности популяции. На разных стадиях развития гибель особей существенно различна. Смертность рыб на стадии икринок и мальков значительно выше, чем среди взрослых особей. Чем выше развит инстинкт заботы о потомстве, как у высших животных, тем больше особей выживает в раннем возрасте. В противном случае рост смертности компенсируется высо­кой плодовитостью особей.

Каждая популяция структурирована по возрасту, численности, пространству, полу. Возрастная структура популяции определяется соотношением особей разного возраста; при этом установлено, что это соотношение непостоянно, а имеет довольно сложные колебания. В стабильной популяции рождаемость равна смертности и численность популяции почти не меняется, разновозрастные группы находятся примерно в одинаковом соотношении. В растущих популяциях рож­даемость превышает смертность и численность увеличивается. Половая (сексуальная) структура определяется соотношением полов, количест­вом самцов и самок в популяции. Практически нет популяций, сходных по этой структурной характеристике (у животных известны «гаремные» и «парообразующие» формы).

По отношению к популяции выделяют три возраста — пререпродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный. Существует кон­станта стабильного распределения по возрастам. Для мелких организмов характерен короткий жизненный цикл, для крупных — более длинный. Как отмечается многими специалистами, в популяции имеет место компенсаторный механизм, который диктует следующую закономерность: высокое выживание обусловливает высокую вероят­ность снижения выживания в последующие годы. Распределение осо­бей может быть случайным, если среда существования популяции однородна и особям нет необходимости объединения в группы и т. п.; равномерным — при наличии сильной конкуренции между особями, что приводит к их распределению по пространству; групповым — в виде стаи, стад и т. п., если это определяет оптимальность выживания.

Параметры популяции весьма изменчивы во времени и зависят от множества факторов. В популяции идут два противоположных процес­са — изоляции и агрегации. Факторы изоляции — конкуренция между особями за пищу при ее недостатке и прямой антагонизм. Это ведет к равномерному или случайному распределению особей. Выше мы уже рассматривали вопрос о конкуренции. Для агрегации характерны два последствия: увеличение внутривидовой конкуренции и взаимопомо­щи, способствующей выживанию группы в целом. «У особей, объеди­ненных в группу, по сравнению с одиночными особями нередко наблюдается снижение смертности в неблагоприятные периоды или при нападении других ор­ганизмов, поскольку в группе поверхность их соприкосновения со средой по отношению к массе меньше и поскольку груп­па способна изменять микроклимат или микро­среду в благоприятном для себя направлении» (Ю. Одум, 1975, с. 269).

Периодический уход и возвращение на данную территорию называют миграцией. Изменения численности организмов во времени называют ди­намикой популяции. Пери­одические колебания

называются осцилляциями, непериодические — флуктуациями. Первые связаны с регуляторными изменениями факторов среды, сезонными ритмами. Иногда отмечаются вспышки численности особей незаконо­мерного характера, флуктуационного типа, которые называются популяционными волнами.

Способность популяции к авторегуляции носит название гомеостаза популяции. Обычно популяция находится именно в этом состоянии —динамического равновесия, которое достигается за счет чередования положительных и отрицательных обратных связей. При росте числен­ности особей сокращаются запасы пищи, что влечет уменьшение численности за счет увеличения смертности, а сократившаяся популя­ция позволяет накопить запасы пищи и ведет к увеличению рождае­мости, т. е. росту численности и т. д.

Таким образом, структурированность, интегрированность состав­ных частей (особей) или целостность, авторегуляторные механизмы и способность к адаптациям — это в целом определяет популяцию как биологическую систему надорганизменного уровня (рис. 49).




Поиск репетиторов

Выберите предмет