Демэколгогия – экология популяций

Лекция 3

Тема: Демэколгогия – экология популяций

Вопросы:

1. Статистические и динамические характеристики популяции.
2. Рост популяции. Кривые роста.
3. Регуляция популяции (Динамика): Зависимые и независимые от плотности популяции факторы.

 

1. Статистические и динамические характеристики популяции. Рост популяции. 
   

Популяция – это группа особей одного вида, живущих на одной площади.

Статистические  характеристики:

• Численность популяции – количество особей в данной популяции.
• Плотность популяции – количество особей в популяции на данной площади в данное время.
• Демографическая структура популяции – распределение численности популяции по возрасту в соответствии с полом (График - пирамида).
• Выживаемость - число особей, выживших в течение определенного периода времени. Кривые выживаемости могут быть представлены прямыми диагональными, выпуклыми, вогнутыми.

 

Модели распределения особей в популяции:

1. Отдельные члены популяции могут быть распределены по всей географической площади различными путями, включая:
2. групповое (притягивание)
3. Равномерное (отталкивание)
4. Случайное (минимальное взаимоотношение

 

Групповое распределение особей может иметь место в случаях, если отдельные организмы притягиваются друг к другу, или если некоторые участки в пределах ареала привлекают больше отдельные организмы, чем к другие. В итоге получается, что в некоторых частях ареала будет находиться большое количество особей, тогда как в других - мало или вообще нет никого.

Равномерное распределение означает, что между отдельными особями в популяции будет примерно одинаковое расстояние. Равномерное распределения отдельных организмов происходит вследствие активно отталкивания особей друг от друга.

Случайное распределение означает, что, взаимодействие между отдельными особями в популяции минимально, и случайное распределение редко встречается. Случайное распределение имеет место при отсутствии сильного привлечения или отталкивание среди особей популяции.

NB: И групповое, и равномерное распределения предполагают, что отдельные организмы или взаимодействуют друг с другом (выискивают друг друга, или активно избегают друг друга), или же все конкурируют друг с другом за те же ограниченные ресурсы, несмотря на плотность популяции (как в случае группирования, связанного с географическими особенностями).

 

 

ДЕМОГРАФИЯ:

• Демография популяции – это ее прижизненная статистика в особенности, такая статистика, которая может влиять на размер популяции в настоящий момент и в будущем.
• Два статистических показателя, которые важны:

- возрастная структура популяции

- соотношение полов в популяции

Возрастная структкра  соотносится с размером когорт в популяции

Когорта - это группа особей одного возраста.

В типичной популяции  размер когорт изменяется с возрастом. Например, в типичной популяции более  молодые когорты преобладают (т.е. больше особей на когорту) над более старыми когортами, или они могут быть равны.

Параметры возрастной структуры включают::

Плодовитость (рождаемость) относят к среднему уровню рождаемости в популяции.

Чем выше плодовитость популяции, даже оставаясь постоянной, тем быстрее популяция будет увеличиваться в размерах. Отметим, что плодовитость обычно варьирует с возрастом особей.

Время генерации (поколения) – это просто средняя продолжительность между рождением особей и рождением их потомства.

При равенстве прочих факторов более короткое время генерации приведет к более быстрому росту популяции.

NB: Виды, способные к неоднократному воспроизводству, будут способствовать перекрыванию поколений. Это, в основном, означает возможность сосуществования когорт родителей и потомства (и потенциально конкурировать одно с другим) в одно и то же время.

Иными словами: когда  средняя продолжительность жизни  превышает минимальное время  между поколениями, поколения будут  перекрываться.

Смертность - это скорость, с которой особи определенного возраста умирают.

NB: Смертность часто варьирует с возрастом, или с очень молодым, или очень старым, отображая наибольшую смертность.

• Также отметим, что рост популяции происходит, когда общие показатели рождаемости превышают общие показатели смертности

 

Динамические  характеристики:

• Рост популяции – увеличение популяции.
• Скорость (коэффициент) роста популяции – изменение количества особей в популяции во времени
• Биотический потенциал – скорость, с которой росла бы численность популяции, если бы все особи выживали и было максимальное воспроизводство.
• Потенциальная ёмкость – максимальное количество особей, которые могут быть поддержаны экосистемой.

2. Кривые роста популяции – графики, показывающие изменение количества особей в популяции во времени.

Томас Мальтус, английский священник, первым внес значительный вклад в  теорию экологии популяций (народонаселения). В 1798 году опубликовал свой труд Essay on the Principle of Population.

Мальтус разработал концепцию, что в некоторой временной  точке расширяющаяся популяция (народонаселение) должна превысить поставки существующих природных ресурсов, т.е. популяции  увеличиваются экспоненциально, приводя  к увеличению конкуренции за средства существования, пищу, кров и т.д. Эта концепция получила название «Борьба за существование».

 

Экспоненциальная  кривая (J-кривая) – кривая роста, отражающая две фазы роста популяции.

Лаг-фаза – отсутствие или незначительные изменения в численности популяции.

Экспоненциальная фаза – увеличение происходи так быстро, что количество особей удваивается в специфический короткий интервал времени.

Сигмоидальная или логистическая кривая (S-кривая) – кривая роста, показывающая наличие относительной стабильности численности популяции, которая имеет место после лаг- и экспоненциальной фаз.

Верхняя часть этой кривой указывает на потенциальную ёмкость экологической системы.

Обратите внимание, что J-кривая – это первая часть S-кривой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент выживаемости – количество особей, выживающих за определенный период времени.

Типы кривых нормального  распределения коэффициента выживаемости: диагональная, вогнутая, выпуклая.

 

 

3. Регуляция популяций (Динамика): Зависимые и независимые от плотности популяции факторы

Сопротивление окружающей среды – факторы, которые снижают коэффициент (скорость) роста популяции:

Регуляция популяций (Динамика) - периодические или непериодические изменения по количеству, половому признаку и возрасту популяции, на которую воздействуют абиотические и биотические факторы (устойчивые, изменчивые, взрывчатые изменения).

Зависимые от плотности факторы - факторы, которые влияют на популяцию по-разному в зависимости от плотности популяции (доступность пищи, места, света, паразитарные инфекции, болезни и т.д.).

Независимые от плотности факторы - факторы, которые влияют на популяцию независимо от популяционной плотности (стихийные бедствия, такие как лесной пожар, землетрясение, наводнения и т.д.).

Внутренние признаки вида:

- медленное воспроизводство

Внешние - вне вида:

- хищники, конкуренты,

- экологические риски

 

Механизмы обратной связи:

Популяции ухудшают окружающую среду, используя ее ресурсы. Если окружающая среда очень благоприятна, ресурсов не являются предельными, т. е. ресурсы заменяются или восстанавливаются быстрее, чем они используются. Это способствует быстрому (экспоненциальному) росту популяции. Так как скорость использования ресурсов приближается к скорости замены, темп прироста численности популяции замедляется. Наконец, популяция превышает потенциальную емкость среды (ресурсы уменьшаются быстрее, чем они могут быть восстановлены). Это приводит к жесткой конкуренции и популяция разрушается. Когда численность популяции падает ниже значения замещения, окружающая среда восстанавливается.

 

Адаптация и Естественный отбор

Два типа адаптации:

Акклиматизация - изменения в отдельном организме из-за непостоянных физиологических модификаций

Эволюция - постепенные изменения видов из-за изменений в генетическом материале и естественного отбора.

Теории эволюции была развита Чарльзом Дарвином и Альфредом Уоллесом.

Естественный  отбор - генетические комбинации, лучше всего приспособленные к существующим условиям окружающей среды, имеют тенденцию становиться преобладающими.

Спонтанные, случайные  мутации

Селективное давление - физиологический стресс, хищничество, конкуренция, удача

 

Одомашнивание – процесс, при котором растения и животные адаптируются, или приручаются жить в человеческом окружении. Одомашнивание дало людям больше доступной и постоянной пищи, что явилось одним из факторов, определяющим размеры человеческой популяции.

Гомеостаз - биологический баланс между организмом и его окружающей средой.

С греческого языка «homeo» означает «то же самое» и “stasis” означает «занимающий положение» (Оставаясь тем же самым).

Гомеостаз - состояние  динамического равновесия.

 

Вопросы для обсуждения:

1. Назовите статистические  и динамические характеристики населения.

2. В каком месте J-кривая и S-кривая роста отличаются?

3. Что такое биотический потенциал и потенциальная емкость экосистемы?

4. Как биотический потенциал и/или потенциальная емкость экосистемы образуют J-и S-кривst прироста популяции?

5. Какая разница между зависимыми от плотности и независимыми от плотности популяции факторами? В чем они подобны?

 
Критическое мышление (Написание эссе):

1. Попробуйте описать, какие факторы определяют изменения в популяции бездомных собак в вашем городе?
2. Раньше в Алматы была довольно большая популяции горлинок и воробьев, но в настоящее время они практически исчезли из города. С чем это может быть связано.
3. Опишите, чем по вашему мнению определяется carrying capacity для экосистемы города Алматы.