Экология популяций

 

 

МОСКОВСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине

 

ЭКОЛОГИЯ

 

на тему

 

ЭКОЛОГИЯ ПОПУЛЯЦИЙ

 

 

Выполнил:      студент 2 курса

                         факультета биолого - химического

           

                         заочного отделения

                        

 

 

 

 

Преподаватель: 

                         кандидат биологических наук

     доцент 

 

 

Оценка:_______________

Подпись преподавателя:_______________

 

 

 

 

2006 г.

 

Оглавление

контрольной работы по дисциплине «Экология»

на тему «Экология популяций»

  

Введение ______________________________________________________    3

 

1. Популяционная экология как раздел экологии  ____________________     4

   1.1. Экосистема - основное понятие экологии  _____________________     5

2. Определение популяции   ______________________________________   5

   2.1. Исследование динамики популяции __________________________     6

   2.2. Критические значения численности популяции  ________________     8

3. Структуры популяций   ________________________________________     9

   3.1. Возрастная структура популяций   ____________________________     9

   3.2. Половая структура популяций    ______________________________   10

   3.3. Пространственная  структура популяций   ______________________   10

4. Модифицирующие и регулирующие  факторы  _____________________   11

 

Заключение ____________________________________________________    16

 

Список использованной литературы ________________________________  17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Экология – это наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов в их естественной среде обитания.

 Основная задача экологии заключается в том, чтобы вскрыть законы формирования структуры биоценозов, на уровне которых  происходит освоение среды и научиться управлять ими в условиях неизбежной индустриализации и урбанизации.

Поэтому изучение вопросов экологии популяции  является необходимым для специалиста в области менеджмента.

Целью настоящей работы является изучение популяционной экологии как одного из разделов экологии, изучения понятия – экосистема, популяция, исследование динамики популяции, численности популяции, структур популяции,  таких как возрастная структура популяции, половая структура популяции, пространственная структура популяции. Изучение факторов влияющих на численность популяции, модифицирующие и регулирующие факторы.

Для достижения этой цели мною будут рассмотрены следующие вопросы:

• Популяционная экология как раздел экологии
• Экосистема - основное понятие экологии
• Определение популяции
• Исследование динамики популяции
• Критические значения численности популяции
• Структуры популяций
• Возрастная структура популяций
• Половая структура популяций
• Пространственная структура популяций
• Модифицирующие и регулирующие факторы.

1. Популяционная  экология как раздел экологии.

Экология (от греч. óikos — жилище, местопребывание и греч. lógos — слово, учение), биологическая наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов и биосферы. Часто экологию определяют также как науку о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Современная экология интенсивно изучает также проблемы взаимодействия человека и биосферы.

Популяционная экология раздел экологии, изучающий популяцию как элементарную форму существования вида. Основной предмет популяционной экологии - исследование структуры популяции её динамики, полового и возрастного состава популяции животных, определяющих её плодовитость и характер размножения, что служит приспособлением к условиям существования, т.к. обеспечивает темпы воспроизведения соответственно смертности особей. Колебания интенсивности размножения определяют плотность популяции, а также динамику численности животных.

Популяционная экология изучает также этологическую структуру популяции, которая выражает характер её организации и представлена тем или иным объединением особей (семья, стая, стадо, колония у животных; колония у микроорганизмов и низших растений; группа деревьев, кустов, дерновина злаков и т.п. у высших растений), обеспечивающим размножение, упорядоченное использование территории и её ресурсов, взаимопомощь и защиту от врагов и неблагоприятных условий. Становление этологической структуры популяции происходит на основе общения животных, т. е. связей, устанавливающихся между ними с помощью химических, акустических, оптических, механических, электромагнитных и др. сигналов, несущих определённую информацию. Эти сигналы воспринимаются рецепторами и воздействуют на метаболизм и поведение организмов. Важным приспособительным свойством популяции является генетический полиморфизм, расширяющий диапазон выносимых популяцией колебаний условий среды.

1.1. Экосистема - основное  понятие экологии

 Экосистема - основное понятие экологии - (термин А. Тенсли, 1935): любое сообщество живых существ и среды их обитания, объединенных в единое функциональное целое. Основные свойства экосистем – способность осуществлять круговорот веществ, противостоять внешним воздействиям, производить биологическую продукцию. Экосистемы бывают различного ранга: от микро - (небольшой водоем), до глобальной (биосфера в целом).

Синоним понятия экосистема – биогеоценоз (термин В.Н.Сукачева); обычно относится к сухопутным природным системам с фитоценозом (растительным сообществом) в качестве основного звена. Элементарный биогеоценоз – имеет однородные совокупности живых организмов (фито- и зооценоз) и однородные условия среды обитания (почвы, гидрологические условия, микроклимат).

Экосистемы (биогеоценозы) состоят из 2 блоков: биоценоза (взаимосвязанных организмов разных видов) и биотопа (экотопа) - среды обитания.

Специалист  в области менеджмента должен обладать экологическими знаниями, оперировать основными понятиями такими как, экосистема, биогеоценоз, биоценоз, биотоп.

2. Определение популяции

Виды организмов входят в  биоценоз не отдельными особями, а популяциями или их частями.

Популяция – это часть вида (состоит из особей одного вида), занимающая относительно однородное пространство и способная к саморегулированию и поддержанию определенной численности. Каждый вид в пределах занимаемой территории распадается на популяции.

Если рассматривать воздействие факторов среды обитания на отдельно взятый организм, то при определенном уровне фактора (например, температуры) исследуемая особь, либо выживет, либо погибнет. Картина меняется при изучении воздействия того же фактора на группу организмов одного вида. Одни особи погибнут или снизят жизненную активность при одной конкретной температуре, другие – при более низкой, третьи – при более высокой. Поэтому можно дать еще одно определение популяции: все живые организмы, для того чтобы выжить и дать потомство, должны в условиях динамичных режимов экологических факторов существовать в виде группировок, или популяций, т.е. совокупности совместно обитающих особей, обладающих сходной наследственностью.

Важнейшим признаком популяции является занимаемая ею общая территория. Но в пределах популяции могут быть более или менее изолированные по разным причинам группировки. Поэтому дать исчерпывающее определение популяции затруднительно из-за размытости границ между отдельными группами особей.

Каждый вид состоит из одной или нескольких популяций, и популяция, таким образом, - это форма существования вида, его наименьшая эволюционирующая единица.

2.1. Исследование динамики популяции.

Важнейшее свойство популяций – динамика, свойственной им численности особей и механизмы ее регулирования. Любое значительное отклонение численности особей, в популяциях, от оптимальной приводит к отрицательным последствиям для ее существования. Популяции обычно имеют адаптационные механизмы, способствующие снижению численности (если она значительно превышает оптимальную) или ее восстановлению (при уменьшении, ниже оптимальных значений).

Каждой популяции свойствен биотический потенциал (теоретически возможное потомство от одной пары особей при реализации способности организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии). Обычно биотический потенциал тем выше, чем ниже уровень организации организмов. Так, дрожжевые клетки, размножающиеся простым делением, при наличии условий для реализации биотического потенциала могли бы освоить все пространство земного шара за несколько часов; гриб дождевик, приносящий до 7,5 млрд. спор, уже во втором поколении освоил бы весь земной шар. Крупным организмам с низким потенциалом размножения потребовалось бы для этого несколько десятилетий или столетий.

Однако биотический потенциал реализуется организмами со значительной степенью полноты только в отдельных случаях и в течение коротких промежутков времени. Например, если быстроразмножающиеся организмы осваивают какой-либо субстрат или среду, где нет конкурентов (при освоении экскрементов крупных животных насекомыми, размножение микроорганизмов в богатых нутриентами средах, например в эвтрофированных водоемах).

В этом случае увеличение численности идет по J-образной экспоненциальной кривой. Близкий к экспоненциальному тип роста характерен в настоящее время для популяции человека. Он обусловлен прежде всего резким снижением смертности в детском возрасте. Для человека характерна кривая выживаемости потомства первого типа.

 Экспоненциальная (А) и логистическая (Б) кривые роста популяций.

 

Для большинства популяций и видов выживаемость характеризуется кривой второго типа, которая отражает высокую смертность молодых особей или их зачатков (яйца, икринки, споры, семена). При таком типе выживаемости (смертности) численность популяции обычно выражается S-образной логистической кривой. Но и в этом случае  существуют значительные периодические колебания численности: сезонные (у многих насекомых), взрывные (у некоторых грызунов – леммингов, белок) или постепенные (у крупных млекопитающих). Численность при этом существенно отклоняется: у насекомых в 107 – 108 раз, у позвоночных животных (напр., грызунов) – в 105 – 106 раз.

Периоды резкого изменения численности носят название "популяционных волн", "волн жизни", "волн численности". В одних случаях их связывают с пищевым фактором, в других – с погодными (климатическими) явлениями (например, для леммингов – с количеством тепла, приносимого Гольфстримом), в третьих – с солнечной активностью или комплексом взаимосвязанных факторов.

Резкие колебания численности обычно отрицательно влияют на жизнь популяций: высокая численность приводит к ослаблению всех особей из-за недостатка пищи, самоотравления среды, возможных массовых заболеваний; низкая численность – превышает порог ее минимальных значений.

2.2. Критические значения численности популяции

Для популяций различных видов существуют допустимые пределы снижения численности особей, за которыми существование популяции становится невозможным. Остается, однако, несомненным факт, что чем мельче особи, тем выше критические значения их численности. Для микроорганизмов это миллионы особей, для насекомых – десятки и сотни тысяч, а для крупных млекопитающих – несколько десятков.

Численность не должна уменьшаться ниже пределов, за которыми резко снижается вероятность встречи половых партнеров. Критическая численность также зависит от других факторов. Например, для некоторых организмов специфичен групповой образ жизни (колонии, стаи, стада). Группы внутри популяции относительно обособлены. Могут иметь место такие случаи, когда численность популяции в целом еще достаточно велика, а численность отдельных групп уменьшена ниже критических пределов. Например, колония (группа) перуанского баклана должна иметь численность не менее 10 тыс. особей, а стадо северных оленей – 300 – 400 голов.

Изучение понятия популяция, исследование динамики популяции, численности популяции необходимо для правильного понимания популяционной экологии.

3. Структуры популяций

Различают возрастную, половую, территориальную и другие виды структуры.

3.1. Возрастная структура популяций

В теоретическом и прикладном планах наиболее важны данные о возрастной структуре - соотношение особей.

У животных выделяют следующие возрастные группы:

• ювенильная группа (детская)
• сенильная группа (старческая, не участвующая в воспроизводстве)
• взрослая группа (особи, осуществляющие репродукцию).

Обычно наибольшей жизнеспособностью отличаются нормальные популяции, в которых все возраста представлены относительно равномерно. В регрессивной (вымирающей) популяции преобладают старческие особи, что свидетельствует о наличии отрицательных факторов, нарушающих воспроизводительные функции. Требуются срочные меры по выявлению и устранению причин такого состояния. Внедряющиеся (инвазионные) популяции  представлены в основном молодыми особями. Жизненность их обычно не вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности особей, поскольку в таких популяциях не сформировались трофические и другие связи. Особенно опасно, если это популяция видов, ранее отсутствовавших на данной территории. В таком случае популяции обычно находят и занимают свободную экологическую нишу и реализуют свой потенциал размножения, интенсивно увеличивая численность.