Шпаргалка по "Экологии"

Стенобионты (от греч. “stenos” — “узкий, ограниченный” и “bion” – “живущий”)- это  животные и растения, способные существовать лишь при относительно постоянных условиях окружающей среды (т. е. выдерживающие лишь небольшие колебания температуры, солёности, влажности, гидростатического или атмосферного давления и т.п.). Для некоторых стенобионтов ограничивающим может быть какой-либо один фактор внешней среды (например, характер пищи). Так, некоторые виды южноамериканской колибри питаются нектаром цветков определенного вида растений, и область их распространения ограничивается узким ареалом данного растения. Австралийский сумчатый медведь коала, к примеру,  может жить только на тех видах эвкалиптов, листьями которых он питается. Для других стенобионтов возможность их существования и распространения ограничена одновременно несколькими факторами. К стенобионтам относятся многие паразиты и симбионты, способные существовать только совместно с представителями одного определенного вида, многие животные океанических глубин, обитатели пещер, влажных тропических лесов, высокогорных районов, изолированных океанических островов. Стенобионтность ограничивает возможность расселения и обусловливает локальное распространение видов (узкие ареалы). Стенобионтов противопоставляют эврибионтам, способным выдерживать колебания факторов внешней среды в широких пределах.

Эврибионты (от греч. “eury” — “широкий” и “bion” – “живущий”)-это животные и растительные организмы, способные существовать при значительные изменениях условий окружающей среды. Так, например, обитатели морской литорали переносят регулярное осушение во время отлива, летом — сильное прогревание, а зимой — охлаждение, а иногда и промерзание (эвритермные животные); обитатели эстуариев рек выдерживают значительные колебания солёности воды (эвригалинные животные); ряд животных существует в широком диапазоне гидростатического давления (эврибатные животные). Многие наземные обитатели умеренных широт способны выдерживать большие сезонные колебания температуры.

Эврибионтность вида увеличивается способностью переносить неблагоприятные условия в состоянии анабиоза (многие бактерии, споры и семена многих растений и др.) или спячки (некоторые млекопитающие). У некоторых насекомых и ракообразных (например, стрекозы, сухопутные крабы) личинки ведут водный образ жизни, а взрослые особи — наземный. Значит, условия существования на разных стадиях жизненного цикла различны, хотя каждая стадия ограничена более узким их диапазоном. Это относится и к некоторым паразитическим червям, обитающим на разных стадиях жизненного цикла в беспозвоночных, рыбах, млекопитающих и во внешней среде.

Таким образом, диапазон толерантности – это минимальное и максимальное значение экологического фактора, переносимого данным организмом или экосистемой в целом.

10 Экологическая емкость среды  и факторы ее определяющие

Емкость окружающей среды- это число особей или их сообществ, потребности которых могут быть удовлетворены ресурсами данного местообитания без заметного ущерба для его дальнейшего благосостояния.

Емкость среды - пределы ресурсов, за счет которых существует вид ( пища, убежища, места для размножения и т.п.) на данной территории; ограничивает максимальную численность популяции.

 Емкость среды определяется, во-первых, количеством имеющихся  в наличии жизненно важных  средств существования, которые  могут быть использованы особями  популяций ( например, корм), и, во-вторых, вредными воздействиями, например зимними холодами или сухой и жаркой летней погодой. Емкость окружающей среды может быть фиксированной или колеблющейся. Фиксированная верхняя граница плотности характерна для птиц с выраженным гнездовым поведением, например для синиц. При развешивании дуплянок на деревьях в богатых пищей лесах они могут селиться очень плотно.

 Емкость среды - это  такая численность популяции  вида, которая может существовать  в данной среде, без непрерывного  изменения. Мы не считаем, что  эта концепция имеет ограниченное  значение. Максимальная емкость  зависит от наличия пищи и  пространства, но фактическая емкость  может быть совершенно иной. Например, фактическая емкость для вида, при наличии очень эффективных  хищников, может определяться взаимодействием  между физическими условиями,  наличием убежищ и свойствами  хищника и жертвы по отношению  ко всей окружающей среде, а  не просто наличием определенного  количества пищи или необходимым  жизненным пространством. Таким  образом, емкость среды может  быть определена довольно просто  или может являться производным  чрезвычайно сложных биотических  и абиотических взаимосвязей.

 О нам неизвестна емкость среды, то есть неизвестно, до какой степени физическая среда Земли и системы жизнеобеспечения смогут удовлетворять нужды и потребности будущего роста населения; снижение роста уменьшит вероятность превышения допустимого уровня; О природа будущего глобального устройства мира не предопределена; многое зависит от того, как скоро изменятся существующие нежелательные тенденции; О цивилизация представляет собой систему, поэтому при приближении к пределу в отношении ресурсов сотрудничество имеет большую ценность, чем конкуренция. Однако из-за недостаточности информации даже вся сумма глобальных прогностических моделей не дает ответа на главные вопросы, стоящие перед человечеством.

 Однако для большинства  видов животных емкость среды  оказывается величиной варьирующей. 

 Равновесное природопользование  отличается сбалансированностью  антропогенной нагрузки и экологической  емкости среды. 

 В связи с этим  следует отметить, что емкость  среды для какой-либо популяции  может меняться в результате  варьирования качества популяции,  ее структуры. Она определяется количеством имеющихся в наличии жизненно важных средств существования, которые могут быть использованы особями популяцинапример, корм).

11 Популяция: понятие, определение 

Термин  «популяция» происходит от латинского слова populus – народ. Термин «популяция» был введен датским ученым–генетиком В. Йогансеном в 1903 г.Популяция – это группа особей одного вида, обладающих общим генофондом занимающих определенную территорию. Популяция является основой естественной единицей существования, приспособления и воспроизведения вида, обеспечивает выживание вида, т.е. популяция является структурной единицей вида и единицей эволюции, тогда как вид есть качественный этап. Контакты между особями одной популяции чаще, чем между особями разных популяций, например, свободное скрещивание внутри популяции выше, чем между особями разных популяций. По размерам занимаемой популяцией территории и степени связи между особями различают элементарные (микропопуляции), экологические, географические популяции Элементарная - совокупность особей вида, занимающих небольшой участок однородной площади. В состав их обычно входят генетически однородные особи, возможно скрещивание особей элементарных популяций (стадо лосей, 2 стада могут скрещиваться, стало оленей, окуни с 1 пруда).Экологическая – формируется как совокупность элементарных популяций. В основном это внутривидовые группировки, приуроченные к конкретному типу местообитания. Возникают они в силу наличия в пределах зон различных условий обитания, которые возникают в результате изменения рельефа, гидрологических условий, кормовых ресурсов.Они слабо изолированы друг от друга, поэтому обмен генетической информацией между ними происходит сравнительно часто, но реже, чем между элементарными популяциями. Например, белка заселяет различные типы леса. Поэтому могут быть четко выделены ее экологические популяции: сосновые, еловые, елово- пихтовые и др. Бобры, поселяясь на крупных реках роют норы в берегах, а заселяющие небольшие речки и ручьи – строят плотины, поскольку мелкие водоемы ограничивают возможности кормления, а возникший пруд- расширяет доступ к кормовым участкам.Географическая – слагается на экологических и охватывает группу особей, заселяющих территорию с географически однородными условиями существования. Они занимают сравнительно большую территорию, основательно разграничены и относительно изолированы. Различаются плодовитостью, размерами особей, экологическими, физиологическими, поведенческими и др. особенностями.Сельскохозяйственную популяцию отличает антропогенное районирование, сильное влияние искусственного отбора. На практике сельскохозяйственная популяция - это различие по сортам и породам, районированным по климатическим зонам. Внутри каждого сорта и породы может быть несколько популяций, т.к. их районы обитания имеют большую пространственную изоляцию.

Популяцию определяют как группу организмов одного вида, занимающую конкретное пространство (ареал) и функционирующую как  часть биотического сообщества. Основной признак популяции как функциональной единицы эволюции - вероятность обмена генетической информацией, которая  существенно выше, чем  средняя  внутривидовая. Популяция представляет собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность его к конкретным условиям среды обитания, включая взаимоотношения с другими видами. Наиболее близким по значению к популяции является известное из курса истории понятие "племя".Основными экологическими характеристиками популяции являются: Величина  популяции по занимаемому пространству (ареалу) и по численности особей; 
Структура популяции - возрастная, половая, пространственная;Динамика популяции - изменение признаков с течением времени.Популяция обладает многими признаками, которые характеризуют ее как целое: численность, рождаемость, смертность, возрастной и половой состав, характер распределения в пределах ареала.Численность популяции - число особей на единицу площади или объёма - никогда не бывает произвольной и постоянной в течение длительного времени, и изменяется в пределах определенного диапазона, согласно правилу Ю. Одума:Существуют определённые верхние и нижние пределы численности популяции, которые соблюдаются  в природе   в условиях стабильности среды обитания.Зависимость численности популяции от среды обитания устанавливает  правило К.Фридерихса (1927):регулирование численности популяции есть результат комплекса воздействий абиотической и биотической среды в местообитании вида.Видовую способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды характеризует биотический потенциал популяции. В данных конкретных условиях живые организмы стремятся  максимально реализовать свой биотический потенциал, то есть    в каждой популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей.Рост популяций организмов  в естественных условиях  ограничивается  запасами пищи и доступным пространством, пригодным для местообитания - т. е. ёмкостью среды или воздействием  лимитирующих (ограничивающих) факторов - сопротивлением среды. Причём эти факторы влияют на численность опосредованно, через изменение системы биотических взаимодействий. Отсюда можно сделать вывод, что существует предел, представляющий собой максимальную численность, к которому будет бесконечно стремиться кривая роста популяции 

12 Основные свойства популяции:  численность (плотность) и биомасса, возрастной и половой состав 

Живые организмы находятся между собой  и абиотическими условиями среды  обитания в определенных отношениях, образуя тем самым так называемые экологические системы. Совокупность популяций разных видов на определенной территории называется биоценозом. Биотоп – определенная территория (место  расселения популяций) со свойственными  ей абиотическими факторами среды  обитания (климат, почва). В общем  сочетании биоценоз и биотоп составляют экосистему, где популяция является ее элементом. В первом приближении  экосистема – это система живых  организмов и окружающих неорганических тел, связанных между собой потоком  энергии и круговоротом веществ. Статические показатели характеризуют  состояние популяции изданный момент времени. Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры. Численность – число особей в популяции. Она может значительно изменяться во времени и зависит от биотического потенциала вида и внешних условий. Плотность – число особей, или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема. Популяция характеризуется определенной структурной организацией – соотношением групп особей по полу, возрасту, размеру, генотипу, распределением особей по территории и т.д. В связи этим выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др. Структура популяции формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, с другой – под влиянием факторов среды, т.е. имеет приспособительный характер. Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50% от общей численности должны составлять мужские особи и 50% - женские особи. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей вида. Возрастная структура (возрастной состав) – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции/Возрастной состав определяется рядом свойств «особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др. Для оценки численности и плотности популяции применяют методы корреляции и интерполяции. Для этого делают замеры на подобранных, характерных по среде обитания контрольных площадках. Берут также контрольные пробы, в частности растений. В море делается контрольный отлов морских животных или рыб. В последнее время применяются также микрочипы с окольцеванием, которые позволяют проследить пути суточных и сезонных миграций. С помощью указанных средств определяют также ареал распространения популяций (это касается птиц и животных). Микрочипы подают определенной частоты сигналы, а со спутников или специальных самолетов эти сигналы фиксируются и обобщаются.

13 Динамические характеристики  популяции: рождаемость, смертность, кривые выживания, скорость роста.

Популяция-совокупность особей одного вида, в течение длительного  времени (большое число поколоений) населяющих определенное пространство и способных свободно скрещиваться (панмиксия).В целях сохранения видов человек использует различные способы регулирования численности популяции: 1) правильное ведение охотничьего хозяйства и промыслов (установление сроков и угодий охоты и отлова рыбы); 2) запрещение охоты на некоторые виды животных; 3) регулирование вырубки леса и др.В то же время деятельность человека создает условия для появления новых форм организмов или развития старых видов, причем часто вредных для человека болезнетворных организмов, вредителей сельскохозяйственных культур и т.д.Динамические характеристики популяции включают рождаемость, смертность, скорость популяционного роста.Рождаемость (плодовитость) – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Живые организмы обладают огромной способностью к размножению, которая характеризуется так называемым биотическим потенциалом, представляющим собой скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем. Этот важнейший, хотя и условный показатель имеет самые различные значения. Так, для слонов он составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов – сотни метров в секунду. На практике такая высокая плодовитость не реализуется по разным причинам.Смертность популяции – число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени. Подобно плодовитости смертность изменяется в зависимости от условий среды обитания, возраста и состояния популяции и выражается в процентах к начальной или чаще к средней ее величине.Скорость популяционного роста выражается в приросте популяции и темпе роста популяции, где прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью. Прирост может быть положительным, нулевым и отрицательным. Темп прироста популяции – средний ее прирост за единицу времени.

14 Внутривидовая конкуренция и  регуляция численности популяции

Внутривидовая конкуренция  – это соперничество особей одного вида за ресурс, когда его не хватает. В качестве примера такой конкуренции  рассмотрим гипотетическое сообщество – процветающую популяцию кузнечиков одного вида. Разыскивая и потребляя  пищу, кузнечики расходуют энергию  и подвергают себя риску быть съеденными. При увеличении плотности популяция  для обеспечения жизнедеятельности  организмов потребуется больше затраты  времени и энергии. В этом случае возрастает внутривидовая конкуренция, что приводит к повышению энергетических затрат и к снижению скорости потребления  пищи. В результате шансы выжить уменьшаются. 
Аналогична ситуация и у растений. Один проросток растения с большей вероятностью доживет до репродуктивной зрелости, чем проросток, окруженный густой порослью. Даже если он не погибнет, то почти наверняка будет мелким, неразвитым. Даст мало потомства. Следовательно, повышение плотности популяции уменьшает вклад каждой особи в следующее поколение. 
Общие черты внутривидовой конкуренции: 
• снижение скорости потребления ресурсов из расчета на одну особь; 
• ограниченность ресурса, за который конкурируют особи; 
• неравноценность конкурирующих особей одного и того же вида при сходстве существенных характеристик (потребляют одинаковые ресурсы среды); 
• прямая зависимость влияния на отдельную особь от числа конкурентов; 
• конечный результат конкуренции – уменьшение вклада в следующее поколение. 
Внутривидовая конкуренция может выражаться в прямой агрессии (активная конкуренция), которая бывает физической, психологической или химической. Например, самцы, соревнующиеся за право обладать самкой, могут бороться между собой. Демонстрировать свой внешний вид, чтобы затмить соперника, либо с помощью запаха держать соперников на расстоянии. Борьба за самок, пространство и свет часто приводит к активной конкуренции. 
Конкуренция не всегда бывает выражена настолько ярко. Если, например, часть пищевых ресурсов поедается одним из представителей вида, значит, ею не могут воспользоваться другие особи. В таком случае конкуренция будет не прямой, так как воздействие на популяцию выражается в истощении ресурсов. Это называется эксплуатационной конкуренцией. В большинстве случаев, по всей видимости, сочетаются элементы как эксплуатационной, так и активной внутривидовой конкуренции. 
Часто конкуренция асимметрична, то есть некоторые особи страдают от неё сильнее других. Внутривидовая конкуренция приводит к тому, что отдельные особи оказываются менее приспособленными к выживанию, их вклад в продолжение рода оказывается меньшим, и в последующих поколениях их генотип уменьшается. Они либо погибают, либо им не удается дать потомство или вырасти до необходимых размеров.