Понятие популяционной экологии, методы изучения и структура популяций

1.

Лекция 6 по дисциплине
Экология животных и растений
Тема: Понятие популяционной экологии, методы
изучения, структура популяций.

2.

План лекционного занятия
1 Понятие популяционной экологии
2 Методы изучения популяций
3 Структура популяций

3.

1 Понятие популяционной экологии
По определению академика С. С. Шварца, популяция - это элементарная
группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми
условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в
постоянно изменяющихся условиях среды.
Популяция обладает общим генофондом и занимает определенную территорию.
Основным свойством популяции является ее беспрерывное изменение, движение,
динамика, что сильно влияет на структурно-функциональную организованность,
продуктивность, биологическое разнообразие и устойчивость системы.

4.

Динамика популяций - это процессы изменений ее основных
биологических показателей во времени.
Любая популяция способна (теоретически) к неограниченному
росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней
среды абиотического (прежде всего климат) и биотического
(конкуренция, хищники, паразиты, болезни) происхождения.
В природе рост численности популяций любого вида никогда не бывает
бесконечным, поскольку ресурсы, за счет которых существуют виды, на любой
территории имеют пределы. Эти пределы называют емкостью среды для конкретных
популяций.
Под сопротивлением среды понимают совокупность всех «ограничителей» роста
популяции (неоптимальная температура, кислотность, соленость, влажность,
присутствие хищников, паразитов, нехватка пищи и т. п.).
Наиболее сильно сопротивление среды действует на молодые особи, больше других
страдающие от нападения хищников, болезней, недостатка воды и пищи и других
неблагоприятных условий. Таким образом, рост, снижение или постоянство
численности популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом
(прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей).

5.

Популяция приспосабливается к изменениям условий среды
обитания путем обновления и замещения особей. Если
интенсивности рождаемости и смертности сбалансированы, то
формируется стабильная популяция, и ее численность и
ареал обитания сохраняются на одном уровне.
Превышение рождаемости над смертностью; тогда численность популяции растет растущая популяция.
Согласно правилу пищевой корреляции
(Уинни-Эдвардс),
в
ходе
эволюции
сохраняются только те популяции, скорость
размножения которых скоррелирована с
количеством пищевых ресурсов среды их
обитания. Отступление от этого правила
ведет к тому, что популяция остается без
пищи и вымирает или снижает темпы
размножения,
т.
е.
становится
сокращающейся.

6.

Любая популяция обладает рядом характеризующих ее признаков:
- статические: численность (плотность), характер пространственного распределения,
возрастная и генетическая структура;
- динамические: рождаемость и смертность, динамика численности.
Таким образом, популяции обладают как биологическими, так и групповыми
свойствами:
1. Биологические свойства популяции определяются свойствами входящих в нее
особей. К таким свойствам относят наличие жизненного цикла у популяции, ее
способность к росту, дифференцировке и самоподдержанию.
2. Поскольку популяция - это совокупность особей, она обладает и групповыми
характеристиками, а именно: рождаемость, смертность, размерновозрастная
структура, генетическая пластичность.

7.

2 Методы изучения популяций
В популяционной экологии используются методы математики и статистики.
Общая численность популяции - это общее количество особей, которые образуют
популяцию.
Плотность популяции - это количество особей в расчете на единицу пространства
или объема (м2, м3).
Методы определения общей численности популяций
Для определения численности крупных видов часто используют фотографирование,
которое исследователь выполняет с самолета или вертолета. Впоследствии по
фотографиям можно легко подсчитать всех животных.
Для оценки общей численности относительно крупных и подвижных животных
часто используется метод мечения с последующим отловом (capture- recapture method).
Этот метод был предложен известным гидробиологом - Петерсеном.
Для оценки общей численности животных также используют метод Келкера,
предложенный для промысловых видов. Метод применяется в случаях, когда в
популяции избирательно удаляются особи с определенным признаком, отсутствующим
у другой части этой популяции. Такие особи, различающиеся по какому-то признаку,
например, по полу, принято обозначать как организмы х-типа и у-типа.

8.

Методы оценки плотности популяций.
Для оценки плотности популяции используется метод «квадратов». Суть метода
заключается в том, что при помощи рамки определенного размера и формы как бы
«вырезается» часть пространства, на / в котором обитают особи изучаемой популяции.
Часто о плотности популяции можно судить только на основе так называемых
относительных индексов плотности.
Примерами таких индексов могут быть
следующие:
- число рыб, пойманных рыболовецким
судном за сутки (судо-тонно- сутки);
- количество мышей, попавшихся в ловушки
за сутки (ловушко-сутки);
- количество шкурок какого-либо пушного
зверя, сданных за год в заготовительную
контору и т. д.
В качестве индексов плотности могут
быть использованы и такие характеристики,
как следы животных, помет, сброшенные
рога, съеденная растительность или останки
жертв.

9.

3 Структура популяций
Пространственная структура популяций - пространство, которое занимает
популяция, дает ей необходимые для жизни условия. Однако каждая конкретная
территория способна прокормить лишь определенное число особей.
При этом существуют два крайних варианта неравномерного размещения членов
популяции:
- четко выраженная мозаичность с незанятым пространством между отдельными
скоплениями особей (например, гнездовья грачей в рощах или парках);
- распределение случайного, диффузного типа, когда члены популяции более или менее
независимы друг от друга и обитают в относительно однородной для них среде
(например, размещение мучных хрущаков в муке).

10.

Характер распределения особей той или иной популяции в пространстве важно
знать, по меньшей мере, по двум причинам:
1. Тип пространственного распределения особей определяет то, с помощью какого
метода исследователь будет учитывать плотность популяции, каким будет размер проб,
и как эти пробы будут распределены в пространстве.
2. Знание закономерностей размещения особей в пространстве позволяет судить о
характере их взаимоотношений между собой, а также о факторах, определяющих эти
взаимоотношения.
Из всего многообразия внутрипопуляционных пространственных распределений,
встречающихся в природе, можно выделить три основных типа:
- случайное (а) - вероятность появления в некоторой точке исследуемого пространства
равновелика для всех особей популяции;
- равномерное (б) - наблюдается в том случае, когда вероятность нахождения одной
особи в непосредственной близости от другой меньше, чем на некотором расстоянии;
- пятнистое (в) - между особями наблюдается тенденция к взаимному «притягиванию».

11.

Причины, приводящие к пятнистому распределению, чрезвычайно разнообразны. В самом
первом приближении среди них можно выделить несколько основных (по Хатчинсону):
1. Градиентное распределение абиотических факторов среды (свет, температура, влажность,
концентрация биогенных элементов и т. п.).
2. Способ размножения: агрегированное распределение очень часто наблюдается у видов,
размножающихся бесполым путем.
3. Возможности расселения. Расселение - это перемещение особей разных возрастов и стадий
развития (взрослые особи, личинки, семена, споры и т. п.), приводящее к расширению границ
популяции. Такое перемещение может быть трех типов:
- эмиграция - выселение особей с территории, занимаемой популяцией;
- иммиграция - вселение новых особей на занятую популяцией территорию;
- миграция - периодический уход и возвращение особей на данную территорию.
4. Особенности поведения. У высших животных, а также у общественных видов насекомых
агрегация выражается в форме социальной организации, для которой характерно наличие
социальной иерархии и специализации.
5. Особенности межвидовых взаимоотношений (конкуренция, выедание хищниками и т. п.). У
хищников обычно наблюдается избирательный выбор жертв.

12.

Половая структура - это численное соотношение самцов и
самок в разных возрастных группах популяции.
Выделяют первичное, вторичное и третичное соотношение
полов.
Первичное соотношение полов определяется сочетанием половых хромосом в
процессе мейоза и обычно бывает 1:1.
Вторичное соотношение полов - это соотношение полов при рождении и в
ювенильном периоде, когда на генетическую обусловленность уже накладываются
экологические факторы.
Третичное соотношение полов в популяциях является динамичным показателем.

13.

Возрастная структура популяции зависит от исходных генетических
особенностей вида, которые могут по-разному реализовываться в зависимости от
конкретных условий существования отдельных популяций.
Поколение - непосредственное потомство особей, появившихся на свет на
протяжении одного цикла размножения (у однократно размножающихся видов) или
всего репродуктивного периода (у видов с неоднократным размножением на
протяжении жизни).
Приплод (посев у растений) - одновременно родившиеся особи от определенной
совокупности родителей. Важно отметить, что одна группа родителей может иметь
несколько приплодов. У живородящих животных приплод называется пометом.
Возрастная группа - группа особей одинакового (астрономического или
физиологического) возраста.
Цикл размножения - период, за который происходит процесс размножения и
формирование потомства. У разных видов продолжительность цикла размножения
значительно варьирует. Выделяют:
-короткоцикличные формы (цикл размножения у них много короче длительности
поколения);
- длинноцикличные формы.

14.

Заключение
1.
2.
3.
1.
Ознакомились с основными понятиями популяционной экологии
Изучили методы определения показателей популяций
Изучили виды структур популяций
Литература
Гарицкая М.Ю. Экология растений, животных и микроорганизмов :
учебное пособие / М.Ю. Гарицкая, А.А. Шайхутдинова, А.И.
Байтелова. – Оренбург : ОГУ, 2016. – 345 с.

15.

Спасибо за внимание