Экологические характеристики популяции вида (Таблица)
Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих большую территорию. Согласно определению ШварцаС.С., популяция — это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Популяциям свойственен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, то есть популяции обладают определенными генетическими и экологическими характеристиками.
Таблица экологические характеристики популяции вида
Таблица содержит основные экологические характеристики популяции вида — ареал обитания, возрастной и половой состав, численность и плотность популяции.
Экологические характеристики популяции
Как часть вида, популяция обладает собственным ареалом. Он может расширяться или сужаться. Величина ареала популяции животных в значительной степени зависит от степени подвижности особей. У растений величина ареала определяется расстоянием, на которое могут распространяться пыльца, семена или вегетативные части (например, корневища), способные дать начало новому растению.
Пространственное распределение особей
Особи, составляющие популяцию, могут иметь различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции на благоприятные и неблагоприятные физические условия или конкурентные отношения. Знание типа распределения организмов очень важно при оценке плотности популяции методом выборки.
Различают случайное, равномерное и групповое распределение особей и их групп.
Равномерное распределение особей встречается в природе крайне редко. Оно чаще связано с острой конкуренцией между разными особями.
Случайное распределение встречается только в однородной среде и у видов, не обнаруживающих склонности к скоплению.
Распределение группами — гораздо более распространенное. Группы в свою очередь могут распределяться случайно или образовывать скопления.
Численность популяции — это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Оно никогда не бывает постоянно и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности.
Численность популяции является видоспецифическим признаком. У насекомых, мелких травянистых растений численность может достигать сотен тысяч и миллионов особей. Популяции же крупных животных и больших древесных растений чаще всего бывают небольшими по численности.
Падение численности ниже оптимальной обусловливает ухудшение защитных свойств популяции, уменьшение ее плодовитости и ряд других отрицательных явлений, что может привести к исчезновению популяции (популяция амурского тигра численностью около 200 особей находится на грани исчезновения). В каждом конкретном случае минимальная численность популяции является специфической для разных видов.
Размеры популяции (пространственные и по числу особей) подвержены постоянным колебаниям. В общей форме на динамику популяции оказывают влияние факторы окружающей среды. Различают непериодические, редко наблюдаемые, и периодические, постоянные колебания численности. Примером непериодических колебаний может служить резкое сокращение численности американской сельди. С 1900 года ее ежегодно добывали по 2000 тонн, затем уловы снизились на 98%. А в 1944 году численность сельди внезапно возросла, и уловы достигли 2500 тонн. Примером периодических колебаний являются сезонные изменения численности. Так, на одном из островков у побережья Англии обитает дикая популяция кроликов. Осенью, в благоприятное по кормовым условиям время, численность достигает 10000 особей, но иногда, после холодной, малокормной зимы, может сократиться до 100 особей. Еще более значительны сезонные колебания численности у некоторых беспозвоночных (мухи, комары и др.). Их численность может варьировать в сотни тысяч и миллионы раз.
Динамика численности популяций находится в прямой зависимости от плодовитости, смертности и способности особей популяции совершать миграции.
Плотность популяции определяется количеством особей (либо биомассой) на единице площади или объема, занимаемого популяцией. Например, 150 растений сосны на 1га или 0,5г циклопов в 1 м 3 воды характеризуют плотность популяции этих видов.
Рождаемость и плодовитость
Рождаемость — это число новых особей, появившихся в единицу времени в результате размножения. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению.
Средняя величина плодовитости для каждого вида является результатом естественного отбора и определилась исторически как приспособление, обеспечивающее пополнение убыли популяций. У бактерий деление клетки происходит каждые 20 минут. При таком темпе размножения потомство одной клетки за 36 часов может покрыть сплошным слоем всю планету. Потомство одного одуванчика может за 10 лет заселить всю Землю при условии, что все семена прорастут. В действительности такая громадная плодовитость никогда не реализуется. В результате гибели по разным причинам выживают значительно менее 100% особей.
Смертность — это количество особей, погибших за определенный период. Различают три типа смертности. Первый характеризуется смертностью, одинаковой во всех возрастах; второй тип отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития; третий тип характеризуется повышенной гибелью взрослых (старых) особей.
Смертность популяции, как и плодовитость, характерна для каждого вида и изменяется в зависимости от условий среды, возраста особей и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте выше, чем у взрослых особей. У многих рыб до взрослого состояния доживают 1-2% от числа выметанных икринок, у насекомых — 0,3-0,5% от всех отложенных яиц.
В результате миграций устраняется избыток особей в одной популяции и компенсируется недостаток в другой. Кроме того, расселение особей и занятие ими иных площадей позволяет снизить внутривидовую конкуренцию, что ведет к процветанию вида.
В различных популяциях по-разному протекают миграции, что приводит к сезонным и многолетним колебаниям численности.
Возрастной состав популяции
Популяция состоит из разных по возрасту особей. Для каждого вида характерны свои соотношения возрастных групп. А среди видов, размножающихся половым путем, имеются и особи различных полов. При этом продолжительность жизни особей и время наступления половой зрелости не одинаковы у разных видов.
Обычно выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и постре-
продуктивный. У многих животных и растений особенно длительным является предрепродуктивный период. У поденок он продолжается несколько лет (длительное развитие личинок); репродуктивный — всего несколько дней, а пострепродуктивный практически отсутствует.
Кроме общей продолжительности жизни и периода достижения половой зрелости, на возрастной состав популяции влияют длительность периода размножения, число приплодов в сезон, плодовитость и смертность разных возрастных групп. У мелких грызунов, например полевок, взрослые особи могут давать три и более приплода в год. При этом молодые особи способны размножаться уже в 2-3-месячном возрасте. Сложный возрастной состав популяций характерен для многих древесных растений. В дубраве одновременно опыляют друг друга и плодоносят дубы в возрасте более 100 лет и совсем молодые.
Половой состав (соотношение полов) — важный параметр структуры популяции и зависит прежде всего от биологии вида. Этот вопрос достаточно подробно рассмотрен в разделе «Половой состав популяции».
Следует отметить, что выживаемость самок особенно возрастает при неблагоприятных условиях. В результате процент женских особей далеко превышает норму. Это явление имеет очень важное адаптивное значение, поскольку от самок в первую очередь зависит восстановление подорванной численности популяции.
Знание экологической характеристики популяции (включающей величину популяции, ее динамику, возрастной и половой состав особей и другие особенности) позволяет понять многие проблемы, связанные с видообразованием.
Чем сложнее поло-возрастная структура, тем выше приспособительные возможности популяции.
_______________
Источник информации:
Биология для поступающих в вузы / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. — 2008.
ЭКОЛОГИЯ / С.В.Алексеев, Спб. — 1997.
Популяционная структура вида
Вы будете перенаправлены на Автор24
Популяция и ее характеристики
В природе вид не занимает, как правило, сплошную территорию. Особи вида образуют неравномерные по численности группировки и занимают часть ареала вида.
Популяция – это совокупность особей одного вида, которые длительное время обитают в части его ареала, частично или полностью изолированы от других подобных групп особей этого же вида.
Любая популяция является составляющей частью того или иного биогеоценоза. Причиной формирования популяций является неравномерное распределение по территории оптимальных условий для существования вида (освещенность, наличие корма и т.д.).
Если животные данного вида способны к активному перемещению, то вид, состоит из незначительного количества популяций, каждая из которых занимает обширные территории (копытные, грачи). А вот виды, ведущие малоподвижный образ жизни, могут состоять из большого количества популяций, каждая из которых имеет небольшую площадь.
Популяция, будучи, как мы знаем, структурной единицей вида, имеет ряд определенных особенностей и характеристик.
Численность популяции – это количество особей растений или животных данного вида, которые входят в ее состав и занимают определенную площадь в биогеоценозе.
Плотность популяции – это среднее количество особей, проживающих на единице площади или объема территории, которую занимает.
Биомасса – это общая масса особей данной популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.
Прирост популяции – это разность между числом особей, родившихся за единицу времени (год), и количеством особей, погибших за этот же период времени (т.е. разница между такими показателями, как рождаемость и смертность).
Готовые работы на аналогичную тему
Особенности структуры популяций
Любая популяция имеет определенную структуру. Структура популяций имеет адаптивный (т.е. приспособительный) характер, потому что она является следствием взаимодействия особей и условий среды. Она динамичная, так как изменение условий приводит к изменениям в популяции.
Структура – это разделение чего-либо на части по определенному критерию.
Различают такие разновидности структуры популяции, как половая, возрастная, пространственная.
Половая структура популяции – это соотношение в популяции особей разного пола.
Возрастная структура – это распределение особей популяции повозрастным группам.
Распределение особей по территории проживания определяет ее пространственную структуру. По характеру использования занимаемой территории животных можно разделить на оседлые, кочевые и мигрирующие.
Популяции оседлых видов занимают, в основном, длительное время одну и ту же территорию. Это, например, такие животные, как медведи, кроты, домовые воробьи.
Популяции кочевых видов перемещаются по территории относительно недалеко в поисках корма, мест размножения. Кочевой образ жизни присущ скворцам. Грачам, копытным животным. Он позволяет организмам избегать интенсивного истощения ресурсов среды и лучше приспособиться к условиям обитания.
Популяции мигрирующих видов закономерно меняют места проживания, которые значительно удалены одно от другого. Миграции обусловлены чаще всего сезонными изменениями в природе. Они происходят, в основном, по строго определенным маршрутам. Миграции могут быть периодическими (у перелетных птиц, проходных рыб) и непериодическими (переселение оседлых видов из-за неблагоприятных условий).
Этологическая структура популяций
Этологическая структура популяций – это система взаимосвязей между ее особями, проявляющихся в поведенческих реакциях.
Особям разных видов свойственен либо одиночный, либо групповой способ жизни. Групповой способ жизни связан с созданием постоянных семей, стай, табунов, стад, колоний. Для стад (особенно – табунов), стай характерна сложная система взаимосвязей, которая может проявляться в виде иерархии среди особей.
Иерархия – это своеобразная система поведенческих реакций между особями, которая определяет очередность доступа к корму, спаривания и пр.
Так, например, в стаях и табунах выделяются лидеры. Это вожаки, действия которых направлены на управление сообществом и подчинение себе других особей. Благодаря этому стаи и табуны могут функционировать как единое целое.
В группах животных более эффективны последствия вырабатывания необходимых для выживания рефлексов у молодых животных с помощью старших особей (так называемого обучения).
Получи деньги за свои студенческие работы
Курсовые, рефераты или другие работы
Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 09 04 2021
Популяционная структура вида
Тема: Генетика популяций
1. Вид и его критерии. Популяционная структура вида.
2. Генетические процессы в больших и малых популяциях.
3. Синтетическая теория эволюции.
4. Элементарные эволюционные факторы.
Вид и его критерии
Термин «вид» ввел в биологию английский ботаник Д.Рэй. Вид – этогруппа особей, имеющих общее происхождение, занимающих одну территорию (ареал), имеющих сходство морфологических, функциональных, генетических, поведенческих признаков, скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Вид является основной категорией биологической классификации.
1) репродуктивная изоляция, и как следствие, – изоляция генетическая: особи одного вида скрещиваются только между собой;
2) морфологический: сходство строения особей одного вида;
3) физиологический: сходство физиологических процессов у особей одного вида;
4) биохимический: специфика белков, ферментов и процессов обмена веществ у особей одного вида;
5) этологический: сходство поведенческих реакций у особей одного вида;
6) экологический: сходные условия существования особей одного вида;
7) географический: одинаковое расселение особей одного вида на определенной территории.
Ни один из критериев не определяет вид в отдельности. Они определяют вид только в комплексе.
Популяционная структура вида
При расселении на занимаемой территории вид распадается на более мелкие группы, которые относительно изолированы друг от друга. Эти группы называются популяциями. Термин «популяция» введен в биологию в 1903 году В.Иогансеном.
Популяция – это группа особей одного вида, имеющих общий генофонд, способных к свободному скрещиванию, длительно населяющих одну территорию и относительно изолированных от других особей вида.
Генофонд – это совокупность генов популяции. Между популяциями вида идет обмен генов. Сумма генофондов популяций представляет генофонд вида. Особи популяции характеризуются генетическим полиморфизмом: в их состав входят гомозиготы доминантные (АА), гомозиготы рецессивные (аа) и гетерозиготы (Аа). Такой генетический полиморфизм является следствием панмиксии – свободного скрещивания животных или свободы выбора партнера для брака в популяциях человека.
По количеству особей популяции бывают большие и малые. Большие популяции человека содержат более 4 тысяч особей. Демы и изоляты – это субпопуляции человека. Численность особей в демах составляет 1500-4000 человек, внутригрупповые браки в них – 80-90%, приток генов из других групп – 1-2%. Демы – относительно кратковременные и нестойкие объединения особей. Изоляты – малые популяции – содержат до 1500 человек, внутригрупповые браки – свыше 90%, приток генов из других групп – менее 1%. Популяции человека характеризуются демографическими показателями: рождаемостью и смертностью (разница между ними составляет прирост населения), возрастной структурой, родом занятий, экономическим положением общества, экологическим состоянием среды. Популяции человека имеют возрастающую численность, в них снижено действие естественного отбора, происходит разрушение изолятов, наблюдается сходство условий жизни людей в разных климатических зонах.
Генетические процессы в больших и малых популяцияхБольшие популяции называются панмиксными, или случайными, так как в них происходит ничем не ограниченное скрещивание особей или выбор партнера для брака. Малые популяции называются непанмиксными, или неслучайными. В них имеются определенные ограничения скрещивания особей или выбора партнера для брака.
Большая по численности популяция приближается к идеальной, которая характеризуется:
• бесконечно большой численностью;
• изоляцией от других популяций вида;
• отсутствием мутаций и естественного отбора.
В природе такие популяции не встречаются, но большие по численности популяции человека по своим характеристикам близки к идеальным.
В больших (идеальных) популяциях действует закон Харди-Вайнберга: в идеальной популяции частоты генов и генотипов (гетерозигот, доминантных и рецессивных гомозигот) находятся в равновесии и не изменяются в ряду поколений.
Большие популяции характеризуются генетическим полиморфизмом (АА, Аа, аа по определенному признаку) и неограниченной панмиксией. При таких условиях возможны 9 вариантов браков (с учетом генотипов).
Если обозначить частоты генов А – р, а – q, генотипов АА – р2, 2Аа – 2 рq, аа – q2, то запись будет следующая: р + q = 1 (100%) p2 + 2pq + q2 = 1 (100%)
В малых популяциях проявляется дрейф генов. Это накопление гомозигот, или гомозиготизация особей. В первом поколении (АА+2Аа+аа) гетерозиготы составляют 50%, в F2 их число будет 25%, в F3 – 12,5% и так далее. При наличии летальных генов в результате гомозиготизации популяция вымирает. Эволюция в малых популяциях невозможна, нет генетического разнообразия. Положение о генетико-автоматических процессах (дрейф генов) представлено в 1930-е годы в работах Н.П.Дубинина, Д.Д.Ромашова, С.Райта и Р.Фишера. Дрейф генов, по определению Т.Добжанского (1951) – случайные, не вызванные действием отбора колебания частот аллелей генов.
Синтетическая теория эволюции. Элементарные эволюционные факторы Современная (синтетическая) теория эволюции создана работами С.С.Четверикова и Т.Добжанского. Они объединили основные положения эволюционной теории Ч.Дарвина с положениями популяционной генетики, молекулярной биологии, математического анализа и теории информации.
Основные положения синтетической теории эволюции
1. Наименьшая единица эволюции – популяция.
2. Вид состоит из множества подвидов и популяций. Обмен аллелями возможен только внутри вида; вид – генетически целостная система.
3. Эволюция имеет постепенный и длительный характер.
4. Материал для отбора дает мутационная изменчивость, которая имеет случайный характер.
5. Основной движущий фактор эволюции – естественный отбор; он отбирает случайные и мелкие мутации.
6. Элементарными эволюционными факторами являются: мутации, популяционные волны, изоляция. Все они изменяют частоты генов в популяциях.
Реализация эволюционного процесса идет через преобразование генетической программы организмов, частоту генов в популяции изменяют различного типа мутации.
Мутационный процесс – процесс случайный и ненаправленный. Как эволюционный фактор он поддерживает высокую степень гетерогенности природных популяций. Мутации непредсказуемы и независимы одна от другой. Они могут быть нейтральными, отрицательными или положительными для организма. При изменении условий среды нейтральные мутации могут стать положительными или отрицательными. Частота мутирования гена составляет 10-5 – 10-7 на поколение. С учетом большого количества генов у человека до 10% его гамет имеют мутантные гены. Доминантные мутации проявляются в первом поколении и сразу подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации проявляются фенотипически только после появления рецессивных гомозигот; тогда на них действует естественный отбор. Насыщенность популяции рецессивными мутациями, которые снижают приспособленность отдельных особей к среде обитания, называется генетическим грузом популяции. Степень его фенотипического проявления неодинакова при различных наследственных болезнях (например, гемофилия и дальтонизм). Мутации служат элементарным эволюционным материалом в природных популяциях.
Популяционные волны, или волны жизни, по С.С.Четверикову (1905г.) – это периодические колебания численности природных популяций в связи с колебаниями факторов внешней среды (например, урожайные и неурожайные годы). Популяционные волны изменяют генетическую структуру популяций, удаляя из них менее приспособленные особи.
Изоляция – это ограничение свободы скрещивания. Она приводит к дивергенции – разделению популяции на группы, отличающиеся друг от друга, и к изменению частот генотипов.
1. Географическая или территориально-механическая (горные хребты, реки).
• генетическая, или неполноценность гибридов (летальный эффект; стерильность потомства);
• эколого-этологическая (снижение вероятности встречи партнеров; смещение репродуктивных периодов);
• морфофизиологическая, или снижение вероятности удачного скрещивания (морфологические различия половых органов; различие брачных периодов).
Этологическая изоляция в популяциях человека заключается в религиозных и морально-этических ограничениях браков. В демах и изолятах наблюдаются родственные браки – инбридинг и инбредная депрессия (наследственная патология как результат гомозиготизации по рецессивным генам). Родственные браки делят на инцестные и кровнородственные. Браки инцестные, или запретные, – между родственниками первой степени родства (родные брат и сестра, отец и дочь, мать и сын). Они запрещены религией и законодательствами многих стран. Вторая разновидность браков – кровнородственные – между родственниками второй и третьей степени родства (двоюродные братья и сестры, дядя – племянница, тетя – племянник). Так как у родственников высока вероятность гетерозиготности по одному и тому же патологическому гену, возможно проявление инбредной депрессии. Аутбридинг – это неродственные браки. Они поддерживают высокий уровень гетерозиготности. При аутбридинге значительно реже проявляется наследственная патология.
Частота встречаемости больных в потомстве
неродственные браки родственные браки
Микроцефалия 1 : 77000 1 : 4200
Степень гетерозиготности в популяциях человека значительно может изменять миграция населения. Иммиграция «вносит» в популяцию новые аллели или новые комбинации генотипов. Эмиграция изменяет соотношение различных генотипов в популяции за счет «выноса» из нее какой-то их части.
Важнейшим эволюционным фактором является естественный отбор. Он проходит в пределах популяций, сохраняет генотипы дифференцировано, так как удаляет из популяции менее удачные комбинации генов. Значение имеет разнообразие форм естественного отбора – стабилизирующий, движущий, дизруптивный.
И.И.Шмальгаузен описал стабилизирующий отбор, который сохраняет в популяции средние варианты фенотипа или признака, закрепляет более узкую норму реакции. Например: во время бури погибают птицы с длинными и с короткими крыльями; выживают птицы, имеющие средние размеры крыльев. Стабилизирующий отбор удаляет из популяций все отклонения от адаптивной нормы. Он проявляется при относительно стабильных внешних условиях.
И.И.Шмальгаузен создал теорию движущего отбора. При изменении условий окружающей среды происходит смена нормы реакции или ее расширение. Пример: окраска крыльев бабочек (особенно в городской среде) изменяется в зависимости от цвета стволов деревьев, на которые они садятся. От загрязнения атмосферного воздуха темнеют стволы деревьев и более темными становятся крылья бабочек.
Третья форма отбора – дизруптивный, или разрывающий, – описана Дж.Симпсоном. Он противоположен стабилизирующему отбору и протекает при резких изменениях условий существования. Дизруптивный отбор направлен против среднего значения признака и сохраняет крайние варианты нормы реакции. Пример: на открытых океанических островах сохраняются или бескрылые насекомые, или насекомые с сильно развитыми крыльями, которые могут выдерживать сильные порывы ветра.
В эволюционном учении можно выделить три направления – микроэволюцию, макроэволюцию и мегэволюцию.
Микроэволюция – ядро синтетической теории эволюции. Это организменный уровень изменений, непосредственный процесс видообразования.
Макроэволюция исследует закономерности исторического развития на популяционно-видовом уровне. Она протекает на больших пространствах в течение значительных промежутков времени и приводит к формированию надвидовых таксономических единиц. Мегаэволюция – наиболее молодое по времени направление. Оно рассматривает закономерности эволюции биосферы. Мегэволюция – это уровень экосистем. Одно из главных ее положений в том, что эволюционные преобразования органического мира не прекращаются.