Популяции - (реферат)

Дата добавления: март 2006г.

Популяция. Виды живых организмов обеспечивают устойчивое поддержание биогенного круговорота в биогеоценозе на уровне популяции. Изучением популяций занимаются достаточно давно, и к настоящему времени сложилось определенное понимание особенностей их функционирования. Под популяцией понимают исторически сложившуюся естественную общность особей живых организмов одного вида, связанных генетически, населяющих общие места обитания и реализующих закономерные функциональные взаимодействия.

По А. М. Гилярову (1990, с. 38): “популяция —это любая, способная к самовоспроизведению, совокупность особей одного вида, более илименее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида”. Особи в популяции скрещиваются друг с другом и таким образом размножаются. Без этого условия вид из экосистемы исчезнет.

В современной популяционной экологии эту общность организмов рассматривают как биологическую систему надорганизменного уровня, обладающую собственными функциями и структурно обусловленную (С. С. Шварц, 1980, И. А. Шилов, 2000). Рассмотрение популяций обычно проводят с двух главных позиций. Во-первых, популяция является формой жизни конкретного вида живых организмов в условиях среды их обитания. В этом случае осуществляется важнейшая функция популяции— обеспечение выживания живых организмов составляющего ее вида и воспроизведение вида в данных условиях. Данная функция обеспечивается ориентированными адаптациями (приспособительными изменениями) отдельных особей вида, имеющих морфологическую общность, а также сформированными закономерными взаимоотношениями. Все это поддерживает и регулирует возможности размножения (воспроизводство) особей вида. Процесс этот носит непрерывный характер, выражающийся в смене отдельных индивидов внутри популяции, и поэтому при оптимальных условиях жизнедеятельности существование популяции может продолжаться неограниченно долго— популяция бессмертна как структурная единица. Во-вторых, популяция, являясь структурной единицей биогеоценоза (экосистемы), выполняет одну из главнейших его функций, а именно участвует в биологическом круговороте. В данном случае реализуется видоспецифическая особенность типа обмена веществ. Популяция представляет вид в экосистеме и все межвидовые взаимоотношения осуществляются в ней на популяционном уровне. Устойчивая реализация функции участия в биогенных процессах определяется специфическими механизмами авторегуляции, которые создают условия самоподдержания популяции как системы в изменяющихся внутренних и внешних факторах среды обитания. В целом популяции обладают всеми признаками самостоятельной функционирующей биологической системы. Популяция имеет пространственное расположение входящих в нее элементов, они структурированы, что позволяет оптимально использовать ресурсы среды, а также создает условия для бесперебойного осуществления внутрипопуляционных взаимоотношений. Однако особи, входящие в вид, формирующий данную популяцию, не являются абсолютно идентичными в осуществлении внутрипопуляционных взаимоотношений. Эти взаимоотношения образуют определенную функциональную систему. Даже при условии общего морфофизиологического типа (сходстве) отдельные особи неравноценны по своему участию в жизнедеятельности популяции. Таким образом, популяция структурирована еще и функционально.

Особи в популяциях находятся в состоянии постоянного обмена информацией, что представляет собой специфический механизм взаимодействия живых организмов. На базе генетической разнокачественности организмов, а у высших животных на поведенческом уровне в популяции вырабатываются весьма сложные, но очень эффективные механизмы авторегуляции.

Следует отметить чрезвычайно важную особенность функционирования популяции: взаимодействие особей со средой осуществляется через физиологические реакции, причем эти реакции исключительно индивидуальны, но направленность их такова, что в целом они реали-зуют общепопуляционные функции. Как утверждает И. А. Шилов (2000, с. 46), “физиология отдельных организмов в составе популяции как бы решает двойную задачу: физиологические процессы обеспечивают, с одной стороны, жизнь и адаптацию самой особи, а с другой— устойчивое поддержание функций целостной популяции”. Организация на популяционном уровне связана главным образом с регулированием численности и плотности популяций. Численность популяции —это общее число особей, обитающих на какой-либо территории или в сообществе. Плотность популяции — это величина, определяемая числом особей или биомассой по отношению к единице пространства (территории или даже сообществу, если его можно описать пространственно). Пространственная структура популяции определяется особенностями расселения популяции на территории. Часто отдельные особи образуют семьи, стаи, стада и т. п. С помощью специальных сигналов они отмечают занимаемый участок (пение птиц, пахучие вещества или экскременты у животных и т. д. ). Отмечены даже определенные маршруты миграции. При резком возрастании численности популяции возможно изменение пространственной структуры за счет конкурентной борьбы.

В естественных условиях численность и плотность популяции определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами. Объем популяции определяетсястациальной емкостью экосистемы (стация —место обитания). Размеры популяции не безграничны; каждая популяция имеет верхний и нижний пределы. Способность популяции к увеличению характеризуется рождаемостью. Абсолютная (максимальная или физиологическая) рождаемость— это теоретически возможное количество особей в идеальных условиях, когда размножение ограничивается только физиологическими факторами (для каждой данной популяции это величина постоянная). Кроме этого различают экологическую или реализуемую рождаемость. Рождаемость определяется способностью популяции воспроизводить новые особи с определенной частотой (число детенышей, отложенных яиц, икринок у животных, семян и спор у растений). У микроорганизмов рождаемость зависит от скорости деления клеток.

Смертность характеризуется числом особей, умерших за определенный период, т. е. скоростью уменьшения численности популяции. На разных стадиях развития гибель особей существенно различна. Смертность рыб на стадии икринок и мальков значительно выше, чем среди взрослых особей. Чем выше развит инстинкт заботы о потомстве, как у высших животных, тем больше особей выживает в раннем возрасте. В противном случае рост смертности компенсируется высокой плодовитостью особей. Каждая популяция структурирована по возрасту, численности, пространству, полу. Возрастная структура популяции определяется соотношением особей разного возраста; при этом установлено, что это соотношение непостоянно, а имеет довольно сложные колебания. В стабильной популяции рождаемость равна смертности и численность популяции почти не меняется, разновозрастные группы находятся примерно в одинаковом соотношении. В растущих популяциях рождаемость превышает смертность и численность увеличивается. Половая (сексуальная) структура определяется соотношением полов, количеством самцов и самок в популяции. Практически нет популяций, сходных по этой структурной характеристике (у животных известны“гаремные” и “парообразующие” формы). По отношению к популяции выделяют три возраста — пререпродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный. Существует константа стабильного распределения по возрастам. Для мелких организмов характерен короткий жизненный цикл, для крупных—более длинный. Как отмечается многими специалистами, в популяции имеет место компенсаторный механизм, который диктует следующую закономерность: высокое выживание обусловливает высокую вероятность снижения выживания в последующие годы. Распределение особей может быть случайным, если среда существования популяции однородна и особям нет необходимости объединения в группы и т. п. ; равномерным— при наличии сильной конкуренции между особями, что приводит к их распределению по пространству; групповым— в виде стаи, стад и т. п. , если это определяет оптимальность выживания. Параметры популяции весьма изменчивы во времени и зависят от множества факторов. В популяции идут два противоположных процесса — изоляции и агрегации. Факторы изоляции —конкуренция между особями за пищу при ее недостатке и прямой антагонизм. Это ведет к равномерному или случайному распределению особей. Выше мы уже рассматривали вопрос о конкуренции. Для агрегации характерны два последствия: увеличение внутривидовой конкуренции и взаимопомощи, способствующей выживанию группы в целом. “У особей, объединенных в группу, по сравнению с одиночными особями нередко наблюдается снижение смертности в неблагоприятные периоды илипри нападении других организмов, поскольку в группе поверхность их соприкосновения со средой по отношению к массе меньше и поскольку группа способна изменять микроклимат или микросреду в благоприятном для себя направлении” (Ю. Одум, 1975, с. 269). Периодический уход и возвращение на данную территорию называют миграцией. Изменения численности организмов во времени называют динамикой популяции. Периодические колебания называются осцилляциями, непериодические — флуктуациями. Первые связаны с регуляторными изменениями факторов среды, сезонными ритмами. Иногда отмечаются вспышки численности особей незакономерного характера, флуктуационного типа, которые называются популяционными волнами. Способность популяции к авторегуляции носит название гомеостаза популяции. Обычно популяция находится именно в этом состоянии —динамического равновесия, которое достигается за счет чередования положительных и отрицательных обратных связей. При росте численности особей сокращаются запасы пищи, что влечет уменьшение численности за счет увеличения смертности, а сократившаяся популяция позволяет накопить запасы пищи и ведет к увеличению рождаемости, т. е. росту численности и т. д. Таким образом, структурированность, интегрированность составных частей (особей) или целостность, авторегуляторные механизмы и способность к адаптациям—это в целом определяет популяцию как биологическую систему надорганизменного уровня (рис. 49).