Возрастная структура популяции доклад

Обновлено: 25.06.2024

*§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций

Возрастная структура

Возрастная структура — соотношение в популяциях возрастных групп особей, различающихся по способности к воспроизводству. Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в них представлены все возрастные группы. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы, различающиеся по способности к воспроизводству. Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и еще не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи. Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.

Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возраста по продолжительности примерно одинаковы. Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длинный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует. Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у ряда насекомых (поденки) и рыб (лососевые).

Количественное соотношение численности (в %) разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяций. Популяция с большой долей предрепродуктивных особей относительно других возрастных групп будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность. Она называется развивающейся или растущей. При относительно равномерном распределении особей по возрастным группам популяция будет находиться в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Ее численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей. Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей.

Возрастные различия в популяциях существенно усиливают их экологическую неоднородность, то есть обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость факторам среды. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем. Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объеме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей в наибольшей степени нуждается в охране.

Простейшей формой существования вида в природе является популяция. В этой статье мы разберёмся, что включает в себя данное понятие, узнаем какова роль популяции в эволюционном процессе.

Структура популяции

В биологии популяция – это целостность всех имеющихся особей одного вида, обитающих на одной территории и обладающих общим генофондом с возможностью свободно скрещиваться. Один вид живых организмов может в себя включать сразу несколько экосистем, которые чаще всего изолированы друг от друга.

В случае размещения в одинаковых условиях особей одного вида, взятых из разных экосистем, можно наблюдать сохранение их различий. Однако для получения плодовитого потомства такое скрещивание даёт лучшие результаты.

Рис. 1. Примеры популяций.

Популяции обеспечивают процесс микроэволюции и делятся на:

половую;
возрастную;
экологическую;
генетическую;
пространственную структуру.

Рис. 2. Структура популяций.

Половая структура

Подразумевает процентное соотношение особей разного пола. Определяется оно различием хромосомных наборов. Однако часто случается так, что некоторые самки рождают только особей женского либо только мужского пола. В таком случае соотношение полов отклоняется от показателей 1:1. Причиной тому могут стать не только генетические нарушения, но и экологические условия.

Возрастная структура популяции

Включает соотношение особей разного возраста, которые представляют приплоды одного или разных поколений. Поколение может включать представителей одного или нескольких приплодов. Возраст влияет на интенсивность процесса размножения, быстроту смены поколения, уровень смертности.

которые читают вместе с этой

Генетическая структура

Определяется разнообразием и изменчивостью генотипов. Свойством экосистем является наличие определённого уровня разнообразия признаков, которые зависят от экологии и генетического предрасположения. Другими словами, один генотип способен дать множество вариаций фенотипов. Разнообразие зависит от численности особей и экологической ситуации. Изменение частоты генов может привести к вымиранию вида.

Пространственная структура

Определяется плотностью размещения и распределения на определённой местности членов экосистемы. Все особи имеют как индивидуальное, так и групповое пространство. Таким способом образуются стаи, колонии, стада. В зависимости от способа размещения в группе различают случайное, равномерное и скученное распределение.

Каждая особь играет свою роль в группе, при этом формируется социальная иерархия.
Она может быть:

линейной (подчинение по рангам, когда последующий главенствует над предыдущим);
параллельной (у самцов и самок отдельные вожаки).

Такая система взаимоотношений позволяет согласовывать поведение, которое будет выгодно для всех членов группы.

Экологическая составляющая

Экологической единицей является вид. Данная структура подразумевает распределение членов на группы в зависимости от взаимодействия с окружающими факторами природы.

Экологическая ниша включает в себя питание, места размножения и укрытия, а также другие факторы окружающей среды, которые необходимы для существования вида. Характеризуя экологическую нишу, используют два показателя: ширина и степень перекрытия другими нишами.

Динамика популяций

Динамика и рост численности экосистем зависит от внешних и внутренних факторов, таких как наличие пищи, враги, климат.

Основателем популяционной генетики является С.С. Четвериков, который назвал рост численности “волнами жизни”.

Точно определить среднее число особей можно при условии искусственной полной изоляции группы. В природе такое возможно при изучении островных экосистем. Определить численность можно соотношением рождаемости и смертности.

“Волны жизни” помогают иногда выдвигать вперёд редкие генотипы, проверяя их естественным отбором. Так, например, после холодной зимы в живых остаются более сильные, холодоустойчивые организмы.

Рис. 3. Пример динамики популяций.

Значение

С помощью функционирования популяций создаются условия необходимые для поддержания жизни на нашей планете. Своей жизнедеятельностью живые организмы влияют на окружающую среду ареала. Именно от экосистем зависит круговорот веществ в природе, создаются определённые условия, происходит взаимообмен между живой и неживой природой. Совместная работа популяций определяет характеристику биотических конгломераций и экологических условий.

Что мы узнали?

Понятие “популяция” в биологии подразумевает количество всех особей одного вида, проживающих в одном ареале и способных свободно скрещиваться. Составляющими данного понятия являются половая, возрастная, экологическая, генетическая и пространственная структуры. Все они тесно связаны между собой, влияют на окружающую среду и обеспечивают круговорот веществ в природе.

В природе отдельный вид обычно не распределяется на какой-либо территории полностью. Отдельные видовые особи создают неравномерные по численности группировки и концентрируются на части ареала, где этот вид обитает.

Популяция — совокупность особей одного вида, обитающие на протяжении длительного времени в части его ареала и изолированные от других похожих групп особей того же вида (частично или полностью).

Популяционная структура вида — важный элемент определенного биогеоценоза. Популяции формируются по простой причине: потому что оптимальные условия существования вида, к примеру, освещенность и наличие корма, распределяются на территории неравномерно.

Вид может включать небольшое количество популяций, занимающих внушительную территорию: это касается животных, которые активно перемещаются.

Небольшое количество популяций у копытных, грачей.

Виды, которые отличаются малоподвижным образом жизни, обычно имеют большое количество популяций — они обитают на небольших площадях.

Характеристики популяции

Являясь структурным элементом вида, популяция отличается определенными особенностями и характеристиками:

Численность популяции. Под численностью понимают количество особей растений и животных, принадлежащих одному виду, которые включены в состав популяции и населяют определенную территорию в биогеоценозе.
Плотность популяции. За плотностью скрывается среднее число особей, которые живут на единице площади или объема территории.
Биомасса. Под ней понимают общую массу особей отдельной популяции, которая приходится на единицу площади или объема.
Прирост популяции. Его рассчитывают исходя из разности между количеством родившихся в течение определенного времени особей и количеством погибших особей за этот же промежуток времени. Это разница между рождаемостью и смертностью.

Структура популяций

У любой популяции есть структура, которая отличается адаптивным или приспособительным характером. Это объясняется тем, что структура — результат взаимодействия особей и условий среды. Также структура является динамичной: изменение условий ведет к изменениям в популяции.

Структура — разделение чего-либо на отдельные части, основываясь на конкретном критерии.

Структура популяции имеет несколько разновидностей:

половую. Указывает на соотношение особей разного пола в популяции;
возрастную. Определяет соотношение особей популяции по возрастным группам;
пространственную. Она очерчивает распределение особей по территории проживания.

Животные также делятся на несколько групп в зависимости от того, как они используют занимаемую территорию. Выделяют животных:

оседлых. Они занимают одну и ту же территорию на протяжении длительного периода. К ним относят медведей, кротов и домовых воробьев;
кочевых. Такие животные в поисках корма и места для размножения могут перемещаться по территории, но относительно недалеко. Так делают скворцы, грачи и многочисленные копытные. Такое перемещение предотвращает интенсивное истощение ресурсов среды и позволяет лучше приспосабливаться к условиям обитания;
мигрирующих. Здесь животные регулярно меняют места обитания, каждое новое из которых существенно удалено от предыдущего. Основная причина миграций — сезонные природные изменения. Обычно миграции происходят по строго определенным маршрутам. Они бывают периодическими (проходные рыбы и перелетные птицы) и непериодическими (когда оседлые виды переселяются под воздействием неблагоприятных условий).

Этологическая структура популяций

Под этологической структурой популяций понимают систему взаимосвязей между ее особями, которые проявляются в поведенческих реакциях.

Есть два способа жизни, которого придерживаются особи разных видов:

Одиночный.
Групповой. Он связан с созданием постоянных семей, стад, колоний и табунов. Стада и табуны характеризуются сложной системой взаимосвязей, проявляющаяся в виде иерархии.

Иерархия — определенная система поведенческих реакций между особями, определяющая очередность доступа к корму, спариванию и т. д.

В стае и табуне есть лидеры: вожаки, которые могут управлять сообществом и подчинять себе других особей. Это позволяет стаям и табунам функционировать как одно целое.

Кроме того, в группах животные вырабатывают необходимые для выживания рефлексы более эффективно — на примере старших особей, путем обучения.

Возрастная структура популяции может изменяться и без заметных колебаний общей численности. Каждая популяция имеет определенную возрастную структуру, к которой направлено изменение ее реальной возрастной структуры. Если по каким-то причинам произошло нарушение возрастной структуры популяции, то через определенный промежуток времени она возвращается в исходное состояние.[ . ]

Возрастную структуру популяции выражают при помощи возрастных пирамид.[ . ]

Возрастная структура популяции . . . . . .. . . . 229.[ . ]

Возрастная структура популяции отражает интенсивность размножения, уровень смертности, скорость смены поколений. Она может быть отображена с помощью возрастных пирамид, в которых длиной полосок обозначена процентная доля особей каждого возрастного ранга в общей численности (рис. 3.3).[ . ]

Возрастная структура (возрастной состав) популяции — соотношение в популяции особей разных возрастных групп.[ . ]

Возрастная структура — очень важная характеристика популяции, тесно связанная с понятиями рождаемости (темпом, с которым новые особи появляются в популяции в результате размножения) и смертности (скорости, с которой особи исчезают из популяции в результате смерти).[ . ]

Возрастная структура популяции определяется соотношением особей разного возраста, которое также колеблется. В стабильной популяции рождаемость равна смертности, численность популяции почти не меняется, разновозрастные группы находятся примерно в одинаковом соотношении. В растущих популяциях рождаемость превышает смертность, и численность увеличивается.[ . ]

Возрастная структура популяций животных. Онтогенетические отличия морфологии, физиологии и функциональной роли в популяции свойственны и возрастным группам в популяциях животных. Особенно отчетливо возрастные отличия проявляются у видов, развитие которых проходит с метаморфозом, включающим одну или несколько предимагинальных фаз. В этом случае отдельные возрастные группы могут коренным образом отличаться по особенностям биологии и занимать разное положение в структуре биоценоза. Не представляет исключения и такой вариант развитая, при котором разные стадии онтогенеза обитают в различных средах (например, стрекозы или амфибии).[ . ]

Структура популяции - устойчивые изменения в половой и возрастной структуре популяции; - устойчивое сокращение доли эффективной численности в популяции.[ . ]

Возрастная структура популяции — соотношение в составе популяции особей разного возраста, представляющих один или разные приплоды одного или нескольких поколений. Поколение может состоять из особей одного приплода и из особей разных приплодов (например, у мелких млекопитающих). Но и приплод может состоять из особей разных поколений: упавший с 1000-летнего дуба желудь прорастет, и через 20 лет пыльца молодого дубка может опылить цветы родительского дерева, которое на 50 поколений старше.[ . ]

Популяция - это определенным образом организованная совокупность особей. Она имеет возрастную структуру, т. е. определенное соотношение численности индивидуумов разного возраста. У животных выделяют, например, ювенильную (детскую), сенильную (старческую, не участвующую в воспроизводстве) и взрослую (особи, осуществляющие репродукцию) группы. Популяции свойственно также определенное соотношение полов, причем, как правило, количество самцов и самок различно (соотношение полов не равно 1:1). Известны случаи резкого преобладания того или иного пола, чередование поколений с отсутствием самцов. Каждая популяция может иметь и сложную пространственную структуру (рис. 2.11); подразделяясь на более или менее крупные иерархические группы - от географической до элементарной (микропопуляция). Выделяют и более мелкие стабильные группировки, способные к скрещиванию внутри себя или в пределах аналогичных соседних группировок. Таковы прайды у львов, стаи у волков и других представителей семейства собачьих, гаремы у ластоногих и т. п. Многим видам птиц присущ колониальный образ жизни (известные птичьи базары).[ . ]

В популяции со сложной возрастной структурой представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколений. Так, в стадах слонов, например, есть и новорожденные, и подростки, и молодые крепнущие животные, и способные к размножению самцы и самки, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности. Экстремальные внешние условия могут изменить их возрастной состав за счет гибели наиболее слабых, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру популяции.[ . ]

В популяциях со сложной возрастной структурой представлены все возрастные группы, одновременно могут жить несколько поколений. В этом случае наблюдается устойчивость популяции, практически не происходит резких колебаний численности.[ . ]

Учет возрастной структуры особей, входящих в популяцию, употребления ядов, вырабатываемых в процессе жизнедеятельности, приводит к изменению зависимости х(1) — в этом случае возможны колебания численности особей, уменьшение числа особей и гибель популяции в случае накопления ядов.[ . ]

Возрастная структура (А) и кривые выживания (Б) для популяций отдельных листьев лютика ползучего (Peters, 1980)

Показана возрастная структура промысловых уловов сельди в Северном море за период с 1907 по 1919 г. В 1904 г. значительная часть популяции была представлена годовиками; этот годовой класс доминировал в популяции в течение многих лет Поскольку рыбы моложе 5 лет сетями не ловятся, годовой класс 1904 г. не был выявлен до 1909 г. Возраст рыб (указан на горизонтальной осн) определяли по зонам роста на чешуе, которые образуются ежегодно, подобно годичным кольцам деревьев.[ . ]

Во-вторых, возрастная структура популяции — количественное соотношение особей разного возраста. Возрастная структура определяет способность популяции к размножению. Представлена поколениями — генерациями (особями, появившимися в одно время). Отдельные генерации являются потомками предыдущих поколений. Разница в возрасте (сроках рождения) определяется длительностью репродуктивного периода.[ . ]

Динамика возрастной структуры популяции рыжих полевок в Ильменском заповеднике (по Г.В. Оленеву, 1983)

В пространственной структуре ценопопуляций широко распространено групповое распределение. Агрегированность растений в популяциях разномасштабна; в популяциях выделяются группы, существенно отличающиеся по размеру. Отличия в размерах группировок и плотности расположения растений в них определяются отчасти неоднородностью условий существования, а отчасти особенностями экологии: дальностью разноса семян и этапом формирования группировки. Последнее отражает динамику структуры, связанную с онтогенезом: развитие скопления начинается, как правило, с образования мелких сгущений за счет рассеивания семян материнской особи, затем следует развитие молодых растений и появление новых поколений. На этой основе увеличивается плотность и усложняется возрастной состав группировок, которые в конечном итоге смыкаются друг с другом в объединения более высокого уровня. По мере их развития меняется плотность, возрастная структура и степень дискретности растений. Как правило, молодые группировки характеризуются достаточно высокой плотностью и степенью дискретности; старые скопления более изре-жены и часто смыкаются с соседними.[ . ]

Примером промышляемой популяции, для которой была разработана модель с объединенным динамическим фондом, может служить добыча трески в арктических водах и Норвежском море, в самом северном из атлантических стад (Garrod, Jones, 1974; см. также Pitcher, Hart, 1982). Гарро и Джонс (Garrod, Jones, 1974) на основе возрастной структуры популяции конца шестидесятых годов сделали прогноз влияния различной интенсивности промысла и разного размера ячеи трала на величину улова. Некоторые результаты моделирования показаны на рис. 10.21. Пик, появившийся примерно через 5 лет, явился результатом очень мощного годового класса 1969 г., отразившегося на численности всей популяции. В целом, однако, видно, что наиболее благоприятный долговременный прогноз получен при низкой интенсивности промысла и крупном размере ячеи. Оба эти обстоятельства создают для рыб наиболее благоприятные возможности вырасти (дать потомство и размножиться) прежде, чем они будут пойманы. Это существенно, потому что урожай оценивается по биомассе, а не просто по числу пойманных рыб. Было рассчитано, что более высокая интенсивность промысла и уменьшение размера ячеи до 130 мм приведут к переиспользо-ванию запаса.[ . ]

Имеются виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста. Так, все однолетние растения весной находятся в проростках, затем почти одновременно зацветают, дают семена и к осени отмирают. Уязвимость таких популяций крайне высока: если в период развития наступают, например, заморозки, происходит массовая гибель особей. Напротив, в благоприятной ситуации такая популяция может дать взрыв численности (саранча, грызуны).[ . ]

В качестве последнего примера приведем возрастные пирамиды популяций человека в двух местностях Шотландии (фиг. 80). В 1861 г. обе популяции были молодыми и мощными; к 1901 г. в них сложилась возрастная структура, характерная для стационарных популяций. К 1931 г. на диаграмме одной из популяций было отмечено расширение в верхней части (сравнительно мало детей, значительную долю составляют старики), что явилось результатом ухудшения условий существования. Эти диаграммы интересны еще в том отношении, что они показывают, как одновременно с возрастной структурой популяции можно отразить и распределение по полу1.[ . ]

Изменение обеспеченности пищей младших возрастных групп популяции окуня (параметр 1Ук) влияет главным образом на абсолютный уровень численности популяции. Характер колебания возрастной структуры популяции почти не меняется.[ . ]

Демографические исследования дают информацию о возрастной структуре популяции. В стабильной популяции возрастное распределение обычно характеризуется определенным численным соотношением детенышей, молодых, взрослых и старых особей. Отсутствие или малочисленность любой из возрастных групп, особенно молодняка, может означать, что популяция находится под угрозой упадка. Напротив, большое число детёнышей и молодых взрослых особей может свидетельствовать о том, что популяция стабильна или даже расширяется. Для того чтобы отличить кратковременные колебания состава от долговременных тенденций, требуется внимательный анализ данных за длительное время. Демографические исследования могут выявить и пространственные характеристики вида, которые очень важны для поддержания жизнеспособности отдельных популяций. Число популяций вида, обмен между популяциями и стабильность популяций в пространстве и времени - все это важные факторы, особенно для видов, которые образуют группы временных или колеблющихся популяций, связанных взаимными миграциями. Это так называемые метапопуляции (см. ниже).[ . ]

Жаков Л. А. 1968а. О приспособительном значении размерной и возрастной структуры популяции окуня в малых озерах Карельского перешейка. Сырьевые ресурсы водоемов Северо-Запада, Петрозаводск.[ . ]

Рождаемость и смертность, динамика численности напрямую связаны с возрастной структурой популяции. Популяция состоит из разных по возрасту и полу особей. Для каждого вида, а иногда и для каждой популяции внутри вида, характерны свои соотношения возрастных групп. На эти соотношения влияют общая продолжительность жизни, время достижения половой зрелости, интенсивность размножения — особенности, вырабатываемые в процессе эволюции, как приспособления к определенным условиям. По отношению к популяции обычно выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.[ . ]

К четвертой группе отнесены вредители, имеющие несколько генераций в течение года, с большим диапазоном динамики популяций, но сравнительно медленным изменением их фазового состояния. Обычно за год популяция переходит только в очередную фазу (депрессия сменяется расселением, расселение — массовым размножением и т. д.). В эту группу входят полевки, мыши, капустная совка, колорадский жук в зоне 2—3 поколений, стеблевой мотылек, шведская и гессенская мухи и др. Для этой группы вредителей планируют в зависимости от прогноза их распространения от 2 до 5 обследований за год. Прогноз фазы динамики популяций основан одновременно на учете пространственной и возрастной структуры популяций, их морфофизиологического состояния. Выявление заселенности сельскохозяйственных угодий обязательно планируют проводить после зимовки и перед уходом на зимовку.[ . ]

Средняя продолжительность жизни организмов и соотношение численности (или биомассы) особей различного возраста характеризуются возрастной, а соотношение особей разного пола — половой структурами популяции (рис. 4.1). Формирование возрастной структуры происходит в результате совместного действия процессов размножения и смертности.[ . ]

Математическое обоснование этого параметра и метод вычисления теоретического стабильного распределения особей по возрастам выходят за рамки нашей книги (см. Лотка, 1925, гл. 9, стр. 110—115). Скажем лишь, что для установления возрастной структуры популяции необходимы данные таблиц о распределении организмов по продолжительности жизни особей и сведения о специфической скорости роста (разд. 2 и 7).[ . ]

Матричную модель можно рассматривать как конечноразностный аналог динамической модели. Один из ранних вариантов матричной модели был разработан Льюисом и Лесли [30] как детерминистская модель, предсказывающая будущую возрастную структуру популяции самок по известной структуре в настоящий момент времени и гипотетическим коэффициентам выживания и плодовитости. Популяцию разбивают на п+1 возрастную группу (т. е. 0, 1, 2. п, причем каждая группа состоит из особей одного возраста), так что самая старшая группа, или группа, в которой все доживающие до данного возраста животные вымирают, имеет номер и. Обозначая через хп число особей в каждой возрастной группе, получаем вектор а, =(х0, хи. х„г), представляющий возрастную структуру в момент времени /.[ . ]

Для рациональной эксплуатации экологических систем необходима информация о их состоянии в каждый текущий момент времени. В реальных условиях измерению поддается лишь часть переменных состояния или некоторая функция этих переменных. Так, например, при наблюдении за природной популяцией может быть измерена либо ее суммарная численность, либо число взрослых особей, либо то и другое. Допустим, что популяция имеет ярко выраженную возрастную структуру и число возрастных градаций больше числа измеряемых величин. Возникает вопрос, можно ли, располагая доступной для наблюдения информацией, определить численность каждой возрастной группы в каждый текущий момент времени. На первый взгляд это сделать нельзя. Однако задача оказывается разрешимой, если, помимо результатов измерения, в распоряжении исследователя имеется аналитическая или имитационная модель динамики исследуемого объекта. Перейдем к изложению методов ее решения.[ . ]

Лещу, одному из наиболее ценных объектов промысла внутренних водоемов страны, посвящено большое количество работ, в которых рассматриваются.самые разные аспекты его биологии. Наиболее важным для существования вида является период его воспроизводства, стабильность которое определяется возрастным составом нерестового стада [7]. Именно поэтому знание возрастной структуры половозрелой части популяции явля!тся необходимой основой для разработки общей теории управления рыбопродуктивностью внутренних водоемов [17]. Знание размерно-возрастной структуры нерестовых группировок ‘имеет значение и в прогнозировании выживаемости и жизнестойкости потомства, так как эти его качества на ранних этапах развития в значительной мере зависят от возраста производителей. Так, наилучшеё потомство карпа на всех этапах выращивания получается от производителей , среднего возраста, поскольку они имеют наилучшее качество икры и спермы [15]. Это характерно и для средневозрастных производителей тарани [8]. У самцов леща среднего возраста отмечается также лучшее качество спермы [4].[ . ]

Читайте также: