Структура и динамика популяций кратко

Обновлено: 04.07.2024

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.

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.

Учебный портал для студентов

Федеральное агентство по образованию
Московский Государственный Строительный Университет
Авторы: А.С. Маршалкович, М.И. Афонина, Т.А. Алешина.

ЭКОЛОГИЯ - Конспект лекций.
Москва 2009

возрастную (соотношение особей разного возраста);
сексуальную (соотношение полов);
пространственную (колонии, семьи, стаи и т.д.).

Рис. 7. Некоторые типы динамики популяций:
А – j-образная кривая экспоненциального роста.
Б – s-образная (логистическая кривая)
В – экспоненциальный рост и падение численности (N)
М и К – нижний и верхний пределы возможной численности (N).

Все живые организмы могут устойчиво развиваться только в форме популяции. Популяция – это совокупность особей определенного вида, занимающих ту или иную территорию, в пределах которой реализуется обмен генетической информации. Каждая популяция имеет определенную численность, динамику изменения численности, структуру расположения особей и другие характеристики. При попадании вредного вещества в биосферу идет воздействие на популяции организмов. Крайний случай негативного воздействия – это геноцид (ген – вид, род, цид – смерть), то есть уничтожение особей определенного вида.

В условиях нелимитированных внешних факторов окружающей среды каждая популяция стремительно увеличивает свою численность.

Если N – число особей в популяции, то скорость роста численности особей dN/dt пропорциональна N.

dN/dt = kN.

k – коэффициент пропорциональности, равный разности между рождаемостью и смертностью.

Разделим переменные и проинтегрируем:

dN/N = kdt, dlnN = kdt, N = N₀e kt .

Следовательно, в идеальных условиях наблюдается экспоненциальный, практически мгновенный рост числа особей. Однако экспоненциальная зависимость характерна лишь для начального периода времени.

В реальных условиях скорость роста числа особей со временем замедляется по следующим причинам:

- присутствия конкурирующих популяций;

- различные заболевания и т.д.

М – минимально возможное число особей в популяции. Меньшее число особей неспособно продолжить род. Наибольшее число особей в популяции К определяется воздействием внешних ограничивающих факторов.

Выделяют два типа динамики численности популяций:

I – Рост числа особей постепенно замедляется и их число выходит на максимальную численность. Существует сопротивление среды, учитывающее влияние на популяцию всех внешних факторов.

где – сопротивление среды.

Если N → k, то k – N → 0, следовательно, → 0

II – Численность особей периодически возрастает, а затем уменьшается. Если прирост биомассы ограничен, то пищи всем родившимся особям не хватит. Характерным примером является динамика популяции северных мышей в Заполярье. На крайнем севере растительной пищи так мало, что популяция в случае большой численности особей может просто исчезнуть. Поэтому северные мыши – лемминги – периодически уходят в море, добровольно гибнут, чтобы оставшиеся особи могли полноценно питаться и продолжить род.

Поскольку длительность существования популяции намного превышает продолжительность жизни отдельных особей, всегда происходит смена поколений. Для каждого организма существует определенная максимальная продолжительность жизни. Однако до максимального возраста доживают далеко не все. График зависимости доли доживших особей от возраста называется кривой выживания. Различают три типа кривых выживания.

1 – смертность мала в течение большей части жизни, затем она резко возрастает. Все особи погибают за короткий период (насекомые, некоторые млекопитающие, человек).

2 – постоянная смертность в течение всей жизни (птицы, многолетние растения, млекопитающие, пресмыкающиеся).

3 – массовая гибель особей в начальный период жизни, затем низкая смертность оставшихся особей. Такой тип характерен для организмов с большей плотовидностью и отсутствием заботы о потомстве (рыбы, донные пресмыкающиеся).

Кривые выживания человека в развивающих странах близки к
первому типу. Анализ продолжительности жизни людей древнего Рима, проведенный по надгробным записям, позволил построить кривую, близкую ко второму типу. Реально встречавшиеся кривые выживания обычно представляют собой комбинацию основных типов.