Что такое радиус индивидуальной активности организмов кратко

Обновлено: 05.07.2024

А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 703 с.

9.2. Пространственные подразделения популяций

Пространство или ареал, занимаемое популяцией, может быть различным как для разных видов, так и в пределах одного вида. Величина ареала популяции определяется в значительной мере подвижностью особей или радиусом индивидуальной активности. Если радиус индивидуальной активности невелик, величина популяционного ареала обычно также невелика (табл. 9.2).

Величина радиуса индивидуальной активности животных

и растений (по А. В. Яблокову, А. Г. Юсуфову, 1976)

Радиус активности

Виноградная улитка (Helixpomaceae)

Сельдь (Clupea narengus)

Песец (Alopex lagopus)

Северный олень (Rangifer farandus)

Ондатра (Ondatra zibetica)

Усатые киты (Mysticeti)

Дуб (пыльца) (Quercus petraca)

Несколько десятков метров

Несколько сот километров

Более ста километров

Несколько сот метров

Несколько тысяч километров

Несколько сот метров

У растений радиус индивидуальной активности определяется расстоянием, на которое могут распространяться пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. Во многих других случаях трофический ареал не совпадает с репродукционным. Так, несмотря на огромный трофический ареал белого аиста (Ciconia alba), обитающего в Европе, а зимой — в Африке, каждая пара птиц возвращается обычно в район своего старого гнезда, и популяции аистов, хотя и смешиваются на местах зимовок, но во время размножения занимают относительно небольшую территорию.

В зависимости от размеров занимаемой территории Н. П. Наумов (1963) выделяет три типа популяций: элементарные, экологические и географические (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Пространственное подразделение популяций

(по Н. П. Наумову, 1963):

1 — ареал вида; 2—4 — соответственно географическая, экологическая и элементарная популяции

Элементарная, или микропопуляция, — это совокупность особей вида, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади. В состав их обычно входят генетически Однородные особи. Количество элементарных популяций, на которые распадается вид, зависит от разнородности условий среды обитания: чем они однообразнее, тем меньше элементарных популяций, и наоборот. Между элементарными популяциями всегда имеются некоторые отличия, проявляющиеся в генетическом своеобразии, фенологических особенностях, способности к накоплению питательных веществ, интенсивности обмена, в характере поведения, или каждая элементарная популяция морфофизиологически и этологически (поведенчески) специфична, различия между ними определяются их генетическим своеобразием и средой обитания. Однако нередко смешение особей элементарных популяций, происходящее в природе, стирает границы между ними.

Выявление свойств отдельных экологических популяций является важной задачей в познании свойств вида и в определении его роли в том или ином местообитании.

Географическая популяция охватывает группу особей, населяющих территорию с географически однородными условиями существования. Географические популяции занимают сравнительно большую территорию, довольно основательно разграничены и относительно изолированы. Они различаются плодовитостью, размерами особей, рядом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Для географической популяции характерен генетический обмен, и хотя он может быть редким, но все же возможен. При перекрестном скрещивании особи каждой популяции приобретают общий морфологический тип, в чем-то несколько отличающийся от соседней географической популяции, с которой регулярного контакта нет. Например, узкочерепная полевка занимает большой ареал. Она встречается в степных районах нашей страны и далеко на севере в зоне тундры. Географические популяции из тех и других районов имеют существенные отличия между собой по физиологии и размерам животных. Тундровые в отличие от степных более крупные, значительно раньше начинают размножаться, обладают более высокой плодовитостью и больше накапливают жира. Отличия настолько четко выражены, что длительное время считали эти группы разными видами. Однако эксперименты показали, что обе формы полевок легко скрещиваются и дают плодовитое потомство, следовательно, принадлежат к одному виду.

Границы и размеры популяций в природе определяются особенностями не только заселяемой территории, но в первую очередь свойствами самой популяции. Здесь всегда лежит степень ее генетического и экологического единства. Раздробление вида на множество мелких территориальных группировок носит приспособительный характер к большому разнообразию местных условий, что увеличивает генетическое многообразие вида и обогащает его генофонд. Таким образом, наиболее общим правилом является то, что индивиды любого живого вида всегда представлены не изолированными отдельностями, а их определенным образом организованными совокупностями. Это правило было сформулировано в 1903 г. С. С. Четвериковым (1880—1959) и получило название правила объединения в популяции.

Биологический вид — это совокупность особей, обладающих способностью к скрещиванию с образованием плодовитого потомства; населяющих определенный ареал; обладающих рядом общих морфологических и физиологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой.

Вопрос 2. Какие биологические механизмы препятствуют скрещиванию особей разных видов?

Обособленность вида поддерживается репродуктивной изоляцией, которая препятствует его смешению с другими видами при размножении. Изоляция обеспечивается различиями в строении половых органов, разобщенностью ареалов, расхождением в сроках или местах размножения, различиями поведения, экологической разобщенностью и другими механизмами.

Географическая изоляция. Виды, обитающие на большом расстоянии или разделенные непреодолимой преградой, не способны обмениваться генетической информацией.

Сезонная изоляция. Обеспечивается различием сезонов размножение у разных видов. Например, у одного из видов калифорнийской сосны пыльца созревает в феврале, а у другого - в апреле.

Поведенческая изоляция. Характерна для высших животных. Например, у многих близких видов водоплавающих птиц брачное поведение имеет свои характерные особенности, что исключает возможность межвидового скрещивания.

Вопрос 3. В чём причина бесплодия межвидовых гибридов?

Каждый отдельный вид имеет свой собственный кариотип, который отличается числом хромосом, их формой, размерами, строением. Различие кариотипов приводит к нарушению оплодотворения, к смерти зародышей или рождению бесплодного потомства. Стерильность потомства связана с тем, что при отсутствии парных гомологичных хромосом нарушается конъюгация в профазе I мейоза. В результате не образуются биваленты, мейоз нарушается, и развития полноценных гамет у гибридного потомства не происходит.

Ареал вида - это область распространения вида. Размеры ареалов могут сильно варьировать у разных видов. Например, сосна обыкновенная растет почти по всей территории России, а подснежник характерен только для Северного Кавказа.

Вопрос 5. Что такое радиус индивидуальной активности организмов? Оцените радиус индивидуальной активности некоторых видов животных, типичных для вашего региона.

Радиус индивидуальной активности - это расстояние, на которое может перемещаться организм, исходя из его особенностей жизнедеятельности и физических возможностей.

Вопрос 6. Что такое популяция? Как вы считаете, может ли ареал популяции совпадать с ареалом вида? Докажите своё мнение.

Популяция - это совокупность особей одного вида, в течение длительного времени населяющих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и частично либо полностью изолированных от особей других подобных совокупностей.

На территории ареала вида обычно обитает довольно значительное число популяций, каждая из которых является элементарной единицей эволюции.

Вопрос 7. Чем определяются границы ареала обитания видов?

Существует разделение границ на климатические, ландшафтные, биоценотические. Их можно назвать экологическими границами, поскольку они определяются совокупностью факторов. С другой стороны, известно немало случаев, когда граница остается стабильной, и расселения не происходит, несмотря на то, что условия среды внутри ареала и за его пределами однородны и вполне благоприятны для вида.

Биоценотические границы определяются взаимоотношениями разных видов в сообществе.

Границы ареалов часто обусловлены изменением климатических условий, особенно гидротермического режима, долготы дня, мощности снегового покрова и т.д. Сущность климатически обусловленных границ различна; в одних случаях граница расселения вида обусловлена недостатком тепла или сокращением продолжительности теплого периода, в других - решающее значение может иметь суровость зим или уменьшение количества осадков в течение определенной части года.

Границы ареала определяются различными факторами, среди которых важнейшую роль играют климатические, эдафические, биоценотические и антропогенные.

Вопрос 1. Дайте определение вида.
Вид — совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации (биохимический, цитологический, гистологический, анатомический и физиологический критерии), имеющих единое происхождение (эволюционный критерий), одинаковый кариотип (цитогенетический критерий), сходное поведение (этологический критерий), свободно скрещивающихся между собой (репродуктивный критерий) и дающих плодовитое потомство, занимающих определенный ареал обитания (географический критерий) и характеризующихся определенными отношениями с другими организмами и факторами окружающей среды (экологический критерий).

Вопрос 2. Расскажите, какие биологические механизмы препятствуют обмену генами между видами.
Одна из важных характеристик вида — его репродуктивная изоляция, т.е. наличие механизмов, препятствующих скрещиванию с особями других видов и вследствие этого предотвращающих поток генов извне, защищенность генофонда от притока генов из других, в том числе близкородственных видов, достигается разными путями.
Можно выделить следующие механизмы, препятствующие обмену генами между видами:
1) различие в сроках размножения у представителей разных видов;
2) различие в местах, предпочитаемых для размножения;
3) несоответствие стандартов видового сексуального поведения;
4) несоответствие ферментов акросомы (передней части головки сперматозоида) химическому строению мембраны яйцеклетки;
5) несоответствие в строении половых органов у представителей различных видов;
6) нежизнеспособность или стерильность межвидовых гибридов.
Следовательно, вид — реально существующая, генетически неделимая единица органического мира.

Вопрос 3. В чем причина бесплодности межвидовых гибридов?
Сроки размножения у близких видов могут не совпадать. Если сроки одни и те же, то не совпадают предпочитаемые места размножения. Например, самки одного вида лягушек мечут икру по берегам рек, другого вида — в лужи. Случайное осеменение икры самцом другого вида исключается. У многих видов животных существует строгий ритуал поведения при спаривании. Если у одного из потенциальных партнеров для скрещивания ритуал поведения отклоняется от видового, спаривания не происходит. Если все же спаривание произойдет, сперматозоиды самца другого вида не смогут проникнуть в яйцеклетку и яйца не оплодотворятся. Но иногда при межвидовом скрещивании оплодотворение происходит. В этом случае образовавшиеся гибриды либо отличаются пониженной жизнеспособностью, либо оказываются бесплодными и не дают потомства. Известный пример — мул — гибрид лошади и осла. Будучи вполне жизнеспособным, мул бесплоден из-за нарушений в мейозе: не гомологичные хромосомы не коньюгируют, и не формируются биваленты. Хромосомы не расходятся в разные клетки. В результате половые клетки не образуются, и организм не может оставить потомство. Перечисленные механизмы, предотвращающие обмен генами между видами, имеют неодинаковую эффективность, но в комплексе в природных условиях они создают практически непроницаемую генетическую изоляцию между видами.

Вопрос 4. Что такое ареал вида?
Ареал — область распространения на суше или в различных водоемах систематической группы живых организмов. Ареал является первичным, если в нем произошло эволюционное становление вида. Сформировавшийся ареал может в дальнейшем расширяться вследствие расселения особей данного вида или сужаться в результате вымирания части организмов. Для эндемичных видов ареалы, как правило, сплошные, и организмы более или менее равномерно расселены по всей местности. В других случаях ареалы становятся прерывистыми в результате наличия на обширных пространствах географических, экологических или биологических преград. Такие же ареалы характерны для широко распространенных видов.

Вопрос 5. Что такое радиус индивидуальной активности организмов? Приведите примеры радиуса индивидуальной активности для растений и животных.
Радиус индивидуальной активности — расстояние, на которое может перемещаться организм, исходя из его особенностей жизнедеятельности и физических возможностей. У растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяется пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. Для виноградной улитки радиус активности составляет несколько десятков метров, для северного оленя — более ста километров, для ондатры — несколько сот метров, первобытного человека — 15—25 км, дуба — 100 м, клубники — 1—1,5м. Вследствие ограниченности радиусов активности лесные полевки, обитающие в одном лесу, имеют немного шансов встретиться в период размножения с лесными полевками, населяющими соседний лес. Травяные лягушки, мечущие икру в одном озере, изолированы от лягушек другого озера, расположенного в нескольких километрах от первого озера. В обоих случаях изоляция неполная, поскольку отдельные полевки и лягушки могут мигрировать из одного местообитания в другое.

Вопрос 6. Что такое популяция? Дайте определение.
Популяция — это совокупность особей данного вида, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.
Реально вид существует в виде популяций. Популяция является элементарной единицей эволюции.

Что такое радиус индивидуальной активности организмов? Оцените радиус индивидуальной активности некоторых видов животных, типичных для вашего региона.

Радиус индивидуальной активности — расстояние, на которое может перемещаться организм, исходя из его особенностей жизнедеятельности и физических возможностей. У растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяется пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. Для виноградной улитки радиус активности составляет несколько десятков метров, для северного оленя — более ста километров, для ондатры — несколько сот метров, первобытного человека — 15—25 км, дуба — 100 м, клубники — 1—1,5м. Вследствие ограниченности радиусов активности лесные полевки, обитающие в одном лесу, имеют немного шансов встретиться в период размножения с лесными полевками, населяющими соседний лес. Травяные лягушки, мечущие икру в одном озере, изолированы от лягушек другого озера, расположенного в нескольких километрах от первого озера. В обоих случаях изоляция неполная, поскольку отдельные полевки и лягушки могут мигрировать из одного местообитания в другое.

Степень подвижности особей выражается расстоянием, на которое может перемещаться животное, т. е. радиусом индивидуальной активности. У растений этот радиус определяется расстоянием, на которое распространяются пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. У животных радиус индивидуальной активности тесно связан с физическими возможностями организма и особенностями его жизнедеятельности.

Для виноградной улитки он составляет несколько десятков метров, для ондатры – несколько сотен метров, для северного оленя – более ста километров.

Пространство или ареал, занимаемое популяцией, может быть различным как для разных видов, так и в пределах одного вида. Величина ареала популяции определяется в значительной мере подвижностью особей или радиусом индивидуальной активности. Если радиус индивидуальной активности невелик, величина популяционного ареала обычно также невелика (табл. 9.2).[ . ]

У растений радиус индивидуальной активности определяется расстоянием, на которое могут распространяться пыльца, семена или вегетативные части, способные дать начало новому растению. Во многих других случаях трофический ареал не совпадает с репродукционным. Так, несмотря на огромный трофический ареал белого аиста (Ciconia alba), обитающего в Европе, а зимой—в Африке, каждая пара птиц возвращается обычно в район своего старого гнезда и популяции аистов, хотя и смешиваются на местах зимовок, но во время размножения занимают относительно небольшую территорию.[ . ]

Растения, будь то на индивидуальном, популяционном или видовом уровне организации, можно рассматривать как острова-хозяева для растительноядных насекомых и паразитов растений, а поэтому к ним вполне приложима теория островной биогеографии. Такой подход был использован в нескольких исследованиях для объяснения видового разнообразия насекомых и грибов [124, 216—218]. Практически во всех случаях при этом была обнаружена зависимость числа видов от площади или от ареала: большие скопления растения-хозяина или растения с очень обширным географическим ареалом обеспечивают существование большего числа видов растительноядных насекомых и паразитов, чем мелкие по площади насаждения или растения с небольшим ареалом. Значения 1 для них бывают выше, чем для настоящих островов (см. [265]). Некоторые примеры приведены на рис. 7.3. Все еще не прекращаются споры о том, правомерно ли рассматривать растение-хозяин как остров, и о некоторых данных, приводимых в качестве доказательства существования для него зависимости число видов — площадь (см. возражения [219, 314] и ответы [220, 221, 315]). Однако эта эмпирически установленная зависимость распространена очень широко и обнаружена в самых различных условиях, поэтому отбрасывать ее на том основании, что несколько из приводимых примеров кажутся сомнительными, неправомерно.[ . ]

Изучение леща в пределах его ареала позволило нам ранее выявить полиморфный локус пероксидазы сердечной мышцы и установить клинальный характер распределения частот аллелей по широте и их независимость от пола и возраста [5]. В дальнейшем в ходе направленных индивидуальных скрещиваний была подтверждена справедливость гипотезы ген-аллельной детерминации и в ряде экспериментов — селективная значимость аллелей и генотипов данного локуса.[ . ]

В качестве экспериментального ареала была выбрана расположенная вдоль забора помойка, заполненная ферментирующими и гниющими остатками фруктов и овощей вместе с другими отбросами. Так как ее длина была около 30 м при ширине, не превышавшей 1 м, то этот ареал смело можно было считать линейным. Эта помойка была населена популяциями Drosophila melanogaster ( 90% от общей плотности) и Drosophila funebris ( 10% от общей плотности). Для эксперимента была выбрана одна из сцепленных с полом рецессивных мутаций у Drosophila funebris, а именно мутация eversae. Выбор обуславливался следующими причинами. Во-первых, эти мухи имеют хорошо отличимый признак: загнутые вверх и наружу крылья. Во-вторых, такое проявление мутации мешает нормальному полету этих мух, и поэтому можно было надеяться, что их радиус индивидуальной активности будет намного меньше длины ареала. И наконец, в-третьих, можно было надеяться, что влияние диких Drosophila funebris будет незначительным, так как ни в одной из 20 генетически изученных природных популяций Drosophila funebris мутация eversae не была обнаружена.[ . ]

Мы не располагаем достаточно полной и надежной информацией для определения радиуса индивидуальной активности этого жука. Поэтому для получения оценки р мы воспользуемся данными по другому виду, населяющему другой, но похожий ареал. В пользу правильности такой оценки говорит тот факт, что оба этих вида имеют достаточно близкие экологические ниши. Речь идет об алтайском лиственном усаче (Xylotrechus altaicus Gebl.), заселяющем лиственницу в горных районах Восточной Сибири. Так же, как и D. micans, X. altaicus очень требователен к теплу, обитает в основном на высоте 1000м,но поднимается до 1400-1500 м, личинки его питаются лубом.[ . ]

Любая особь популяции в процессе своей жизнедеятельности перемещается по ареалу — имеет свой радиус индивидуальной активности. Это понятие было впервые введено Н.В. Тимофеевым-Ресовским, а сам радиус может быть измерен экспериментально. Но об этом несколько позже. Заметим, что если этот радиус больше, чем характерный размер ареала, то популяцию можно считать хорошо перемешанной и при ее описании можно не учитывать пространственных эффектов. Если же мы имеем обратную картину, то рассмотрение пространственного распределения популяции становится просто необходимым.[ . ]

По мере роста молоди у части ее группировок начинает прояв-ляться иной пастбищный тип нагульного поведения, заключающийся в частой смене индивидуальных кормовых участков, резком увеличении двигательной активности, подъемах в толщу воды, чередованиях дрейфа в потоках с опусканиями на дно для питания. У рыб, перешедших на пастбищный образ жизни, значительно (примерно на порядок) увеличивается нагульный ареал, расширяется пищевой спектр и, видимо, ускоряется рост. Однако у популяций полной смены стойлового типа поведения на пастбищный не происходитоба типа сохраняются и у взрослых рыб на протяжении всей их жизни. Как показали биотелеметрические наблюдения, большая часть внутристадных нагульных группировок бентофагов, попав в зону аккумуляции биомассы, сохраняет стойловый тип поведения, обитает на освоенном нагульном участке весь вегетационный период и, зимуя вблизи от него вдоль склонов подводных возвышений дна, где лучше кислородный режим, весной компактными группами совершает преднерестовую миграцию в прибрежье.[ . ]

Типологические комплексы, обладая морфологическим (внешним) единством, в отличие от региональных единиц характеризуются не сплошным, а разорванным ареалом. Их познание основывается на изучении не единичного и индивидуального, а того общего, что свойственно данному типу. Типологические комплексы выделяются и классифицируются не по принципу пространственной смежности, как региональные комплексы, а по принципу однотипности, аналогии, что и определяет разорванность их ареала. Морфологические взаимосвязи, а именно они составляют организующее начало всех типологических единиц, стоят в центре внимания при изучении этих комплексов.[ . ]

Специфика наших работ — эго усиление экологических исследований на всех уровнях организации живого: на клеточном (проблемы экологии гаметогенеза), на органном (проблемы экологии органогенеза), на организменном (проблемы экологии и эволюции онтогенеза). Необходимо выяснение специфики экологии и особенностей онтогенеза в течение всего индивидуального развития особи, а не отдельных его отрезков, т. е. естественная связь особенностей развития половых клеток, гонад и организма в целом с различными условиями существования особей, с анализом степени действия разнообразных экологических факторов на особенности развития половых клеток, развитие и функционирование гонад и всего организма в течение всей жизни особей. Эколого-морфологические исследования особенностей гаметогенеза, гонадогенеза и онтогенеза проводились в разнообразных популяциях у видов в различных участках ареала (в центре и особенно на его границах), а исследования особенностей протекающих процессов на клеточном, органном и организменном уровнях для выяснения происходящих изменений проводились по линии особь—популяция—вид. Именно в таких эколого-морфологических исследованиях — особь—популяция—вид—конкретизируется многообразие условий существования, влияющее на особенности воспроизводства и развития особей в разнотипных популяциях.[ . ]

Задачи, преследуемые при чистом разведении, не так просты и не сводятся к получению однотипных форм, свободно размножающихся затем без применения отбора и подбора. Учитывая сложную структуру породы, ее наследственную неоднородность, биологические и хозяйственные особенности, созданные всей предшествующей племенной работой, основную задачу чистого разведения следует видеть в сохранении ценных свойств породы и в дальнейшем ее совершенствовании в избранном направлении. К важнейшим условиям, обеспечивающим успешное решение этой задачи, относятся: 1) направленное воспитание молодняка и создание для животных максимально благоприятных условий кормления и содержания; 2) правильная оценка особей при выборе их на племя; 3) достаточно большая численность породы и широкий ареал; 4) существование в пределах примитивных и отчасти переходных пород нескольких полуизолированных эколого-географичес-ких и хозяйственных групп, а в пределах заводских пород — ряда линий и семейств; 5) непрестанный отбор и подбор, основанный на wry-боком знании индивидуальных особенностей отдельных животных, их происхождения и родственных связей внутри стада и породы в целом.[ . ]

Читайте также: