Pojem populácie v ekológii
PREDNÁŠKA №4
TÉMA: POPULAČNÁ EKOLÓGIA
PLÁN:
1. Pojem populácie v ekológii.
2. Hlavné charakteristiky obyvateľstva.
3. Štruktúra populácií.
3.1. Priestorová a etologická štruktúra populácií.
3.2. Pohlavná a veková štruktúra obyvateľstva.
4. Populačná dynamika.
4.1. krivky prežitia.
4.2. Populačný rast a rastové krivky.
4.3. populačné výkyvy.
plodnosť- (plodnosť) je určená počet nových jedincov, ktorí sa objavili za jednotku času v dôsledku rozmnožovania. Nízka plodnosť je charakteristická pre tie druhy, ktoré sa veľmi starajú o svoje potomstvo. Okrem toho plodnosť závisí od rýchlosti dozrievania, počtu generácií za rok, pomeru samcov a samíc v populácii, dostupnosti potravy, vplyvu poveternostné podmienky a ďalšie faktory.
Úmrtnosť obyvateľstva- Toto počet jedincov, ktorí zomreli v danom období. Existujú tri typy úmrtnosti. Prvý sa vyznačuje rovnakosťou v každom veku; druhá - zvýšená smrť jedincov na skoré štádia rozvoj; tretí typ je charakterizovaný zvýšenou smrťou dospelých (starých) jedincov.
Faktory úmrtnosti sú rôzne. Sú to najmä: fyzické podmienky (nízka a vysoké teploty, zrážky, sucho atď.), biologické faktory (nedostatok potravy, choroby atď.) a antropogénne (znečistenie životného prostredia, odlesňovanie, poľovníctvo atď.).
Ekologicky je populácia charakterizovaná hodnotou odhadnutou podľa obsadeného územia (rozsahu), počtu jedincov, vekového a pohlavného zloženia. Veľkosti rozsahov závisia od polomerov individuálnej aktivity organizmov daného druhu a charakteristík prírodných podmienok na zodpovedajúcom území. Počet jednotlivcov v populáciách organizmov odlišné typy sa líši. Takže počet vážok Leukorínia albifrons v populácii na jednom z jazier pri Moskve dosiahol 30 000, zatiaľ čo počet zemných slimákov Cepaea nemoralis odhadovaný na 1000 kópií. Existujú minimálne hodnoty početnosti, pri ktorých sa populácia dokáže udržať v čase. Zníženie počtu pod toto minimum vedie k vymieraniu populácie.
Veľkosť populácie neustále kolíše, čo závisí od zmien ekologickej situácie. Populácia divých králikov na jednom z ostrovov pri juhozápadnom pobreží Anglicka tak na jeseň roku priaznivého pre potravné podmienky pozostávala z 10 000 jedincov. Po studenej zime s malým množstvom potravy sa počet jedincov znížil na 100 kusov.
Veková štruktúra populácie organizmov rôznych druhov sa líšia v závislosti od dĺžky života, intenzity rozmnožovania, veku puberty. V závislosti od typu organizmov môže byť buď viac alebo menej zložité. Takže v spoločenských cicavcoch, napríklad, delfíny beluga Delphinapterus leucas, v populácii súčasne sú mláďatá prúdu rok narodenia, odrastené mláďatá posledného roku narodenia, pohlavne dospelé, ale spravidla nechovné vo veku 2-3 roky, dospelé chovné jedince vo veku 4-20 rokov. Na druhej strane piskory sorex na jar sa rodia 1-2 potomkovia, po ktorých dospelí vymrú, takže na jeseň celú populáciu tvoria mladé nedospelé zvieratá.
Pohlavné zloženie populácií je determinovaný evolučne zafixovanými mechanizmami tvorby primárneho (v čase počatia), sekundárneho (v čase narodenia) a terciárneho (v dospelosti) pomeru pohlaví. Ako príklad uveďme zmenu v zložení pohlavia ľudskej populácie. V čase narodenia je to 106 chlapcov na 100 dievčat, vyrovnáva sa vo veku 16-18 rokov, vo veku 50 rokov je to 85 mužov na 100 žien a vo veku 80 rokov je to 50 mužov na 100 žien. .
Genetické charakteristiky populácie
Geneticky je populácia charakterizovaná svojim genofondom (pool alel). Predstavuje ho súbor alel, ktoré tvoria genotypy organizmov v danej populácii. Genofondy prirodzených populácií sa vyznačujú dedičnou diverzitou (genetická heterogenita, resp. polymorfizmus), genetickou jednotou a dynamickou rovnováhou podielu jedincov s rôznymi genotypmi.
dedičná rozmanitosť spočíva v prítomnosti v genofonde súčasne rôznych alel jednotlivých génov. Primárne vzniká mutačným procesom. Mutácie, ktoré sú zvyčajne recesívne a neovplyvňujú fenotypy heterozygotných organizmov, sú uložené v genofondoch populácií skrytých pred prirodzený výber stav. Ako sa hromadia, tvoria sa rezerva dedičnej variability. Vďaka kombinačnej variabilite sa táto rezerva využíva na vytváranie nových kombinácií alel v každej generácii. Výška takejto rezervy je obrovská. Takže pri krížení organizmov, ktoré sa líšia v 1000 lokusoch, z ktorých každá je reprezentovaná desiatimi alelami, počet variantov genotypu dosiahne 10 1000, čo prevyšuje počet elektrónov vo vesmíre.
genetická jednota populácie je determinovaná dostatočnou úrovňou panmixie. V podmienkach náhodného výberu krížiacich sa jedincov je zdrojom alel pre genotypy organizmov po sebe nasledujúcich generácií celý genofond populácie. Genetická jednota sa prejavuje aj vo všeobecnej genotypovej variabilite populácie pri zmene podmienok existencie, ktorá podmieňuje tak prežitie druhu, ako aj tvorbu nových druhov.
1. Čo je to populácia?
Odpoveď. Populácia je štrukturálna jednotka druhu, súbor jedincov toho istého druhu, ktorí majú spoločný genofond a zaberajú určité územie.
Populácia akéhokoľvek druhu je rozložená nerovnomerne v priestore, v skupinách. Napríklad žihľava sa v jej areáli vyskytuje len na vlhkých, tienistých miestach s úrodnými pôdami. Kapustu možno nájsť tam, kde sa pestuje kapusta - v zeleninových záhradách a na poliach. Sídliská krtka európskeho, ktoré si všímame na kopčekoch zeme (krtincoch), sa nachádzajú na okrajoch lesov a lúkach.
Biotopy vhodné pre život jedincov tohto druhu nepokrývajú celý areál, preto nemá zmysel hľadať napríklad krtka v močiari a bielka kapustovú v lese.
Skupiny jedincov toho istého druhu môžu byť veľké alebo malé, môžu existovať dlho (počas života stoviek generácií alebo viac) alebo nie dlho - iba počas života dvoch alebo troch generácií. V dôsledku jarného rozvodnenia riek vznikajú dočasné nádrže, do ktorých sa môžu naklásť žabie vajíčka, ale aj larvy vážok a komárov. Ale tieto malé skupiny zvierat sú odsúdené na smrť, ak sú pod lúčmi letné slnko rybník vyschne.
Oveľa dôležitejší pre evolúciu je osud skupiny jedincov, ktorý je stabilne zachovaný po mnoho generácií. Napríklad populácia veľkého jazera, či už narastajúca alebo klesajúca, môže celkom existovať dlho. Takéto skupiny jedincov toho istého druhu, dlhodobo existujúce v určitej časti jeho areálu, sa nazývajú populácie (z francúzskej populácie - populácia územia).
Populácia je supraorganický systém. V procese spolužitia medzi jednotlivcami v populácii sa vytvárajú pravidelné spojenia. To je zrejmé najmä v populáciách zvierat. Zároveň je veľa spojení zameraných na reprodukciu populácie: jednotlivci rôznych pohlaví sa navzájom nachádzajú vôňou, zvukmi, vstupujú do manželské vzťahy, stavať prístrešky, kŕmiť mláďatá, starať sa o potomstvo.
U niektorých obojživelníkov sú známe originálne spôsoby starostlivosti o potomstvo. Samec ropuchy pôrodnej babice si obalí vajíčka na zadné nohy a sedí s nimi asi dva týždne v hlinenej diere; potom sa presunie do najbližšieho vodného útvaru, aby sa zbavil vajíčok. Samica ropuchy pipa znáša vajíčka na chrbte, v špeciálnych priehlbinách na koži. Jávske veslonôžkové žaby, žijúce na stromoch a kríkoch, počas neresenia spolu s vajíčkami vylučujú slizkú tekutinu, ktorú nohami šľahajú do hustej peny; po výtere samica vytvára nohami zo slizničnej hmoty vajcovitú hrčku, ku ktorej tesne pritláča listy nachádzajúce sa v blízkosti. Mláďatá opúšťajú hniezdo už v podobe malých žiab.
2. Môže druh pozostávať z jednej populácie?
Odpoveď. Môžu existovať a existujú. Ale bez ľudskej ochrany sú takéto druhy odsúdené na zánik. Napríklad modrá líška, iránsky jeleň či kondor kalifornský. Ide o najvzácnejšie druhy podliehajúce medzinárodnej ochrane.
3. Aká je úloha populácií v evolúcii?
Odpoveď. Úloha populácií je veľká, pretože sa v nej vyskytujú takmer všetky mutácie. Tieto mutácie sú primárne spojené s izoláciou populácií a genofondu, ktorý sa líši v dôsledku ich vzájomnej izolácie. Materiálom pre evolúciu je mutačná variácia, ktorá začína v populácii a končí vytvorením druhu.
Otázka za § 79
1. V tom istom jazere žije ostriež, ryšavka, karas, šťuka, plotica. V priľahlom vodnom útvare, izolovanom od prvého, žijú ostrieže, šťuky, zubáče, pleskáče a plotice. Koľko druhov a koľko populácií obýva obe nádrže?
Odpoveď. 10 populácií 7 druhov
2. Aké sú demografické ukazovatele obyvateľstva? Ako sa dajú využiť v biznise?
Odpoveď. Pre pochopenie fungovania tohto zložitého systému je veľmi dôležité poznať nielen biológiu určitých druhov organizmov, ale predovšetkým ich populačné charakteristiky, najmä hustotu osídlenia, celkový počet jedincov, rýchlosť rastu, očakávanú dĺžku života a počet vyprodukovaných potomkov. Tieto charakteristiky, nazývané populačná demografia, sú mimoriadne dôležité pre predpovedanie možných zmien vyskytujúcich sa tak v jednotlivých populáciách, ako aj v celej komunite alebo ekosystéme.
Demografické charakteristiky, ako je plodnosť, úmrtnosť, vekové zloženie (štruktúra) a počet jedincov (početnosť), charakterizujú populáciu ako celok, odzrkadľujúc rýchlosť procesov, ktoré v nej prebiehajú. Jednotlivý organizmus sa rodí, starne a umiera. S ohľadom na jednotlivca nemožno hovoriť o plodnosti, úmrtnosti, vekovej štruktúre, abundancii – vlastnostiach, ktoré majú zmysel len na úrovni skupiny.
Používajú sa na predpovedanie procesov ďalší vývoj, využitie, využitie.
3. Aký je praktický význam štúdia populácií? Uveďte príklady.
Odpoveď. Štúdium populácií je dôležité pre predpovedanie zmien, ktoré sa v nich vyskytujú a ich reguláciu. Napríklad pri ťažbe dreva je veľmi dôležité poznať mieru obnovy lesa, aby bolo možné správne naplánovať intenzitu ťažby. Podobne je to aj s populáciami zvierat, ktoré ľudia využívajú na získavanie potravín či kožušinových surovín. Prakticky významné zo zdravotného hľadiska je štúdium populácií drobných hlodavcov – prenášačov pôvodcu ochorenia nebezpečného pre človeka – moru.
4. Aké vlastnosti populácie sú určené charakteristikami jej vekového zloženia?
Odpoveď. Vekovú štruktúru populácie charakterizuje pomer počtu alebo biomasy jedincov rôzneho veku. Tento pomer sa nazýva vekové rozdelenie obyvateľstva, t. j. rozdelenie čísel podľa vekových skupín. Vekové zloženie populácie závisí od intenzity úmrtnosti organizmov a od veľkosti pôrodnosti.
Aj v rámci tej istej populácie môžu časom nastať výrazné zmeny. veková štruktúra. Takéto zmeny však automaticky zapínajú mechanizmy, ktoré vracajú populáciu späť do normálneho vekového rozloženia charakteristické pre túto populáciu.
Analýza vekovej štruktúry umožňuje predpovedať početnosť populácií na rad ďalších generácií a rokov, čo sa využíva napríklad pri hodnotení možností rybolovu, v poľovníctve av niektorých zoologických štúdiách.
5. Prečo sú populácie rôzneho veku menej citlivé na náhle krátkodobé zmeny v podmienkach reprodukcie?
Odpoveď. Zvláštnosti vekovej štruktúry určujú mnohé vlastnosti populácie ako systému. Populácia, ktorá zahŕňa mnoho vekových skupín, je menej ovplyvnená faktormi, ktoré určujú úspešnosť chovu v konkrétnom roku. Napokon ani extrémne nepriaznivé podmienky rozmnožovania, ktoré môžu viesť k úplnému úhynu potomstva daného roku, nie sú pre populáciu zložitej štruktúry katastrofické, pretože na reprodukcii sa mnohokrát podieľajú tie isté rodičovské páry.
Na začiatku sezóny bolo označených 1000 rýb. Pri následnom love bolo nájdených 350 označených rýb v celkovom úlovku 5000 kusov. Aká bola veľkosť populácie pred začatím rybolovu?
Odpoveď. Problém je vyriešený pomerom
1000 označených - x (veľkosť populácie)
350 označených - 5000 ulovených
x \u003d 1000 * 5000 / 350 \u003d 14 285,7 \u003d 14 286 rýb
Odpoveď: počet pred začiatkom lovu je 14 286 rýb
Myslite na obyvateľstvo. populácia je súbor jedincov rovnakého druhu so spoločným genofondom, krížiacich sa a dlhodobo obývajúcich určitý priestor.
V závislosti od času a priestoru sa biotop druhov líši. Závisí to od mnohých environmentálnych faktorov, ktoré poznáte. nie je prispôsobený klimatické podmienky pohľady miznú. Ich miesto zaberajú odolnejšie, prispôsobené. Populácie toho istého druhu existujú oddelene od seba, pretože existuje súťaž o ekologickú niku. Preto populácie toho istého druhu zaberajú rôzne územia.
Moderné definície populácie sú formulované v prácach ruských výskumníkov S. S. Schwartza, A. M. Gilyarova, A. V. Yablokova. Napríklad podľa definície S. S. Schwartza (1969) sú populáciou „elementárne skupiny organizmov určitého druhu, ktoré si dlhodobo udržiavajú svoje počty v neustále sa meniacich podmienkach prostredia“. Podľa A. V. Jablokova ide o „skupiny organizmov rovnakého druhu obývajúce určité územie, so spoločnou evolučnou cestou vývoja“.
A. M. Gilyarov rozvíjal myšlienky svojich krajanov a dal trochu inú definíciu populácie.
populácia je súbor organizmov rovnakého druhu so spoločným genofondom, dlhodobo obývajúcich určitý priestor a udržiavajúcich stabilnú početnú reprodukciu. V rámci populácie prebieha neustály boj o existenciu a skupiny jedincov rovnakého druhu sú od seba izolované. Tvoria lokálne, ekologické, geografické populácie. Takúto klasifikáciu obyvateľstva zaviedol slávny ruský vedec N. P. Naumov.
Populácia ako biologická jednotka má svoju špecifickú štruktúru, vlastnosti a funkcie. Štruktúra populácie je charakterizovaná počtom jedincov a ich rozložením v priestore. A funkcie obyvateľstva sú totožné s funkciami ostatných biologické systémy. Vlastnosti charakteristické pre populáciu sú rast, vývoj, reprodukcia, adaptabilita na neustále sa meniace podmienky prostredia a genetické vlastnosti.
Základné (miestne) obyvateľstvo Skupina jedincov toho istého druhu zaberajúca malé plochy homogénnej oblasti.
Počet elementárnych populácií v prírode, vývoj vývoja a trvanie závisí od zložitosti a jednoduchosti podmienok v biocenóze, jej homogenity.
V prírode miešanie jedincov miestnych populácií stiera hranice medzi nimi.
ekologické obyvateľstvo - sa tvorí ako súbor miestnych populácií. V podstate ide o vnútrodruhové skupiny prispôsobené existencii v určitej biocenóze. Napríklad veverička obyčajná je široko rozšírená v rôznych typoch lesov. Preto možno rozlíšiť také ekologické populácie ako "borovica", "smrek". Sú od seba slabo izolované, preto je medzi nimi málo rozdielov.
Geografická populácia- Ide o ekologické populácie, ktoré pokrývajú skupinu jedincov obývajúcich rozsiahle územia s geograficky homogénnymi podmienkami existencie. Geografické populácie sú od seba relatívne izolované a líšia sa plodnosťou, veľkosťou jedincov, množstvom ekologických, fyziologických, behaviorálnych a iných znakov. Takéto dlhé izolácie populácie môžu postupne viesť k vytvoreniu geografickej rasy alebo nových foriem druhu. Takéto druhy sa zvyčajne považujú za geografickú speciáciu, rasu alebo za synonymum tohto druhu. Napríklad je známych viac ako 20 geografických populácií veveričky obyčajnej. Hranice a veľkosti populácií v prírode sú určené charakteristikami nielen obývaného územia, ale aj vlastnosťami samotnej populácie. Výsledky výskumu N. P. Naumova ukazujú, že rozdelenie druhu do malých územných skupín zvyšuje diverzitu druhu a obohacuje jeho genofond. Preto v prírode neexistuje absolútna populácia. Preto sa v procese evolučného vývoja každého druhu počas osídlenia (migrácie) neustále navzájom miešajú. V rastlinách je peľ široko distribuovaný na veľké vzdialenosti vetrom. V dôsledku toho sa v rámci druhu udržiavajú rôzne formy populácie. Preto z ekologického hľadiska populácia zatiaľ nemá jednotnú definíciu. Najväčšie uznanie si zaslúži definícia S. S. Schwartza: "Populácia je vnútrodruhové zoskupenie, forma existencie druhu s určitými kvantitatívnymi a kvalitatívnymi parametrami."
Hlavné ukazovatele charakterizujúce populáciu sú počet a hustota. Veľkosť populácie je celkový počet jedincov v danej oblasti alebo v danom objeme. Počet organizmov nie je nikdy konštantný. Závisí to od pôrodnosti a úmrtnosti jednotlivcov.
hustota obyvateľstva sa určuje počtom jedincov alebo biomasy na jednotku plochy alebo objemu, napr.: 150 ks smrekov na 1 ha, alebo 0,5 g dafnie na 1 m3 vody.
Hustota obyvateľstva sa mení v závislosti od jeho veľkosti. Hustota osídlenia sa nezvyšuje donekonečna, to si vyžaduje možnosť usadenia alebo voľného priestoru. Osídlenie pokračuje dovtedy, kým organizmy nenarazia na akúkoľvek prekážku. Rozlišujte náhodné, jednotné a skupinové presídľovanie populácií.
Snáhodné rozptýlenie charakteristické len pre homogénne médium. Napríklad škodcovia na poliach sa usadzujú náhodne, ale potom, ako sa rozmnožujú, sa osada stáva skupinovou alebo škvrnitou.
Najbežnejší skupinové vyrovnanie a môže to byť náhodné. Napríklad v lese sú stromy rozmiestnené najskôr v skupinách a potom rovnomerne. V rastlinách k šíreniu dochádza pri šírení spór, semien, plodov a u živočíchov je šírenie rýchle a pasívne. Napríklad líšky, losy a iné kopytníky sú veľmi mobilné. Pomalé šírenie sa vyskytuje u sedavých zvierat.
U aktívne sa pohybujúcich organizmov sú areály obrovské, bez ostrých hraníc medzi populáciami, u neaktívnych sú naopak populácie jasne ohraničené. Patria sem obojživelníky, plazy a mäkkýše. Veľkosť populačného rozsahu závisí od veľkosti organizmov, aktivity správania, ponuky potravy a iných abiotických faktorov. Napríklad u hmyzu, bylinných rastlín môže počet jedincov dosiahnuť stovky tisíc alebo viac. Naopak, početnosť a hustota veľkých živočíchov a veľkých drevín je premenlivá a súvisí s činnosťou človeka. Okrem toho osobitnú úlohu zohrávajú kŕmne faktory.
Znížená úroda krmovín v rôzne roky prispeli k prudkému zníženiu dynamiky populácie veveričiek, zajacov, jarabíc, bažantov. Preto je v prírode prirodzená nestabilita veľkosti populácie. V niektorých prípadoch je však veľkosť populácie nahradená prudkým poklesom alebo nárastom. Tieto procesy sa v prírode vyskytujú často. Existuje mnoho dôvodov pre ich výskyt. Môže to byť genofond druhu, environmentálne faktory, rýchlosť rastu, konkurencia, prebytok potravy atď.
Populácia v prírode je schopná samoregulácie počtu. Každý druh má hornú a dolnú hranicu nárastu počtu, za ktorú nemôže ísť. Preto sa veľkosť populácie udržiava na optimálnej úrovni. V počte organizmov dochádza k denným a sezónnym výkyvom. Napríklad u malých zvierat, hlodavcov a niektorých vtákov môžu byť populačné výkyvy dosť výrazné. Je teda známe, že počet hlodavcov sa počas sezóny zvyšuje 300-500 krát a niektoré druhy hmyzu - 1300-1500 krát. Takéto ohniská sa často vyskytujú u kobyliek, patogénov, vírusov a baktérií a spôsobujú obrovské škody. poľnohospodárstvo a ľudský život.
Prudký pokles populácie nie je trvalý. V niektorých prípadoch vedú k vyhynutiu populácie. Celková dĺžka života organizmov je rozdelená do troch typov, t.j. existujú tri typy prežitia organizmov (schéma 6).
Schéma 6
ja- nízka úmrtnosť v počiatočných štádiách vývoja a zvýšená v neskorších štádiách (hmyz, veľké cicavce); II - dĺžka života je stabilná (niektoré ryby, vtáky, rastliny atď.); III - maximálna úmrtnosť v počiatočných štádiách vývoja a nízka v dospelosti (niektoré ryby, bezstavovce)
Tri typy prežitia.
Prvý typ prežitia sa pozoruje hlavne u hmyzu, veľké cicavce, stromy, človeče. Maximálna smrť nastáva v Minulý rok(staroba), kde veľké množstvo jedincov má rovnakú dĺžku života a samozrejme, že prvý typ krivky sa líši v závislosti od génov, dĺžky života, pohlavných znakov.
Druhý typ je typický pre organizmy, kde miera úmrtnosti zostáva konštantná počas celého života. Patria sem organizmy z črevnej dutiny sladkovodných útvarov.
Tretí typ je charakteristický pre väčšinu organizmov. Vyznačuje sa zvýšeným odumieraním organizmov v počiatočných štádiách vývoja, napr.: rýb, vtákov, mnohých bezstavovcov, ktoré sa vyznačujú plodnosťou. Smrť medzi rastlinami je 90-95%.
Získané údaje o zákonitostiach prežívania organizmov hrajú veľkú rolu pri uskutočňovaní teoretických štúdií a experimentov s užitočnými a škodlivými typmi populácií.
Okrem pôrodnosti a úmrtnosti má na veľkosť či hustotu populácie veľký vplyv migrácia. Populácia sa neustále snaží rozširovať svoj sortiment. Závisí to najmä od počtu a hustoty mladšej generácie. Populácia však nemôže rozširovať svoj areál donekonečna, bránia tomu limitujúce faktory či nepriaznivé podmienky nových biotopov.
Existujú stabilné, rastúce a klesajúce populácie. Vyrovnaná intenzita pôrodnosti a úmrtnosti tvorí stabilnú populáciu. Stabilita populácie navyše závisí od genetických, historických a biologických podmienok. Stabilita populácie v prírode závisí aj od narodenia a imigrácie, úmrtnosti a emigrácie. Jednotlivci sa objavujú v populácii pri imigrácii, ubúdajú v dôsledku emigrácie.
Len pri vyváženej kombinácii týchto faktorov sa tvorí stabilná populácia. Poznanie štruktúry a zákonitostí populačného vývoja má veľký praktický význam.
populácia. elementárna populácia. ekologické obyvateľstvo. geografickej populácie. Veľkosť populácie. hustota obyvateľstva. Náhodné vysporiadanie. Skupinové vyrovnanie. Tri typy prežitia.
1. Existujú rôzne názory environmentálnych vedcov na populačné problémy.
2. Hlavné vlastnosti populácie – priestorové rozloženie, početnosť, hustota.
3. Fluktuácia populácie závisí od faktorov prostredia.
4.;Existujú tri typy prežitia organizmov. V prírode sa vyskytujú organizmy s vysokým potenciálom rozmnožovania (kobylka a pod.).
1. Čo je to populácia?
2. Ako sú klasifikované populácie?
3. Ako sú rozmiestnené populácie?
1. Čo je podstatou populačných definícií, ktoré uviedli S. Schwartz, A. Yablokov, A. Gilyarov a N. Naumov?
2. Pomenujte vlastnosti populácie a povedzte nám o ich obsahu.
1. Aké faktory bránia širokému rozmiestneniu populácií?
2. Ku ktorému z troch typov prežitia patrí človek?
3. Vysvetlite typy prežitia saigy a kapra podľa schémy.
1. Ako sa pohybujú populácie sajgy v Kazachstane v zime a na jar? prečo?
2. Ako sa objavili populácie kulanov v Kazachstane a čo viete o ich počte?
DEMEKOLÓGIA - študuje vzťah populácií s životné prostredie, demografia a rad ďalších charakteristík populácií vo svetle ich vzťahu k životnému prostrediu
Podľa definície Nikolaja Fedoroviča Reimersa:
OBYVATEĽSTVO - elementárne zoskupenie jedincov toho istého druhu, ktoré zaberá určité územie a má všetky potrebné podmienky na udržanie jeho stability po dlhú dobu v meniacich sa podmienkach prostredia.
S.S. Schwartz definuje populáciu z evolučno-ekologického hľadiska. POPULÁCIA je súbor jedincov rovnakého druhu, ktorí majú spoločný genofond a obývajú určitý priestor s relatívne homogénnymi životnými podmienkami.
Populačné vlastnosti:
Pravdepodobnosť častých krížení
Špecifiká biotopu
schopnosť prenášať dedičné informácie
Obyvateľstvo je otvorený systém, ktorý má veľký význam, keďže na úrovni obyvateľstva existuje
prispôsobenie
prirodzený výber
evolučná zmena
Každá populácia sa vyznačuje množstvom funkcií, má určitú štruktúru a organizáciu. Treba poznamenať, že špeciálne vlastnosti vlastné populácii odrážajú jej stav ako skupiny organizmov ako celku, a nie ako samostatných jedincov, t.j. vlastnosť populácie ako skupiny organizmov nie je mechanickým súčtom vlastností každého jednotlivca, ktorý ju tvorí
Populácie majú priestorové (statické) a časové (dynamické) charakteristiky.
Tie priestorové sú
celková sila
hustota
priestorové rozloženie (rozptyl)
štruktúra (vekové a rodové zloženie)
Charakterizujte stav obyvateľstva v určitom časovom bode t
Funkcie časovania sú
plodnosť
úmrtnosť
rastová krivka.
Charakterizujú procesy prebiehajúce v populácii za určité časové obdobie ∆t
PRIESTOROVÉ alebo statické charakteristiky.
POČET JEDNOTLIVCOV V POPULÁCII - celkový počet jedincov na danom území alebo v danom objeme.
Zvlášť dôležité, pokiaľ ide o vzácne a ohrozené druhy
Spôsoby, ako určiť číslo:
jednoduché počítanie (nie je vhodné pre každého, len pre sedavé, sedavé zvieratá alebo rastliny);
označovanie a krúžkovanie (označí sa a uvoľní náhodná vzorka, po určitom čase sa znova odchytí a nastaví podiel označených jedincov z celkového počtu ulovených)
odber vzoriek (počítanie mikroorganizmov) PRÍKLAD o kolísaní počtu červených kobyliek v Afrike v roku 1962 na juhu Moroka zničili 7 tisíc ton pomarančov ročná spotreba Francúzska
HUSTOTA POPULÁCIE - počet jedincov druhu na jednotku plochy alebo jednotku objemu. Napríklad 200 kg rýb na 1 ha vody, alebo 5 miliónov rozsievok na 1 m3 vody, 500 stromov na 1 ha atď. Niekedy je dôležité rozlišovať medzi priemernou (počet/biomasa na jednotku celkového priestoru) a ekologickou hustotou (počet/biomasa na jednotku obývateľného priestoru, teda na jednotku plochy alebo objemu, ktorú môže daná populácia skutočne obsadiť) .
PRIESTOROVÉ ROZDELENIE Existujú tri typy rozdelenia jednotlivcov v populáciách: skupinové, náhodné a jednotné.
K rovnomernej distribúcii dochádza tam, kde medzi jednotlivcami existuje veľmi silná konkurencia alebo existuje antagonizmus (nezmieriteľné nepriateľstvo). PRÍKLAD: Stromy v lese súperia o svetlo veľmi silno, takže existuje tendencia byť od seba približne v rovnakej vzdialenosti. V chaose vtáčích kolónií sa hniezda nachádzajú v takých vzdialenostiach od seba, že jedinci sediaci na hniezde by sa nemohli navzájom klovať. Tento typ distribúcie sa vyskytuje u predátorov s jasnou teritorialitou - dravce „označujú“ územie, aby sa chránili pred konkurentmi. V prírode vzácny, ale môže byť umelo vytvorený človekom (sady, pestovanie plodín).
Skupinová distribúcia je najbežnejším typom v prírodných ekosystémoch, je akýmsi adaptívnym faktorom vo fungovaní populácií. PRÍKLADY sú početné. Ryby, kŕdle vtákov počas letov, kolónie hniezdiacich vtákov sa presúvajú z miesta na miesto v obrovských húfoch. Vzhľadom na to, že stanovištné podmienky sú na rôznych miestach rôzne, jedince sa väčšinou hromadia tam, kde je pre nich najpriaznivejšie prostredie. Napríklad mloky sú rozmiestnené v lese natlačené pod popadanými stromami, kde je vysoká vlhkosť.
TIME alebo dynamické charakteristiky
PLODNOSŤ je schopnosť populácie zvyšovať počet (reprodukcia). Zvyčajne sa plodnosť vyjadruje ako miera určená vydelením celkového počtu jedincov, ktorí sa objavili za určité časové obdobie - hodinu, deň, rok (celková plodnosť). Existuje maximálna (absolútna) pôrodnosť - teoretická maximálna miera tvorby nových jedincov za ideálnych podmienok a ekologická (realizovaná) pôrodnosť - nárast veľkosti populácie v skutočných podmienkach prostredia.
MORTALITA odráža smrť jednotlivcov v populácii. Dá sa vyjadriť ako počet jedincov, ktorí zomreli počas daného obdobia. Ekologická úmrtnosť je smrť jedincov v daných podmienkach prostredia. Hodnota nie je konštantná, mení sa v závislosti od podmienok prostredia a stavu obyvateľstva. Teoretická minimálna úmrtnosť je konštantná hodnota pre danú populáciu. Aj za najideálnejších podmienok budú jedinci umierať na starobu. Tento vek je určený fyziologickou životnosťou, ktorá samozrejme často presahuje ekologickú životnosť.
RAST OBYVATEĽSTVA je rozdiel medzi narodením a úmrtím.
Populácie regulujú svoj počet aktualizáciou alebo nahradením jednotlivcov. Jednotlivci sa v populácii objavujú narodením a imigráciou a miznú v dôsledku úmrtnosti a emigrácie.
Pri vyrovnanej intenzite pôrodov a úmrtí sa tvorí stabilná populácia.
Často je prebytok narodených nad úmrtiami, populácia rastie natoľko, že môže dôjsť k prepuknutiu masovej reprodukcie. Takéto populácie sa nazývajú rastúce. (Colorado chrobák, ondatra 5 jedincov v roku 1905 v okolí Prahy).
Pri nadmernom rozvoji obyvateľstva sa však podmienky pre existenciu obyvateľstva zhoršujú, čo spôsobuje jeho premnoženie, vedie k prudkému nárastu úmrtnosti a počet začína klesať. Ak úmrtnosť prevyšuje pôrodnosť, populácia klesá. (populácie sobolia, bobrov, zubrov, vrabcov v Prahe).
Pojem populácie v ekológii
Stupeň izolácie populácií
Ak sa príslušníci druhu neustále pohybujú a miešajú na rozsiahlych územiach, takýto druh sa vyznačuje malým počtom veľkých populácií. Napríklad soby a polárne líšky sa vyznačujú veľkými migračnými schopnosťami. Výsledky značkovania ukazujú, že polárne líšky sa počas sezóny presúvajú stovky a niekedy aj viac ako tisíc kilometrov od miesta hniezdenia. Soby vykonávajú pravidelné sezónne migrácie aj v rozsahu stoviek kilometrov. Hranice medzi populáciami takýchto druhov zvyčajne prechádzajú cez veľké geografické bariéry: široké rieky, úžiny, pohoria atď. dva hlavné hrebene tohto pohoria.
Keď slabý rozvinuté schopnosti k pohybu v rámci druhu sa vytvára veľa malých populácií odrážajúcich mozaikovitý charakter krajiny. U rastlín a prisedlých živočíchov je počet populácií priamo závislý od stupňa heterogenity prostredia. Napríklad v horských oblastiach je územná diferenciácia takýchto druhov vždy zložitejšia ako v plochých otvorených priestoroch. Príkladom druhu, v ktorom mnohopočetnosť populácií nie je určená ani tak diferenciáciou prostredia, ako skôr behaviorálnymi znakmi je hnedý medveď. Medvede sa vyznačujú veľkou priľnavosťou k ich biotopom, preto sú v obrovskom rozsahu zastúpené mnohými relatívne malými skupinami, ktoré sa navzájom líšia mnohými vlastnosťami.
Stupeň izolácie susedných populácií druhu je veľmi odlišný. V niektorých prípadoch sú ostro oddelené územím nevhodným na bývanie a jasne lokalizované v priestore, napríklad populácie ostrieža a lieň v jazerách izolované od seba, alebo populácie potkana lamelárneho, chrobáka bielobradého, chrobáka indického a iné. druhy v oázach a údoliach riek medzi púšťami.
Opačným variantom je nepretržitá kolonizácia rozsiahlych území druhom. Takýto distribučný vzorec je charakteristický napríklad pre malé sysle v suchých stepiach a polopúšťach. V týchto krajinách je ich hustota obyvateľstva všade vysoká. Samostatné oblasti nevhodné pre život sa pri presídľovaní mláďat ľahko prekonávajú a v priaznivých rokoch sa na nich objavujú dočasné osady. Tu je možné izolovať hranice medzi populáciami len podmienečne, medzi oblasťami s rôznou hustotou obyvateľstva.
Ďalším príkladom nepretržitého rozšírenia druhu je lienka sedembodková. Tieto chrobáky sa nachádzajú v širokej škále biotopov a rôznych prírodné oblasti. Druh sa vyznačuje aj predzimnými migráciami. Hranice medzi populáciami v takýchto prípadoch takmer nie sú vyjadrené. Keďže sa však spolužijúci jedinci navzájom kontaktujú častejšie ako so zástupcami iných častí areálu, populáciu miest vzdialených od seba možno považovať za rôzne populácie.
V rámci toho istého druhu môžu existovať populácie s dobre definovanými aj rozmazanými hranicami (obr.
8.1. Pojem populácie v ekológii
V ekológii je populácia skupina jedincov rovnakého druhu, ktoré sa navzájom ovplyvňujú a spoločne obývajú spoločné územie.
Slovo „populácia“ pochádza z latinského „populus“ – ľud, obyvateľstvo. Ekologická populácia tak môže byť definovaná ako populácia jedného druhu v rámci vymedzeného územia.
Príslušníci tej istej populácie sa navzájom ovplyvňujú nie menej ako fyzikálne faktory prostredia alebo iné druhy organizmov žijúcich spolu. V populáciách sa v tej či onej miere prejavujú všetky formy vzťahov charakteristické pre medzidruhové vzťahy, no najvýraznejšie sú vzájomné (obojstranne výhodné) a konkurenčné vzťahy. Špecifické vnútrodruhové vzťahy sú vzťahy spojené s reprodukciou: medzi jednotlivcami rôzneho pohlavia a medzi generáciami rodičov a detí.
Pri sexuálnej reprodukcii výmena génov mení populáciu na relatívne kompletný genetický systém. Ak chýba krížové oplodnenie a prevládajú vegetatívne, partenogenetické alebo iné spôsoby rozmnožovania, genetické väzby sú slabšie a populácia je systémom klonov, alebo čistých línií, zdieľajúcich prostredie. Takéto populácie spájajú najmä ekologické väzby. Vo všetkých prípadoch majú populácie zavedené zákony, ktoré umožňujú využívať obmedzené zdroje životného prostredia týmto spôsobom, aby sa zabezpečilo, že potomstvo zostane. To sa dosahuje najmä kvantitatívnymi zmenami v populácii. Populácie mnohých druhov majú vlastnosti, ktoré im umožňujú regulovať ich počet.
Udržiavanie optimálnej populácie za daných podmienok sa nazýva populačná homeostáza. Homeostatické možnosti populácií sú u rôznych druhov rôzne vyjadrené. Vykonávajú sa aj prostredníctvom vzťahu jednotlivcov.
Populácie teda ako skupinové asociácie majú množstvo špecifických vlastností, ktoré nie sú vlastné každému jednotlivcovi.
Hlavné charakteristiky populácie:
1) počet - celkový počet jednotlivcov na pridelenom území;
2) hustota obyvateľstva - priemerný počet jedincov na jednotku plochy alebo objem priestoru, ktorý zaberá obyvateľstvo; hustotu obyvateľstva možno vyjadriť aj ako hmotnosť členov populácie na jednotku priestoru;
3) plodnosť - počet nových jedincov, ktorí sa objavili za jednotku času v dôsledku reprodukcie;
4) úmrtnosť - ukazovateľ, ktorý odráža počet jedincov, ktorí zomreli v populácii za určité časové obdobie;
5) rast populácie – rozdiel medzi plodnosťou a úmrtnosťou; rast môže byť pozitívny aj negatívny;
6) tempo rastu - priemerný rast za jednotku času.
Populácie sa vyznačujú určitou organizáciou. Rozmiestnenie jedincov na území, pomer skupín podľa pohlavia, veku, morfologických, fyziologických, behaviorálnych a genetických vlastností odráža štruktúru populácie. Tvorí sa jednak na základe spoločného biologické vlastnosti druhov a na druhej strane vplyvom abiotických faktorov prostredia a populácií iných druhov. Štruktúra populácií má teda adaptačný charakter. Rôzne populácie toho istého druhu majú podobné štrukturálne črty a charakteristické črty, ktoré charakterizujú špecifiká podmienok prostredia v ich biotopoch.
Populáciu druhu na určitom území teda okrem adaptačných schopností jednotlivých jedincov charakterizujú aj adaptačné znaky skupinovej organizácie, čo sú vlastnosti populácie ako nadindividuálneho systému. Adaptačné možnosti druhu ako celku ako systému populácií sú oveľa širšie ako adaptívne črty každého konkrétneho jedinca.
8.2. Štruktúra populácie druhu
Každý druh, zaberajúci určité územie (rozsah), je na ňom zastúpený systémom populácií. Čím komplexnejšie je územie obsadené druhom pitvané, tým viac možností je na izoláciu jednotlivých populácií. Avšak v nie menšom rozsahu je populačná štruktúra druhu určená jeho biologickými charakteristikami, ako je mobilita jednotlivých jedincov, miera ich viazanosti na územie a schopnosť prekonávať prírodné bariéry.