Лекция 5-6. ДЕМЭКОЛОГИЯ
Понятие о популяции
Популяция от лат. «популюс» – народ, население.
Популяция (С.С. Шварц) – элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.
Популяция – группа особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой совместно населяющих общую территорию.
2. Показатели популяций (отличие популяции от особи)
Т.к. популяция – группа особей, то она обладает рядом специфических показателей, которые не присущи отдельно взятой особи.
| Статические показатели | Динамические показатели |
| Характеризуют состояние популяции в определенный момент времени | Характеризуют процессы, происходящие в популяции за определенный промежуток времени |
| · численность | · рождаемость |
| · плотность | · смертность |
| · пространственная структура | · прирост популяции |
| · возрастная структура | · скорость роста популяции |
| · экологическая структура | · миграции |
| · половая структура | |
| · этологическая структура | |
| Статические показатели часто не постоянны и могут значительно изменяться во времени. |
Численность
– это общее количество особей на определенной территории или в данном объеме.
Этот показатель никогда не бывает постоянным, зависит от соотношения рождаемости, смертности и миграций.
Методы определения:
1. метод прямого наблюдения
2. метод аэрофотосъемки
3. метод мечения
(насекомых нитрокраской (лак для ногтей), у бабочек на крыло наклеивают блестящий кружочек, у птиц – кольцевание, у крупных млекопитающих - радиомаяки)
для растений специфические методы
4. метод проективного покрытия
5. метод обилия
Плотность
- среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства.
Методы в экологии растений
· метод трансект
· метод пробных площадей
Методы в экологии животных
· дночерпатель (изучение бентоса)
· планктонная сетка (изучение планктона)
· маршрутные исследования (для птиц и млекопитающих)
часто используют следы жизнедеятельности – следы, гнездо, экскременты.
· ловушки (для насекомых)
Пространственная структура популяций
Типы пространственного размещения
1. равномерное, регулярное
Редко.
Особи стремятся избежать присутствия друг друга: 1) при сильной внутривидовой конкуренции, 2) когда одна особь препятствует вселению другой.
Пример, хищники, деревья в лесу
2. случайное, диффузное
Особи популяции более или менее независимы друг от друга, обитают в относительно однородной среде и между особями нет конкуренции за ресурсы.
Пример, мучные хрущаки в муке, моллюски в прибрежной зоне, сорняки в поле.
3. групповое, мозаичное, агрегированное
1) особи имеют большую вероятность выживания в группах,
2) особи каким-либо способом привлекаются другими особями.
Пример, гнездовья грачей в парках.
Причины группового размещения:
· абиотические факторы
· способы размножения и расселения (клоны пырея ползучего, земляники)
· поведенческие причины (стаи, стада, колонии)
· медвидовые взаимоотношения (некоторые насекомые паразитирует на определенных растениях)
6. Пространственно-этологическая структура (для животных)
Способы упорядочивания территориальных отношений у животных разнообразны и связаны часто с их поведением. Наука о поведении – этология.
Формы совместного существования особей в популяции
1. одиночный образ жизни. Характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Поэтому абсолютно одиночного существования организмов в природе не встречается, иначе популяция бы погибла.
Примеры, ежи, сомы, щуки
Семейный образ жизни
Т.е. образуются семейные пары: отцовского, материнского или смешанного типа в зависимости от того кто берет на себя заботу о потомстве.
Основное проявление – забота о потомстве.
3. колонии – групповые поселения оседлых животных. Могут быть постоянными или временными.
Примеры, грачи, чайки, гагары.
Более сложная форма колонии – семья. Пример, пчелы, муравья, термиты.
4. стаи – временные объединения животных, проявляющие полезную организованность действий.
Стайность облегчает выполнение каких-либо функций, например, защита от врага, добыча пищи, миграции.
Разновидности стаи:
| Без выраженного лидера | С лидером |
| Рыбы, саранча, мелкие птицы | Крупные птицы, волки |
Пример, волки образуют стаи зимой для групповой охоты. В этом случае они могут справиться с крупными копытными. Одиночная охота на лося часто заканчивается для волка гибелью. Вожак стаи организует засады, захват жертвы в кольцо и др. действия, которые требуют согласованности и координации действий всех членов стаи.
5. стадо – группа диких или домашних животных одного вида, обитающая на какой-либо территории или акватории. Это более длительные и постоянные объединения. В них реализуются все функции жизни, в том числе и размножение. В стадах обычно выделяется постоянный лидер и существует четкая иерархия, которая поддерживается системой доминирования-подчинения.
Пример, стадо павианов. При перемещении в центре находятся самки с детенышами и беременные, по краям – вожаки, молодые самцы и неразмножающиеся самки, впереди и позади – крупные самцы.
Биологическое значение системы доминирования-подчинения: создание согласованного поведения, которое выгодно для всех. Осуществив «расстановку сил» животные уже не тратят энергии на конфликты между собой, а группа получает преимущества подчиняясь наиболее сильным и опытным.
Эффект группы (групповой эффект) – оптимизация физиологических процессов, ведущая к повышению жизнеспособности особей при их совместном существовании. Проявляется как реакция отдельной особи на присутствие других особей своего вида.
Примеры:
ü у овец вне стада резко учащаются пульс и дыхание, а при виде приближающегося стада эти процессы нормализуются, и овца успокаивается.
ü для выживания африканских слонов стадо должно состоять минимум из 25 особей
ü голуби некоторых пород не откладывают яйца, если не видят других птиц. Достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к яйцекладке.
Явление эффекта группы часто используется для человека.
· подбор космонавтов,
· формирование отрядов спецназначения,
· и др. групп, где люди должны длительное время находиться вместе.
Тип использования пространства (для подвижных животных)
Оседлые животные
В течение всей или большей части своей жизни существуют в пределах одной достаточно ограниченной территории. При выселении с этой территории стремятся вернуться обратно.
Хоминг (от англ. home – дом) – «чувство дома».
Пример, скворцы в течение многих лет возвращаются в один и тот же скворечник.
+ животные хорошо ориентируются на своей территории и тратят меньше энергии на поиск пищи, убежищ,
+ создают систему запасов пищи, строят основные и дополнительные гнезда, норы и т.д.
– возможно быстрое истощение ресурсов, особенно при увеличении численности популяции.
У многих оседлых животных жизненное пространство поделено на индивидуальные участки.
Способы охраны индивидуальных участков:
· прямая угроза по отношению к чужаку. Пример, малый суслик.
· ритуальное поведение, демонстрирующее угрозу. Пример, бойцовские рыбки.
· специальные метки.
Примеры:
ü визуальные (медведь),
ü звуковые (певчие птицы),
ü запах (собачьи, кошачьи – моча, соболь – выделение специальных желез на подошвах лапок, сурки – особые анальные железы).
Обычная реакция на эти сигналы – избегание, закрепленная наследственно.
Значение: экономия энергии, которая может быть потрачена на выяснение территориальных отношений.
Кочевые животные
Характерен экстенсивный тип использования территории.
+ нет зависимости от запасов кормов
– отсутствие убежищ, являются легкой добычей для хищников. Этот недостаток компенсируется сложным поведением.
Половая структура популяций
Половая структура популяций животных
Половая структура тесно связано с возрастной – соотношение самцов и самок в разных возрастных группах.
Соотношение полов:
Первичное определяется генетическими механизмами, прежде всего наличием половых хромосом. Теоретически можно ожидать равное число мужских и женских особей в потомстве. Но иногда эта закономерность нарушается: 1) при размножении партеногенезом, т.е. без оплодотворения. Пример, тли, дафнии, некоторые растения. 2) при мутациях половых хромосом. Пример, лесной лемминг.
Вторичное соотношение полов проявляется в соотношении числа самок и самцов среди новорожденных.
Пример, у рыжих лесных муравьев при температуре выше 20°С происходит оплодотворение и вылупляются самки, ниже 20°С – оплодотворение не происходит и вылупляются самцы.
Третичное соотношение полов показывает соотношение полов среди взрослых особей.
Половая структура популяций растений
Отличия от животных:
1. характерно вегетативное размножение,
2. большинство растений обоеполы.