Групповые свойства популяции

Лекция 10.1 - Организация на популяционном уровне

Аксиома объединения в популяции

Рулье – Четверикова

Все виды живых организмов в природе представлены не отдельными особями, а в форме совокупностей – популяций, структурированных по гено- и фенотипическим, половым, возрастным и иным признакам.   В природе существует другая сводная единица, нежели в науке, которая знает только вид. Эта сводная единица есть соединение особей данного околотка или урочища – община, которая более одной особи, но менее научной единицы – вида. К.Ф.Рулье

Единица – вздор, единица – ноль... Владимир Маяковский Особь – это недолговечный сосуд, в котором временно хранится небольшая часть генофонда… Природный ландшафт лишь в исключительных случаях настолько однороден, чтобы вид (или часть его) состояла из одной непрерывной популяции. Гораздо чаще, фактически как правило, вид подразделяется на многочисленные, пространственно изолированные локальные популяции. Эрнст Майр

Определение понятия Популяция. Генетическое определение популяции.

Популяция представляет собой более или менее изолированную, устойчивую, самовоспроизводящуюся группу особей, свободно скрещивающихся друг с другом (панмиктическая популяция).

Экологические понятия популяции.

Панмиксия (свободное скрещивание не всегда реализуется, так как есть, например, вегетативное размножение, поэтому существуют и другие определения популяции.

Популяцией можно назвать группу особей близких по происхождению, занимающих одну и ту же нишу в пределах некоторого ареала и отделенных от особей других, таких же групп, пространством с меньшей численностью (или отсутствием) представителей данного вида.

Популяция – это группа особей одного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Популяция – любая, способная к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве от других таких де групп (совокупностей).

Причины возникновения популяций – неоднородность условий существования, необходимых для вида.

· При изучении популяции важно исследовать все стадии жизненного цикла данного вида. При этом, не обязательно выполняется условие существования популяции только в одной экосистеме (или сообществе). Например личинки стрекозы и имаго (воздух и вода, а соответственно разные роли и значение).

· При изучении популяции важно учитывать степень экологической общности особей входящих в популяцию, то есть совокупность показателей (или критериев), которые используются для объединения этих особей в популяцию.

· То есть мы можем трактовать совокупность особей – как популяцию, хотя на самом деле она таковой может и не являться. Все зависит от степени детализации изучаемой совокупности. Например, применяя анализ кариотипов мы можем выявить существенные отличия в генотипах и следовательно невозможность скрещивания, а следовательно будем иметь дело с разными популяциями.

Если это действительно популяция, то как можно больше критериев должно совпадать, при изучении группировок внутри популяции (географический, генетический, экологический (ниша) и т.д.).

· Любая популяция в связи с вышесказанным может подразделятся на более мелкие группы или объединяться с другими в более крупные агрегации, в зависимости от условий среды (климат и т.д. (Популяции большой песчанки – то много мелких агрегаций по берегам рек во время засухи, то крупные в благоприятный период).

В связи с этим, можно называть популяцией и совокупность тех особей, которые укладываются в изучаемый нами критерий (смотря что изучаем). Например пространственный. Организмы могут занимать разные участки пространства, от биотопа, до экосистемы в целом

Популяция занимает определенное пространство и обладает признаками, характеризующими группу как целое, а не отдельных особей в группе.

· К таким признакам относятся: плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура (распределение организмов по возрастам), биотический потенциал, агрегированность (характер распределения в пределах территории), тип роста.

Популяция обладает биологическими особенностями, свойственными всем составляющим ее организмам, и групповыми особенностями, которые служат уникальными характеристиками группы.

· К биологическим особенностям относится наличие жизненного цикла популяции, ее способность к росту, дифференцировке и самоподдержанию. Популяция характеризуется определенной организацией и структурой, которые можно описать.

· К групповым особенностям можно отнести рождаемость, смертность, возрастную, половую структуру популяции и генетическую приспособляемость. Эта группа признаков относится только к популяции.

Особь рождается, имеет тот или иной возраст, умирает. Однако применительно к конкретной особи мы не можем говорить о рождаемости, смертности или возрастной структуре. Эти характеристики имеют смысл только на уровне какой-то группы.

Групповые свойства популяции

Показатели, используемые для характеристики популяций делятся на две группы – статические (характеризуют состояние популяции в данный момент – численность, плотность, структура – соотношение качественно разнородных особей ) и динамические (характеризуют процесс развитие популяции).

Численность и плотность популяции.

Влияние популяции на сообщество и экосистему зависит не только от того, из каких организмов она состоит, но и от их численности (N), которая означает общее количество организмов, населяющих ту или иную территорию, занимаемую всей популяцией. В данном случае говорят об абсолютной численности.

Гипотеза “случайного распределения риска”

Бура – Редингиуса

Численность популяций в природе поддерживается на определенном уровне (в определенных границах), поскольку риск гибели образующих их особей от неблагоприятных факторов случайно распределен в пространстве и времени вследствие гетерогенности конкретных местообитаний. А.М.Гиляров

Снаряд в одно место не ложится дважды. Солдатская мудрость Мудрец не кладет все яйца в одну корзину. Мигель Сервантес

Обычно, полностью выяснить сколько особей находится на данной территории невозможно практически. Поэтому для определения количества особей используют определенные методы:

В целом, получается не абсолютная численность, скорее плотность, то есть численность на единицу площади.

1. Тотальный учет особей ( с вертолета по фотографиям). Крупные животные с малой численностью. По головам.

2. Метод пробных площадок. Количество особей на 1-е площади, а потом переносится на всю площадь. Однако необходимо учитывать и степень агрегированности. Очень много факторов, влияющих на качество данного метода.

· С какой степенью точности нам необходимо учесть численность?

· Каков размер пробы (площадь)?

· Сколько проб взять для заданной точности?

· Как эти пробы распределить по местности?

В принципе, оптимальный размер пробы должен приводить к минимальной дисперсии при минимальных затратах труда и времени. Обычно размер пробы выбирают таким чтобы в пробе были 10-и, но не 100-и особей.

Для почвенных насекомых при длине 1см – 0,25 кв.м., а при длине 3 см – 0,5 кв.м.

Площадь необходимо разбивать на квадраты. Исследовать квадраты выбранные случайным образом.

3. Метод меченья с повторным отловом. Животных отлавливают, а затем выпускают. Доля меченых животных в последующих отловах используется для определения численности. Если популяция малочисленна, то % вновь отловленных меченых особей будет велик, и наоборот.

4. Метод изъятия. Количество особей откладывается по осям.

5. Методы учета относительной численности. (при помощи разнообразных ловушек). При этом учитывается как правило какой либо тип активности животных (шатровая ловушка). При этом о реальной численности можно судить косвенно по проявлению какой либо активности. При этом используют ловушки с привлекающими факторами и без привлекающих факторов. Без привлекающих факторов гораздо точнее, но менее эффективно. Рассказать про слепней.

Кроме численности, важным показателем является Плотность популяции - отношение количества особей к единице пространства. Она измеряется числом особей или биомассой популяций на единицу площади или объема. Например, 400 деревьев на 1 га, 2 млн. диатомовых водорослей на 1 м³ воды, 100 кг рыбы на 1 га поверхности водоема.

При изучении плотности популяции различают:

1. среднюю плотность, то есть число особей на единицу всего пространства (не зависимо от особенностей обитания вида), и

2. экологическую, или специфическую, плотность - число особей на единицу заселенного пространства (доступной площади или объема, которые могут быть заселены популяцией).

Количество рыб в парке Эверглейдс. По мере падения уровня воды средняя плотность, то есть число рыб на 1 кв. км поверхности в целом (и вода и суша), уменьшается, экологическая плотность увеличивается, так как на 1кв. км водного зеркала количество рыб увеличивается. Чаще всего, как для организмов, так и для человека, важна экологическая плотность.

· Часто необходимо знать не только конкретные показатели численности, но и показатели обилия, то есть численность за определенный промежуток времени (за час, например).

· Можно найти также встречаемость, то есть процент проб в которых был найден вид.

Подобно другим популяционным признакам, плотность популяции варьируется в определенных пределах. Однако ее изменение не бесконечно. Существуют определенные верхние и нижние пределы, имеющие место в природе или которые теоретически могли бы существовать в течение сколь угодно долгого времени.

Например, на некоторой площади леса может жить в среднем 100 птиц и 20 000 почвенных членистоногих, но никогда не бывает наоборот - 20 000 птиц и 100 почвенных членистоногих.

Верхний предел плотности популяции определяется трофическим уровнем, к которому относится организм. Чем ниже трофический уровень, тем выше плотность (выраженная в биомассе на единицу площади). Биомасса плотоядных меньше чам, травоядных.

Нижний предел выделить значительно сложнее, особенно в стабильных экосистемах, в которых, как правило, действуют механизмы, поддерживающие плотность обычных или доминирующих организмов в довольно ограниченных пределах.