Учения Вильгельма Иогансена

Основные экологические характеристики

План:

Экологические характеристики популяции.

Характеристика популяций.

Учения Вильгельма Иогансена.

Экологические характеристики популяции.

Ареал — часть поверхности суши или акватории, в пределах которой распространены и проходят полный цикл своего развития особи данного вида (рода, семейства или определенного типа сообщества).

Эндемик — вид, занимающий незначительную территорию.
■ Примеры эндемиков: реликтовые растения гинкго и метасеквойя, утконос, ехидна, кистеперая рыба латимерия.

Космополит — вид, встречающийся на большей части обитаемых областей Земли, распространенные повсеместно.
■ Примеры космополитов: сорняки (подорожник большой, пастушья сумка и др.), водные и болотные растения (ряска, рогоза), а также комнатная муха, городской воробей, серая крыса и другие животные, расселяющиеся вслед за человеком.

Сплошной ареал — это ареал, в пределах которого особи вида встречаются во всех подходящих для их жизни местообитаниях.

Прерывистый ареал — это ареал, распадающийся на несколько разобщенных территорий, настолько удаленных друг от друга, что обмен пыльцой или спорами между растениями или миграция животных, обитающих на этих территориях, невозможны.

Популяции и их основные характеристики

Популяция — это совокупность особей одного вида, в течение длительного времени населяющих определенную часть ареала, относительно обособленных от других групп особей того же вида и взаимодействующих между собой (конкурирующих, помогающих друг другу, свободно скрещивающихся и т.п.).

■ Популяция — элементарная форма существования и эволюции вида.

■ Каждая популяция может существовать только в определенных экологических условиях: при определенной температуре, влажности, составе атмосферы, гидросферы, наличии кормовых ресурсов, конкурентов, паразитов и т.п.

Роль популяций в эволюции: благодаря пространственной разобщенности популяций вид существует в разнообразных условиях среды и подвергается действию естественного отбора разной интенсивности и в разных направлениях, что приводит к образованию новых разновидностей, подвидов и видов организмов.

 

Характеристика популяций.

Основные характеристики популяций: ареал, численность, плотность, рождаемость, смертность, пространственная, экологическая, половая и возрастная структуры, генетическая разнородность.

Численность популяции — это общее число особей в популяции. Она определяется абиотическими (климатические условия), биотическими (количество корма, хищников, вредителей, паразитов) и антропогенными факторами (применение ядохимикатов, неконтролируемая охота и т.п.) и зависит от интенсивности размножения, гибели особей и их миграции (перехода из одной популяции в другую).

Численность стабильной популяции ограничена максимальным и минимальным значениями.

■ Максимальная численность популяции определяется ресурсами среды (количеством пищи, воды и т.п.).

■ Минимальная численность популяции составляет не менее нескольких сотен особей. При меньшей численности любая случайная причина (пожар, наводнение, засуха, сильные морозы и др.) может привести к вымиранию популяции.

Гомеостаз популяции — свойство популяции поддерживать свою численность на некотором оптимальном среднем уровне.

Плотность популяции — среднее число особей, приходящихся на единицу площади или объема пространства, занимаемого популяцией.

При увеличении численности особей плотность популяции, как правило, возрастает. Она может остаться неизменной лишь при расширении ареала за счет расселения особей.

Регуляция плотности популяций достигается:

■ у растений — за счет внутривидовой конкуренции, приводящей к саморазреживанию (при этом изменяется не только плотность, но и вегетативная мощность отдельных особей);

■ у животных посредством сложных поведенческих и физиологических механизмов и проявляется лишь в случаях ограниченности ресурсов среды и невозможности их поиска на других территориях (в небольших водоемах, где нет других видов рыб, взрослые окуни питаются собственной молодью).

Рождаемость (абсолютная) — число новых особей в популяции, появившихся за единицу времени в результате размножения.

Биотический потенциал характеризует теоретически возможное число потомков от одной пары (или одной особи) за определенный промежуток времени (например, за весь жизненный цикл или за год).

■ Примеры: численность многих насекомых и ракообразных (тли, дафнии) за год.может увеличиться в 10¹⁰-10³⁰ раз; численность крупных млекопитающих даже при самых благоприятных условиях за год может возрасти лишь в 1,05-1,1 раза.

Смертность (абсолютная) определяется числом особей, погибших (от хищников, болезней, паразитов, генетической и физиологической неполноценности, старости и т.п.) в популяции за единицу времени.

Структура популяций

Пространственная структура популяции характеризует особенности размещения особей на занимаемой территории. Она зависит от численности популяции и ее возрастной и половой структуры, может меняться в течение года и определяется свойствами местообитания и биологическими особенностями вида.

❖ Типы пространственной структуры популяций:
■ случайное распределение по территории;
■ равномерное распределение по территории;
■ групповое распределение, когда особи живут в группах: семьях, стадах, колониях, гаремах. Это распределение встречается наиболее часто, поскольку помогает лучше защищаться от хищников, искать и добывать корм.

Экологическая структура характеризует отношение различных групп организмов одной популяции к условиям окружающей среды (например, особи одной популяции растений различаются размерами, количеством листьев и цветков, не одновременно зацветают, их плоды созревают также не одновременно и т.д.).

■ Такое различие особей позволяет популяции сохраниться в целом при наступлении различных неблагоприятных условий, хотя та или иная часть особей при этом может погибнуть.

Половая структура выражает соотношение количеств мужских и женских особей в популяции. Оно, как правило, отличается от соотношения 1:1, определяемого генетическим механизмом, что объясняется в основном разной жизнеспособностью мужских и женских особей.

■ Преобладание доли самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост численности популяции.

■ Так как самцы и самки многих видов отличаются по характеру питания, поведению и т.п., то изменение половой структуры популяции в той или иной степени меняет ее роль в экосистеме.

■ В популяциях человека соотношение полов при рождении составляет 100 девочек на 106 мальчиков, к 18-летнему возрасту оно становится равным 1:1, к 50 годам на 100 женщин приходится 85 мужчин, к 80 годам соотношение по полу становится 2: 1 (100 женщин на 50 мужчин).

Возрастная структура популяции отражает соотношение различных возрастных групп в популяции. Она зависит от продолжительности жизни особей, времени наступления их половой зрелости, числа потомков в помете, количества потомств за сезон и др.

■ Присутствие в популяции большого количества особей младших возрастных групп свидетельствует о ее благополучии. Преобладание в популяции старых особей говорит о том, что данная популяция завершает свое существование.

■ Возрастная структура отражает приспособительный характер особей, так как сопротивляемость среде у особей разных возрастов неодинакова (взрослые майские жуки живут несколько недель, а их личинки в почве — три года).

❖ Типы экологического возраста:
■ дорепродуктивный;
■ репродуктивный;
■ пострепродуктивный.

 

Динамика популяции

Прирост популяции — это разница между рождаемостью и  смертностью. Он может быть положительным (численность популяции увеличивается) и отрицательным (численность популяции уменьшается).

Темп роста — средний прирост популяции за единицу времени. У большинства видов он зависит от плотности популяции. Наиболее высокий темп роста наблюдается при определенной оптимальной плотности популяции или при попадании популяции в новую, незанятую экологическую нишу.

Рост численности. Любая популяция, если ее не лимитируют факторы внешней среды (ограниченность ресурсов, болезни, хищники и т.п.), теоретически способна к неограниченному росту численности. В этом случае темп (скорость) роста популяции зависит только от величины биотического потенциала, а сам рост численности популяции происходит в геометрической прогрессии (по экспоненте) и называется экспоненциальным.

Регуляция численности популяции. Две группы факторов, влияющих на численность популяции:

■ модифицирующие, не зависящие от плотности популяции (это, как правило, абиотические факторы среды; например, суровая зима приводит к гибели зверей и птиц, кормящихся на земле, и др.);

■ регулирующие, зависящие от плотности популяции (как правило, это различные биотические факторы: рождаемость, смертность, миграции, поведенческие факторы, исчерпание ресурсов среды и др.).

Миграции — это закономерные суточные или сезонные перемещения животных между существенно различными, пространственно разобщенными средами обитания. Они вызываются изменением условий существования в местах обитания или изменением требований животных к этим условиям на разных стадиях развития.

Роль миграций:

■ позволяют организмам в течение определенного времени использовать оптимальные условия среды в тех местах, где постоянное проживание организмов этого вида невозможно;

■ приводят к освоению новых биотопов и расширению общего ареала вида;

■ приводят к обмену особей между популяциями, что может изменить их структуру и основные свойства, предотвратить гибель популяции, находящейся на грани вымирания, или, наоборот, привести ее к резкому сокращению;

■ увеличивают единство и общую устойчивость вида;

■ способствуют успеху в борьбе за существование.

В отсутствие миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности.

Учения Вильгельма Иогансена.

В 1903 г. датский генетик Вильгельм Людвиг Иогансен впервые употребил термин «популяция» для обозначения группы особей, неоднородной в генетическом отношении.

Опытами над ячменём и фасолью доказывал неэффективность отбора у самоопыляющихся растений, создал на этой основе закон «о чистых линиях» и опровергал законы Ф. Гальтона (1889, 1897) о частичном наследовании приобретённых признаков. В 1903 году в работе «О наследовании в популяциях и чистых линиях» ввел термин «популяция». В 1909 году в работе «Элементы точного учения наследственности» ввёл термины: «ген», «генотип» и «фенотип».

Опытами над ячменём и фасолью доказывал неэффективность отбора у самоопыляющихся растений, создал на этой основе закон «о чистых линиях» и опровергал законы Ф. Гальтона (1889, 1897) о частичном наследовании приобретённых признаков. В 1903 году в работе «О наследовании в популяциях и чистых линиях» ввел термин «популяция». В 1909 году в работе «Элементы точного учения наследственности» ввёл термины: «ген», «генотип» и «фенотип»^[4].