Популяция

Этологическая структура популяций

Определение 9

Этологическая структура популяций – это система взаимосвязей между ее особями, проявляющихся в поведенческих реакциях.

Особям разных видов свойственен либо одиночный, либо групповой способ жизни. Групповой способ жизни связан с созданием постоянных семей, стай, табунов, стад, колоний.
Для стад (особенно – табунов), стай характерна сложная система взаимосвязей, которая может проявляться в виде иерархии среди особей.

Определение 10

Иерархия – это своеобразная система поведенческих реакций между особями, которая определяет очередность доступа к корму, спаривания и пр.

Так, например, в стаях и табунах выделяются лидеры. Это вожаки, действия которых направлены на управление сообществом и подчинение себе других особей. Благодаря этому стаи и табуны могут функционировать как единое целое.

В группах животных более эффективны последствия вырабатывания необходимых для выживания рефлексов у молодых животных с помощью старших особей (так называемого обучения).

Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы

Жизнь на Земле разнообразна (Рис. 6). В настоящее время зарегистрировано более 1,4 миллиона различных видов живых существ. По разным оценкам, общее число видов на планете может достигать 8–100 млн. Наиболее богатыми в плане видового разнообразия считаются тропические леса. Именно здесь обитает максимальное количество видов, в том числе неизвестных науке.

Рис.6. Разнообразие растений, грибов, животных

Все причины угасания, гибели видов в прошлом и сейчас до сих пор неизвестны. Основными факторами этого процесса в далекие геологические эпохи были разломы земной коры, вулканизм, горообразование, резкие изменения климата.

Исчезновение видов обусловлено не только физическим уничтожением растений и животных. Большой урон видовому разнообразию наносят стихийные бедствия (пожары, наводнения, извержения вулканов). Одной из причин исчезновения значительного числа видов является деятельность человека (распашка земель, вырубка лесов, осушение болот, строительство).

Нарушение мест обитания ведет к сокращению численности, вымиранию растений и животных. Процесс начался вместе с появлением человеческого общества и приобрел наибольший размах в последние столетия. Более уязвимыми оказались виды, приспособленные к одному местообитанию, одному виду пищи (амурский тигр, панда, коала). Как подсчитали ученые, в XXI веке мир теряет в течение часа 10 видов.

Международный организация союз охраны природы (МСОП) собирает и обрабатывает информацию о редких и находящихся под угрозой исчезновения видах растений и животных. В 1966 году собранные МСОП сведения вошли в первое издание «Красной книги». Спасение одних видов уже невозможно без проведения специальных природоохранных мероприятий. Например, такие меры требуются для сохранения амурского тигра, красивоцветущего венерина башмачка (Рис. 7).

Рис.7. Краснокнижный венерин башмачок

Изданы национальные (государственные) и региональные (областные, краевые) варианты «Красной книги». В России редкими и исчезающими признаны более 600 видов растений, более 240 видов животных. Популяции некоторых восстановлены (зубр, европейский бобр).

Сохранение видового многообразия подразумевает охрану редких видов, запрет на их уничтожение, создание искусственной среды (зоопарков), генетических банков. Сохранению местообитаний в значительной мере способствует организация ботанических садов, заказников, заповедников, национальных парков. Различия между ними заключаются в степени разрешенного вмешательства в природную среду, запрещенных видах деятельности человека на охраняемых территориях.

Биоразнообразие необходимо сберечь во имя настоящих и будущих поколений.

Смотри также:

• Развитие эволюционных идей. Значение эволюционной теории Ч. Дарвина
• Взаимосвязь движущих сил эволюции. Формы естественного отбора, виды борьбы за существование
• Синтетическая теория эволюции. Элементарные факторы эволюции. Исследования С.С. Четверикова. Роль эволюционной теории в формировании современной естественнонаучной картины мира

Структурная классификация

Популяции представляют собой сложную структуру, которая классифицируется по видам:

1. Возрастные.
2. Пространственные.
3. Половые.
4. Генетические.
5. Экологические.

На формирование половой структуры влияют генетические, физиологические, гормональные причины. Структура полов – это соотношение числа особей мужского и женского рода.

Возрастная структура различает животных разного возраста. Он оказывает влияние на рождаемость, смертность генофонда. Группа животных состоит из молодого потомства, репродуктивных членов и старых организмов, не способных к размножению.

Структуры по генетическим признакам зависят от многообразия близких видов по генной схожести. Разнородность необходима для привыкания к условиям обитания и снижения угрозы исчезновения. Пространственные – распределяются на территориях случайно, по группам или равномерно.

Структуру экологическую определяют по тому, как она взаимодействует с окружающей средой, какую занимает среду обитания. Для одних ареалом обитания становится лесной массив, для вторых – водная среда или степи.

Почему биологические виды существуют в форме популяций

Вид состоит из организмов, обитающих в разных средах обитания. Факторы окружающей среды на отдельных участках часто очень разные. Есть территории, совершенно не подходящие для существования вида; существуют также барьеры, которые отделяют и изолируют популяции друг от друга.

При определенных условиях окружающей среды происходит адаптация и появление новых приспособлений, помогающих виду выжить. Это приводит к определенному разнообразию особей в разных популяциях. Существование вида в единой форме привело бы к неминуемому исчезновению всех представителей. Потому что при малейшем изменении окружающей среды они не могли выжить.

Причины, по которым виды живут в виде популяций:

1. Существующие ресурсы полностью используются (расселение организмов по миру).
2. Особи в популяциях быстрее адаптируются к новым условиям.
3. Постоянное изменение генома увеличивает внутривидовое разнообразие.
4. Повышается выживаемость вида (резкое изменение внешних условий жизни может вызвать полную гибель вида, но наличие популяций с разными характеристиками может помочь в его сохранении).

Обособленность популяций

В разных семьях это свойство зависит от среды и формы сосуществования. Если представители одного вида перемещаются на большие территории, то такую ​​популяцию можно назвать большой. При слабом развитии распределительной способности семья определяется небольшими агрегатами, которые могут отражать, например, мозаичность ландшафта. Численность оседлых животных и растений зависит от неоднородности окружающей среды.

Уровень изолированности соседних семейств одного вида различен. В этом случае популяции могут быть четко распределены в пространстве или четко локализованы в определенной области. Также существует сплошное поселение большой площади с одним видом. В свою очередь, границы между популяциями могут быть размытыми и различимыми.
Взаимодействие и взаимоотношения видов реализуются через индивидуальный контакт. Самая краткосрочная — это отношения хищника с добычей. Самый продолжительный контакт происходит при взаимодействии с паразитическими организмами.

8.1. Понятие о популяции в экологии

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи– это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность– общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции– разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

Предыдущая

Пространственная структура

Определяется плотностью размещения и распределения на определённой местности членов экосистемы. Все особи имеют как индивидуальное, так и групповое пространство. Таким способом образуются стаи, колонии, стада. В зависимости от способа размещения в группе различают случайное, равномерное и скученное распределение.

Каждая особь играет свою роль в группе, при этом формируется социальная иерархия.Она может быть:

• линейной (подчинение по рангам, когда последующий главенствует над предыдущим);
• параллельной (у самцов и самок отдельные вожаки).

Такая система взаимоотношений позволяет согласовывать поведение, которое будет выгодно для всех членов группы.

Виды популяции

Популяция животных состоит из нескольких видов, которые объединяются общими чертами, особенностями, способами размножения. Они приспосабливаются к жизни в определенных условиях. Виды – это основная форма жизни живых организмов.

Иногда трудно определить принадлежность к одному виду. Для этого используют следующие критерии:

• морфологические признаки определяют внешнее различие;
• географические – основываются на том, где проживают определенные особи;
• экологические – предполагают тип питания, сроки и способы размножения;

Живые организмы разного вида не способны скрещиваться и не относятся к единому генофонду. Каждый вид представляет группы, которые занимают определенную территориальную единицу. Например, серебристые чайки, живущие на одном или соседних островах, считаются одним генотипом.
Популяции простейших видов более сильно зависят от экологии обитания. Это относится к неподвижным объектам (растениям). Они не могут выбирать место, где им произрастать. Птицы, которые гнездятся на деревьях, тоже образуют популяции.

Но осенью они собираются стаями и кочуют по лесам в поисках пищи. Так же не привязаны к местам обитания виды млекопитающих, рыб. Разные виды образуют группы. Это могут быть стада, стаи, табуны, косяки в зависимости от сезонов, условий среды.

Вид, критерии видов. Популяция

Раздел ЕГЭ: 6.1. Вид, его критерии. Популяция — структурная единица вида и элементарная единица эволюции. Микроэволюция. Образование новых видов. Способы видообразования. Сохранение многообразия видов как основа устойчивости биосферы

Вид — совокупность особей, имеющих наследственное сходство морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство, занимающих определённый ареал и одинаково изменяющихся под влиянием факторов внешней среды.

Чтобы отнести особей к одному и тому же или к разным видам, их сравнивают по критериям — эволюционно устойчивым диагностическим признакам, характерным для одного вида, но отсутствующим у других.

Основные критерии видов:

• Морфологический. Комплекс морфологических признаков, отличающих один вид от другого. Исключение — виды-двойники.
• Физиологический. Сходство всех процессов жизнедеятельности у особей, прежде всего — сходство размножения.
• Географический. Территориальные различия. Каждый вид занимает определённую территорию или акваторию (ареал). Ареалы разных видов могут перекрываться.
• Экологический. Каждый вид характеризуется своим собственным отношением со средой обитания.
• Генетический. Для каждого характерен определённый набор хромосом, сходных по размерам, форме и составу.
• Этологический. Особенности поведения особей, выявляемые при определении видовой принадлежности организма.

Подвид — географически или экологически обособленная часть вида, особи которой под влиянием факторов среды приобрели устойчивые особенности, отличающие ее от других особей того же вида; особи разных подвидов могут свободно скрещиваться в природе.

Развитие представлений о виде

Карл Линней	Виды реально существуют. Виды не изменяются.
Ж.-Б. Ламарк	В природе реально существуют лишь группы особей. Вид — категория не существующая, а введенная человеком. Любое изменение условий приводит к изменению особей.
Ч. Дарвин	Виды реально существуют как совокупности особей. Виды изменяются вследствие эволюции.

Экологическая ниша — пространственное и трофическое место вида в биогеоценозе (экосистеме), комплекс его связей с другими видами и требований к физической среде обитания.

Популяция — совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующих на определённой части ареала и относительно обособленных от других совокупностей. Термин «популяция» ввёл датский биолог В. Иогансен в 1903 г.

Каждая популяция характеризуется плотностью (количество особей на единицу площади), численностью (общее количество особей популяции), возрастным составом (соотношение молодых, зрелых и старых особей), половой структурой (соотношение самок и самцов), пространственной структурой (характер размещения особей).

Типы пространственного распределения особей:

• Пятнистое (групповое) распределение встречается чаще всего, Связано с неоднородностью среды или склонностью организмов образовывать группы.
• Случайное (диффузное) распределение характерно для однородной среды при отсутствии сильного взаимодействия особей.
• Регулярное (равномерное) распределение связано с острой конкуренцией между разными особями.

Популяции (по характеру использования территории):

• оседлые — длительное время занимают одну и ту же территорию,
• кочевые — недалеко перемещаются в поисках корма и во время зимовки (это способ избегания неблагоприятных условий и лучшего приспособления к сезонным явлениям)
• мигрирующие — закономерная смена местообитания по определенным маршрутам.

Численность популяции, ее плотность могут периодически и не периодически изменяться под влиянием разнообразных факторов. Такие колебания численности популяции называются популяционными волнами, или «волнами жизни». Это понятие ввел русский биолог С. С. Четвериков.

«Волны жизни» могут резко изменить генофонд популяции за счет дрейфа генов.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Вид, критерии видов. Популяция». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Отличия популяции от вида

Первое, на что необходимо обратить внимание, — популяция является частью вида, а не наоборот. Два этих понятия часто путают

Вид – это самовоспроизводящаяся структура, способная поддерживать свою численность во времени и пространстве, совокупность особей со схожими характеристиками и распространенная в пределах единого ареала, способная к скрещиванию, результатом которого становится плодовитое потомство.

Основными характеристиками вида являются:

• Длительность существования;
• Общий ареал ;

Общие признаки, характеризующие особей, — генетические, морфологические, физиологические, поведенческие и т.д.;

Способность скрещиваться и давать плодовитое потомство.

В биологической концепции вида, родоначальником которой стал Джон Рэй, именно последний критерий является самым важным. Известно множество случаев образования гибридов между разными видами (особенно в ботанике), но при этом полученные таким образом организмы не способны давать потомство, то есть являются стерильными. Это, например, лигр – гибрид льва и тигра, мул – гибрид осла и лошади и т.д.

Лигр – пример межвидового гибрида Источник

Очень часто ареал вида довольно обширен и представлен большой и неоднородной по своим условиям территорией. Например, мелкие грызуны могут обитать как на острове, так и на берегу. Чайки одного вида обитают на североамериканском и евроазиатском побережье Тихого океана. В таких условиях принцип свободного скрещивания реализовать достаточно сложно, поэтому часто пары возникают среди ближайшего окружения. Из-за постоянного скрещивания между соседями в удаленных или обособленных местах ареала появляются группы особей с определенными особенностями. Например, островные грызуны имеют меньшие размеры, чем на суше, зато островные растения – наоборот, крупнее. При этом сохраняется возможность скрещивания между такими группами, то есть репродуктивный критерий вида соблюдается. Для таких групп было введено понятие «популяция».

Итак, популяция – это совокупность особей одного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Признаками популяции являются:

• Незначительные отличия от других особей вида;
• Обитание на однородной, часто обособленной территории;
• Определенная численность популяции, соотношение особей разных полов и возрастов, часто отличные от общевидовых значений;
• Территориальная структура.

Особенности структуры популяций

Любая популяция имеет определенную структуру. Структура популяций имеет адаптивный (т.е. приспособительный) характер, потому что она является следствием взаимодействия особей и условий среды. Она динамичная, так как изменение условий приводит к изменениям в популяции.

Определение 6

Структура – это разделение чего-либо на части по определенному критерию.

Различают такие разновидности структуры популяции, как половая, возрастная, пространственная.

Определение 7

Половая структура популяции – это соотношение в популяции особей разного пола.

Определение 8

Возрастная структура – это распределение особей популяции повозрастным группам.

Распределение особей по территории проживания определяет ее пространственную структуру.
По характеру использования занимаемой территории животных можно разделить на оседлые, кочевые и мигрирующие.

Популяции оседлых видов занимают, в основном, длительное время одну и ту же территорию. Это, например, такие животные, как медведи, кроты, домовые воробьи.

Популяции кочевых видов перемещаются по территории относительно недалеко в поисках корма, мест размножения. Кочевой образ жизни присущ скворцам. Грачам, копытным животным. Он позволяет организмам избегать интенсивного истощения ресурсов среды и лучше приспособиться к условиям обитания.

Популяции мигрирующих видов закономерно меняют места проживания, которые значительно удалены одно от другого. Миграции обусловлены чаще всего сезонными изменениями в природе. Они происходят, в основном, по строго определенным маршрутам. Миграции могут быть периодическими (у перелетных птиц, проходных рыб) и непериодическими (переселение оседлых видов из-за неблагоприятных условий).

Понятие о популяции в биологии

В биологическом смысле генофонды объединяют животных одного вида, населяющих пространство, связанных между собой потомством. В биологии термин «население» начали использовать на заре 20 века.

Чтобы сохранить ассоциации животных посредством воспроизводства, необходим свободный обмен информацией о генах. В биологии места проживания животных, пути их передвижения, укрытия, запасы пищи играют важную роль в определении генотипа.

Группы, которые образуют единицы одного и того же сообщества, дают им преимущество перед уединенным существованием. Живя в сообществе, легче обнаруживать хищников, защищаться от них и обучать молодое потомство

Общение между членами группы очень важно. Они передают информацию через звуки, запахи, электрические разряды (рыба)

Пример общения — крик сороки в лесу, который является предупреждением родственникам о приближении посторонних.

Мышиная полевка

Изоляция и ее типы

Изоляция — естественный барьер, препятствующий свободному скрещиванию внутри вида (его еще называют репродуктивным барьером) и способствующий образованию популяций.

По своей природе она бывает:

• Географической;
• Экологической;
• Поведенческой.

Географическая изоляция чаще всего возникает у видов с широким ареалом. Это естественные барьеры, которые препятствуют перемещению особей — например, реки и горы. Часть организмы не способны преодолеть эту преграду, поэтому размножаются в определенных пределах, что способствует накоплению отличий. Географическая изоляция является самым эффективным методом видообразования.

Экологическая изоляция предполагает появление барьеров, связанных с экологией отдельных групп. Многие мигрирующие птицы образуют пары перед вылетом. Как правило, внутри одного вида птиц есть особи, которые вылетают в тёплые страны раньше, чем другие, которые ещё только готовятся и откармливаются для вылета. Соответственно, пары могут образоваться только среди рано вылетающих и поздно вылетающих птиц и никогда – между птицами из разных групп.

Схема географической и экологической изоляции Источник

Поведенческая, или этологическая изоляция связана с особенностями поведения особей. Например, в тропических странах птицы-шалашники строят гнёзда из предметов разного цвета. Это является их поведенческой особенностью. Иногда самка выбирает себе самца строго по определенному цвету гнезда (например, только самцов с синими гнездами), хотя по другим признакам эти самцы ничем не выделяются среди других. Так образуются поведенческие популяции шалашников, которые отличаются друг от друга только цветом гнезд.

Шалашник строит гнездо Источник

В зависимости от того, какой тип изоляции действует для популяции конкретного вида, её называют либо географической, либо экологической, либо этологической.

Известно, что любая изоляция может привести к появлению нового вида. Обычно это очень длительный процесс, который занимает несколько тысяч или даже сотен тысяч лет. Иногда можно наблюдать промежуточные его этапы. Например, чайки, обитающие на тихоокеанском побережье, генетический представляют собой один вид. Чайки, которые проживают в районе Берингова пролива, могут свободно скрещиваться и оставлять плодовитое потомство как друг с другом, так и чайками из окрестностей Владивостока и Сан-Франциско. Однако чайки из Владивостока и Сан-Франциско уже не могут скрещиваться и давать плодовитое потомство, если их искусственно поместить на одной территории. Это явление получило название кольцевой вид.

У организмов с быстрым жизненным циклом (насекомые, грызуны, бактерии) он проходит быстрее, так что его можно наблюдать в эксперименте. Например, при искусственном выращивании бактерий в разных емкостях уже через несколько дней можно наблюдать существенную разницу в их генах.

Обособленность популяции

Совокупности живых организмов постоянно перемещаются, смешиваются на больших территориях, так они образуют крупные объединения. Слабо подвижные группы подлежат определению, как мелкие популяции.

Обособленность зависит от видов, условий среды. Разные виды рыб обитают в водоемах с разной глубиной, пресностью или соленостью воды. Долгая изоляция одного вида приводит к появлению новых подвидов.

Изменение среды, пищи, климата заставляет животных приспосабливаться к этим условиям. Меняются вкусы, пища, похолодание делает шерсть гуще. Так появляется новый подвид под влиянием обособленного образа жизни.