Planeta noastră Pământ are o compoziție neomogenă, starea substanței constitutive, proprietățile fizice și procesele care au loc în ea. În general, eterogenitatea este principala proprietate și forță motrice a întregului Univers, inclusiv a planetei noastre.

În direcția către centrul Pământului, se pot distinge următoarele cochilii sau, cu alte cuvinte, geosfere: atmosferă, hidrosferă, biosferă, scoarța terestră, manta și miez. Uneori, în interiorul Pământului solid, se distinge litosfera, care unește scoarța pământului și mantaua superioară, astenosfera sau un strat parțial topit în mantaua superioară și mantaua subastenosferică. Mai jos vom arăta că ultima clasificare a geosferelor superioare ale Pământului solid este mai justificată atunci când avem în vedere procesele geodinamice.

Cele trei cochilii exterioare (atmosferă, hidrosferă și biosferă) au limite foarte variabile sau chiar nedeterminate, dar în comparație cu alte geosfere, acestea sunt cele mai accesibile observației directe. Geosferele Pământului solid, cu excepția stratului superior al scoarței terestre, sunt studiate în principal prin metode indirecte, geofizice, prin urmare, multe întrebări rămân nerezolvate. Este suficient să comparăm raza Pământului - 6370 km și adâncimea celui mai adânc puț forat - mai puțin de 15 km pentru a ne imagina cât de puțin avem informații directe despre compoziția materiei planetei.

Să luăm în considerare principalele caracteristici fizice ale geosferelor individuale.

Stabilitatea populației

Conceptul de durabilitate poate fi numit unul dintre conceptele fundamentale în ecologie. Într-adevăr, sensul practic al tuturor investigațiilor bioecologice este dat doar de cunoașterea limitelor de rezistență ale unui anumit sistem biologic la posibilul impact uman. Care este nivelul permis al impactului uman asupra naturii, la care este încă capabil să se autovindece? Poate că aceasta este una dintre cele mai importante întrebări la care trebuie să răspundă un ecolog.

În același timp, nu există încă nicio definire cu conceptul de „durabilitate” în știința mediului. Există multe abordări ale ceea ce poate fi considerat durabilitate și chiar mai mult - ce proprietăți ale obiectelor naturale pot fi considerate criterii de durabilitate. Cu alte cuvinte, ce modificări ale proprietăților unui anumit sistem biologic (organism, populație, ecosistem) indică pierderea stabilității?

Vom reveni la problema durabilității într-una dintre următoarele lecții despre sustenabilitatea ecosistemelor. Între timp, aș dori să subliniez principalele puncte. Cel mai adesea, stabilitatea este înțeleasă ca fiind capacitatea unui sistem de a răspunde în mod adecvat la schimbările din condițiile externe. Stabilitatea unei populații este capacitatea sa de a se afla într-o stare de echilibru dinamic (adică mobil, în schimbare) cu mediul: condițiile de mediu se schimbă - și populația se schimbă în mod adecvat. Condițiile revin la valoarea lor inițială - populația își restabilește și proprietățile. Stabilitatea presupune capacitatea de a-și menține proprietățile, în ciuda schimbărilor externe.

Una dintre cele mai importante condiții pentru durabilitate (apropo, acesta este răspunsul la una dintre sarcini, dacă cineva își mai amintește) este diversitatea interioară. Deși dezbaterea oamenilor de știință cu privire la modul în care diversitatea structurală și funcțională se leagă de stabilitatea sistemului nu dispare, nu există nicio îndoială că, cu cât sistemul este mai divers, cu atât este mai stabil. De exemplu, cu cât indivizii populației sunt mai diversi în înclinațiile lor genetice, cu atât sunt mai multe șanse ca atunci când condițiile se schimbă în populație să existe indivizi capabili să existe în aceste condiții.

Diversitatea este o proprietate comună care asigură sustenabilitatea sistemelor biologice. În același timp, există și mecanisme specifice pentru menținerea stabilității. În ceea ce privește populația, acestea sunt, în primul rând, mecanismele de menținere a unei anumite densități a populației.

Există trei tipuri de dependență a dimensiunii populației de densitatea acesteia.

Primul tip (I) este probabil unul dintre cele mai frecvente. După cum se poate observa din figură, tipul I se caracterizează printr-o scădere a creșterii populației cu o creștere a densității sale. Acest lucru este asigurat de diferite mecanisme. În primul rând, aceasta este o scădere a natalității cu o creștere a densității populației. O astfel de dependență a fertilității (fertilității) de densitatea populației a fost observată, de exemplu, pentru multe specii de păsări. Un alt mecanism este creșterea mortalității, scăderea rezistenței organismelor la o densitate crescută a populației. Chiar și în populația umană, adunările mari de oameni (mulțimea în bazar, aglomerarea în transportul public) provoacă stres - acestea sunt „rudimente” ale mecanismului de control al densității lăsat nouă strămoșilor noștri. Un alt mecanism curios este schimbarea vârstei pubertății în funcție de densitatea populației.

Al doilea tip (II) se caracterizează printr-o rată de creștere constantă a numărului, care scade brusc la atingerea numărului maxim. O imagine similară a fost descrisă în lemmings. Când s-a atins densitatea maximă, au început să migreze în masă; ajungând la mare, mulți lemni s-au înecat.

Concurența intraspecifică este unul dintre cei mai importanți factori în menținerea dimensiunii populației. Se poate manifesta sub diferite forme, de la lupta pentru locurile de cuibărit până la canibalism.

În cele din urmă, al treilea tip (III) este tipul caracteristic populațiilor în care se remarcă așa-numitul „efect de grup”, adică o anumită densitate optimă a populației contribuie la o mai bună supraviețuire, dezvoltare și activitate vitală a tuturor indivizilor. În acest caz, cel mai favorabil este un anumit optim și nu densitatea minimă. Într-o anumită măsură, efectul de grup este caracteristic majorității animalelor de grup și, cu atât mai mult, de tip social (adică având o „structură socială” a populației, împărțirea rolurilor). De exemplu, pentru reluarea populațiilor de animale heterosexuale, cel puțin densitatea este necesară, oferind o probabilitate suficientă de întâlnire între un mascul și o femelă.

Menținerea unei anumite structuri spațiale de către populație este strâns legată de reglarea densității și mai ales de o scădere a concurenței intraspecifice. Am remarcat deja în lecțiile anterioare că structura spațială este importantă pentru utilizarea optimă a resurselor și pentru reducerea concurenței în cadrul unei populații pentru aceste resurse.

Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că stabilitatea populației nu se limitează la reglarea densității. Densitatea optimă este extrem de importantă pentru utilizarea optimă a resurselor (pe măsură ce densitatea crește, este posibil ca resursele să nu fie suficiente), dar aceasta nu este o garanție a unei populații durabile. După cum am menționat, durabilitatea are mult de-a face cu diversitatea intrinsecă. Prin urmare, este foarte important să se mențină structura genetică a populației. Considerarea mecanismelor evolutive și genetice pentru menținerea structurii genetice, probabil, nu este inclusă în sarcinile noastre, cu toate acestea, cei interesați pot fi sfătuiți să privească legea Hardy-Weinberg.

Am considerat departe de toate mecanismele care asigură stabilitatea populațiilor. Cu toate acestea, în opinia mea, putem trage deja o concluzie importantă că acele specii și populații care își pot menține structura în condiții schimbătoare au fost păstrate evolutiv. Mai mult, este evident că limitele de stabilitate nu sunt infinite. Dacă nivelul de expunere (de exemplu, de la o persoană - direct sau indirect printr-o schimbare a habitatului) depășește limitele stabilității, populația este amenințată cu moartea.

Glosar

ORGANISM

orice ființă vie, un sistem integral, un adevărat purtător de viață, caracterizat prin toate proprietățile sale; provine dintr-un primordiu (zigot, spori, sămânță etc.); este susceptibil individual de factori evolutivi și de mediu.

POPULAȚIA

un set de indivizi din aceeași specie, care au un fond comun de gene și care locuiesc într-un anumit spațiu.

ECOSISTEM

un singur complex natural format din organisme vii și habitatul lor.

DENSITATEA POPULAȚIEI (populație)

numărul mediu de indivizi ai unei populații (specii) pe unitate de suprafață sau volum de spațiu.

reacție nespecifică (generală) de tensiune a unui organism viu la orice efect puternic exercitat asupra acestuia.

COMPETIȚIE

rivalitate, orice relație antagonică determinată de dorința de a atinge mai bine sau mai repede un scop în comparație cu ceilalți membri ai comunității. Concurența apare pentru spațiu, mâncare, lumină, femeie etc. Concurența este una dintre manifestările luptei pentru existență.

Trimite-ți munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Folosiți formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

postat pe http://www.allbest.ru/

1. Conceptul general de ecologie

Ecologia (din grecescul oikos - casă, locuință, reședință și ... logică), o știință care studiază relația organismelor cu mediul, adică un set de factori externi care afectează creșterea, dezvoltarea, reproducerea și supraviețuirea lor. Într-o oarecare măsură condiționat, acești factori pot fi împărțiți în „abiotici”, sau fizico-chimici (temperatura, umiditatea, lungimea zilei, conținutul de săruri minerale din sol etc.) și „biotici”, datorită prezenței sau absenței altor organisme vii (în inclusiv produse alimentare, prădători sau concurenți).

Ecologia se concentrează pe ceea ce conectează direct corpul cu mediul, permițându-i să trăiască în anumite condiții. Ecologiștii sunt interesați, de exemplu, de ceea ce consumă corpul și ce secretă, cât de repede crește, la ce vârstă începe să se reproducă, câți descendenți produce și care este probabilitatea ca acești descendenți să supraviețuiască până la o anumită vârstă. Cel mai adesea, obiectele ecologiei nu sunt organisme individuale, ci populații, biocenoze și ecosisteme. Exemple de ecosisteme includ un lac, mare, pădure, o baltă mică sau chiar un trunchi de copac putrezit. Întreaga biosferă poate fi considerată ca fiind cel mai mare ecosistem.

În societatea modernă, sub influența mass-media, ecologia este deseori interpretată ca o cunoaștere pur aplicată despre starea mediului uman și chiar ca această stare în sine (de aici și expresii atât de ridicole precum „ecologie proastă” dintr-o anumită zonă, produse „ecologice” sau produse). Deși problemele calității mediului pentru oameni au, fără îndoială, o importanță practică foarte importantă, iar soluția lor este imposibilă fără cunoașterea ecologiei, gama de sarcini a acestei științe este mult mai largă. În lucrările lor, specialiștii în mediu încearcă să înțeleagă modul în care este structurată biosfera, care este rolul organismelor în ciclul diferitelor elemente chimice și procesele de transformare a energiei, modul în care diferitele organisme sunt interconectate între ele și cu habitatul lor, ceea ce determină distribuția organismelor în spațiu și modificarea numărului lor în timp ... Deoarece obiectele ecologiei sunt, de regulă, agregate de organisme sau chiar complexe care includ, împreună cu organisme, obiecte neînsuflețite, este uneori definită ca știința nivelurilor supraorganice de organizare a vieții (populații, comunități, ecosisteme și biosferă) sau ca știință a aspectului viu al biosferei.

Termenul „ecologie” a fost propus în 1866 de zoologul și filosoful german E. Haeckel, care, în timp ce dezvolta un sistem pentru clasificarea științelor biologice, a descoperit că nu există un nume special pentru domeniul biologiei, care studiază relația organismelor cu mediul înconjurător. Haeckel a definit, de asemenea, ecologia ca fiind „fiziologia relațiilor”, deși „fiziologia” a fost înțeleasă în acest sens foarte larg - ca fiind studiul celor mai diverse procese care au loc în natura vie.

Desigur, precursorul ecologiei poate fi numit naturalistul german A. Humboldt, multe dintre lucrările cărora sunt considerate acum pe bună dreptate ecologice. Humboldt este creditat cu trecerea de la studiul plantelor individuale la cunoașterea acoperirii vegetale, ca un fel de integritate. După ce a pus bazele „geografiei plantelor”, Humboldt nu numai că a declarat diferențele în distribuția diferitelor plante, dar a încercat și să le explice, legându-le de particularitățile climatului.

Lucrările lui Charles Darwin, în primul rând teoria sa despre selecția naturală ca forță motrice a evoluției, au jucat un rol remarcabil în pregătirea comunității științifice pentru percepția ideilor de mediu în viitor. Darwin a plecat de la faptul că orice specie de organisme vii își poate crește numărul exponențial (conform unei legi exponențiale, dacă folosim formularea modernă) și din moment ce resursele pentru menținerea unei populații în creștere încep să fie în curând insuficiente, apare competiția între indivizi (lupta pentru existență ). Câștigătorii acestei lupte sunt indivizii cei mai adaptați la condițiile specifice date, adică cei care au reușit să supraviețuiască și să lase o descendență viabilă. Teoria lui Darwin își păstrează importanța de durată pentru ecologia modernă, stabilind adesea direcția căutării anumitor interacțiuni și permițându-ne să înțelegem esența diferitelor „strategii de supraviețuire” utilizate de organisme în anumite condiții.

Anii 1920-1940 au fost foarte importanți pentru transformarea ecologiei într-o știință independentă. În acest moment, au fost publicate o serie de cărți despre diferite aspecte ale ecologiei, au început să apară reviste de specialitate (unele dintre ele există încă) și au apărut societăți ecologice. Dar cel mai important lucru este că baza teoretică a noii științe se formează treptat, se propun primele modele matematice și se dezvoltă o metodologie care să permită stabilirea și rezolvarea anumitor probleme. În același timp, s-au format două abordări destul de diferite, care există în ecologia modernă: abordarea populației, care se concentrează pe dinamica numărului de organisme și distribuția lor în spațiu, și abordarea ecosistemică, care se concentrează pe procesele de circulație a materiei și transformarea energiei.

În a doua jumătate a secolului XX. completarea formării ecologiei ca știință independentă care are propria sa teorie și metodologie, propria gamă de probleme și propriile abordări ale soluției lor. Modelele matematice devin treptat mai realiste: predicțiile lor pot fi verificate prin experiment sau observații în natură. Experimentele și observațiile în sine sunt din ce în ce mai planificate și realizate astfel încât rezultatele obținute să permită acceptarea sau infirmarea unei ipoteze prezentate în avans. O contribuție notabilă la formarea metodologiei ecologiei moderne a fost adusă de lucrările cercetătorului american Robert MacArthur (1930-1972), care a combinat cu succes talentele unui matematician și al unui biolog-naturalist. MacArthur a studiat regularitatea raportului dintre numărul diferitelor specii incluse într-o comunitate, alegerea prăzii cele mai optime de către prădător, dependența numărului de specii care locuiesc pe insulă de mărimea și distanța față de continent, gradul de suprapunere admisibilă a nișelor ecologice ale speciilor coexistente și o serie de alte probleme. Remarcând prezența în natură a unei anumite regularități recurente („model”), MacArthur a propus una sau mai multe ipoteze alternative care să explice mecanismul acestei regularități, a construit modelele matematice corespunzătoare și apoi le-a comparat cu date empirice. MacArthur și-a formulat foarte clar punctul de vedere în cartea Geographic Ecology (1972), scrisă de el când era bolnav în fază terminală, cu câteva luni înainte de moartea sa prematură.

Abordarea dezvoltată de MacArthur și adepții săi sa concentrat în primul rând pe clarificarea principiilor generale ale structurii (structurii) oricărei comunități. Cu toate acestea, în cadrul abordării care sa răspândit ceva mai târziu, în anii 1980, atenția principală a fost îndreptată asupra proceselor și mecanismelor care au dus la formarea acestei structuri. De exemplu, atunci când studiază deplasarea competitivă a unei specii de către alta, ecologii au început să fie interesați în primul rând de mecanismele acestei deplasări și de acele trăsături ale speciilor care predetermină rezultatul interacțiunii lor. S-a dovedit, de exemplu, că atunci când diferite specii de plante concurează pentru elemente de nutriție minerală (azot sau fosfor), câștigătorul nu este adesea specia care, în principiu (în absența deficitului de resurse), poate crește mai repede, ci cea care este capabilă să mențină o creștere cel puțin concentrație mai mică în mediul înconjurător al acestui element.

Cercetătorii au început să acorde o atenție specială evoluției ciclului de viață și diferitelor strategii de supraviețuire. Deoarece posibilitățile organismelor sunt întotdeauna limitate, iar organismele trebuie să plătească cu ceva pentru fiecare achiziție evolutivă, există inevitabil corelații negative exprimate (așa-numitele „compromisuri”) între trăsăturile individuale. De exemplu, este imposibil ca o plantă să crească foarte repede și în același timp să formeze mijloace fiabile de protecție împotriva erbivorelor. Studiul unor astfel de corelații face posibilă aflarea modului în care, în principiu, se realizează însăși posibilitatea existenței organismelor în anumite condiții.

În ecologia modernă, unele probleme care au o istorie îndelungată de cercetare sunt încă relevante: de exemplu, stabilirea unor regularități generale în dinamica abundenței organismelor, o evaluare a rolului diferiților factori care limitează creșterea populațiilor și elucidarea cauzelor fluctuațiilor ciclice (regulate) ale numărului. S-au realizat progrese semnificative în acest domeniu - pentru multe populații specifice, au fost identificate mecanisme de reglare a numărului acestora, inclusiv cele care generează modificări ciclice ale numărului. Cercetările privind relațiile prădător-pradă, competiția, precum și cooperarea reciproc avantajoasă de diferite tipuri - mutualismul - continuă.

O nouă tendință din ultimii ani este așa-numita macroecologie - un studiu comparativ al diferitelor specii pe scară largă (comparabil cu dimensiunea continentelor).

La sfârșitul secolului al XX-lea, s-au făcut progrese enorme în studiul ciclului materiei și al fluxului de energie. În primul rând, acest lucru este asociat cu îmbunătățirea metodelor cantitative de evaluare a intensității anumitor procese, precum și cu posibilitățile tot mai mari de aplicare pe scară largă a acestor metode. Un exemplu este determinarea la distanță (de la sateliți) a conținutului de clorofilă din apele de suprafață ale mării, care face posibilă întocmirea hărților cu distribuția fitoplanctonului pentru întregul Ocean Mondial și estimarea modificărilor sezoniere ale producției sale.

2. Factori de mediu: definiții, grupuri, exemple

Factorii de mediu (factori de mediu) sunt orice proprietăți sau componente ale mediului extern care afectează organismele.

Factorii de mediu sunt împărțiți în abiotici, adică factori de natură anorganică sau neînsuflețiți și biotici - generați de activitatea vitală a organismelor.

Setul de factori abiotici dintr-o zonă omogenă se numește ecotop, întregul set de factori, inclusiv cei biotici, se numește biotop.

Factorii abiotici includ:

climatic - lumină, căldură, aer, apă (inclusiv precipitații sub diferite forme și umiditate a aerului);

Edafic sau sol-sol, - compoziția mecanică și chimică a solului, regimul său de apă și temperatură;

Condiții topografice - de relief.

Factorii climatici și edafici sunt în mare măsură determinați de localizarea geografică a ecotopului - îndepărtarea sa de ecuator și de ocean și de înălțimea deasupra nivelului mării.

Printre factorii de mediu, există și diferențe directe și indirecte.

Factorii de mediu direcți afectează direct plantele. Exemple de factori direcți: umiditatea, temperatura, bogăția în nutrienți a solului etc.

Factorii de mediu indirecți acționează asupra plantelor indirect - prin factori de mediu direcți. Exemple de factori indirecți: latitudine și distanță față de ocean, relief (expunere la altitudine și pantă), textura solului. Ascensiunea în munți schimbă clima (precipitații și regimul de temperatură); expunerea și abruptitatea pantei afectează intensitatea încălzirii suprafeței solului și modul de umezire a acesteia. Compoziția mecanică a solului (raportul dintre particulele nisipoase, argiloase și argiloase) afectează plantele și fauna solului prin regimul de umiditate și dinamica nutrienților.În plus, factorii de mediu abiotici direcți sunt împărțiți în condiții și resurse.

Condițiile sunt factori de mediu pe care organismele nu le consumă. Acestea includ temperatura, umiditatea aerului, salinitatea apei, reacția soluției solului, conținutul de poluanți din apă și sol care nu sunt folosiți de plante ca nutrienți.

Resursele sunt factori de mediu consumați de organisme. Prin urmare, un organism mai puternic poate „mânca” mai multe resurse, iar un alt organism mai slab va avea mai puține din ele.

Pentru plante, resursele sunt lumină, apă, substanțe nutritive minerale, dioxid de carbon; pentru animale - biomasă vegetală, animale vii sau materie organică moartă. Oxigenul este o resursă necesară pentru marea majoritate a organismelor.

Spațiul poate fi o resursă. Plantele pentru trecerea ciclului de viață trebuie să primească o anumită zonă „sub soare” și un anumit volum de sol pentru consumul de apă și substanțe nutritive minerale (zona nutrițională). Animalele erbivore au nevoie de o parcelă de „pășune” (pentru afide va face parte dintr-o frunză, pentru o școală de cai - zece hectare de stepă, pentru o turmă de elefanți - zeci de kilometri pătrați), carnivore - un lot de vânătoare.

Ocazional, este posibilă și o lipsă pur fizică de spațiu. Deci, crocusii împing chiar și becuri „în plus” din pământ. În așezările pentru midii, cochiliile sunt atât de strâns lipite una de cealaltă, încât un nou provocator nu se poate strânge între ele.

Varietatea condițiilor pentru existența organismelor în diferite părți ale planetei și în diferite ecotopuri explică diversitatea biologică - diversitatea organismelor vii.

3. Structura sexuală a populației

Mecanismul genetic al determinării sexului asigură o împărțire a descendenților după sex într-un raport 1: 1, așa-numitul raport sexual. Dar acest lucru nu înseamnă că același raport este tipic pentru populație în ansamblu. Trăsăturile legate de sex definesc adesea diferențe semnificative în fiziologie, ecologie și comportament între femei și bărbați. Datorită viabilității diferite a organismelor masculine și feminine, acest raport primar diferă adesea de cel secundar și mai ales de cel terțiar, care este caracteristic adulților. Deci, la om, raportul de sex secundar este de 100 de fete la 106 băieți, până la vârsta de 16-18 ani acest raport este egalizat datorită mortalității masculine crescute și la vârsta de 50 de ani este de 85 de bărbați la 100 de femei și până la vârsta de 80 - 50 de bărbați la 100 de femei ...

Raportul de sex într-o populație este stabilit nu numai de legile genetice, ci și într-o anumită măsură sub influența mediului.

Raportul indivizilor după sex și, în special, proporția femelelor care se reproduc în populație sunt de o mare importanță pentru creșterea în continuare a numărului său. La majoritatea speciilor, sexul viitorului individ este determinat în momentul fertilizării ca urmare a recombinării cromozomilor sexuali. Acest mecanism oferă un raport egal de zigote bazat pe sex, dar nu rezultă din aceea că același raport este tipic pentru populație în ansamblu. Trăsăturile legate de sex definesc adesea diferențe semnificative în fiziologie, ecologie și comportament între bărbați și femei. Consecința acestui fapt este o probabilitate mai mare de deces a reprezentanților oricărui sex și o modificare a raportului de sex în populație.

Diferențele de mediu și de comportament între bărbați și femei pot fi foarte pronunțate. De exemplu, bărbații țânțarilor din familia Culicidae, spre deosebire de femelele care suge sânge, fie nu se hrănesc deloc în perioada imaginară, fie se limitează la linsul de rouă, fie consumă nectar vegetal. Dar chiar dacă stilul de viață al bărbaților și al femelelor este similar, acestea diferă în multe caracteristici fiziologice: rate de creștere, perioade de pubertate, rezistență la schimbările de temperatură, foamete etc.

Diferențele de mortalitate apar chiar și în perioada embrionară. De exemplu, șobolanii din multe zone au o dată și jumătate mai multe femele printre nou-născuți decât bărbați. La populațiile de pinguini antipode Megadyptes, nu se observă o astfel de diferență atunci când puii ies din ouă, dar până la vârsta de zece ani, rămâne doar o femelă pentru fiecare doi masculi. La unii lilieci, proporția de femele din populație după hibernare scade uneori la 20%. Multe alte specii se deosebesc, dimpotrivă, printr-o rată a mortalității mai mare la masculi (fazani, rațe de rață, țâțe mari, multe rozătoare).

Astfel, raportul de sex la o populație este stabilit nu numai conform legilor genetice, ci și într-o anumită măsură sub influența mediului.

La furnicile de pădure roșii (Formica rufa), masculii se dezvoltă din ouă depuse la temperaturi sub +20 ° C și la temperaturi mai ridicate, aproape exclusiv femele. Mecanismul acestui fenomen este acela că musculatura recipientului spermatozoizilor, unde spermatozoizii sunt depozitați după copulare, este activată numai la temperaturi ridicate, asigurând fertilizarea ouălor depuse. Din ouă nefertilizate din himenoptere, se dezvoltă doar masculii.

Influența condițiilor de mediu asupra structurii sexuale a populațiilor la specii cu generații sexuale și partenogenetice alternante este evidentă în special. Daphnia Daphnia magna se reproduce partenogenetic la temperaturi optime, dar masculii apar în populații la temperaturi mai ridicate sau mai scăzute. Apariția unei generații bisexuale în afide poate fi influențată de modificările duratei orelor de lumină, a temperaturii, a creșterii densității populației și a altor factori.

Printre plantele cu flori, există numeroase specii dioice, în care există masculi și femele: specii de salcii, plopi, doze albe, măcriș, vierme peren, ciulin de câmp etc. Există, de asemenea, specii cu dioicitate feminină, când unii indivizi au flori bisexuale și altele sunt feminine, adică cu un androeciu nedezvoltat. De obicei, florile androsteril sunt mai mici decât florile bisexuale. Acest fenomen apare în familiile Labiatae, cuișoare, ciucure, clopot și altele. Exemple de specii cu dioicitate feminină sunt cimbrul Marshall, oregano, menta de câmp, budra de iederă, rășina ofilită, mușcată de pădure etc. Populațiile acestor specii sunt genetic eterogene. În ele, polenizarea încrucișată este facilitată, proteroandria este mai des observată - maturarea mai timpurie a anterelor în comparație cu pistilii. În cadrul gamei de specii, structura sexuală a populațiilor de plante este mai mult sau mai puțin constantă, dar modificările condițiilor externe modifică raportul de sex. Astfel, în arid 1975 în Trans-Urali, numărul formelor feminine a scăzut brusc, de exemplu, în salvie de stepă de 10 ori, în sparanghel medicinal de 3 ori.

La unele specii, sexul este inițial determinat nu de factori genetici, ci de factori de mediu. De exemplu, la plantele Arisaema japonica, sexul depinde de acumularea de rezerve de nutrienți în tuberculi. Tuberculii mari cresc exemplare cu flori feminine, cele mici cu flori masculine.

Structura de sex a populației este determinată de ecuația diferențială propusă de R.A. Poluektovym.

unde x o, x + este numărul bărbaților și, respectiv, al femelelor; d t - interval de timp; b o și b + - fertilitatea bărbaților și, respectiv, a femelelor din același grup sexual, d o și d + - fertilitatea bărbaților și a femelelor dintr-un alt grup sexual de persoane, respectiv. Pentru a determina P. cu. un rol semnificativ îl are indicele de sex:

unde n + este numărul de femei, N este numărul total de indivizi din populație.

4. Zone de daune ecologice

Deteriorarea mediului înseamnă o încălcare regională sau locală semnificativă a condițiilor de mediu, care duce la distrugerea sistemelor ecologice locale, a infrastructurii economice locale, amenință grav sănătatea și viața oamenilor și provoacă daune economice semnificative.

Vătămările aduse mediului sunt:

1. Bruscă, bruscă, catastrofală, asociată cu situații de urgență (ES), care, la rândul lor, se împart în:

* calamități naturale și calamități naturale (cutremure, erupții vulcanice, alunecări de teren, inundații, incendii, uragane, căderi de zăpadă abundente, avalanșe, epidemii, reproducerea în masă a insectelor dăunătoare etc.);

* dezastre antropogene (tehnogene) (accidente industriale și de comunicații, explozii, prăbușiri, distrugerea clădirilor și structurilor, incendii etc.).

2. Extins în timp, când înfrângerea este o consecință lungă, care se estompează treptat, a situațiilor de urgență, a catastrofelor sau, dimpotrivă, apare și este detectată ca urmare a creșterii treptate a modificărilor negative. Scara unor astfel de înfrângeri nu poate fi în mod obiectiv mai puțin catastrofală.

Daunele ecologice pe termen lung în natură sunt de obicei rezultatul unor tulburări catastrofale (spontane sau antropice) ale mediului, au un caracter în descompunere și sunt însoțite de succesiuni.

Daunele antropice durabile asupra mediului în tehnosferă pot fi, de asemenea, o consecință estompată a dezastrelor provocate de om - contaminarea de urgență cu substanțe chimice și radiații. Dar există unele care se dezvoltă treptat ca urmare a poluării tehnogene cronice sau a erorilor de mediu și a calculelor greșite în crearea de noi facilități economice și transformarea teritoriilor.

Nu există limite clare între unele daune naturale și antropice asupra mediului. Astfel, este adesea imposibil să se stabilească adevărata cauză a unui incendiu forestier; alunecările de teren și inundațiile pot fi rezultatul unor accidente tehnice, iar distrugerea clădirilor este rezultatul schimbărilor tectonice.

Desigur, toate daunele ecologice regionale și locale aduc o contribuție semnificativă la perturbarea globală a ecosferei, la degradarea mediului natural de pe planetă.

În conformitate cu Legea Federației Ruse „Cu privire la protecția mediului”, se face distincția între zonele unei urgențe ecologice (zone ale teritoriului unde apar schimbări negative stabile în mediul natural) și zonele de dezastru ecologic (unde aceste modificări sunt de o natură profund ireversibilă). În total, peste 400 de astfel de zone sunt înregistrate în Federația Rusă. Dezastrele tehnogene (antropice) reprezintă cel mai mare pericol pentru mediu, deoarece implică rănirea și moartea unui număr mare de oameni, pierderi economice uriașe și poluarea semnificativă a mediului natural. Conflictele armate și terorismul, în special cu utilizarea armelor nucleare, chimice sau bacteriologice (biologice), reprezintă o mare amenințare pentru mediu.

Zonele unei urgențe ecologice (ZBES) - zone ale teritoriului în care există modificări negative persistente în mediu care amenință sănătatea populației, starea ecosistemelor naturale, fondurile genetice ale plantelor și animalelor.

Zonele de dezastru ecologic (ZEZ) - zone ale teritoriului unde s-au produs schimbări ireversibile profunde în mediul natural, care au ca rezultat deteriorarea sănătății publice, perturbarea echilibrului natural, distrugerea ecosistemelor naturale, degradarea florei și faunei.

Cele mai periculoase din punct de vedere ecologic sunt accidentele și dezastrele tehnogene, care sunt însoțite de eliberarea de materiale chimice și radioactive dăunătoare în mediu (Cernobîl, Chelyabinsk-65).

5. Zone protejate

Baza protecției teritoriale a naturii în Rusia este sistemul ariilor naturale special protejate (SPNA). Statutul ariilor protejate este determinat în prezent de Legea federală „Despre ariile naturale protejate în mod special”, adoptată de Duma de Stat la 15 februarie 1995. Conform Legii „Ariile naturale special protejate - ariile de pământ, suprafața apei și spațiul aerian de deasupra lor, unde sunt amplasate complexe și obiecte naturale, care au propria lor valoare ecologică, științifică, culturală, estetică, recreativă și de îmbunătățire a sănătății, care sunt retrase prin decizii ale autorităților de stat în totalitate sau parțial din utilizarea economică și pentru care a fost stabilit un regim special de protecție. "

Rusia a moștenit din URSS un sistem destul de complex de categorii de AP, care s-a format evolutiv. Legea distinge următoarele categorii:

Rezervațiile naturale de stat, inclusiv rezervațiile biosferei;

Parcuri nationale;

Parcuri naturale;

Rezervațiile naturale de stat;

Monumente naturale;

Parcuri dendrologice și grădini botanice;

Zonele și stațiunile care îmbunătățesc sănătatea.

Dintre aceste teritorii, doar rezervele, parcurile naționale și rezervele cu semnificație federală au statut federal (rezervele pot fi locale), alte forme de protecție a teritoriului au de obicei un statut local și nu sunt luate în considerare aici. În plus, Legea postulează posibilitatea creării altor categorii de arii protejate, care este deja pusă în aplicare. În mod tradițional, rezervațiile naturale reprezintă cea mai înaltă formă de protecție a ariilor naturale din țara noastră.

Rezervele sunt organizate printr-un decret al Guvernului Federal și se află sub administrarea comună a Federației și a Subiectului acesteia, pe teritoriul căreia se află - legislația actuală a țării nu implică proprietatea pur federală asupra obiectelor naturale. Teritoriile rezervelor sunt complet retrase din utilizarea economică și nu pot fi înstrăinate, în plus, rezervele au un departament științific care le studiază în mod constant complexele naturale. Sarcinile rezervațiilor se limitează la protejarea și cercetarea complexelor naturale, educație, participarea la expertiza de mediu și instruirea personalului relevant. De obicei, o zonă este alocată pe teritoriul rezervației, complet închisă pentru orice impact. Adesea de-a lungul granițelor rezervelor, zonele lor tampon sunt situate, îndeplinind o funcție tampon datorită restricțiilor asupra anumitor tipuri de activități economice. În statutul rezervelor, se implementează cel mai eficient regim de protecție a teritoriilor. La 1 ianuarie 1998, în Rusia existau 98 de rezerve cu o suprafață totală de 32,9 milioane de hectare. Teritoriul acestor forme superioare de protecție a reprezentat 2,1% din suprafața totală a țării.

Parcurile naționale, spre deosebire de rezervațiile naturale, împreună cu sarcinile de protejare și studiere a complexelor naturale, ar trebui să ofere turism și recreere cetățenilor. Pe teritoriul lor, parcelele de teren ale altor utilizatori și proprietari pot fi păstrate cu dreptul preferențial al parcului național de a cumpăra astfel de terenuri. Începând cu 1 ianuarie 1998, 32 de parcuri naționale naturale cu o suprafață totală de 6,7 milioane de hectare funcționau în Rusia. Teritoriul acestor forme superioare de protecție era de 0,2% din suprafața totală a țării.

Parcurile naturale naționale reprezintă o nouă formă de protecție a teritoriului pentru Rusia. Primele două (Losiny Ostrov și Sochi) au fost create abia în 1983, 12 din 32 în ultimii cinci ani. Punerea în aplicare a statutului juridic al parcurilor naționale se confruntă încă cu o serioasă opoziție din partea entităților economice, ale căror activități sunt limitate de acest statut. Până în prezent, această formă nu poate fi considerată o metodă eficientă de protecție teritorială a faunei sălbatice, cu toate acestea, atenția publică și tendințele cunoscute în alte țări dau suficientă speranță pentru realizarea treptată a potențialului acestei forme de protecție a complexelor naturale.

Rezervațiile naturale diferă de categoriile anterioare prin faptul că terenurile lor pot fi înstrăinate sau nu înstrăinate de proprietari și utilizatori, pot fi atât federale, cât și locale. Dintre rezervațiile cu semnificație federală, cele zoologice joacă cel mai mare rol, alte forme - peisaj, botanic, forestier, hidrologic, geologic - sunt mai puțin răspândite. Începând cu 1 septembrie 1994, în țară existau 59 de rezervații de vânătoare și complexe cu semnificație federală, cu o suprafață totală de 62,0 milioane de hectare. Funcția lor principală este de a proteja fauna de vânătoare. Vânătoarea este întotdeauna interzisă, dar destul de des există, de asemenea, restricții foarte semnificative la exploatarea pădurilor, construcții și alte tipuri de activitate economică. Aceste rezerve sunt de obicei destul de bine păzite.

Importanța ariilor protejate în conservarea diversității florei și faunei depinde de amplasarea geografică a acestei zone special protejate, a zonei sale și a diversității teritoriilor reprezentate pe ea. Trebuie remarcat faptul că acești factori sunt corelați. În sud și în munți, cu suprafețe egale, diversitatea este mai mare decât în \u200b\u200bnord și pe câmpii. Deoarece în Rusia de obicei rezerve mai mari sunt caracteristice teritoriilor nordice, acest lucru compensează oarecum diferențele în rolul lor în protecția biotei. De obicei, diversitatea habitatelor, chiar și în ariile protejate din regiunile vechi dezvoltate, este oarecum crescută. Faptul este că aici rezervațiile sunt organizate cel mai adesea pe terenurile utilizate anterior - pădurile de aici erau cel puțin parțial acoperite de tăieri și zone arse, zonele de stepă și pajiști erau adesea deja arate și, desigur, serveau drept fânețe și pășuni, de multe ori cu origine antropică, perturbări în relief - râpe , diguri de drumuri, iazuri etc. În mod natural, natura mozaicului acoperirii vegetale este mai mare aici și există un număr destul de semnificativ de specii - însoțitori umani - buruieni și alte sinantrope. În plus, insulele naturii conservate din peisajul antropogen au atractivitate sporită pentru multe specii de animale și se păstrează aproape exclusiv pe ele, care nu se găsesc nicăieri în jurul rezervațiilor.

Determinați indicele de fertilitate, ecuația mortalității, viabilitatea populației și construiți piramide de vârstă pentru două populații de șoareci lemnoși.

tabelul 1

LANȚ TROFIC	Plante - »» Șoareci - »» Arici - »» Vulpe
Biomasă la abundență în lanțul alimentar
NUMĂR DE SORICE PENTRU VÂRSTĂ PENTRU PRIMA ȘI A 2-A POPULAȚIE
Mortalitate la vârsta de la 0 la 10 luni,% (1 populație / 2 populație)
Numărul de nașteri (din numărul de nașteri),% (primul pop / al doilea pop)
Biomasa producătorilor din lanțul alimentar, kg / ha.

Progresul calculului

Construirea piramidelor de vârstă ale populațiilor

Pentru a construi piramidele de vârstă ale populației de șoareci, este necesar să se calculeze numărul de indivizi pentru fiecare grupă de vârstă vara. Pe baza numărului de grupe de vârstă ale populației de primăvară și a datelor privind fertilitatea și mortalitatea din condițiile sarcinii, facem un calcul pentru prima populație luând în considerare următorii indicatori: - șoareci din grupele de vârstă 2-4 luni (86 persoane), 4-6 luni (60 ), 6-8 luni (43), 8-10 luni (36 persoane) \u003d 225;

Underyearlings este numărul de pui născuți (numărul celor de reproducție crește de 2 ori) \u003d 225 * 2 \u003d 450;

Procentul de indivizi supraviețuitori între 0 și 10 luni -75%. Conform stării sarcinii, se știe că rata mortalității șoarecilor la vârsta de 0 până la 2 luni este de 25%. Toți indivizii populației sunt considerați 100%, ceea ce înseamnă că persoanele supraviețuitoare: 100% - 25% \u003d 75% sau 0,75;

Calculul se face în tabelul 2

Tabelul 2 - Calculul dimensiunii primei populații de șoareci

	Numărul de persoane
		Progresul calculului
		(86 + 60 + 43 + 36) x 2

Conform tabelului 2, calculăm pentru prima populație de șoareci:

Numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației de șoareci în primăvară - 445;

Numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației de șoareci în vară - 777

pentru a 2-a populație, calculul luând în considerare următorii indicatori: - șoareci din grupele de vârstă 2-4 luni (86 persoane), 4-6 luni (60), 6-8 luni (43), 8-10 luni (36 persoane) ) \u003d 225;

Underyearlings - acesta este numărul de pui născuți (numărul de reproducători crește de 0,5 ori) \u003d 225 * 0,5 \u003d 113; -Porcentajul de persoane supraviețuitoare cu vârsta cuprinsă între 0 și 10 luni -68%. Conform stării sarcinii, se știe că rata mortalității șoarecilor la vârsta de la 0 la 2 luni este de 32%. Luăm toți indivizii populației ca fiind 100%, ceea ce înseamnă că persoanele supraviețuitoare: 100% - 35% \u003d 68% sau 0,68;

Calculul se face în tabelul 3

Tabelul 3 - Calculul dimensiunii celei de-a doua populații de șoareci

	Numărul de persoane
		Progresul calculului
		(86 + 60 + 43 + 36) x 0,5

Conform tabelului 3, calculăm pentru a 2-a populație de șoareci:

numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației de șoareci în primăvară - 445

numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației de șoareci în vară este de 409.

Construim piramide de vârstă pentru populațiile de șoarece de vară (Figurile 1 și 2). Pentru a face acest lucru, reprezentăm numărul de indivizi pe abscisă și perioadele de vârstă pe ordonată. Deci, atunci când construim o piramidă pentru populația de vară a campului, valoarea abundenței pentru grupa de vârstă 0-2 luni -450 de indivizi este împărțită în jumătate și o jumătate este depusă la stânga de 0, cealaltă la dreapta ca un dreptunghi orizontal. În mod similar, completăm dreptunghiurile pentru restul grupelor de vârstă.

Calculul indicatorilor populației și evaluarea viabilității populației

Calculăm astfel de indicatori de populație precum indicele de fertilitate și ecuația mortalității folosind formulele 1 și 2.

Calculăm indicele de fertilitate pentru prima populație de șoareci:

unde n este numărul de nou-născuți în 2 luni (450);

N este numărul total de populații de șoareci de vară (777).

Calculăm indicele de fertilitate pentru a doua populație de șoareci:

Ecuația mortalității pentru populațiile de șoareci este calculată:

1 populație

unde N 1 - numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației în primăvară (445);

N 2 - numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației în vară (777);

V (t 2 - t 1) - numărul de indivizi născuți în 2 luni. (450);

t 2 - t 1 este numărul de zile din două luni (61).

A 2-a populație

unde N1 este numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației în primăvară (445);

N2 este numărul tuturor grupelor de vârstă ale populației în timpul verii (409);

V (t2 - t1) este numărul de indivizi născuți în 2 luni. (113);

t2 - t1 - numărul de zile în două luni (61).

Evaluarea viabilității populațiilor se realizează prin compararea indicatorilor dați în tabelul 4 și tabelul de referință 5

Tabelul 4 - Determinarea viabilității populației

Tabelul 5 - Indicatori de viabilitate a populațiilor de șoareci

Ieșire: conform tabelului 3, determinăm că prima populație de șoareci este mai viabilă decât cea de-a 2-a populație de șoareci

7. Sarcina 2

Pentru o populație de șoareci mai viabilă, pe baza rezultatelor sarcinii 1, întocmește o diagramă a lanțului alimentar pentru o populație de șoareci din lemn, calculează numărul speciilor sale și construiește o piramidă a populației.

Dat: Populația de șoareci este inclusă în următorul lanț alimentar: plante erbacee, șoareci, arici, vulpi.

Acceptăm că în acest lanț alimentar, reprezentanții fiecărui nivel ulterior se hrănesc numai cu organisme de nivelul anterior. Biomasa producătorilor din acest lanț alimentar este de 150 kg / ha. Raportul dintre biomasă și număr se ia după cum urmează: 1 lăstăre de plante erbacee - 5 g; 1 șoarece - 10g; 1 arici -500 g; 1 vulpe - 5000 g

Progresul calculului

Un exemplu simplu de lanț alimentar (plante - șoareci - arici - vulpe) oferă următoarea secvență: vegetație - animal care mănâncă vegetație - animal carnivor mai mic - animal carnivor mai mare. În acest lanț, există un flux unidirecțional de materie și energie de la un grup de organisme la altul. Să construim un lanț alimentar pentru populații.

Biomasa producătorilor (nivel trofic I), conform repartizării, este de 15000 kg / ha. Pentru a simplifica calculele, presupunem că animalele din fiecare nivel trofic se hrănesc numai cu organisme de nivelul anterior. Luând în considerare regula transferului de energie de la un nivel trofic la altul (legea Lindemann), calculăm biomasa pentru nivelurile trofice ulterioare (Tabelul 6).

Raportul dintre biomasă și număr se ia după cum urmează: 1 lăstare de plante erbacee - 5 g; 1 șoarece - 10 g; 1 șarpe - 100 g; 1 șoim - 2000 g. Determinăm numărul speciilor după raportul dintre greutatea unui individ și biomasa calculată:

Numărul de producători (plante)

15.000 kg / ha: 0.005 kg \u003d 3.000.000 de indivizi,

Numărul de consumatori de ordinul I (șoareci)

1500 kg / ha: 0,01 kg \u003d 150.000 de indivizi

Numărul de consumatori de a doua comandă (arici)

150 kg / ha: 0,5 kg \u003d 300 de indivizi

numărul de consumatori de ordinul 3 (vulpi)

15 kg / ha: 5 kg \u003d 3 indivizi

Tabelul 6 - Calculul biomasei și abundenței pentru lanțul alimentar

Pentru a construi o piramidă de numere pe axa absciselor, amânăm numărul, pe axa ordonată - niveluri trofice, începând de la 1 de jos în sus. Valoarea abundenței pentru întregul nivel trofic este împărțită în jumătate și o jumătate este depusă în stânga lui 0, cealaltă - în dreapta sub forma unui dreptunghi orizontal. În mod similar, completăm dreptunghiurile pentru nivelurile trofice rămase, suprapunându-le unul peste altul de jos în sus.

hrana fertilității populației

Lista de referinte

1. Ivonin VM, Ecologia apei: manual. indemnizație - Rostov-n / D: SKNTs, 2000.

2. Ecologie / Editat de prof. Univ. V.V. Denisov. - M.IKTs „Mart”; Rostov n / a: Centrul de publicare „Mart”; 2006. -

3. Zasoba V.V. Instrucțiuni metodice pentru desfășurarea exercițiilor practice la disciplina „Ecologie”. - Novocherkassk. : NGMA, 1996.

4. Zasoba V.V., Levchenko E.N., Bogatova E.S. Instrucțiuni pentru rezumatul disciplinei „Ecologie”. - Novocherkassk: NGMA, 1998.

Postat pe Allbest.ru

...

Documente similare

Conceptul de populație în ecologie, structura și tipurile sale, diviziunile spațiale. Numărul și densitatea populațiilor, relații intraspecifice specifice. Trăsături adaptative ale organizării grupului, locul populației în ierarhia sistemelor biologice.

rezumat, adăugat 21.11.2010


Proprietățile populației: dinamica numărului de indivizi și mecanismele de reglare a acestuia. Creșterea populației și consecințele acesteia. Curbele modificărilor dimensiunii populației, a tipurilor lor ciclice și discontinue. Modificarea și reglarea factorilor de mediu.

rezumat, adăugat 23.12.2009


Conceptul și criteriile de evaluare a densității populației, principalii factori care îi afectează valoarea. Structura densității populației. Esența și structura biocenozei, tipuri de lanțuri alimentare. Componentele diversității speciilor biocenozei. Ecosistemul și dinamica acestuia.

rezumat, adăugat 24.11.2010


rezumat, adăugat 07/06/2010


test, adăugat 28.09.2010


Specii rare de animale enumerate în Cartea Roșie a Federației Ruse: gâscă cu piept roșu, lebădă, șoim șac, lup roșu, leopard de zăpadă. Principalii factori care afectează dimensiunea populației: braconajul, pășunile îndepărtate, zăpada adâncă.

rezumat, adăugat 13.03.2011


Principalele populații comerciale de pești din Golful Avacha (subzona Petropavlovsk-Komandorskaya). Caracteristicile lor biologice, starea rezervelor și valoarea comercială. Caracteristicile modalităților și posibilităților de conservare a compoziției speciilor.

termen de hârtie adăugat 18.01.2012


Problemele ecologice ca știință. Mediul ca concept ecologic, factorii săi principali. Mediile de viață, populațiile, structura și caracteristicile lor ecologice. Ecosisteme și biogeocenoză. Învățăturile lui V.I. Vernadsky despre biosferă și noosferă. Protectia mediului.

manual, adăugat 01/07/2012


Caracteristici statice și dinamice, mecanisme de reglare a dimensiunii populației. Gama de toleranță. Migrația, concurența și prădarea ca factor de reglementare. Caracteristicile statice și dinamice ale populației. Fertilitatea și mortalitatea.

prezentare adăugată 03/02/2013


Biologia și ecologia speciilor rare de plante. Productivitatea semințelor populației pitic Iris (Iris). Caracteristicile tehnologiei agricole, fertilizarea și îngrijirea irizelor, a bolilor acestora, a dăunătorilor, măsurilor de combatere și prevenire. Impactul antropogen asupra populației de iris.

Stabilitatea unei populații depinde de modul în care structura și proprietățile interne ale populației își păstrează trăsăturile adaptative pe fondul schimbării condițiilor de existență. Acesta este principiul homeostaziei - menținerea echilibrului populației cu mediul înconjurător. Homeostazia este caracteristică populațiilor tuturor grupurilor de organisme vii. Interacțiunea populației cu mediul este mediată prin reacțiile fiziologice ale indivizilor individuali. Formarea unui răspuns adaptiv la nivelul populației este determinată de diferența de calitate a indivizilor. Caracteristicile specifice ale biologiei, reproducerea, atitudinile față de factorii de mediu, nutriția formează natura generală a utilizării teritoriului și tipul relațiilor sociale. Aceasta determină tipul de specie al structurii spațiale a populațiilor. Criteriile sale sunt natura habitatului, gradul de atașament la teritoriu, prezența grupurilor de indivizi și gradul de dispersie a acestora în spațiu. Menținerea structurii spațiale a unei populații poate fi exprimată prin agresivitate teritorială (comportament agresiv îndreptat către indivizi din propria specie), prin marcarea teritoriului.

Structura genetică este determinată în primul rând de bogăția bazei genetice. Aceasta include și gradul de variabilitate individuală (există o transformare a bazei genetice a populației sub influența selecției). Când condițiile de mediu se schimbă, indivizii care se abat de la medie sunt mai adaptați. Acești indivizi asigură supraviețuirea populației. Soarta sa ulterioară depinde dacă este un proces stabil sau o abatere neregulată. În primul caz, are loc selecția dirijată, în al doilea, se păstrează stereotipul original.

Utilizarea teritoriului prevede o anumită limitare a densității, dispersarea indivizilor în spațiu. Dar pentru a asigura o întreținere stabilă a contactelor, este necesară concentrarea indivizilor. Densitatea optimă este înțeleasă ca nivelul său la care aceste două sarcini biologice sunt echilibrate. Principiul autoreglării densității se bazează pe faptul că concurența directă pentru resurse afectează modificările dimensiunii și densității populației numai atunci când există o lipsă de alimente, adăposturi etc.

Există diferite tipuri de reglementare a populației. 1) Reglarea chimică este prezentată la taxonii inferiori ai animalelor care nu posedă alte forme de comunicare, precum și la animalele acvatice. Astfel, în populațiile dense de mormoloci, sub influența metaboliților, indivizii sunt separați în funcție de rata de dezvoltare, unii dintre ei suprimând dezvoltarea semenilor lor. 2) Reglarea prin comportament este caracteristică animalelor superioare. La unele animale, o creștere a densității duce la canibalism. Deci, primul puiet supraviețuiește în guppy, apoi, cu o creștere a densității, al 4-lea puiet este complet mâncat de mamă. La păsările care incubează un ambreiaj dintr-un ou, puii mai în vârstă mănâncă pe cei mai tineri atunci când există o lipsă de hrană. 3) Reglementarea prin structură. Datorită diferenței de calitate, unii indivizi experimentează stres. Odată cu creșterea densității, nivelul de stres din populație crește. Stresul inhibă hormonal funcțiile de reproducere. În unele cazuri, agresivitatea poate acționa ca un factor în limitarea numărului. Agresivitatea este caracteristică adulților și dominanților, iar stresul se exprimă la indivizii cu rang scăzut. 4) Evacuarea indivizilor din grupele de reproducere. Aceasta este prima reacție a unei populații la creșterea densității; în același timp, zona se extinde și densitatea optimă este menținută fără o scădere a numărului. La vertebratele inferioare, stimulul pentru dispersie poate fi acumularea de metaboliți în mediu; la mamifere, frecvența întâlnirilor cu semne de miros crește odată cu creșterea densității, ceea ce poate stimula migrația. Moartea animalelor în partea de decantare este mai mare decât în \u200b\u200brândul celor rămase (pierderile în volei în timpul dispersării sunt de 40-70%). La animalele de turmă, turmele sunt împărțite și migrate.

Dinamica populației

Mărimea și densitatea populației se schimbă în timp. Capacitatea mediului fluctuează pe o scară sezonieră și pe termen lung, ceea ce determină dinamica densității chiar și la un nivel constant de reproducere. În populații, există un aflux constant de indivizi din exterior și evacuarea unora dintre ei în afara populației. Aceasta determină natura dinamică a unei populații ca un sistem compus din multe organisme separate. Acestea diferă între ele prin vârstă, sex, caracteristici genetice și rol în structura funcțională a populației. Raportul numeric al diferitelor categorii de organisme dintr-o populație se numește structură demografică.

Structura de vârstă a unei populații este determinată de raportul diferitelor grupe de vârstă (cohorte) de organisme din populație. Vârsta reflectă durata de viață a unui anumit grup din populație (vârsta absolută a organismelor) și starea de stadiu a unui organism (vârsta biologică). Ratele de creștere a populației sunt determinate de proporția indivizilor la vârsta de reproducere. Procentul de organisme imature reflectă potențialul de reproducere în viitor.

Structura vârstei se modifică în timp, ceea ce este asociat cu rate de mortalitate diferite în diferite grupe de vârstă. La speciile pentru care rolul factorilor externi este nesemnificativ (vreme, prădători etc.), curba de supraviețuire diferă cu o ușoară scădere până la vârsta morții naturale și apoi scade brusc. În natură, acest tip este rar (muste, unele vertebrate mari, oameni). Multe specii se caracterizează prin creșterea mortalității în stadiile inițiale ale ontogenezei. La astfel de specii, curba de supraviețuire scade brusc la începutul dezvoltării și apoi există o rată scăzută a mortalității animalelor care au supraviețuit unei vârste critice. Cu o distribuție uniformă a mortalității în funcție de vârstă, natura supraviețuirii este prezentată ca o linie dreaptă diagonală. Acest tip de supraviețuire este caracteristic în primul rând speciilor care se dezvoltă fără metamorfoză cu suficientă independență a descendenților. Curba ideală de supraviețuire a fost găsită pentru locuitorii Romei Antice.

Structura sexuală a unei populații nu numai că determină reproducerea, ci contribuie și la îmbogățirea bazei genetice. Schimbul genetic între indivizi este caracteristic aproape tuturor taxonilor. Dar există organisme care se reproduc vegetativ, partenogenetic sau mioză. Prin urmare, o structură sexuală clară este exprimată în grupurile superioare de animale. Structura sexuală este dinamică și este legată de vârstă, deoarece raportul dintre bărbați și femei variază în funcție de grupele de vârstă. În acest sens, faceți distincția între raportul de sex primar, secundar și terțiar.

Raportul sexual principal este determinat genetic (pe baza diferitelor calități ale cromozomilor). În procesul de fertilizare, sunt posibile diverse combinații de cromozomi, care afectează sexul descendenților. După fertilizare, se activează alte influențe, în raport cu care se manifestă o reacție diferențiată în zigoti și embrioni. Deci, la reptile și insecte, formarea masculilor sau femelelor are loc în anumite intervale de temperatură. De exemplu, fertilizarea la furnici are loc la temperaturi peste 20˚C, iar la o temperatură mai scăzută se depun ouă nefertilizate, din care eclozează doar masculii. Ca urmare a unor astfel de influențe asupra naturii dezvoltării și a ratei inegale de mortalitate a nou-născuților de sexe diferite, raportul dintre bărbați și femei (raportul sexual secundar) diferă de cel determinat genetic. Raportul de sex terțiar caracterizează acest indicator la animalele adulte și se formează ca urmare a diferitelor rate de mortalitate ale bărbaților și femelelor în procesul ontogenezei.

Capacitatea unei populații de a se reproduce înseamnă potențialul pentru o creștere constantă a numărului său. Această creștere poate fi considerată ca un proces continuu, a cărui măsură depinde de rata reproducerii. Acesta din urmă este definit ca creșterea specifică a numărului pe unitate de timp: r \u003d dN / Ndt,

unde r este rata de creștere specifică instantanee (într-o perioadă scurtă de timp) a populației, N este dimensiunea sa și t este timpul în care s-a luat în considerare schimbarea populației. Indicatorul ratei de creștere specifică instantanee a populației r este definit ca potențialul de reproducere (biotic) al populației. Creșterea exponențială este posibilă numai dacă r este constant. Dar creșterea populației nu se realizează niciodată sub această formă. Creșterea populației este limitată de un complex de factori de mediu și se formează ca urmare a raportului dintre fertilitate și mortalitate. Creșterea reală a populației este lentă de ceva timp, apoi crește și ajunge la un platou determinat de capacitatea terenului. Aceasta reflectă echilibrul procesului de reproducere cu hrana și alte resurse.

Numărul populațiilor nu rămâne constant chiar și atunci când se ajunge la un platou; se constată creșteri și scăderi regulate în număr, care sunt ciclice. În funcție de aceasta, se disting mai multe tipuri de dinamică a populației.

1. Tipul stabil se caracterizează printr-o amplitudine mică și o perioadă lungă de fluctuații ale numărului. În exterior, este perceput ca stabil. Acest tip este caracteristic animalelor mari cu o durată lungă de viață, debut tardiv al maturității și fertilitate redusă. Aceasta corespunde unei rate scăzute a mortalității. De exemplu, ungulate (perioadă de fluctuație în număr de 10-20 de ani), cetacee, hominide, vulturi mari, unele reptile.

2. Tipul labil (fluctuant) se distinge prin fluctuații regulate ale numărului cu o perioadă de ordinul 5-11 ani și o amplitudine semnificativă (zeci, uneori de sute de ori). Schimbările sezoniere în abundență asociate cu frecvența reproducerii sunt caracteristice. Acest tip este caracteristic animalelor cu o speranță de viață de 10-15 ani, pubertate mai timpurie și fertilitate ridicată. Acestea includ rozătoare mari, lagomorfi, unii prădători, păsări, pești și insecte cu un ciclu lung de dezvoltare.

3. Tipul dinamicii efemere (explozive) se caracterizează printr-un număr instabil cu depresiuni profunde, urmat de focare de reproducere în masă, în care numărul crește de sute de ori. Modificările sale se efectuează foarte repede. Lungimea totală a ciclului este de obicei de până la 4-5 ani, dintre care vârful numărului durează cel mai adesea 1 an. Acest tip de dinamică este caracteristic speciilor de scurtă durată (nu mai mult de 3 ani) cu mecanisme de adaptare imperfecte și mortalitate ridicată (rozătoare mici și multe specii de insecte).

Strategii de mediu. Diferite tipuri de dinamici reflectă diferite strategii de viață. Aceasta este baza conceptului de strategii de mediu. Esența sa se reduce la faptul că supraviețuirea și reproducerea speciei este posibilă fie prin îmbunătățirea adaptărilor, fie prin creșterea reproducerii, ceea ce compensează moartea indivizilor și, în situații critice, vă permite să restabiliți rapid numărul. Prima cale se numește strategia K. Este caracteristic formelor mari cu o durată lungă de viață. Numărul lor este limitat în principal de factori externi. Strategia K înseamnă selecție pentru calitate - adaptabilitate și rezistență crescândă și strategie r - selecție pentru cantitate prin compensarea pierderilor mari cu potențial reproductiv ridicat (menținerea stabilității populației printr-o schimbare rapidă a indivizilor). Acest tip de strategie este caracteristic animalelor mici cu mortalitate ridicată și fertilitate ridicată. Speciile cu strategie r (r este rata de creștere a populației) colonizează cu ușurință habitate cu condiții instabile și se disting printr-un nivel ridicat de consum de energie pentru reproducere. Supraviețuirea lor este determinată de o reproducere ridicată, care le permite să recupereze rapid pierderile.

Există o serie de tranziții de la strategia r la K. Fiecare specie, în adaptarea sa la condițiile de existență, combină diferite strategii în diverse combinații.

Pentru plante, L.G. Ramenskiy (1938) a identificat 3 tipuri de strategii: violet (specie competitivă cu vitalitate ridicată și capacitatea de a stăpâni rapid spațiul); pacient (specii rezistente la influențe adverse și, prin urmare, capabile să asimileze habitate inaccesibile altora) și expirat (specii capabile de reproducere rapidă, dispersând activ și asimilând locuri cu asociații perturbate).

Factorii dinamicii populației. 1) Un complex de factori abiotici care sunt influențați în principal de climă și vreme sunt legați de densitatea populației independentă. Aceștia acționează la nivelul organismului și, prin urmare, efectul lor nu este legat de numărul sau densitatea. Acțiunea acestor factori este unilaterală: organismele se pot adapta la ele, dar nu sunt capabile să exercite influența opusă. Efectul influenței factorilor climatici se manifestă prin mortalitate, care crește pe măsură ce forța influenței factorului se abate de la optim. Rata de mortalitate și supraviețuire este determinată doar de puterea factorului, luând în considerare capacitățile de adaptare ale organismului și unele caracteristici ale mediului (prezența adăposturilor, efectul de înmuiere a factorilor asociați etc.). Deci, dacă temperatura de iarnă este scăzută și este puțină zăpadă, numărul rozătoarelor mici va fi scăzut. Același lucru se aplică și păsărilor de pui din pădure care fug de îngheț în găurile de zăpadă. Clima poate afecta și indirect, prin schimbări în condițiile de hrănire. Astfel, o bună vegetație a plantelor favorizează reproducerea erbivorelor. Relația factorilor abiotici cu structura populației poate fi exprimată prin mortalitatea selectivă a anumitor grupuri de animale (animale tinere, migranți etc.). Pe baza modificărilor structurii populației, nivelul de reproducere se poate modifica (ca efect secundar). Cu toate acestea, efectul factorilor climatici nu duce la crearea unui echilibru stabil. Acești factori nu sunt capabili să răspundă schimbărilor de densitate, adică să acționeze pe principiul feedback-ului. Prin urmare, condițiile meteorologice sunt clasificate ca factori modificatori.

2) Factorii care depind de densitatea populației includ impactul asupra nivelului și dinamicii abundenței de alimente, prădători, agenți patogeni etc. Acționând asupra dimensiunii populațiilor, ele însele sunt influențate de acestea și, prin urmare, aparțin categoriei factorilor de reglementare. Efectul acțiunii apare cu o oarecare întârziere. Ca urmare, densitatea populației prezintă fluctuații regulate în jurul nivelului optim.

Una dintre forme este relația dintre consumator și mâncarea sa. Rolul alimentelor se reduce la faptul că aprovizionarea cu alimente ridicată determină o creștere a natalității și o scădere a mortalității în populația consumatoare. Drept urmare, numărul acestora crește, ceea ce duce la consumul de alimente. Există o deteriorare a condițiilor de viață ale consumatorilor, o scădere a natalității și o creștere a mortalității. Ca urmare, presiunea asupra populației furajere scade.

Ciclurile trofice de abundență apar într-o relație prădător-pradă. Ambele populații afectează numărul și densitatea reciprocă, există formarea de creșteri și scăderi repetate în numărul ambelor specii, iar numărul prădătorului rămâne în urma dinamicii populației de pradă.

Ciclurile populației. Dinamica fertilității și a mortalității se manifestă prin mecanismele de autoreglare, adică populația participă la formarea unui răspuns la influența factorilor sub formă de tipuri de dinamică a populației. Sistemul de autoreglare funcționează conform principiului ciberneticii: informații despre densitatea ↔ mecanismele de reglare a acestuia. Un astfel de sistem de control conține deja o sursă de fluctuații constante. Acest lucru se exprimă într-un ciclu de dinamică a populației: amplitudine (interval de swing) și perioadă (durata ciclului).

Menținerea unei densități optime prin reglarea ratei de reproducere și mortalitate este strâns legată de structura populației. Pe măsură ce structura devine mai complexă, mecanismele de reglare devin mai complexe (comportamentul este important și la vertebratele superioare). Eficacitatea lor se bazează pe calitatea diferită a indivizilor din populație: nivelul de reproducere variază în funcție de poziția din structura generală. Severitatea stresului variază în rândul persoanelor din diferite grade. Într-o serie de specii, indivizii de rang înalt devin rezidenți care se reproduc. Fluctuațiile numerice afectează structura spațială a populației: o creștere a densității este compensată prin dispersarea din nucleul populației și crearea de așezări la periferie. În funcție de natura modificărilor sezoniere în număr, de structura demografică a populației, de intensitatea reproducerii și de nivelul de supraviețuire.

Astfel, dinamica numărului de animale este interacțiunea populației cu condițiile vieții sale. Modificările numerelor au loc sub influența unui set complex de factori, a căror acțiune este transformată prin mecanisme intrapopulație. În același timp, fluctuațiile sunt asociate cu dinamica structurii populației și a parametrilor acesteia.

Dinamica cenopopulațiilor este exprimată în modificări ale parametrilor populației. În ceea ce privește plantele, ciclurile populației sunt considerate din punctul de vedere al schimbărilor în structura și funcțiile populațiilor. Dinamica numărului de animale este asociată cu indivizii. La plante, acest lucru este mai dificil, deoarece atât indivizii, cât și clonele (agregate de indivizi de origine vegetativă) pot acționa ca elemente ale populației. Structura cenopopulațiilor poate fi luată în considerare în mai multe aspecte: compoziția populației (raportul cantitativ al elementelor), structura (dispunerea reciprocă a elementelor în spațiu), funcționarea (un set de conexiuni între elemente). Dinamica cenopopulațiilor include schimbări în timp în toate aspectele structurii (abundență, biomasă, producția de semințe, spectru de vârstă și compoziție). Numărul și densitatea cenopopulațiilor depind de raportul dintre fertilitate și mortalitate. Fertilitatea la plantele cu flori corespunde productivității potențiale a semințelor (numărul de ovule pe lăstare). Producția efectivă de semințe (numărul de semințe coapte cu drepturi depline pe lăstare) reflectă nivelul real de reproducere a populației. Acesta reflectă procesele de auto-întreținere a populației. Factori care limitează productivitatea semințelor: polenizare insuficientă, lipsa resurselor, influența fitofagelor și a bolilor. Reproducerea vegetativă are o mare importanță - separarea părților structurale și trecerea lor la existența independentă.

Modificările nivelului de reproducere și mortalitate formează dinamica structurii, biomasei și funcționării cenopopulațiilor. Densitatea afectează intensitatea creșterii plantelor, starea producției de semințe și creșterea vegetativă. Odată cu creșterea densității, mortalitatea crește și, în unele cazuri, se modifică și tipul de supraviețuire. La densități mici, mortalitatea este mare, deoarece influența factorilor externi este semnificativă aici. Odată cu creșterea densității, se formează „efectul de grup”, iar la îngroșarea peste un anumit prag, mortalitatea crește din nou ca urmare a suprapunerii zonelor fitogene și a opresiunii reciproce. Mortalitatea dependentă de densitate este îndreptată împotriva creșterii nelimitate a populației și stabilizează numărul acesteia în limitele apropiate de optim.

Creșterea treptată a nivelului de trai în ultimele două secole a dus la o creștere a speranței de viață. Din tabelele compilate de statisticianul W. Farr pentru Anglia și Țara Galilor și referitoare la 1838-1854, rezultă că speranța medie de viață la acel moment era de 40,9 ani. Odată cu dezvoltarea medicinii și a igienei, speranța medie de viață a crescut la 49,2 ani (1900–1902). În SUA în 1945, speranța medie de viață a ajuns la 65,8, adică a crescut de-a lungul a cinci decenii cu aproximativ 16 ani.

Pe scurt despre principal

Interacțiunea ecologică dintre mediu și comunitate determină mărimea populației. Această valoare servește drept indicator al succesului în care comunitatea subjugă mediul (ca urmare a activității conștiente sau în alt mod).

Creșterea accelerată a populației a început cu aproximativ 8.000 de ani în urmă. În epocile paleolitice și mezolitice, densitatea populației a fost mai mică de 1 persoană la 3 km2. În epoca neolitică, când omul a început să cultive pământul, densitatea a crescut de aproximativ 10 ori; în epoca bronzului și a fierului - de încă 10 ori. Numărul total de oameni din epoca neolitică este estimat la aproximativ 5 milioane, iar în perioada apariției primelor orașe mari - la 20-40 milioane.

Specia modernă Homo sapiens a durat aproximativ 20 de mii de ani pentru a ajunge la 200 de milioane (în timpul Imperiului Roman). În următorii 1500 de ani (până în 1600 d.Hr.) populația lumii a crescut la 500 de milioane, după alți 200 de ani a crescut mai mult decât dublul (aproximativ 1 miliard în 1800).

Mărimea populației umane este reglementată nu numai de factori biologici, ci și de factori culturali.

Creșterea populației ar trebui considerată ca un proces asociat cu echilibrul a trei factori demografici - fertilitatea, mortalitatea și migrația.

Nivelul de trai al unei anumite comunități umane depinde de modul în care această comunitate atinge echilibrul în anumite condiții de mediu. Acest echilibru poate fi realizat printr-o mortalitate globală mai mare sau o morbiditate mai mare, precum și prin muncă ostenitoare, sănătate precară sau lipsa bogăției materiale. Pentru a caracteriza echilibrul, puteți utiliza diverse criterii (inclusiv cele care determină nivelul de consum, performanță, energie sau venit monetar pe cap de locuitor), precum și diferiți indicatori demografici. Indicatorii mortalității infantile și speranța de viață merită o atenție specială.

întrebări de testare

1. Ce factori determină densitatea populației și mărimea acesteia?

2. Ce procese reglementează mărimea populației?

3. Care sunt măsurile de reglementare a dimensiunii populațiilor umane?

Literatură

Obligatoriu

1. Khrisanfova E.N., Perevozchikov I.V. Antropologie. - M.: Școală superioară, 2002.

2. Khomutov A.E. Antropologie. - Rostov n / a: Phoenix, 2004.

Adiţional

1. Bigon M., Harper J., Townsend K. Ecology. Persoane, populații și comunități. T.

Niciun organism viu de niciun fel nu există separat de alții - toate formează grupuri numite populații. Există interacțiuni destul de complexe în cadrul unei populații, dar atât în \u200b\u200brelațiile cu alte populații, cât și cu mediul, populația acționează ca un fel de structură integrală. Prin urmare, cel mai scăzut nivel de organizare a materiei vii, considerat în ecologie, este nivelul populației.

Principala caracteristică a unei populații este numărul sau densitatea totală (numărul pe unitate de spațiu ocupat de populație). De obicei, se exprimă fie în numărul de indivizi, fie în biomasa lor. Mărimea determină mărimea populației. Este caracteristic faptul că în natură există anumite limite inferioare și superioare pentru dimensiunea populației. Limita superioară este determinată de fluxul de energie din ecosistem, care include populația, nivelul trofic pe care îl ocupă și caracteristicile fiziologice ale organismelor care formează populația (dimensiunea și intensitatea metabolismului). Limita inferioară este de obicei determinată pur statistic - dacă numărul este prea mic, probabilitatea fluctuațiilor care pot duce la moartea completă a populației crește brusc.

Unul dintre principiile ecologice de bază este afirmația că într-un mediu staționar și favorabil nelimitat pentru organisme, dimensiunea populației crește exponențial. Cu toate acestea, după cum sa menționat deja, acest lucru nu se observă niciodată în natură - dimensiunea populației este întotdeauna limitată de sus. Lumina, hrana, spațiul, alte organisme etc. pot acționa ca un factor limitativ (sau factori limitativi).

Dinamica modificărilor dimensiunii populației totale este determinată de două procese - nașterea și moartea.

Procesul nașterii se caracterizează prin fertilitate - capacitatea unei populații de a crește în dimensiune. Fertilitatea maximă (absolută, fiziologică) este numărul maxim posibil de descendenți produși de un individ în condiții de mediu ideale în absența oricăror factori limitativi și este determinată numai de capacitățile fiziologice ale organismului. Fertilitatea ecologică (sau pur și simplu fertilitatea) este asociată cu o creștere a populației în condițiile de mediu din viața reală. Depinde atât de mărimea și compoziția populației, cât și de condițiile fizice ale mediului.

Procesul de declin al populației este caracterizat de mortalitate. Prin analogie cu fertilitatea, ei disting: mortalitate minimă, asociată cu speranța de viață fiziologică și ecologică, care caracterizează probabilitatea decesului unui individ în condiții reale. Este evident că mortalitatea mediului este mult mai mare decât fiziologic.

Având în vedere dinamica unei populații izolate, putem presupune că ratele fertilității și mortalității sunt parametri generalizați care caracterizează interacțiunea populației cu mediul.