Наша планета Земля за складом, станом складової речовини, фізичними властивостями і процесами, що протікають в ній, неоднорідна. Взагалі, неоднорідність - це головна властивість і рушійна сила всього Всесвіту, в тому числі нашої планети.

У напрямку центру Землі можна назвати такі оболонки, чи, інакше кажучи, геосфери: атмосферу, гідросферу, біосферу, земну кору, мантію і ядро. Іноді всередині твердої Землі виділяють літосферу, що об'єднує земну кору та верхню мантію, астеносферу, або частково розплавлений шар у верхній мантії, та подастеносферну мантію. Нижче ми покажемо, що остання класифікація верхніх геосфер твердої Землі є більш обґрунтованою при розгляді геодинамічних процесів.

Три зовнішні оболонки (атмосфера, гідросфера та біосфера) мають дуже непостійні або навіть невизначені межі, але в порівнянні з іншими геосферами вони найбільш доступні безпосередньому спостереженню. Геосфери твердої Землі, крім самого верхнього шару земної кори, вивчаються в основному непрямими, геофізичними методами, тому багато питань поки що залишаються невирішеними. Достатньо порівняти радіус Землі - 6370 км і глибину найглибшої пробуреної свердловини - менше 15 км, щоб уявити, як мало ми маємо безпосередню інформацію про склад речовини планети.

Розглянемо основні Фізичні характеристикиокремих геосфер.

Стійкість популяцій

Поняття стійкості можна назвати одним із основних в екології. Дійсно, практичний зміст усім біоекологічним дослідженням надає лише знання меж стійкості тієї чи іншої біологічної системи до можливого впливу з боку людини. Який допустимий рівень впливу людини на природу, при якому вона здатна до самовідновлення? Мабуть, це один із найважливіших питань, на який має відповісти еколог

У той же час, визначеності з поняттям "стійкість" в екологічній науці досі немає. Існує безліч підходів до того що, що вважати стійкістю, і ще більше - які властивості природних об'єктів вважатимуться критеріями стійкості. Іншими словами, які зміни якихось властивостей тієї чи іншої біологічної системи (організму, популяції, екосистеми) говорять про втрату стійкості?

До проблеми стійкості ми повернемося в одному з найближчих уроків, присвяченому стійкості екосистем. Поки що хочеться позначити основні моменти. Найчастіше, під стійкістю розуміють здатність системи адекватно реагувати зміну зовнішніх умов. Стійкість популяції - це її здатність перебуває у стані динамічного (тобто рухомого, що змінюється) рівноваги із середовищем: змінюються умови середовища - адекватно змінюється і популяції. Умови повертаються у початкове значення - населення також відновлює свої характеристики. Стабільність передбачає здатність зберігати свої властивості, не дивлячись на зовнішні зміни.

Однією з найважливіших умов стійкості (до речі, це на одне із завдань, якщо хтось його ще пам'ятає) є внутрішнє розмаїтість. Хоча суперечки вчених про те, як співвідноситься структурне та функціональне розмаїття із стійкістю системи, не вщухають, безсумнівно, що чим система різноманітніша – тим вона стійкіша. Скажімо, чим різноманітнішими за своїми генетичними задатками особини популяції, тим більше шансів, що при зміні умов у популяції знайдуться особини, здатні в цих умовах існувати.

Різноманітність загальна властивість, Що забезпечує стійкість біологічних систем У той самий час є й специфічні механізми підтримки стійкості. Що стосується популяції це, передусім, механізми підтримки певної щільності популяції.

Виділяють три типи залежності чисельності популяції від її щільності.

Перший тип (I) є, мабуть, одним із найпоширеніших. Як очевидно з малюнка, I тип характеризується зменшенням зростання популяції зі збільшенням її щільності. Це забезпечується різними механізмами. Насамперед, це зниження народжуваності зі збільшенням щільності популяції. Така залежність народжуваності (плодовитості) від густини популяції була відзначена, наприклад, для багатьох видів птахів. Іншим механізмом є збільшення смертності, зниження опірності організмів за підвищеної щільності популяції. Навіть у людській популяції великі скупчення людей (натовп на базарі, тиснява в громадському транспорті) викликають стрес - це "рудименти" механізму контролю щільності, що залишився нам від предків. Ще одним цікавим механізмом є зміна віку настання статевої зрілості залежно від густини популяції.

Другий тип (II) характеризується постійним темпом зростання чисельності, що різко падає при досягненні максимальної чисельності. Подібна картина була описана у лемінгів. При досягненні максимальної густини вони починали масово мігрувати; досягнувши моря, багато лемінги тонули.

Одним з найважливіших факторівПідтримання чисельності популяцій є внутрішньовидова конкуренція. Вона може виявлятися у різних формах: від боротьби за місця для гніздування до канібалізму.

Нарешті, третім типом (III) є тип, притаманний популяцій, у яких відзначається так званий " ефект групи " , тобто певна оптимальна щільність популяції сприяє кращому виживання, розвитку, життєдіяльності всіх особин. У разі найбільш сприятливою є певна оптимальна, а чи не мінімальна щільність. Певною мірою ефект групи характерний більшості групових, а тим паче соціальних (тобто мають " соціальну структурупопуляції, поділ ролей) тварин. Скажімо, для відновлення популяцій різностатевих тварин, як мінімум, необхідна щільність, що забезпечує достатню ймовірність зустрічі самця і самки.

З регуляцією щільності, а особливо із зменшенням внутрішньовидової конкуренції, тісно пов'язане підтримання населенням певної просторової структури. Ми вже зазначали в попередніх уроках, що просторова структура має велике значення для оптимального використання ресурсів та зменшення конкуренції всередині популяції за ці ресурси.

Проте слід враховувати, що стійкість популяції не вичерпується регуляцією щільності. Оптимальна щільність є надзвичайно важливою для оптимального використання ресурсів (при збільшенні щільності ресурсів може не вистачити), проте це ще не гарантія стійкої популяції. Як ми вже зазначали, стійкість багато в чому пов'язана із внутрішньою різноманітністю. Тому дуже важлива підтримка генетичної структури популяції. Розгляд еволюційних та генетичних механізмів підтримки генетичної структури, мабуть, не входить до наших завдань, проте тим, хто цікавиться, можна порадити подивитися закон Харді-Вайнберга.

Ми розглянули далеко ще не всі механізми, щоб забезпечити стабільність популяцій. Однак, на мій погляд, ми вже можемо зробити важливий висновок про те, що еволюційно зберігалися ті види та популяції, які можуть підтримувати свою структуру у мінливих умовах. При цьому очевидно, що межі стійкості не є нескінченними. Якщо рівень впливу (наприклад, з боку людини - прямо, чи опосередковано через зміну довкілля) перевищує межі стійкості, популяції загрожує загибель.

Глосарій

ОРГАНІЗМ

будь-яка жива істота, цілісна система, реальний носій життя, що характеризується усіма його властивостями; походить від одного зачатку (зиготи, суперечки, насіння тощо); індивідуально схильний до факторів еволюції та екологічних факторів.

ПОПУЛЯЦІЯ

сукупність особин одного виду, що мають загальний генофонд та населяють певний простір.

ЕКОСИСТЕМА

єдиний природний комплекс, утворений живими організмами та середовищем їх проживання.

ЩІЛЬНІСТЬ ПОПУЛЯЦІЇ (населення)

середня кількість особин популяції (виду) на одиницю площі чи обсягу простору.

неспецифічна (загальна) реакція напруги живого організму на будь-яку сильну дію, що надається на нього.

КОНКУРЕНЦІЯ

суперництво, будь-які антогоністичні відносини, що визначаються прагненням краще чи швидше досягти будь-якої мети порівняно з іншими членами спільноти. Конкуренція виникає за простір, їжу, світло, самку тощо. Конкуренція - один із проявів боротьби за існування.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Розміщено на http://www.allbest.ru/

1. Загальне поняттяпро екологію

Екологія (від грец. oikos - будинок, житло, місцеперебування та... логія), наука, що вивчає взаємозв'язки організмів з довкіллям, Т. е. сукупністю зовнішніх факторів, що впливають на їх зростання, розвиток, розмноження та виживання. До певної міри умовно ці чинники можна розділити на «абіотичні», або фізико-хімічні (температура, вологість, довжина світлового дня, вміст мінеральних солей у ґрунті та ін.), та «біотичні», обумовлені наявністю або відсутністю інших живих організмів (в в тому числі є об'єктами харчування, хижаками або конкурентами).

У центрі уваги екології - те, що безпосередньо пов'язує організм із навколишнім середовищем, дозволяючи жити у тих чи інших умовах. Екологів цікавить, наприклад, що споживає організм і що виділяє, як швидко він росте, у якому віці приступає до розмноження, скільки нащадків виробляє світ, і яка ймовірність у цих нащадків дожити до певного віку. Об'єктами екології найчастіше є окремо взяті організми, а популяції, біоценози, і навіть екосистеми. Прикладами екосистем можуть бути озеро, море, лісовий масив, невелика калюжа або навіть стовбур дерева, що гниє. Як найбільшу екосистему можна і всю біосферу.

У сучасному суспільствіпід впливом засобів, екологія часто трактується як суто прикладне знання про стан довкілля людини, і навіть - як саме цей стан (звідси такі безглузді висловлювання як «погана екологія» того чи іншого району, «екологічно чисті» продукти чи товари). Хоча проблеми якості середовища для людини, безумовно, мають дуже важливе практичне значення, а вирішення їх неможливе без знання екології, коло завдань цієї науки набагато ширше. У своїх роботах фахівці-екологи намагаються зрозуміти, як влаштована біосфера, яка роль організмів у кругообігу різних. хімічних елементіві процесах трансформації енергії, як різні організми взаємопов'язані між собою та з середовищем свого проживання, що визначає розподіл організмів у просторі та зміну їх чисельності у часі. Оскільки об'єкти екології - це, як правило, сукупності організмів або навіть комплекси, що включають поряд з організмами неживі об'єкти, її визначають іноді як науку про надорганізмові рівні організації життя (популяції, співтовариства, екосистеми і біосферу), або як науку про живий вид біосфери.

Термін «екологія» був запропонований в 1866 німецьким зоологом і філософом Е. Геккелем, який, розробляючи систему класифікації біологічних наук, виявив, що немає ніякої спеціальної назви для галузі біології, що вивчає взаємовідносини організмів з середовищем. Геккель визначав також екологію як «фізіологію взаємовідносин», хоча «фізіологія» розумілася при цьому дуже широко - як вивчення різних процесів, що протікають в живій природі.

Безумовно, предтечею екології можна назвати німецького дослідника природи А. Гумбольдта, багато робіт якого зараз з повним правом вважаються екологічними. Саме Гумбольдту належить заслуга у переході від вивчення окремих рослин до пізнання рослинного покриву як деякої цілісності. Заклавши основи «географії рослин», Гумбольдт як констатував відмінності у розподілі різних рослин, а й намагався їх пояснити, пов'язуючи з особливостями клімату.

Визначну роль підготовці наукового співтовариства до сприйняття надалі екологічних ідей мали роботи Ч. Дарвіна, передусім його теорія природного добору як рушійної сили еволюції. Дарвін виходив з того, що будь-який вид живих організмів може збільшувати свою чисельність у геометричній прогресії (за експоненційним законом, якщо користуватися сучасним формулюванням), а оскільки ресурсів для підтримки зростаючої популяції незабаром починає бракувати, то між особами обов'язково виникає конкуренція (боротьба за існування ). Переможцями у цій боротьбі виявляються особини, найбільш пристосовані до даних конкретних умов, тобто зуміли вижити та залишити життєздатне потомство. Теорія Дарвіна зберігає своє неминуче значення й у сучасної екології, нерідко задаючи напрямок пошуку певних взаємозв'язків і дозволяючи зрозуміти суть різних «стратегій виживання», використовуваних організмами тих чи інших умовах.

Для перетворення екології на самостійну науку дуже важливими були 1920-1940-ті роки. У цей час публікується низка книг з різних аспектів екології, починають виходити спеціалізовані журнали (деякі з них існують досі), виникають екологічні суспільства. Але найголовніше - поступово формується теоретична основанової науки, пропонуються перші математичні моделі та виробляється своя методологія, що дозволяє ставити та вирішувати певні завдання. Тоді ж оформляються два досить різних підходів, що існують і в сучасній екології: популяційний - що приділяє основну увагу динаміці чисельності організмів та їх розподілу в просторі, і екосистемний - концентратори, що концентруються на процесах круговороту речовини і трансформації енергії.

У другій половині 20-го ст. завершується становлення екології як самостійної науки, що має власну теорію та методологію, своє коло проблем, та свої підходи до їх вирішення. Математичні моделі поступово стають реалістичнішими: їх передбачення можуть бути перевірені в експерименті або спостереженнями в природі. Самі ж експерименти та спостереження дедалі частіше плануються та проводяться так, щоб отримані результати дозволяли прийняти або спростувати заздалегідь висунуту гіпотезу. Помітний внесок у становлення методології сучасної екології зробили роботи американського дослідника Роберта Макартура (1930-1972), який вдало поєднував у собі таланти математика та біолога-натураліста. Макартур досліджував закономірності співвідношення чисельностей різних видів, що входять в одне співтовариство, вибір хижаком найбільш оптимальної жертви, залежність числа видів, що населяють острів, від його розміру та віддаленості від материка, ступінь допустимого перекриття екологічних ніш співіснуючих видів та ряд інших завдань. Констатуючи наявність у природі певної повторюваної регулярності («патерну»), Макартур пропонував одну або кілька альтернативних гіпотез, що пояснюють механізм виникнення цієї регулярності, будував відповідні математичні моделі, а потім зіставляв їх з емпіричними даними. Свою думку Макартур дуже чітко сформулював у книзі «Географічна екологія» (1972), написаної ним, коли він був невиліковно хворий, за кілька місяців до своєї передчасної смерті.

Підхід, який розвивали Макартур та його послідовники, був орієнтований насамперед на з'ясування загальних принципів устрою (структури) будь-яких спільнот. Однак, у рамках підходу, що набув поширення дещо пізніше, у 1980-х рр., основна увага була перенесена на процеси та механізми, внаслідок яких відбувалося формування цієї структури. Наприклад, щодо конкурентного витіснення одного виду іншим, екологи стали цікавитися передусім механізмами цього витіснення і особливостями видів, які визначають результат їх взаємодії. З'ясувалося, наприклад, що при конкуренції різних видів рослин за елементи мінерального харчування (азот або фосфор) переможцем часто виявляється не той вид, який у принципі (за відсутності дефіциту ресурсів) може зростати швидше, а той, який здатний підтримувати хоча б мінімальне зростання при нижчої концентрації серед цього елемента.

Особливу увагу дослідники почали приділяти еволюції. життєвого циклута різним стратегіям виживання. Оскільки можливості організмів завжди обмежені, а кожне еволюційне придбання організмам доводиться чимось розплачуватися, між окремими ознаками неминуче виникають чітко виражені негативні кореляції (так звані «трейдоффи»). Не можна, наприклад, рослині дуже швидко зростати і водночас утворювати надійні засоби захисту від травоїдних тварин. Вивчення подібних кореляцій дозволяє з'ясувати, як у принципі досягається можливість існування організмів у тих чи інших умовах.

У сучасній екології, як і раніше, зберігають свою актуальність деякі проблеми, які вже мають давню історію досліджень: наприклад, встановлення загальних закономірностей динаміки великої кількості організмів, оцінка ролі різних факторів, що обмежують зростання популяцій, з'ясування причин циклічних (регулярних) коливань чисельності. У цій галузі досягнуто значного прогресу - багатьом конкретних популяцій виявлено механізми регуляції їх чисельності, зокрема і тих, які породжують циклічні зміни чисельності. Продовжуються дослідження взаємовідносин типу «хижак-жертва», конкуренції, і навіть взаємовигідного співробітництва різних видів - мутуалізму.

Новим напрямком останніх роківє так звана макроекологія – порівняльне вивчення різних видів у масштабах великих просторів (порівняних із розмірами континентів).

Величезний прогрес наприкінці 20-го століття досягнуто у вивченні круговороту речовин та потоку енергії. Насамперед це пов'язано з удосконаленням кількісних методів оцінки інтенсивності тих чи інших процесів, а також з зростаючими можливостями широкомасштабного застосування цих методів. Прикладом може бути дистанційне (із супутників) визначення вмісту хлорофілу в поверхневих водах моря, що дозволяє скласти карти розподілу фітопланктону для Світового океану і оцінити сезонні зміни його продукції.

2. Фактори середовища: визначення, групи, приклади

Чинники середовища (екологічні чинники) - це будь-які властивості чи компоненти довкілля, які впливають організми.

Чинники середовища поділяються на абіотичні, тобто. фактори неорганічної, або неживої, природи та біотичні - породжені життєдіяльністю організмів.

Сукупність абіотичних факторів у межах однорідної ділянки називається екотопом, вся сукупність факторів, включаючи біотичні, – біотопом.

До абіотичних факторів відносяться:

кліматичні - світло, тепло, повітря, вода (включаючи опади у різних формах та вологість повітря);

Едафічні, або ґрунтово-грунтові, - механічний та хімічний складґрунту, його водний та температурний режим;

Топографічні – умови рельєфу.

Кліматичні та едафічні чинники багато в чому визначаються географічним розташуванням екотопа - його віддаленістю від екватора та від океану та висотою над рівнем моря.

Серед чинників середовища розрізняються також прямі та непрямі.

Прямі екологічні чинники безпосередньо впливають рослини. Приклади прямих факторів: зволоження, температура, багатство ґрунту поживними елементами та ін.

Непрямі екологічні чинники діють рослини опосередковано - через прямі чинники середовища. Приклади непрямих факторів: географічна широта та віддаленість від океану, рельєф (висота над рівнем моря та експозиція схилу), механічний склад ґрунту. З підйомом у гори змінюється клімат (кількість опадів та температурний режим); експозиція та крутість схилу впливають на інтенсивність прогрівання поверхні ґрунту та режим її зволоження. Механічний склад ґрунту (співвідношення піщаних, глинистих та мулистих частинок) впливає на рослини та ґрунтову фауну через режим зволоження та динаміку поживних елементів. Крім того, прямі абіотичні фактори середовища поділяються на умови та ресурси.

Умови – це фактори середовища, які організми не споживають. До них відносяться температура, вологість повітря, солоність води, реакція ґрунтового розчину, вміст у воді та ґрунті забруднюючих речовин, які не використовуються рослинами як елементи живлення.

Ресурси – це фактори середовища, які споживаються організмами. Тому один сильніший організм може «з'їсти» ресурсів більше, і іншому слабшому їх залишиться менше.

Для рослин ресурсами є світло, вода, елементи мінерального живлення, діоксид вуглецю; для тварин - біомаса рослин, живі тварини чи мертва органічна речовина. Необхідним ресурсом для переважної більшості організмів є кисень.

Ресурсом може бути простір. Рослини для проходження життєвого циклу повинні отримати певну площу «під сонцем» і певний обсяг ґрунту для споживання води та елементів мінерального живлення (площа живлення). Рослинноїдним тваринам потрібна ділянка «пасовища» (для попелиці це буде частина листка, для косяка коней – десяток гектарів степу, для стада слонів – десятки квадратних кілометрів), м'ясоїдним тваринам – мисливський наділ.

Зрідка можлива і суто фізична нестача простору. Так, крокуси навіть виштовхують «зайві» цибулини із землі. У поселеннях мідій раковини так щільно притиснуті один до одного, що між ними не може втиснутись новий претендент на місце.

Розмаїттям умов існування організмів у різних частинахпланети й у різних екотопах пояснюється біологічна різноманітність - різноманітність живих організмів.

3. Статева структура популяції

Генетичний механізм визначення статі забезпечує розщеплення потомства за статтю щодо 1:1, так зване співвідношення статей. Але з цього не випливає, що таке співвідношення характерне для популяції в цілому. Зчеплені зі статтю ознаки часто визначають значні відмінності у фізіології, екології та поведінці самок та самців. Через різну життєздатність чоловічого і жіночого організмів це первинне співвідношення нерідко відрізняється від вторинного і особливо від третинного - характерного для дорослих особин. Так, у людини вторинне співвідношення статей становить 100 дівчат на 106 хлопчиків, до 16-18 років це співвідношення через підвищену чоловічу смертність вирівнюється і до 50 років становить 85 чоловіків на 100 жінок, а до 80 років - 50 чоловіків на 100 жінок .

Співвідношення статей у популяції встановлюється як за генетичним законам, а й у певною мірою під впливом довкілля.

Співвідношення особин за статтю і особливо частка самок, що розмножуються, в популяції мають велике значення для подальшого зростання її чисельності. У більшості видів стать майбутньої особини визначається в момент запліднення в результаті перекомбінації статевих хромосом. Такий механізм забезпечує рівне співвідношення зигот за ознакою статі, але з цього не випливає, що таке співвідношення характерно для популяції в цілому. Зчеплені зі статтю ознаки часто визначають значні відмінності у фізіології, екології та поведінці самців та самок. Наслідком цього є більш висока ймовірність загибелі представників будь-якої статі та зміна співвідношення статей у популяції.

Екологічні та поведінкові відмінності між особами чоловічої та жіночої статі можуть бути сильно виражені. Наприклад, самці комарів сімейства Culicidae, на відміну кровососних самок, в імагінальний період або харчуються зовсім, або обмежуються злизуванням роси, або споживають нектар рослин. Але навіть якщо спосіб життя самців і самок подібний, вони різняться за багатьма фізіологічними ознаками: темпи зростання, терміни статевого дозрівання, стійкість до змін температури, голодування тощо.

Відмінності у смертності виявляються ще ембріональний період. Наприклад, ондатр у багатьох районах серед новонароджених у півтора рази більше самок, ніж самців. У популяціях пінгвінів Megadyptes antipodes при виході пташенят із яєць подібної різниці не відзначається, але до десятирічного віку на кожних двох самців залишається лише одна самка. У деяких кажанів частка самок у популяції після зимової сплячки знижується часом до 20%. Багато інших видів відрізняються, навпаки, вищою смертністю самців (фазани, качки-крякви, великі синиці, багато гризунів).

Отже, співвідношення статей у популяції встановлюється як за генетичним законам, а й у певною мірою під впливом середовища.

У рудих лісових мурах (Formica rufa) з яєць, відкладених при температурі нижче +20 ° C, розвиваються самці, при вищій - майже самки. Механізм цього явища полягає в тому, що мускулатура сім'яприймача, де зберігається після копуляції сперма, активізується лише при високих температурах, забезпечуючи запліднення яєць, що відкладаються. З незапліднених яєць у перетинчастокрилих розвиваються лише самці.

Особливо наочно вплив умов середовища на статеву структуру популяцій у видів із чергуванням статевих та партеногенетичних поколінь. Дафнії Daphnia magna за оптимальної температури розмножуються партеногенетично, але при підвищеній або зниженій температурі в популяціях з'являються самці. На появу обох статей у попелиць можуть впливати зміни довжини світлового дня, температури, збільшення щільності населення та інші фактори.

Серед квіткових рослин зустрічається чимало дводомних видів, у яких існують чоловічі та жіночі особини: види верб, тополь, дрімота біла, щавель малий, пролісник багаторічний, бодяк польовий та ін. Є й види з жіночою дводомністю, коли одні особини мають двостатеві квітки, а інші – жіночі, тобто з нерозвиненим андроцеєм. Зазвичай андростерильні квітки дрібніші, ніж двостатеві. Таке явище зустрічається в сімействах губоцвітих, гвоздикових, ворсянкових, дзвіночкових та ін. Прикладами видів з жіночою дводомністю є чебрець Маршалла, материнка звичайна, м'ята польова, будра плющевидна, смолівка поникла, герань лісова і ін. У них полегшено перехресне запилення, частіше спостерігається протероандрія – більш раннє дозрівання пильовиків у порівнянні з маточками. У межах ареалу видів статева структура популяцій рослин більш менш постійна, проте зміна зовнішніх умов змінює співвідношення статей. Так, у посушливий 1975 р. в Заураллі різко зменшилася кількість жіночих форм, наприклад у степового шавлії в 10 разів, у спаржі лікарської в 3 рази.

У деяких видів підлога спочатку визначається не генетичними, а екологічними факторами. Так, у рослин Arisaema japonica підлога залежить від накопичення запасів поживних речовин у бульбах. З великих бульб виростають екземпляри із жіночими квітками, з дрібних – із чоловічими.

Статева структура популяції визначається за диференційного рівняння, запропонованому Р.А. Напівектовим.

де х o , х + - Число самців і самок відповідно; d t - Відрізок часу; b o і b + - народжуваність самців і самок однієї статевої групи відповідно, d o і d + - народжуваність самців та самок іншої статевої групи особин відповідно. Для визначення П. с. п. суттєву роль відіграє статевий індекс:

де n + - число особин жіночої статі, N - загальна кількість особин у популяції.

4. Зони екологічної поразки

Під екологічною поразкою мається на увазі значне регіональне чи локальне порушення умов середовища, що призводить до деструкції місцевих екологічних систем, місцевої господарської інфраструктури, серйозно загрожує здоров'ю та життю людей та завдає помітних економічних збитків.

Екологічні поразки бувають:

1. Різкі, раптові, катастрофічні, пов'язані з надзвичайними ситуаціями(НС), які, у свою чергу, поділяються на:

* природні катастрофи та стихійні лиха (землетруси, виверження вулканів, зсуви, повені, природні пожежі, урагани, сильні снігопади, лавини, епідемії, масові розмноження шкідливих комах тощо);

* Антропогенні (техногенні) катастрофи (промислові та комунікаційні аварії, вибухи, обвали, руйнування будівель та споруд, пожежі тощо).

2. Протяжні в часі, коли поразка є тривалим, поступово загасаючим наслідком НС, катастрофи, або, навпаки, виникає і виявляється як результат негативних змін, що поступово наростають. Масштаб таких поразок об'єктивно може бути не меншим за катастрофічні.

Протяжні у часі екологічні поразки у природі зазвичай є наслідком катастрофічних (стихійних чи антропогенних) порушень середовища, мають загасаючий характері і супроводжуються сукцессиями.

Антропогенні екологічні поразки, що тривають, в техносфері також можуть бути загасаючими наслідками техногенних катастроф - аварійних хімічних і радіаційних забруднень. Але є й такі, що поступово розвиваються внаслідок хронічних техногенних забруднень чи екологічних помилок та прорахунків у створенні нових господарських об'єктів та перетворенні територій.

Між деякими природними та антропогенними екологічними ураженнями немає чітких меж. Так, часто неможливо встановити справжню причину лісової пожежі; зсуви та повені можуть бути наслідком технічних аварій, а руйнування будівель – результатом тектонічних зрушень.

Зрозуміло, всі регіональні та локальні екологічні поразки роблять істотний внесок у глобальне порушення екосфери, в деградацію природного середовища на планеті.

Відповідно до Закону РФ "Про охорону навколишнього середовища" розрізняють зони надзвичайної екологічної ситуації(Дільниці території, де відбуваються стійкі негативні зміни природного середовища) та зони екологічного лиха (де ці зміни носять глибокий незворотний характер). Загалом у РФ зареєстровано понад 400 таких зон. Катастрофи техногенного (антропогенного) характеру становлять найбільшу екологічну небезпеку, т.к. спричиняють травми і загибель великої кількості людей, величезні економічні втрати та значне забруднення природного середовища. Велику екологічну небезпеку становлять збройні конфлікти та тероризм, особливо із застосуванням ядерної, хімічної чи бактеріологічної (біологічної) зброї.

Зони надзвичайної екологічної ситуації (ЗЧЕС) – ділянки території, де відбуваються стійкі негативні зміни у навколишньому середовищі, що загрожують здоров'ю населення, стану природних екосистем, генетичних фондів рослин та тварин.

Зони екологічного лиха (ЗЕБ) – ділянки території, на яких відбулися глибокі незворотні зміни навколишнього природного середовища, що спричинило погіршення здоров'я населення, порушення природної рівноваги, руйнування природних екосистем, деградацію флори та фауни.

Найбільш екологічно небезпечні техногенні аварії та катастрофи, що супроводжуються викидом шкідливих хімічних та радіоактивних матеріалів у навколишнє середовище (Чорнобиль, Челябінськ-65).

5. території, що охороняються

Основу територіальної охорони природи у Росії становить система особливо охоронюваних природних територій (ООПТ). Статус ООПТ нині визначається Федеральним Законом"Про природні території, що особливо охороняються", прийнятим Державною Думою 15 лютого 1995 р. Відповідно до Закону "Особливо охоронювані природні території - ділянки землі, водної поверхні та повітряного простору над ними, де розташовуються природні комплекси та об'єкти, які мають своє природоохоронне, наукове, культурне , естетичне, рекреаційне та оздоровче значення, які вилучені рішеннями органів державної влади повністю або частково з господарського використання та для яких встановлено режим спеціальної охорони."

Росія успадкувала від СРСР досить складну системукатегорій ООПТ, що формувалася еволюційно. У Законі виділяються такі категорії:

Державні природні заповідники, зокрема біосферні;

Національні парки;

природні парки;

Державні природні заказники;

Пам'ятники природи;

Дендрологічні парки та ботанічні сади;

Лікувально-оздоровчі місцевості та курорти.

Серед цих територій лише заповідники, національні парки та заказники федерального значення мають федеральний статус (замовники можуть бути і місцевими), решта форм охорони території зазвичай мають місцевий статус і тут не розглядаються. Крім того, Закон постулює можливість створення та інших категорій ООПТ, що вже реалізується. Традиційно найвищою формою охорони природних територій нашій країні є заповідники.

Заповідники організуються постановою Федерального уряду і перебувають під спільним керівництвом Федерації та її Суб'єкта, біля якого вони розташовуються - суто федеральної власності на природні об'єкти чинне законодавство країни передбачає. Території заповідників повністю вилучаються з господарського використання та не можуть відчужуватись, крім того, заповідники мають науковий відділ, який здійснює постійне вивчення їх природних комплексів. Завдання заповідників обмежуються охороною та дослідженням природних комплексів, просвітництвом, участю в екологічній експертизі, підготовці відповідних кадрів. Зазвичай біля заповідника виділяється зона, повністю закрита будь-якого впливу. Нерідко вздовж кордонів заповідників розташовуються їхні охоронні зони, які виконують буферну функцію з допомогою обмежень певні види господарську діяльність. У статусі заповідників реалізується найдієвіший для охорони територій режим. Станом на 1 січня 1998 р. в Росії діяло 98 заповідників загальною площею 32.9 млн. га. Територія цих вищих форм охорони становила 2.1% загальної площі країни.

Національні парки на відміну від заповідників поряд із завданнями з охорони та вивчення природних комплексів мають забезпечувати туризм та рекреацію громадян. На їх території можуть зберігатися земельні ділянки інших користувачів та власників із переважним правом національного парку на купівлю такої землі. На 1 січня 1998 р. у Росії діяло 32 природні національні парки загальною площею 6.7 млн. га. Територія цих вищих форм охорони становила 0.2% загальної площі країни.

Національні природні парки – нова для Росії форма охорони територій. Перші два (Лосиний острів і Сочинський) було створено лише 1983 р., 12 з 32 - останні п'ять років. Реалізація правового статусунаціональних парків поки що стикається із серйозною протидією з боку суб'єктів господарювання, діяльність яких цим статусом обмежується. Поки що цю форму не можна вважати ефективним методомтериторіальної охорони живої природи, проте увага громадськості та тенденції, відомі за іншими країнами, дають достатньо надій на поступову реалізацію потенціалу цієї форми охорони природних комплексів.

Природні заказники відрізняються від попередніх категорій тим, що їх землі можуть як відчужуватися, так і не відчужуватись у власників та користувачів, вони можуть бути як федерального, так і місцевого підпорядкування. Серед заказників федерального значення найбільшу роль грають зоологічні, інші форми - ландшафтні, ботанічні, лісові, гідрологічні, геологічні - менш поширені. На 1 вересня 1994 р. у країні існувало 59 мисливських та комплексних заказників федерального значення загальною площею 62.0 млн.га. Основною їхньою функцією є охорона мисливської фауни. Полювання заборонено завжди, але нерідко бувають запроваджені і дуже суттєві обмеження на лісоексплуатацію, будівництво та деякі інші види господарської діяльності. Охорона цих резерватів зазвичай досить непогано налагоджена

Значення охоронюваних територій у збереженні різноманітності тваринного та рослинного світу залежить від географічне положенняданої особливо охоронюваної території, її площі та різноманітності представлених на ній територій. Слід зазначити, що це чинники взаємопов'язані. На півдні та в горах при рівних площах різноманітність вища, ніж на півночі та на рівнинах. Так як в Росії зазвичай більші заповідники характерні для північних територій, це дещо компенсує відмінності їхньої ролі в охороні біоти. Зазвичай і дещо підвищено розмаїття житла навіть заповідних територій у староосвоєних регіонах. Справа в тому, що тут заповідники організуються найчастіше на раніше вже використовуваних землях - ліси тут хоча б частково проходили вирубками і гарами, степові та лучні ділянки часто вже розорювалися і, безумовно, служили сіножатями та пасовищами, нерідко мають антропогенне походження порушення рельєфу. , насипи доріг, ставки тощо. Природно, тут вища мозаїчність рослинного покриву і є досить значна кількість видів - супутників людини - бур'янів та інших синантропів. Крім того, острівці збереженої природи серед антропогенного ландшафтумають підвищену привабливість для багатьох видів тварин і вони тримаються майже виключно на них, ніде навколо заповідників не зустрічаючись

Визначити індекс народжуваності, рівняння смертності, життєздатність популяції та побудувати вікові піраміди для двох популяцій лісових мишей.

Таблиця 1

ТРОФІЧНИЙ ЛАНЦЮГ	Рослини-»» Миша-»»Їжак-»»Лисиця
Співвідношення біомаси та чисельності у харчовому ланцюгу
Чисельність мишей за віковими групами для 1-ої та 2-ої ПОПУЛЯЦІЇ
Смертність віком від 0 до 10міс., % (1-а популяція/2-я популяція)
Кількість народжених (від числ. розмн-ся), % (1-а попул-я/2-я попул-я)
Біомаса продуцентів у харчовому ланцюгу, ц/га.

Хід розрахунку

Побудова вікових пірамід популяцій

Для побудови вікових пірамід популяції мишей необхідно розрахувати чисельність особин кожної вікової групи влітку. Виходячи з чисельності вікових груп весняної популяції та даних щодо народжуваності та смертності з умов завдання робимо для 1-ї популяції розрахунок з урахуванням наступних показників: - у розмноженні беруть участь миші вікових груп 2-4 місяці (86 особин), 4-6 місяців (60 ), 6-8 місяців (43), 8-10 місяців (36 особин) = 225;

Сеголетки - це кількість народжених дитинчат (чисельність збільшується в 2 рази) = 225 * 2 = 450;

Відсоток особин, що вижили у віці від 0 до 10 місяців -75%. За умовою завдання відомо, що смертність мишей віком від 0 до 2 місяців становить 25%. Усіх особин популяції приймаємо за 100%, значить особин, що вижили: 100% - 25% = 75% або 0,75;

Розрахунок проводимо у таблиці 2

Таблиця 2 - Розрахунок чисельності першої популяції мишей

	Кількість особин
		Хід розрахунку
		(86+60+43+36) х 2

За даними таблиці 2 обчислюємо для 1-ї популяції мишей:

Чисельність всіх вікових груп популяції мишей навесні - 445;

Чисельність всіх вікових груп популяції мишей влітку - 777

для 2-ї популяції розрахунок з урахуванням наступних показників: - у розмноженні беруть участь миші вікових груп 2-4 місяці (86 особин), 4-6 місяців (60), 6-8 місяців (43), 8-10 місяців (36 особин ) = 225;

Сеголетки - це кількість народжених дитинчат (чисельність розмножуються збільшується в 0,5 раза) = 225 * 0,5 = 113;-відсоток особин, що вижили у віці від 0 до 10 місяців -68%. За умовою завдання відомо, що смертність мишей віком від 0 до 2 місяців становить 32%. Всіх особин популяції приймаємо за 100%, значить особин, що вижили: 100% - 35% = 68% або 0,68;

Розрахунок робимо в таблиці 3

Таблиця 3 - Розрахунок чисельності другої популяції мишей

	Кількість особин
		Хід розрахунку
		(86+60+43+36) х 0,5

За даними таблиці 3 обчислюємо для 2-ї популяції мишей:

чисельність всіх вікових груп популяції мишей навесні - 445

чисельність всіх вікових груп популяції мишей влітку – 409.

Будуємо вікові піраміди для літніх популяцій мишей (малюнки 1 та 2). Для цього по осі абсцис відкладаємо чисельність особин, по осі ординат - вікові періоди. у вигляді горизонтального прямокутника. Аналогічно добудовуємо прямокутники для інших вікових груп.

Розрахунок популяційних показників та оцінка життєздатності популяції

Розрахунок таких популяційних показників, як індекс народжуваності та рівняння смертності провадимо за формулами 1 і 2.

Індекс народжуваності для першої популяції мишей розраховуємо:

де n число новонароджених особин за 2 місяці (450);

N - загальна чисельність популяцій мишей влітку (777).

Індекс народжуваності для другої популяції мишей розраховуємо:

Рівняння смертності для популяцій мишей розраховуємо:

1-а населення

де N 1 - чисельність всіх вікових груп популяції навесні (445);

N 2 - чисельність всіх вікових груп популяції влітку (777);

V(t 2 - t 1) - кількість особин, що народилися за 2 міс. (450);

t 2 – t 1 – кількість днів у двох місяцях (61).

2-я населення

де N1 – чисельність всіх вікових груп популяції навесні (445);

N2 - чисельність всіх вікових груп популяції влітку (409);

V(t2 – t1) – кількість особин, що народилися за 2 міс. (113);

t2 – t1 – кількість днів у двох місяцях (61).

Оцінка життєздатності популяцій проводиться за порівняння показників, наведених у таблиці 4 та довідковою таблицею 5

Таблиця 4 - Визначення життєздатності населення

Таблиця 5 – Показники життєздатності популяцій мишей

Висновок:за даними таблиці 3 визначаємо, що 1-а популяція мишей більш життєздатна, ніж 2-а популяція мишей

7. Завдання 2

Для більш життєздатної популяції мишей за результатами задачі1 скласти схему харчового ланцюга для популяції лісових мишей, розрахувати чисельність її видів та побудувати піраміду чисельності.

Дано:Населення мишей включено в наступний харчовий ланцюг: трав'янисті рослини, миша, їжак, лисиця.

Приймаємо, що в даному харчовому ланцюзі представники кожного наступного рівня харчуються лише організмами попереднього рівня. Біомаса продуцентів у цьому харчовому ланцюгу становить 150 ц/га. Співвідношення біомаси та чисельності приймаються такими: 1 втеча трав'янистої рослини – 5 г; 1 миша – 10г; 1 їжак -500 г; 1 лисиця - 5000 г

Хід розрахунку

Простий приклад харчового ланцюга (рослини - миша - їжак - лисиця) дає наступна послідовність: рослинність - тварина, що харчується рослинністю, - дрібніша хижа тварина - більша хижа тварина. У цьому ланцюзі здійснюється односпрямований потік речовини та енергії від однієї групи організмів до іншої. Побудуємо харчовий ланцюг для популяцій.

Біомаса продуцентів (I трофічний рівень) за умовою завдання становить 15000 кг/га. Для спрощення розрахунків приймаємо, що тварини кожного трофічного рівня харчуються лише організмами попереднього рівня. З урахуванням правила переходу енергії з одного трофічного рівня в інший (закон Ліндемана) розраховуємо біомасу для наступних трофічних рівнів (таблиця 6).

Співвідношення біомаси та чисельності приймаються такими: 1 втеча трав'янистої рослини - 5 г; 1 миша – 10 г; 1 змія – 100 г; 1 яструб -2000 р. Визначаємо чисельність видів за співвідношенням ваги однієї особини та розрахованої біомаси:

Чисельність продуцентів (рослин)

15000 кг/га: 0,005 кг = 3 000 000 особин,

Чисельність консументів 1-го порядку (миші)

1500 кг/га: 0,01 кг = 150 000 особин

Чисельність консументів 2-го порядку (їжака)

150 кг/га: 0,5 кг = 300 особин

чисельність консументів 3-го порядку (лисиці)

15 кг/га: 5 кг = 3 особини

Таблиця 6 - Розрахунок біомаси та чисельності для харчового ланцюга

Для побудови піраміди чисел по осі абсцис відкладаємо чисельність, по осі ординат – трофічні рівні, починаючи з 1-го знизу нагору. Значення чисельності для всього трофічного рівня ділиться навпіл і відкладається половина зліва від 0, інша - справа як горизонтального прямокутника. Аналогічно добудовуємо прямокутники для решти трофічних рівнів, накладаючи їх один на інший знизу вгору.

популяція народжуваність харчовий

Список літератури

1. Івонін В.М., Водяний Екологія: Навч. посібник.-- Ростов-н / Д: СКНЦ, 2000.

2. Екологія / За ред.проф. В.В. Денисова. - М.ІКЦ «Березень»; Ростов н/Д: Вид. Центр «Березень»; 2006. -

3. Засоби В.В. Методичні вказівкидля проведення практичних занять із дисципліни "Екологія". - Новочеркаськ. : НГМА, 1996.

4. Засоба В.В., Левченко О.М., Богатова Є.С. Вказівки з дисципліни «Екологія». - Новочеркаськ: НДМА, 1998.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Поняття популяції в екології, її структура та види, просторові підрозділи. Чисельність та щільність популяцій, специфічні внутрішньовидові взаємозв'язки. Пристосувальні риси груповий організації, місце популяції в ієрархії біологічних систем.

реферат, доданий 21.11.2010


Властивості популяції: динаміка чисельності особин та механізми її регулювання. Зростання чисельності популяції та її наслідки. Криві зміни чисельності популяції, їх циклічний та стрибкоподібний види. Модифікуючі та регулюючі екологічні фактори.

реферат, доданий 23.12.2009


Поняття та критерії оцінювання щільності популяції, основні фактори, що впливають на її значення. Структура густини популяції. Сутність та структура біоценозу, типи харчових ланцюгів. Компоненти видового розмаїття біоценозу. Екосистема та її динаміка.

короткий виклад , доданий 24.11.2010


реферат, доданий 06.07.2010


контрольна робота, доданий 28.09.2010


Рідкісні види тварин, занесені до Червоної книги Російської Федерації: червонозоба казарка, лебідь-клікун, балобан, вовк червоний, ірбіс. Основні фактори, що впливають на чисельність популяції: браконьєрство, відгінне тваринництво, глибокосніжжя.

реферат, доданий 13.03.2011


Основні промислові різновиди рибної популяції Авачинської затоки (Петропавловськ-Командорська підзона). Їх біологічна характеристика, стан запасів та промислове значення. Характеристика шляхів та можливостей збереження видового складу.

курсова робота , доданий 18.01.2012


Проблеми екології як науки. Середовище як екологічне поняття, його основні чинники. Середовища життя, популяції, їх структура та екологічні характеристики. Екосистеми та біогеоценоз. Вчення В.І. Вернадського про біосферу та ноосферу. Охорона навколишнього середовища.

методичка, доданий 07.01.2012


Статичні та динамічні характеристики, механізми регуляції чисельності популяції. Діапазон толерантності. Міграція, конкуренція та хижацтво як фактор регуляції. Статичні та динамічні характеристики популяції. Народжуваність та смертність.

презентація , доданий 02.03.2013


Біологія та екологія рідкісних видів рослин. Насіннєва продуктивність популяції Касатик (Ірис) карликовий. Особливості агротехніки, добриво та догляд за ірисами, їх хвороби, шкідники, заходи боротьби та профілактика. Антропогенний вплив на популяцію ірису.

Стійкість популяції залежить від цього, наскільки структура і внутрішні властивості популяції зберігають свої пристосувальні риси і натомість мінливих умов існування. У цьому полягає принцип гомеостазу - підтримання рівноваги популяції із середовищем. Гомеостаз властивий популяціям всіх груп живих організмів. Взаємодія популяції із середовищем опосередковується через фізіологічні реакції окремих особин. Формування адаптивної реакціїлише на рівні популяції визначається різноякісністю особин. Видові особливості біології, розмноження, ставлення до факторів середовища харчування формують загальний характер використання території та тип соціальних відносин. Це визначає видовий тип просторової структури популяцій. Його критеріями є характер місцеперебування, ступінь прихильності до території, наявність угруповань особин та ступінь їхньої дисперсності в просторі. Підтримка просторової структури популяції то, можливо виражено територіальної агресією (агресивне поведінка, спрямоване особин свого виду), маркуванням території.

Генетична структура визначається насамперед багатством генофонду. Сюди входить і ступінь індивідуальної мінливості (перетворення генофонду популяції під впливом відбору). При зміні умов середовища адаптованими виявляються особини, що відхиляються від середнього значення. Саме ці особи забезпечують виживання популяції. Подальша її доля залежить від того, чи це стійкий процес чи незакономірне відхилення. У першому випадку відбувається спрямований відбір, другий зберігається вихідний стереотип.

Використання території передбачає певне обмеження густини, розосередження особин у просторі. Для забезпечення стійкого підтримки контактів потрібна концентрація особин. Під оптимальною щільністю розуміється такий її рівень, у якому ці дві біологічні завдання врівноважені. Принцип авторегуляції щільності виходить із те, що пряма конкуренція за ресурси впливає зміни чисельності і щільності населення лише за браку їжі, сховищ тощо.

Існує різні типирегуляції чисельності. 1) Хімічна регуляція представлена ​​у нижчих таксонів тварин, які не мають інших форм комунікації, а також у водних тварин. Так, у щільних популяціях пуголовків під впливом метаболітів відбувається поділ особин за темпами розвитку, частина їх пригнічує розвиток своїх побратимів. 2) Регуляція через поведінку властива найвищим тваринам. У деяких тварин зростання щільності призводить до канібалізму. Так, у гуппі виживає 1-й виводок, потім з наростанням щільності вже 4-й виводок повністю з'їдається матір'ю. У птахів, що насиджують кладку з одного яйця, старші пташенята при нестачі корму з'їдають молодших. 3) Регулювання через структуру. Внаслідок різноякісності частина особин відчуває стрес. Зі зростанням щільності рівень стресу у популяції збільшується. Стан стресу гормонально інгібує функції розмноження. У деяких випадках агресія може бути фактором обмеження чисельності. Агресія властива дорослим та домінантам, а стрес виражений у низькорангових особин. 4) Виселення особин зі складу угруповань, що розмножуються. У цьому полягає перша реакція популяції зростання щільності; при цьому розширюється ареал і оптимальна густина підтримується без зниження чисельності. У нижчих хребетних стимулом до розселення може бути накопичення серед метаболітів, у ссавців частота зустрічей із запаховими мітками зростає зі збільшенням щільності, що може стимулювати міграцію. Загибель тварин серед частини, що розселяється вище, ніж серед решти (втрати у полівок при розселенні становлять 40-70%). У стадних тварин відбувається поділ стад та їх відкочування.

Динаміка популяцій

Чисельність популяції та її щільність змінюється у часі. Місткість середовища коливається в сезонному та багаторічному масштабах, що визначає динаміку щільності навіть за постійного рівня відтворення. У популяціях постійно відбуваються приплив особин ззовні та виселення частини їх за межі популяції. Це визначає динамічний характер популяції як системи, складеної безліччю окремих організмів. Вони відрізняються один від одного за віком, статтю, генетичними особливостями та ролі у функціональній структурі популяції. Чисельне співвідношення різних категорій організмів у складі популяції називається демографічною структурою.

Вікова структура популяції визначається співвідношенням різних вікових груп (когорт) організмів у складі популяції. Вік відбиває час існування цієї групи у популяції (абсолютний вік організмів) і стадійний стан організму (біологічний вік). Темпи зростання популяції визначаються часткою особин, що у репродуктивному віці. Відсоток нестатевих організмів відображає потенційні можливості відтворення в майбутньому.

Вікова структура змінюється у часі, що пов'язані з різною смертністю у різних вікових групах. У видів, котрим роль зовнішніх чинників невелика (погода, хижаки тощо. п.), крива виживання відрізняється слабким зниженням до віку природної смерті, та був різко падає. У природі такий тип рідкісний (поденки, деякі великі хребетні, людина). Багатьом видів характерна підвищена смертність на початкових стадіях онтогенезу. У таких видів крива виживання різко падає на початку розвитку, а потім відзначається низька смертність тварин, які пережили критичний вік. При рівномірному розподілі смертності за віком характер виживання представляється як діагональної прямої лінії. Цей тип виживання властивий насамперед видам, розвиток яких йде без метаморфозу за достатньої самостійності потомства. Ідеальна крива виживання виявилася жителям Стародавнього Риму.

Статева структура популяції як визначає розмноження, а й сприяє збагаченню генофонду. Генетичний обмін між особинами властивий практично всім таксонам. Але існують організми, що розмножуються вегетативно, партеногенетично чи міозом. Тому чітка статева структура виражена у вищих груп тварин. Статева структура динамічна і пов'язана з віковою, оскільки співвідношення самців і самок змінюється у різних вікових групах. У зв'язку з цим розрізняють первинне, вторинне та третинне співвідношення статей.

Первинне співвідношення статей визначається генетично (засновано різноякісності хромосом). У процесі запліднення можливі різні комбінації хромосом, що впливає половину потомства. Після запліднення включаються інші впливи, стосовно яких у зигот та ембріонів проявляється диференційована реакція. Так, у рептилій та комах відбувається формування самців чи самок у певних інтервалах температур. Напр., запліднення у мурах йде при температурі вище 20˚С, а при нижчій відкладаються незапліднені яйця, з яких вилуплюються тільки самці. Внаслідок подібних впливів на характер розвитку та неоднакового рівня смертності новонароджених різної статі співвідношення самців та самок (вторинне співвідношення статей) відрізняється від генетично визначеного. Третинне співвідношення статей характеризує цей показник серед дорослих тварин і складається внаслідок різної смертності самців та самок у процесі онтогенезу.

Здатність популяції до відтворення означає потенційну можливість її збільшення чисельності. Це зростання можна уявити як процес, що постійно йде, масштаби якого залежать від швидкості розмноження. Остання визначається як питомий приріст чисельності за одиницю часу: r = dN/Ndt,

де r – миттєва (за короткий проміжок часу) питома швидкість зростання популяції, N – її чисельність та t – час, протягом якого враховувалася зміна чисельності. Показник миттєвої питомої швидкості популяції r визначають як репродуктивний (біотичний) потенціал популяції. Експонентне зростання можливе лише за умови постійного значення r . Але зростання популяції будь-коли реалізується у цій формі. Зростання чисельності обмежене комплексом чинників довкілля і складається як наслідок співвідношення народжуваності і смертності. Реальне зростання популяції деякий час йде повільно, потім зростає і виходить на плато, що визначається ємністю угідь. Це відбиває баланс процесу розмноження з харчовими та іншими ресурсами.

Чисельність популяцій залишається постійної навіть за виході на плато, виявляються закономірні підйоми і спади чисельності, мають циклічний характер. Залежно від цього виділяється кілька типів динаміки чисельності.

1. Стабільний тип характеризується малою амплітудою та тривалим періодом коливань чисельності. Зовні вона сприймається як стабільна. Такий тип властивий великим тваринам з великою тривалістю життя, пізнім настанням статевої зрілості та низькою плодючістю. Це відповідає низькій нормі смертності. Напр., копитні (період коливання чисельності 10-20 років), китоподібні, гомініди, великі орли, деякі рептилії.

2. Лабільний (флуктує) тип відрізняється закономірними коливаннями чисельності з періодом порядку 5-11 років і значною амплітудою (у десятки, іноді сотні разів). Характерні сезонні зміни великої кількості, пов'язані з періодичністю розмноження. Цей тип властивий тваринам з тривалістю життя 10-15 років, більш раннім статевим дозріванням та високою плодючістю. Сюди відносяться великі гризуни, зайцеподібні, деякі хижі, птахи, риби та комахи з довгим циклом розвитку.

3. Ефемерний (вибуховий) тип динаміки відрізняється нестійкою чисельністю з глибокими депресіями, спалахами масового розмноження, що змінюються, при яких чисельність зростає в сотні разів. Її перепади здійснюються дуже швидко. Загальна довжина циклу зазвичай становить до 4-5 років, їх пік чисельності займає найчастіше 1 рік. Цей тип динаміки характерний для короткоживучих (не більше 3 років) видів з недосконалими механізмами адаптації та високою загибеллю (дрібні гризуни та багато видів комах).

Екологічні стратегії. Різні типи динаміки відбивають різні життєві стратегії. Це покладено основою концепції екологічних стратегій. Суть її зводиться до того, що виживання та відтворення виду можливе або шляхом вдосконалення адаптацій, або шляхом посилення розмноження, що компенсує загибель особин і критичних ситуаціях дозволяє швидко відновити чисельність. Перший шлях називається К-стратегією. Він властивий великим формам із великою тривалістю життя. Їх чисельність лімітується переважно зовнішніми чинниками. К-стратегія означає відбір якість - підвищення адаптивності і стійкості, а r -стратегія - відбір кількість через компенсацію великих втрат високим репродуктивним потенціалом (підтримка стійкості популяції через швидку зміну особин). Цей тип стратегії властивий дрібним тваринам із великою смертністю та високою плідністю. Види з r-стратегією (r - швидкість зростання популяції) легко освоюють місцеперебування з нестабільними умовами та відрізняються високим рівнем енерговитрат на репродукцію. Їхнє виживання визначається високою репродукцією, що дозволяє швидко відновлювати втрати.

Існує ряд переходів від r – до К-стратегії. Кожен вид у своїй адаптації до умов існування комбінує різні стратегіїу різних поєднаннях.

Для рослин Л.Г.Раменський (1938) виділив 3 типи стратегій: віолентний (конкурентні види з високою життєвістю і здатністю швидко освоювати простір); патієнтний (види, стійкі до несприятливих впливів і тому здатні освоювати недоступні для інших місцеперебування) та експлерентні (види, здатні до швидкого розмноження, активно розселяються та освоюють місця з порушеними асоціаціями).

Чинники динаміки чисельності. 1) До залежних від щільності населення ставляться комплекс абіотичних чинників, які переважно впливають через клімат і погоду. Вони діють лише на рівні організму і тому їхній ефект не пов'язані з чисельністю чи щільністю. Дія цих факторів однобічна: організми можуть до них пристосовуватися, але не в змозі вплинути. Ефект впливу кліматичних факторів проявляється через смертність, що зростає в міру відхилення сили впливу від оптимуму. Рівень смертності та виживання визначається лише силою фактора з урахуванням адаптивних можливостей організму та деяких характеристик середовища (наявність притулків, пом'якшувальна дія попутних факторів тощо). Так, якщо взимку низька температура та мало снігу, чисельність дрібних гризунів виявиться низькою. Те саме стосується і лісових курячих птахів, що рятуються від морозів у снігових лунках. Клімат може впливати і опосередковано через зміни кормових умов. Так, хороша вегетація рослин сприяє розмноженню травоїдних тварин. Зв'язок абіотичних чинників зі структурою популяції може виражатися у вибірковій смертності певних груп тварин (молодняка, мігрантів та інших.). За підсумками зміни структури популяції може змінюватися (як вторинний ефект) рівень відтворення. Однак дія кліматичних факторів не призводить до створення стійкої рівноваги. Ці чинники неспроможні реагувати зміни щільності, т. е. діяти за принципом зворотних зв'язків. Тому метеорологічні умови відносяться до категорії факторів, що модифікують.

2) Чинники, які від щільності популяції, включають впливом геть рівень і динаміку чисельності їжі, хижаків, збудників хвороб тощо. Діючи чисельність популяцій, вони самі зазнають впливу з боку і тому ставляться до категорії регулюючих чинників. Ефект дії проявляється з деяким уповільненням. Через війну щільність популяції виявляє закономірні коливання навколо оптимального рівня.

Одна з форм - відносини споживача та його їжі. Роль їжі зводиться до того, що висока забезпеченість їжею викликає зростання народжуваності та зниження смертності у популяції споживачів. В результаті зростає їхня чисельність, що веде до виїдання їжі. Відбувається погіршення умов життя споживача, падіння народжуваності та збільшення смертності. Через війну знижується прес на кормову популяцію.

Трофічні цикли чисельності виникають за умов відносин типу хижак-жертва. Обидві популяції впливають чисельність і щільність одне одного, відбувається формування повторюваних підйомів і спадів чисельності обох видів, причому чисельність хижака відстає від динаміки популяції жертви.

Популяційні цикли. Динаміка народжуваності і смертності проявляється через механізми авторегуляції, т. е. населення бере участь у освіті відповіді вплив чинників як типів динаміки чисельності. Система авторегуляції працює за принципом кібернетики: інформація про щільність ↔ механізми її регулювання. Така система регулювання містить у собі джерело постійних коливань. Це виражається циклом динаміки чисельності: амплітудою (розмах коливань) та періодом (тривалість циклу).

Підтримання оптимальної щільності шляхом регулювання рівня розмноження та смертності перебуває у тісній залежності від структури популяції. Принаймні ускладнення структури ускладнюються механізми регуляції (у вищих хребетних має значення поведінка). Їх ефективність полягає в різноякісності особин у складі популяції: рівень розмноження змінюється залежно від становища у структурі. Виразність стресу різна у різнорангових особин. У ряду видів резидентами, що розмножуються, стають високорангові особини. Коливання чисельності позначаються просторової структурі популяції: підвищення щільності компенсується розселенням з ядра популяції та створенням поселень на периферії. Залежно від характеру сезонних змін чисельності змінюється демографічна структура популяції, інтенсивність розмноження та рівень виживання.

Таким чином, динаміка чисельності тварин є взаємодії популяції з умовами її життя. Зміни чисельності відбуваються під впливом складного комплексу факторів, дія яких трансформується через внутрішньопопуляційні механізми. У цьому коливання пов'язані з динамікою структури популяції та її параметрів.

Динаміка цінопопуляцій виражена змінах популяційних параметрів. Щодо рослин розглядаються популяційні цикли з позицій зміни структури та функції популяцій. Динаміка чисельності тварин пов'язані з особинами. У рослин це складніше, оскільки як елементи популяції можуть виступати як особини, так і клони (сукупності особин вегетативного походження). Структура цінопопуляцій може розглядатися у кількох аспектах: склад популяції (кількісне співвідношення елементів), будова ( взаємне розташуванняелементів у просторі), функціонування (сукупність зв'язків між елементами). Динаміка цінопопуляцій включає зміни у часі всіх аспектів структури (чисельність, біомаса, продукція насіння, віковий спектр та склад). Чисельність і щільність цінопопуляції залежить від співвідношення народжуваності і смертності. Плодючість у квіткових рослин відповідає потенційній насіннєвій продуктивності (кількість сім'язачатків на втечу). Фактична насіннєва продукція (кількість повноцінного стиглого насіння на втечу) відбиває реальний рівень відтворення популяції. Вона відбиває процеси популяційного самопідтримання. Фактори, що обмежують насіннєву продуктивність: недостатність запилення, нестача ресурсів, вплив фітофагів та хвороб. Велике значеннямає вегетативне розмноження – відділення структурних частин та їх перехід до самостійного існування.

Зміни рівня відтворення та смертності формують динаміку структури, біомаси та функціонування цінопопуляцій. Щільність впливає на інтенсивність росту рослин, стан насіннєвої продукції та вегетативного зростання. При збільшенні щільності смертність зростає, а деяких випадках змінюється і тип виживання. При малих густинах смертність велика, оскільки тут значний вплив зовнішніх факторів. Зі збільшенням щільності формується «ефект групи», а при загущенні понад певний поріг смертність знову зростає в результаті перекриття фітогенних зон та взаємного пригнічення. Залежна від щільності смертність спрямована проти необмеженого зростання популяції та стабілізує її чисельність у межах, близьких до оптимуму.

Поступове підвищення рівня життя за останні два століття призвело до збільшення середньої тривалості життя. З таблиць, складених статистиком У. Фарром для Англії та Уельсу і які стосуються 1838–1854 рр., слід, що середня тривалість життя тоді дорівнювала 40,9 року. З розвитком медицини та гігієни середня тривалість життя збільшилася до 49,2 року (1900–1902 рр.). У 1945 р. середня тривалість життя досягла 65,8, тобто. збільшилася за п'ять десятиліть приблизно на 16 років.

Коротко про головне

Екологічна взаємодія середовища та співтовариства визначає чисельність популяції. Ця величина є показником того, наскільки успішно співтовариство підпорядковує собі середовище (в результаті свідомої діяльності або якимось іншим шляхом).

Прискорене зростання чисельності населення розпочалося приблизно 8000 років тому. В епоху палеоліту та мезоліту щільність населення становила менше 1 особи на 3 км2. В епоху неоліту, коли людина стала обробляти землю, густина зросла приблизно в 10 разів; у бронзовому та залізному повіках – ще в 10 разів. Загальне числолюдей в епоху неоліту визначають приблизно 5 млн, а в період появи перших великих міст- У 20-40 млн.

Сучасному вигляду Homo sapiens знадобилося близько 20 тис. років, щоб досягти чисельності 200 млн (за часів Римської імперії). У наступні 1500 років (до 1600 р. н.е.) населення земної кулізросла до 500 млн, ще через 200 років – більш ніж подвоїлося (близько 1 млрд 1800 р.).

Чисельність людської популяції регулюється як біологічними, а й культурними чинниками.

Зростання популяції слід як процес, пов'язані з рівновагою трьох демографічних чинників – плодючості, смертності і міграції.

Рівень життя тієї чи іншої людської спільноти залежить від способу, за допомогою якого це співтовариство досягає рівноваги в певних екологічних умовах. Ця рівновага може бути досягнута завдяки вищій загальній смертності або високій захворюваності, а також за рахунок напруженої роботи, погіршення здоров'я або нестачі матеріальних благ. Для характеристики рівноваги можна користуватися різними критеріями (у тому числі такими, що визначають рівень споживання, працездатність, енергію чи грошовий дохід, що припадає на душу населення), а також різними демографічними показниками. На особливу увагу заслуговують показники дитячої смертності та середньої тривалості життя.

Контрольні питання

1. Від яких чинників залежить густота населення та його чисельність?

2. Які регулюють чисельність популяції?

3. Які заходи щодо регулювання чисельності популяцій людини?

Література

Обов'язкова

1. Хрісанфова Є.М., Перевізників І.В. Антропологія. - М.: вища школа, 2002.

2. Хомутов А.Є. Антропологія. - Ростов н / Д: Фенікс, 2004.

Додаткова

1. Бігон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Екологія. Особи, популяції та спільноти. Т.

Жоден живий організм будь-якого виду немає окремо з інших - всі вони утворюють групи, звані популяціями. Усередині популяції існують досить складні взаємодії, але як у відносинах коїться з іншими популяціями, і з навколишнім середовищем, - населення виступає як деякої цілісної структури. Тому найнижчий рівень організації живої речовини, що розглядається в екології, це популяційний рівень.

Основна характеристика популяції - її загальна чисельність чи щільність (чисельність одиницю простору, займаного населенням). Зазвичай вона виявляється або в кількості особин, або в їхній біомасі. Чисельність визначає розмір популяції. Характерно, що у природі існують певні нижні і верхні межі розмірів популяції. Верхня межа визначається потоком енергії в екосистемі, в яку входить популяція, займаним нею трофічним рівнем та фізіологічними характеристиками утворюють популяцію організмів (величиною та інтенсивністю метаболізму). Нижня межа зазвичай визначається суто статистично - за дуже малої чисельності різко збільшується ймовірність флюктуацій, які можуть призвести до повної загибелі популяції.

Одним з основних екологічних принципів є твердження, що в необмеженому стаціонарному та сприятливому до організмів середовищі розмір популяції експоненційно зростає. Проте, як згадувалося, у природі цього будь-коли спостерігається - розмір популяції завжди обмежений зверху. Як лімітуючий фактор (або лімітуючих факторів) можуть виступати світло, їжа, простір, інші організми і т.д.

Динаміка зміни загальної чисельності популяції визначається двома процесами - народженням та смертю.

p align="justify"> Процес народження характеризується народжуваністю - здатністю популяції до збільшення чисельності. Максимальна (абсолютна, фізіологічна) народжуваність - це максимально можлива кількість нащадків, що виробляється однією особиною в ідеальних екологічних умовах за відсутності будь-яких лімітуючих факторів і визначається лише фізіологічними можливостями організму. Екологічна народжуваність (чи просто народжуваність) пов'язані з збільшенням популяції реально існуючих умовах середовища. Вона залежить як від розміру та складу популяції, так і від фізичних умов довкілля.

Процес зменшення чисельності населення характеризується смертністю. За аналогією з народжуваністю, розрізняють: мінімальну смертність, пов'язану з фізіологічною тривалістю життя, і екологічну, що характеризує ймовірність загибелі особини в реальних умовах. Очевидно, що екологічна смертність набагато перевищує фізіологічну.

Розглядаючи динаміку ізольованої популяції, вважатимуться, що показники народжуваності та смертності є узагальненими параметрами, що характеризують взаємодію популяції з довкіллям.