Влажность и отношение к ней животных и растений.

Вода (влажность) – важнейший экологический фактор, без которого невозможно существование жизни (животные организмы на 60-80% состоят из воды).

Основные показатели влажности (водного режима местообитания):

1) Абсолютная влажность воздуха (p) – это масса водяного пара в 1м³ воздуха (в граммах). В Беларуси – от 1,5 г/м³ зимой до 14 г/м³ летом.

2) Относительная влажность воздуха (r) – отношение абсолютной влажности к максимальной (ps) (масса водяного пара, способная полностью насытить 1м³ воздуха):

r = p/ps_* 100%

В Беларуси относительная влажность – около 80% (годовая): максимальная – в ноябре (88-90%), минимальная – в мае (65-70%). При тумане достигает 100%.

3) Дефицит насыщения воздуха (d) – разница между максимальной и абсолютной влажностью:

d = ps – p

По отношению к водному режиму местообитания наземные организмы делятся на 3 группы:

1) Гигрофильные (влаголюбивые);

2) Мезофильные (предпочитают умеренную влажность);

3) Ксерофильные (сухолюбивые).

У растений:

1) Гигрофиты – растения, обитающие во влажных местах, не переносящие водного дефицита и обладающие невысокой засухоустойчивостью (тропические растения, растения сырых лесов, болот).

2) Мезофиты – растения умеренно увлажненных мест обитаний (луговые травы, лиственные деревья, большинство с/х культур).

3) Ксерофиты – растения сухих местообитаний. 2 группы:

а) суккуленты – накапливают в тканях значительное количество воды, имеют мясистые и сочные стебли и листья (кактусы, алоэ).

б) склерофиты – сухие, жесткие кустарники или травы, интенсивно испаряющие влагу, имеющие большие корни и видоизмененные в иглы и колючки листья (саксаул, верблюжья колючка).

У животных:

1) Гигрофилы – влаголюбивые животные, не имеющие механизмов регулирования водного баланса (комары, мокрицы, моллюски, земноводные).

2) Мезофиллы – животные, обитающие в условиях умеренной влажности (многие насекомые, млекопитающие, птицы).

3) Ксерофилы – сухолюбивые животные с хорошо развитыми механизмами водного обмена. Запасают воду или получают ее в ходе окислительно-восстановительных реакций (верблюд, пустынные грызуны, пресмыкающиеся).

 

9.Популяционная экология. Понятие популяции, характеристики популяции.

Популяционная экология, раздел экологии, изучающий популяцию как элементарную форму существования вида. Основной предмет П. э. — исследование структуры популяции и её динамики, полового и возрастного состава популяции животных, определяющих её плодовитость и характер размножения, что служит приспособлением к условиям существования, т.к. обеспечивает темпы воспроизведения соответственно смертности особей.

Понятие популяции

Популяция – совокупность особей одного вида, обитающих длительное время на определённой территории.

Определение появилось вначале 20-го века. Пример: популяция колорадского жука на картофельном поле, популяция ели в лесу.

В настоящее время это определение дополнено в связи с рядом причин:

1) необходимо учитывать неоднородность внутренней структуры популяции (несхожесть особей, пространственная разобщённость);

2) особи могут переходить из популяции в популяцию и из одной среды в другую (у стрекоз личинки развиваются в воде, а взрослые – на суше);

3) на обширных территориях могут существовать изолированные группировки, которые имеют свои экологические особенности; следовательно, образуют экологические формы вида (подвиды и расы), следовательно, особи одного вида могут относиться к разным популяциям. Пример: популяция белки в тайге, популяция белки в широколистных лесах.

4) в различные периоды одна и та же популяция может сильно изменять свою численность, следовательно, изменяются размеры территорий, занимаемые популяцией. Пример: саранча во время вспышек численности занимает обширные территории, объединяя несколько популяций в одну.

Таким образом, современное определение популяции звучит следующим образом:

Популяция – любая совокупность особей одного вида, способная обмениваться генетической информацией, обладающая особой внутренней структурой и существующая неопределённо длительное время на данной территории.

Характеристики популяции

Статические (пространственные) – описывают состояние популяции в какой-то определённый момент времени: численность, плотность, пространственное распределение (дисперсия).

Динамические (временные) – характеризуют процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени: рождаемость, смертность, скорость роста.

1) Статистические характеристики:

1. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объёме.

Методы изучения численности особей в популяции:

а) простой подсчёт всех особей (при изучении популяции растений или оседлых животных);

б) метод мечения или кольцевания: при отлове часть особей намечают и выпускают обратно. Затем проводят повторный отлов и устанавливают долю, которую составляют меченые особи от общего числа пойманных. По величине доли устанавливают численность популяции.

в) закладка пробных учётных площадок: подсчитывают число особей на площадке, и данные экстраполируются на всю территорию.

2. Плотность – количество особей вида на единицу площади или объёма.

Изучается методом подсчёта встречаемости на маршрутном ходе. Различают:

а) средняя плотность – количество особей на единицу всего пространства.

б) экологическая плотность – количество особей на единицу обитаемого пространства. Пример: в период зимовки средняя плотность популяции щуки в озере низка, однако её экологическая плотность в зимовальной яме (глубокий участок озера, где зимует щука) очень высока.

3. Пространственное распределение (дисперсия).

Различают 3 типа дисперсии особей в популяциях:

а) Случайное распределение – организмы распределяются в однородной среде с большим или меньшим постоянством условий. Пример: насекомые в лесной подстилке.

б) Групповое (пятнистое) распределение – размещение особей обусловлено мозаичностью экологических условий среды («пятнистость среды»). Пример: косяки рыб, колонии птиц, стада копытных, земляничная поляна на опушке леса.

Самый распространённый тип, так как особи концентрируются в месте с оптимальными экологическими условиями, что повышает их выживаемость, активность, плодовитость и т.д. – эффект группы.

в) Регулярное (равномерное) распределение – наблюдается при высокой степени антагонизма особей, то есть когда особи не выносят соседства другой особи.

Пример: размещение светолюбивых растений в лесу, территориальность у хищников (медведи и кошачьи метят свои территории, не допуская наличия конкурентов).

2) Динамические характеристики:

1. Рождаемость – число особей рождённых в популяции за некоторый промежуток времени (час, день, месяц, год).

а) Максимальная рождаемость – теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Она связана с понятием «биотический потенциал» - время захвата видом всей поверхности Земли при условии 100% выживаемости потомства.

Пример: для бактерий – 1 сутки, для водорослей – 16 суток, для мухи – 366 суток, для курицы – 6000 суток, для слона – 376000 суток.

В реальных условиях максимальная рождаемость невозможна, так как лишь доля % особей доживает до репродуктивного возраста.

б) Экологическая (реализованная) рождаемость – увеличение численности популяции при фактических специфических условиях среды.

Она бывает 2-х типов:

- абсолютная рождаемость – число особей родившихся за определённое время.

Пример: в городе 100000 населения, родилось 8000 новорожденных, следовательно, абсолютная рождаемость = 8000 тысяч человек в год.

- удельная рождаемость – число особей родившихся за определённое время на одну особь в популяции.

Пример: удельная рождаемость для города – 0,08 (8%).

2. Смертность – число погибших в популяции особей за единицу времени (день, месяц, год).

Графический способ отражения смертности – кривая смертности.

выживание возраст

 

Кривая А: идеальная кривая для выживаемости популяции, в которой лишь старение служит главным фактором, влияющим на смертность (популяция человека).

Кривая В: характерна для популяций организмов с высокой смертностью в ранний период жизни (растущие популяции в идеальных условиях среды).

Кривая С: смертность постоянна в течение всей жизни организмов. Главный фактор, определяющий смертность, – случай. Характерна для большинства популяций растений и животных.

Изучение смертности имеет важное значение для определения степени уязвимости популяций вредителей народного хозяйства.

 

 

10.Статические характеристики популяции.

Статические (пространственные) – описывают состояние популяции в какой-то определённый момент времени: численность, плотность, пространственное распределение (дисперсия).

Динамические (временные) – характеризуют процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени: рождаемость, смертность, скорость роста.

1) Статистические характеристики:

1. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объёме.

Методы изучения численности особей в популяции:

а) простой подсчёт всех особей (при изучении популяции растений или оседлых животных);

б) метод мечения или кольцевания: при отлове часть особей намечают и выпускают обратно. Затем проводят повторный отлов и устанавливают долю, которую составляют меченые особи от общего числа пойманных. По величине доли устанавливают численность популяции.

в) закладка пробных учётных площадок: подсчитывают число особей на площадке, и данные экстраполируются на всю территорию.

2. Плотность – количество особей вида на единицу площади или объёма.

Изучается методом подсчёта встречаемости на маршрутном ходе. Различают:

а) средняя плотность – количество особей на единицу всего пространства.

б) экологическая плотность – количество особей на единицу обитаемого пространства. Пример: в период зимовки средняя плотность популяции щуки в озере низка, однако её экологическая плотность в зимовальной яме (глубокий участок озера, где зимует щука) очень высока.

3. Пространственное распределение (дисперсия).

Различают 3 типа дисперсии особей в популяциях:

а) Случайное распределение – организмы распределяются в однородной среде с большим или меньшим постоянством условий. Пример: насекомые в лесной подстилке.

б) Групповое (пятнистое) распределение – размещение особей обусловлено мозаичностью экологических условий среды («пятнистость среды»). Пример: косяки рыб, колонии птиц, стада копытных, земляничная поляна на опушке леса.

Самый распространённый тип, так как особи концентрируются в месте с оптимальными экологическими условиями, что повышает их выживаемость, активность, плодовитость и т.д. – эффект группы.

в) Регулярное (равномерное) распределение – наблюдается при высокой степени антагонизма особей, то есть когда особи не выносят соседства другой особи.

Пример: размещение светолюбивых растений в лесу, территориальность у хищников (медведи и кошачьи метят свои территории, не допуская наличия конкурентов).

 

11.Динамические характеристики популяции.

2) Динамические характеристики:

1. Рождаемость – число особей рождённых в популяции за некоторый промежуток времени (час, день, месяц, год).

а) Максимальная рождаемость – теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Она связана с понятием «биотический потенциал» - время захвата видом всей поверхности Земли при условии 100% выживаемости потомства.

Пример: для бактерий – 1 сутки, для водорослей – 16 суток, для мухи – 366 суток, для курицы – 6000 суток, для слона – 376000 суток.

В реальных условиях максимальная рождаемость невозможна, так как лишь доля % особей доживает до репродуктивного возраста.

б) Экологическая (реализованная) рождаемость – увеличение численности популяции при фактических специфических условиях среды.

Она бывает 2-х типов:

- абсолютная рождаемость – число особей родившихся за определённое время.

Пример: в городе 100000 населения, родилось 8000 новорожденных, следовательно, абсолютная рождаемость = 8000 тысяч человек в год.

- удельная рождаемость – число особей родившихся за определённое время на одну особь в популяции.

Пример: удельная рождаемость для города – 0,08 (8%).

2. Смертность – число погибших в популяции особей за единицу времени (день, месяц, год).

Графический способ отражения смертности – кривая смертности.

выживание возраст

 

Кривая А: идеальная кривая для выживаемости популяции, в которой лишь старение служит главным фактором, влияющим на смертность (популяция человека).

Кривая В: характерна для популяций организмов с высокой смертностью в ранний период жизни (растущие популяции в идеальных условиях среды).

Кривая С: смертность постоянна в течение всей жизни организмов. Главный фактор, определяющий смертность, – случай. Характерна для большинства популяций растений и животных.

Изучение смертности имеет важное значение для определения степени уязвимости популяций вредителей народного хозяйства.

 

12.Закономерности регуляции численности популяции.

Регуляция численности популяции – это равновесие между рождаемостью и смертностью в популяции. Это равновесие лимитируется ограничивающими факторами: пища, свет, наличие территорий для существования.

Существуют 2 теории, объясняющие регуляцию численности:

1) Равновесие между смертностью и рождаемостью обусловлено факторами, не зависящими от плотности. Воздействие абиотических и биотических факторов затрагивает особей в популяции независимо от численности последних. Факторы: пожар, погода, загрязнение, хищники.

Пример: пожар в лесу уменьшает численность особей и в стабильных популяциях с высокой численностью, и в угнетённых популяциях.

2) Равновесие между рождаемостью и смертностью обусловлено факторами, зависящими от плотности. Смертность зависит от численности особей в популяции. Чем выше численность, тем выше риск гибели, так как численность влияет на неё. От численности особей в популяции зависят следующие факторы, зависящие от плотности:

а) перенаселённость – увеличивает фактор беспокойства, конкуренции между особями за ресурсы, снижается подвижность и так далее.

Пример: в популяции крысы в лабораторных условиях при перенаселении возрастают случаи каннибализма, растёт агрессивность, снижается число спариваний, следовательно, численность популяции падает.

б) территориальное поведение – на численность особей в популяции влияют особенности поведения животных.

Пример: для хищных птиц характерен захват определённой территории для охоты. Увеличение численности хищных птиц вызывает нехватку территорий, следовательно, растут случаи драк за места охоты, следовательно, возрастает гибель птиц из-за конкуренции, следовательно, численность популяции снижается.

В целом, в зависимости от численности и плотности особей в них, природные популяции делятся на:

1) постоянные или стабильные (численность постоянна на протяжении долгого периода);

2) циклические или нерегулярные (численность закономерно колеблется по сезонам, годам).

 

 

13.Структура популяции.

1. Пространственная (см. выше).

2. Половозрастная – важная характеристика при исследовании популяции, влияющая на рождаемость и смертность.

В популяциях выделяют 3 экологические возрастные группы:

1) Предрепродуктивный возраст:

Особи не размножаются. Длительность – от нескольких минут (микроорганизмы) до десятков лет (деревья). В этом периоде организмы наиболее уязвимы и гибель их вызывает резкое снижение численности популяций, так как особи пока не оставили после себя потомства.

Правило стабильности популяции: для того, чтобы численность популяции оставалась на стабильном уровне, необходимо, чтобы до репродуктивного возраста дошли как минимум 2 потомка от каждой пары особей.

2) Репродуктивный возраст:

Это стадия, когда вид способен размножаться. Как правило, самый непродолжительный период, так как на его протяжении необходимо благоприятное сочетание многих экологических факторов. Это единственный период, когда численность популяции может возрастать.

3) Пострепродуктивный возраст:

Это обычно самый короткий период, так как особи, оставив после себя потомство, теряют свою значимость в популяции. Их выживаемость и жизненные функции снижаются, вероятность смертности высока.

3. Этологическая.

Этология – наука о закономерностях поведения животных.

Система взаимоотношений между особями одной популяции называется этологической (поведенческой) структурой популяции.

Поведение животных по отношению к другим особям популяции зависит, прежде всего, от того, одиночный или групповой образ жизни свойственен виду.

1) Одиночный образ жизни – это независимое и обособленное друг от друга существование особей популяции, проявляется на определённых стадиях их жизненного цикла. По одиночке существование животных не возможно, поэтому у видов с одиночным образом жизни образуются места скопления в местах размножения и зимовок.

2 ) Групповой образ жизни:

а) Семейный образ жизни

- с целью усиления связей между родителями и заботе о потомстве. Семьи по характеру ухода за потомством бывают:

- отцовские – уход за потомством осуществляет самец;

- материнские - уход за потомством осуществляет самка;

- смешанного типа

б) Колониальный образ жизни

Колонии - групповые поселение оседлых животных, которые могут существовать длительно или возникают в период размножения.

Различают:

1. Простое территориальное скопление одиночных форм.

2. Сплошное объединение, где отдельные особи выполняют разные функции видовой жизни (муравейник): защита, обеспечение кормом себя и потомства, строительство убежищ, разведка и нахождение корма.

в) Стайный образ жизни

Стаи – временные объединения животных, которые проявляют биологически полезную организованность действий. Выполняемые функции: защита от врагов, добыча корма, миграции и так далее.

По способам координации действий различают:

1. Эквипотенциальные стаи – без доминирования отдельных особей (рыбы, мелкие птицы, саранча).

2. Стаи с лидером, в которых животные ориентируются на поведение одной или нескольких наиболее опытных особей (крупные птицы, млекопитающие). Основа – доминированное подчинение, основанное на индивидуальных отличиях между особями. Наиболее сильный и опытный – лидер, на действия которого ориентируются и подражают другие особи.

Вожак, в отличие от лидера, руководит стадом между угрозами, специальными сигналами, прямым нападением. Ранг каждой особи в стае определяется многими причинами: возраст, физическая сила, наследственные качества. Подчинение чаще всего идёт в иерархическом порядке (самцы, самки, детёныши).

 

14.Этологическая структура популяций.

Система взаимоотношений между особями одной популяции называется этологической (поведенческой) структурой популяции.

Поведение животных по отношению к другим особям популяции зависит, прежде всего, от того, одиночный или групповой образ жизни свойственен виду.

1) Одиночный образ жизни – это независимое и обособленное друг от друга существование особей популяции, проявляется на определённых стадиях их жизненного цикла. По одиночке существование животных не возможно, поэтому у видов с одиночным образом жизни образуются места скопления в местах размножения и зимовок.

2 ) Групповой образ жизни:

а) Семейный образ жизни

- с целью усиления связей между родителями и заботе о потомстве. Семьи по характеру ухода за потомством бывают:

- отцовские – уход за потомством осуществляет самец;

- материнские - уход за потомством осуществляет самка;

- смешанного типа

б) Колониальный образ жизни

Колонии - групповые поселение оседлых животных, которые могут существовать длительно или возникают в период размножения.

Различают:

1. Простое территориальное скопление одиночных форм.

2. Сплошное объединение, где отдельные особи выполняют разные функции видовой жизни (муравейник): защита, обеспечение кормом себя и потомства, строительство убежищ, разведка и нахождение корма.

в) Стайный образ жизни

Стаи – временные объединения животных, которые проявляют биологически полезную организованность действий. Выполняемые функции: защита от врагов, добыча корма, миграции и так далее.

По способам координации действий различают:

1. Эквипотенциальные стаи – без доминирования отдельных особей (рыбы, мелкие птицы, саранча).

2. Стаи с лидером, в которых животные ориентируются на поведение одной или нескольких наиболее опытных особей (крупные птицы, млекопитающие). Основа – доминированное подчинение, основанное на индивидуальных отличиях между особями. Наиболее сильный и опытный – лидер, на действия которого ориентируются и подражают другие особи.

Вожак, в отличие от лидера, руководит стадом между угрозами, специальными сигналами, прямым нападением. Ранг каждой особи в стае определяется многими причинами: возраст, физическая сила, наследственные качества. Подчинение чаще всего идёт в иерархическом порядке (самцы, самки, детёныши).