Экология как научное направление.

Популяционная экология – одна из многих направлений в экологической науке. Её развитие характеризуется не только накоплением полевого и экспериментального материала, но и формированием нового подхода при его анализе. Развитие популяционных исследований начались в первой четверти ХХ века, а фундаментальные работы появились в печати, лишь в его второй половине. (Н.П. Наумов, 1955г., С.С. Шварц, 1967г., И.А. Шилов, 1968г., А. Яблоков, 1986г.) Впервые специальная глава о популяциях помещена в фундаментальных сводках Олли У. И др. в 1949г.Исследования популяции растений начались позднее – с середины ХХ века и в связаны с исследованиями Т.А, Работнова (45,46,59) и лишь в конце 70-х годов опубликованы первые сводки, специально посвящённые ценопопуляциям растений.

Популяция. Структура. (по Шилову И.А.)

Популяция – это группировка особей одного вида, населяющих определенную территорию и характеризующихся общностью морфологического типа, специфического генофонда и системой устойчивых функциональных взаимосвязей.. Для того чтобы понять механизм популяции, а также для решения вопросов использования популяций важное значение имеют сведения об их структуре. Различают половую, возрастную, генетическую, пространственную и экологическую структуры популяций. В отношении половой структуры популяции имеется в виду соотношение в ней особей мужского и женского пола, от наличия которых зависит численность популяции, что в конечном счете, влияет на выживаемость вида. В теоретическом и прикладном отношении наиболее важными являются данные о возрастной структуре, под которой понимают соотношение в составе популяции особей разного возраста. Обычно наибольшей жизнеспособностью отличаются популяции, где равномерно представлены все возрасты. Такие популяции называют нормальными. Если в популяции преобладают особи старческого возраста, то такие популяции рассматривают как регрессивные или вымирающие. Популяции, представленные в основном молодыми особями считаются внедряющимися или инвазионными. Генетическая структура популяции определяется изменчивостью и разнообразием генотипов, частотой вариации отдельных генов, а также разделением популяции на группы генетически близких особей, между которыми происходит постоянный обмен. Разнообразие генотипов зависит от размера популяции и внешних факторов, влияющих на ее структуру. В небольших изолированных популяциях закономерно возрастает частота близкородственного скрещивания, что уменьшает генетическое разнообразие и увеличивает угрозу вымирания. Пространственная структура популяции – это характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок на территории (ареале). В популяции все особи распределяются по принципу территориальности, т.е. обладают индивидуальным или групповым пространством. У многих животных наблюдается «хозяйственное освоение» индивидуальных и групповых территорий в пределах популяционного ареала. Различают скученное,случайное и равномерное распределение особей в пространстве. Под Экологической структуры популяции понимают деление популяции на группы особей, по разному взаимодействующих с факторами среды. Например, выделяются группировки по питанию, по ориентировочному поведению, по двигательной активности. Часто наблюдается «разделение труда» при охоте на добычу, при уходе за потомством и т.д. Наличие мигрирующих и немигрирующих групп особей оказывает влияние на ряд физиологических особенностей питания, полового поведения, групповой активности. 21. Законы Б.Коммонера.

1) Все связанно со всем – всеобщая связь процессов и явлений в природе. 2) Все должно, куда то деваться – любая природная система может развиваться только за счет использования энергетических и информационных возможностей окружающей ее средой. 3) Природа знает лучше – пока мы не имеем абсолютной достоверной инф о механизмах и функциях природных систем, мы легко можем навредить природе пытаясь ее улучшить. 4) Ни что не дается даром – глобальная экосистема представляет собой единое целое в рамках которого ни что не может быть выиграно или потерянно она не может быть объектом всеобщего улучшения.

Популяционная экология.

Термин «популяция» происходит от латинского слова populus (народ) и в дословном переводе означает «население», т.е. популяция есть население вида на территории. Популяционная экология – одна из многих направлений в экологической науке. Её развитие характеризуется не только накоплением полевого и экспериментального материала, но и формированием нового подхода при его анализе. Популяция как биологическая система характеризуется появлением специфических свойств, которыми не обладают отдельные организмы данного вида. Так, только на популяционном уровне выявляются такие свойства, как численность и плотность населения, половой и возрастной состав, уровень размножения и смертности и др. По этим и другим признакам популяция качественно отличается от организменного уровня организации биологических систем. 23. «Популяция». Основные характеристики.

Популяция как биологическая система характеризуется появлением специфических свойств, которыми не обладают отдельные организмы данного вида. Так, только на популяционном уровне выявляются такие свойства, как численность и плотность населения, половой и возрастной состав, уровень размножения и смертности и др. По этим и другим признакам популяция качественно отличается от организменного уровня организации биологических систем. Сами особи, будучи с одной стороны частями системы более высокого порядка, сохраняют в то же время ярко выраженную самостоятельность. Организм, как биологическая система, относительно недолговечен, популяция же при сохранении необходимых условий практически бессмертна. В то же время популяция обладает и определёнными чертами сходства с организмом как системой, что позволяет саму популяцию квалифицировать как биологическую систему надорганизменного уровня. Такие свойства как структурированность, целостность, авторегуляция и способность к адаптивным реакциям – основные черты свойственные всем популяциям, характерны и для биологических систем иного уровня – от организма до биосферы в целом.

Популяции. Свойства.

Популяция занимает двойственное положение в структуре биологических систем. В генетико-эволюционном ряду популяция выступает как форм существования вида и ее основная функция заключается в обеспечении устойчивого выживания и воспроизведении вида в данных конкретных условиях. А в функционально-энергетическом ряду она выступает как функциональная субсистема конкретного биогеоценоза, ее функция – участие в трофических цепях. Выполнение этой функции обеспечивает участие вида в биогенном круговороте. Относительно растений – популяционная экология растений, как было отмечено выше, начала свое развитие с середины 20 века и связана с ролью видовых популяций в функционировании фитоценозов (растительных сообществ), поэтому в фитоценологии принят термин «ценопопуляция», подчеркивающий место и роль населения определенного вида в функционировании фитоценоза. Главная цель изучения ценопопуляций – установление закономерностей жизни растительного вида в составе конкретного фитоценоза в связи с его строением и динамикой. Существенная специфика популяции растений в том, что они составлены прикрепленными формами. Это с одной стороны обуславливает четкое пространственное разграничение популяционных систем, а с другой стороны – ставит проблему внутрипопуляционных единиц. Если у животных такой единицей является особь, то у растений в качестве структурой единицы могут выступать как особи семенного происхождения, так и особи вегетативного происхождения, это и клоны, и даже часть особей (побеги, листья). То есть в качестве структурной единицы выступают – морфологическая и фитоценотическая внутрипопуляционные единицы. В целом популяция в фитоценологии рассматривает те же параметры популяций, что и в экологии животных – пространственную и функциональную структуру популяций, численность и плотность населения, рождаемость (семенное и вегетативное размножение) и смертность, возрастную структуру. На основе этих параметров складывается ход динамики популяций, определяющий изменения фитоценоза в целом. Только на уровне популяции проявляется ответ вида на комплекс внешних воздействий, происходят основные адаптации, естественный отбор и эволюционные процессы. Разнообразие популяций внутри вида резко увеличивает его приспособительные способности, освоение среды и возможности выживания.

Продуценты, консументы, редуценты. Примеры.

Продуценты – это организмы производящие органические вещества, из не органических. Продуценты по характеру источника энергии подразделяют на фотосинтезирующие и хемосинтезирующие. Подавляющее большинство продуцентов Земли представляет собой фотосинтезирующую растительность. Фотосинтез осуществляется главным образом в зеленых растениях, содержащих в своих тканях пигмент зеленого цвета (хлорофилл), являющийся катализатором реакции синтеза. Кроме растений существуют ряд бактерий (водородные, нитрифицирующие, серобактерии, марганцевые, железобактерии), которые синтезируют органические вещества с использованием для этого энергии окисления неорганических веществ и ферментов их называют хемосинтезирующими организмами или хемотрофами. Особенностью их реакций является отсутствие выделяемого кислорода. Полученная при фотосинтезе энергия превращается продуцентами из кинетической (потока лучистой энергии Солнца) в потенциальную (запасенную, например, в жирах и углеводах). Консументы – организмы потребляющие готовые органические вещества, созданные продуцентами. К ним относятся все травоядные и плотоядные организмы. Редуценты - это организмы в среду использованные органические вещества в виде неорганических соединений, углекислого газа и минеральных веществ, которые затем вновь вовлекаются в биологический круговорот. Редуцентами являются организмы питающиеся мертвым органическим веществом – это и такие крупные организмы как грифы, шакалы, гиены, но в основном это беспозвоночные – насекомые (жуки-навозники, бабочки, гусеницы, черви), грибы и бактерии, завершающие процесс разложения. 26. Круговорот веществ в биоценозе. Все виды организмов в зависимости от их места в системе круговорота веществ и потока энергии образуют определенный трофический уровень, а взаимоотношения между видами разных уровней – образуют систему цепей питания. В свою очередь совокупность трофических цепей формирует целостную трофическую структуру экосистемы. Первый трофический уровень образуют автотрофы или продуценты, т.е. зеленые растения, которые утилизируют внешнюю энергию и создают массу органического вещества. Они являются основой трофической структуры и всего существования биоценоза. Автотрофы, т.е. сам питаюсь, сюда относятся все фотосинтезирующие организмы (растения) и некоторые виды бактерий и гетеротрофы это весь животный мир. Второй трофический уровень представлен животными организмами – их называют гетеротрофами, фитофагами, или консументами первого порядка. Консументы первого порядка. Этот трофический уровень потребителей первичной продукции. В наиболее типичных случаях – это растительноядные животные (фитофаги). Фитофаги или консументы первого порядка часть пищи используют для обеспечения жизненных процессов, частично строят на ее основе собственное тело, осуществляя, таким образом, трансформацию органического вещества, синтезированного продуцентами. Процесс создания и накопления биомассы на уровне консументов второго порядка обозначается как вторичная продукция. Консументы второго порядка. Третий трофический уровень занимают животные с плотоядным типом питания – зоофаги. Это хищники, питающиеся растительноядными животными и соответственно представляющие второй этап трансформации органического вещества в цепях питания. Консументы третьего порядка. Сюда относятся вторичные хищники, жертвой которых являются тоже хищники предыдущего, третьего уровня. Например, коршун, съевший скворца, уж, полакомившийся лягушкой. На этом четвертом трофическом уровне встречается несколько меньше видов. Консументы четвертого порядка. К этому пятому уровню относятся хищники, поедающие хищников четвертого трофического уровня. Это орлы, питающиеся лисицами, виды змей, поедающие ужей, волки и собаки, употребляющие в пищу песцов, тигры и львы, нападающие на хищных животных. На этом трофическом уровне находится и человек. Однако человек как гетеротрофный организм является и растительноядным организмом, поэтому может относиться частично и ко второму уровню, являясь консументом первого порядка. Травы → Полевые мыши → Лисы → Орлы. Консументы пятого порядка. Выделение этого шестого уровня достаточно условно. Сюда относятся животные с плотоядным типом питания, чаще всего паразиты и «сверхпаразиты» – хозяева которых сами ведут паразитический образ жизни. Паразитизм отличается от хищничества тем, что паразит не убивает свою «жертву» (хозяина), а длительно питается на живом объекте. Трава → Травоядные → Блохи → Жгутиконосцы. Последний уровень в основном представлен редуцентами, организмами и грибами, питающимися мертвым органическим веществом, их называют еще сапрофагами, т.е. питающиеся гнилью.