Какое свойство характеризуют популяцию

 “Введение в общую биологию и экологию. 9 класс”. А.А. Каменский (гдз)

Вопрос 1. Что такое популяция?
Популяция — элементарная структура вида — это совокупность свободно скрещивающихся особей данного вида, живущая длительно на определенной территории ареала вида. Внутри популяции частота скрещиваний особей гораздо выше, чем между популяциями.

Вопрос 2. Почему биологические виды существуют в форме популяций?
Существование биологических видов требует соответствующих условий и необходимых для поддержания жизни ресурсов. В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы — популяции. Реально вид существует именно в виде популяций.

Вопрос 3. Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?
Популяцию как группу организмов характеризует такой показатель, как обилие. Мерой обилия служит общая численность организмов в популяции. Поскольку измерение общей численности сопряжено с большими трудностям, то в экологии используется такой показатель как плотность популяции.
Плотность популяции — это численность или биомасса особей, которая приходится на единицу площади или объема жизненного . пространства. Мерой обилия могут служить показатели, отнесенные к единице времени, например, количество птиц на пролете в час, количество рыбы, выловленной за сутки и т.д. Такие относительные показатели называются индексами численности.
Демографическими показателями популяции служат рождаемость и смертность. Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности в результате про-цесса размножения.
Смертность отражает процессы снижения численности популяции и выражается числом особей, погибших за определенный период времени.
Смертность и рождаемость оказывают существенное влияние на численность популяции, и, помимо биологических особенностей вида, определяются действием многих внешних факторов, как абиотических, так и биотических. При одних и тех же показателях рождаемости, чем выше смертность, тем ниже численность популяции, и наоборот.
Возрастной и половой состав популяции зависят от продолжительности жизни особей, времени достижения половозрелости, способов и интенсивности размножения, смертности, скорости смены поколений и т.д. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они влияют на процессы рождаемости и смертности. Возрастной состав популяции позволяет оценить ее способность к самоподдержанию численности и устойчивости к внешним воздействиям. Чем шире возрастной спектр популяции, тем устойчивее ее воспроизводство. Популяция, включающая в себя множество возрастных групп, менее подвержена действию факторов, определяющих успешность размножения.
Анализ возрастной структуры популяции позволяет прогнозировать численность популяции на несколько лет вперед, что особенно важно для оценки промысла рыбы, развития охотничьих хозяйств, в ряде зоологических исследований.
В соответствии с генетическими закономерностями соотношение полов в популяциях составляет 1:1, однако в связи с разной выживаемостью особей на разных этапах онтогенеза это соотношение может меняться. Особые случаи представляют популяции партеногенетических видов, например, коловраток, дафний, тлей и т.д. На определенных стадиях жизненного цикла их популяции представлены только самками. У животных — гермафродитов половая структура популяций не определяется.
Под регуляцией численности понимают способность популяции к самовоспроизводству, то есть восстановлению числа особей до оптимальной величины, которая определяется условиями местообитания организмов. Эту способность обеспечивают определенные механизмы, которые начинают действовать, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений. Механизмы, регулирующие плотность популяции, могут быть поведенческими, демографическими, физиологическими.
У ряда млекопитающих в условиях перенаселения происходят резкие изменения физиологического состояния. Затрагивая нейроэндокринную систему, они сказываются на поведении животных, снижая их устойчивость к заболеваниям, поражению паразитами и сопротивляемость к различным видам стрессовых воздействий.
При возрастании плотности популяций у многих животных и растений наблюдается повышение показателей смертности и снижение показателей рождаемости.

Вопрос 4. В чем состоит практическое значение изучения популяций? Приведите примеры.
Изучение популяций важно для прогнозирования происходящих в них изменений и их регулирования. Например, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок. Аналогична ситуация с популяциями животных, которые используются человеком для получения пищевого или пушного сырья. Например, постоянно изучаются популяции промысловых рыб, изучается их кормовая база, численность и другие биологические параметры, что позволяет учёным прогнозировать их промысел. Практически значимо с медико-санитарной точки зрения изучение популяций мелких грызунов — носителей возбудителя опасного для человека заболевания — чумы. Широко изучаются популяции птиц, как переносчиков различных заболеваний (например, вирусные заболевания). Для решения проблем охраны животных и растений изучаются популяции этих организмов. Например, на Дальнем востоке (Приморский край) изучение популяций Дальневосточного леопарда и Амурского тигра, позволило сохранить популяцию леопарда на безопасном репродукционном уровне, а популяцию тигра увеличить численно.

Область экологии, изучающую популяции, называют демэкологией (от греч. demos — «народ»). Демэкология изучает организацию и функционирование популяций, центральное ее понятие — популяция. Популяцией (от лат. populatio — «население») называют группу особей одного биологического вида, длительное время занимающих данную территорию и взаимодействующих между собой.

Каждый вид состоит из одной или несколько популяций, следовательно, популяция — форма существования вида, его наименьшая эволюционная единица. В свою очередь, структурной единицей популяции является отдельная особь. Все особи в популяции связаны между собой, изъятие одной особи влияет на всю популяцию в целом. Иногда в популяции возникают группировки, которые называются демы.

Существует несколько разновидностей понятия «популяция».

Географическая популяция — группа особей одного биологического вида, населяющих территорию с однородными условиями существования.

Экологическая популяция — группа разнополых равноценных в отношении полового отбора особей, находящихся в таких условиях, где любые две особи этой группы могут свободно скрещиваться с равной вероятностью.

Любая популяция имеет параметры и свойства. Параметры популяции легко поддаются измерению, а свойства, как правило, не имеют численных характеристик.

Среди свойств популяции можно выделить следующие.

1. Место в генетической иерархии:

Таким образом, популяция является структурной единицей существования биологического вида, хотя многие ошибочно приписывают эту роль отдельной особи.

• 2. Целостность — все особи одновременно реагируют на изменения экологических факторов как одно целое. Если ресурсов среды недостаточно, то все голодают; если факторы среды в оптимуме, то все процветают.
• 3. Функциональное единство — каждая популяция в биоценозе выполняет определенную функцию, и каждая особь выполняет именно эту функцию. В популяции хищников не может быль консументов первого порядка, т.е. травоядных.
• 4. Генетическое единство. Все организмы в популяции несут один и тот же геном, поэтому все особи в одной популяции свободно скрещиваются. Однако на фоне генетического единства существует некоторая генетическая разнородность. Она обеспечивает более высокий уровень стабильности популяции, поскольку только некоторая разнородность не позволяет особям популяции гибнуть всем одновременно при приближении какого- либо экологического фактора к границам диапазона выносливости. Таким образом, предотвращается гибель всей популяции в экстремальных условиях и обеспечивается выживание биологического вида в целом.
• 5. Пространственная определенность — популяция занимает определенную территорию и охраняет ее. Территория популяции называется стацией. В большинстве случаев особи защищают территорию популяции от других подобных популяций и от популяций других биологических видов, потребляющих аналогичные ресурсы окружающей среды. Защита территории осуществляется разными способами. Сюда относится, в частности, и маркировка, которая является наиболее распространенным способом заявления своих прав на ту или иною часть территории.

Различают в основном три метода маркировки: механическую, химическую и звуковую. Механическая маркировка сводится к нанесению механических повреждений на объекты, расположенные по границам стации. Так поступают многие копытные. Например, косули царапают рогами стволы деревьев, обозначая границы своей территории. Здесь следует отметить, что при этом наносится существенный вред лесному хозяйству, так как в месте повреждения древесина начинает гнить и теряет хозяйственную ценность. Вследствие этого многие землевладельцы в Европе вынуждены огораживать значительные участки лесонасаждений с ценными породами деревьев. Широко известна механическая маркировка медведей. На границе своей территории медведь старается нанести царапины на стволы деревьев как можно выше, ведь если его «сосед» сможет поцарапать этот же ствол выше, то часть территории будет потеряна.

Химическая маркировка присуща многим млекопитающим, например кошкам, представителям семейства куньих, бобрам. Такие животные, как правило, имеют пахучие железы, выделяющие специфические вещества, с помощью которых они оставляют метки на предметах по границам своей территории. К этим веществам относят феромоны насекомых, секреты видоизмененных потовых и сальных желез позвоночных. Специфический запах указывает другим аналогичным популяциям на то, что данная территория уже занята.

Звуковая маркировка присуща в основном птицам, но встречается и у некоторых млекопитающих, например у лосей в период гона. Весенняя песня птиц позволяет им определить границы гнездовой территории и облегчает поиск партнера для размножения. Один самец или самка и самец могут закрепить за собой определенную гнездовую территорию, которую защищают от вторжения особей того же биологического вида. Кроме пения птицы используют визуальную демонстрацию, а иногда и ритуальные драки, во время которых соперники никогда не наносят друг другу серьезного вреда.

В этой связи следует упомянуть проблему шумового загрязнения. Замечено, что вблизи шумных магистралей гнезда певчих птиц встречаются гораздо реже. При приближении к автомагистрали пение птиц становится более громким, но менее выразительным. Все это приводит к выводу о необходимости снижения шумовой нагрузки на окружающую среду, особенно в период размножения животных. Как правило, защита территории проявляется лишь у животных, ведущих оседлый образ жизни.

• 6. Способность к росту биомассы — реализуется за счет рождения новых особей и увеличения веса имеющихся.
• 7. Способность к адаптации. На популяционном уровне адаптации реализуются в форме естественного отбора. На этом уровне различают три формы отбора — стабилизирующий, движущий и дизруптивный отбор. Стабилизирующий отбор возникает в случае, когда условия среды обитания существенно не изменяются. При этом в популяции процветают особи, средние по признакам, и популяция в целом не меняется. Движущий отбор связан с условиями среды обитания, которые медленно изменяются в каком-либо одном направлении. При этом в популяции процветают особи, индивидуальные признаки которых в наибольшей степени соответствуют направлению изменения условий среды. При этом популяция сама постепенно изменяется вслед за факторами окружающей среды. Дизруптивный отбор возникает в том случае, когда условия среды обитания на территории, занимаемой популяцией, изменяются неодинаково в различных частях этой территории. При этом в различных частях занимаемой территории процветают особи с разными индивидуальными особенностями. Это может привести к разрыву популяции с образованием двух подвидов.
• 8. Гомеостаз — способность системы сохранять параметры, несмотря на внешнее воздействие.
• 9. Потенциальное бессмертие. Каждая отдельная особь в популяции имеет ограниченную продолжительность жизни, но вся популяция в целом потенциально бессмертна.

Как уже отмечалось, параметры представляют собой некоторые количественные характеристики популяции. Среди основных параметров следует выделить следующие:

• • численность популяции — количество особей в ней. Численность почти никогда не остается постоянной. Отдельные популяции измеряются десятками тысяч особей, а в некоторых их количество составляет единицы;
• • плотность популяции — численность популяции, отнесенная к единице занимаемого ею пространства;
• • стация — территория, занимаемая популяцией;
• • рождаемость — характеризует численно выраженную способность популяции к увеличению или рост числа особей за счет размножения;
• • смертность — характеризует снижение численности популяции независимо от того, в результате каких причин оно произошло;
• • выживаемость — разница между количеством организмов в популяции и количеством погибших организмов;
• • биотический потенциал — характеризует способность популяции наращивать численность. На практике он не является постоянной величиной, но в оптимальных условиях г – шах и зависит от физиологических особенностей вида. Величина rmax носит название «мальтузианский параметр»;
• • возрастная структура — характер распределения особей в популяции по возрастным группам;
• • половая структура — характер распределения особей в популяции по половому признаку.

Далее рассмотрим перечисленные выше параметры более подробно.