Агрегирование популяций

3.2         Агрегирование популяций.

Агрегация обусловлена факторами:

местными различиями условиям среды;

суточными и сезонными изменениями погоды;

процессом размножения;

социальным притяжением (у высших животных)

Агрегирование может усиливать конкуренцию, но она при этом способствует выживанию группы.

У особей в группе снижается смертность в группе в неблагоприятные периоды и при нападении других организмов т.к. в группе отношение поверхности контакта со средой к массе меньше. Группа способна изменять микроклимат и микросреду в своих интересах. Рыбы в группах выдерживают смертельную для особи дозу яда, пчелы в улье выживают при температуре ,губительной для особи.

Противоположность агрегированию – тенденция к изоляции (основные факторы, формирующие эту тенденцию, – конкуренция и прямой антагонизм).

 Некоторые животные, например, птицы используют преимущества агрегации при перелетах к местам зимовки и преимущества изоляции в период размножения.

3.3 Плотность популяции

Плотность популяции – это ее размер по отношению к занимаемому пространству. Она выражается числом особей или биомассой на единицу площади или объема, например 300 деревьев на 1 га; 3 млрд. единиц планктона на 1 м³ воды океана и или 200 кг рыбы на 1 га поверхности пруда и т. д.

Различают среднюю и экологическую плотность. Экологическая плотность определяется по отношению к заселенному пространству.

На рисунке 3.6 приведен диапазон плотности популяций.

Рисунок 3.6 - Диапазон плотности популяций. Виды расположены в со по их трофическим уровням и в пределах уровней – в соответствии с размерами особей.

Плотность популяции ограничивается ресурсами двух типов: невозобновляющимися (пространство, места гнездования) и возобновление (пища, вода, свет)

 Невозобновляющиеся ресурсы могут быть полностью использованы, что определяет верхнюю границу численности. Снабжения возобновляющимися ресурсами идет непрерывно и они не истощаются полностью, но поддерживаются на равном уровне благодаря балансу между их эксплуатацией и продукцией, производимой в экосистеме.

3. 4 Динамика популяции

Популяции изменчивы и их сохранение в экосистеме понимается как постоянство средних показателей. Изменчивость размера популяций характеризуется средней скоростью ΔN/Δt и специфической скоростью ΔN/NΔt.

Динамика популяции складывается из соотношения рождаемости и смертности.

Рождаемость характеризуется способность популяции к увеличению, основными показателями служат:

–    максимальная (физиологическая, абсолютная) рождаемость, возможна теоретически в идеальных условиях;

–    экологическая рождаемость – характерная для фактических условий среды.

Минимальная смертность представляет собой теоретическую постоянную, характерную для идеальных условий.

Экологическая смертность определяется для данных условий среды.

Аналогично вводят показатели продолжительности жизни. Maксимальная проолжительность жизни в оптимальных условиях равна физиологической продолжительности, которая превосходит или равна экологической продолжительности.

На практике больший интерес представляет не смертность, а выживание (N – M) в интервале времени с длительностью Δt.

Таблица структуры популяции по продолжительности жизни особей называется демографической.

3.5 Характер расселения особей.

Расселением называют перемещение взрослых особей или их зачатков(семян, спор, личинок и т. п.).Его основные разновидности:

–    эмиграция (выселение с территории);

–    иммиграция (вселение на занятую территорию);

–    миграция (периодический уход и возвращения на территорию)

Расселение служит средством захвата новых или освободившихся территорий способствует потоку генов и видообразованию.

Слабые миграции мало влияют на популяцию, расселение существенно воздействует на неё, начиная с определенного количественного уровня.

Важным фактором расселения служит характер естественных преград, а также врожденная подвижность особей.

 

 

Лекция 4 (4 часа) Основы синэкологии.

4.1 Биотическое сообщество.

4.2 Характеристики функций и структуры биоценоза.

4.3 Классификация элементов биоценоза.

4.4 Развитие биоценоза.

4.1 Биотическое сообщество

По Ю. Одуму биотическое сообщество – это совокупность популяций, населяющих определенную территорию или биотоп, с определенной структурой пищевых связей и метаболизма, которые взаимозависимы и сохраняются благодаря постоянному размножению.

Биоценоз – это функциональная единица, обладающая свойствами не присущими слагающим ее компонентам – т.е. биоценоз представляет собой систему.

Сообщества обладают не только функциональным единством и характерной структурных трофических связей, но и композиционным единством, что обеспечивает сосуществование определенных видов. Виды могут замещать друг друга, поэтому функционально схожие сообщества могут иметь различный видовой состав.

Сообщества постоянно меняют свой внешний облик (лес весеннее – летнее - зимний периоды).

Влияние той или иной популяции в биоценозе простирается до отдаленных его частей через конкурентов, хищников и жертв. Например, насекомоядные птицы, поедая насекомых опылителей, влияют косвенно на количество плодов.

4.2 Характеристики функций и структуры биоценоза

Функции и структура сообщества обусловлены взаимодействиями двух типов: «особь – окружающая среда» и «популяция - популяция », соответственно выделяются основной характеристики: число видов, число трофических уровней, скорость создания первичной продукции, скорость потока энергии, скорость круговорота питательных веществ.

Обобщенная характеристика биоценоза – гомеостатический потенциал, который представляет собой меру устойчивости биоценоза. Хищник может

оказывать глубокое влияние на биоценоз через несколько трофических уровней . Например, за 60 лет развития биоценоза искусственного озера Гатун образовалось устойчивое сообщество с пищевой цепью фитопланктон – зоопланктон – рыба .Рыба ограничивала количество зоопланктона, поэтому в озере было много фитопланктона, и вода имела вид живого мутного супа. В озеро случайно внесли хищную рыбу туканаре. Образовалась новая цепь: фитопланктон– зоопланктон – рыба – туканаре. Следствием стало уменьшение рыбы, увеличение зоопланктона, уменьшение фитопланктона и посветление воды в озере.

4.3 Классификация элементов биоценоза

Основные биоценозы состоят из продуцентов, макросументов и микросументов.

Продуценты – это автотрофные организмы, главным образом зеленые растения.

Макросументы –фаготрофы –это гетеротрофные организмы,главным образом животные.

Сапротрофы - микросументы (разлагающие., гнилостные – это бактерии и грибы).Они разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы и поглощают некоторые продукты разложения , высвобождают неорганические вещества, пригодные для использования продуцентами.

В природе условно делят биоту в экосистеме на биофаков и сапрофагов, т.е организмы, питающиеся соответственно живыми и мертвыми органическими веществами.

Продуцентом также противопоставляются редуценты – разлагатели.

Исследования показали, что животные играют не менее важную роль в процессе разложения, чем бактерии и грибы (от 4 до 10 часов бактерии и грибы от 24 часов до нескольких месяцев). Поэтому в природе существует три «функциональных царства природы» – продуценты, макро – и микроконсументы.

В качестве примера рассмотрим экосистему пастбища – клевер, мята, дуб, бук, граб, мясной и молочный скот, куры, гуси, утки, индейки, овцы, лошади.

Состав объекта или его паспорт:

Клевер 20га

Мята 1,5 га

Дуб 4 дерева

Бук 6 деревьев

Граб 1 дерево

Мясной скот 3 особи

Мол. скот 50 особей

Куры 10 особей

Гуси 55 особей

Утки 40 особей

Овцы 60 особей

Лошади 6 особей

Индейки 17 особей

Очевидно преобладает клевер и молочный скот, овцы.

Следовательно все организмы биотического сообщества играют одинаковую роль в определении его природы и функций; из сотен или тысяч видов только некоторые оказывают определенное воздействие на биоценоз – доминанты. Доминатов там меньше, где физические факторы экстремальны; леса на севере почти на 90-95% состоят из одного двух видов. В тропиках проявляется из тысячи видов несколько доминатов.

 

4.4 Развитие биоценоза

 Сообщество как живой организм непрерывно изменяется: умирают старые и рождаются новые особи, варьируются потоки энергии и питательных веществ, внутри и на разных уровнях реализуется межвидовые взаимодействия.

Последовательность изменений происходящих в нарушенном местообитании называют сукцессией. Он включает и появление новых видов в местах обитания.

Итогом сукцессии является климакс. Он представляет собой сообщество, находящееся в равном с физическим местообитанием. В этом случае в сообществе пространство пропорций уравновешивается потреблением.

Климатический климакс – это то теоретическое сообщество, к достижению которого направлено все развитие сукцессии в данном районе.

Оно реализуется там, где физические условия субстрата не столь экстремальны, чтобы изменить воздействие преобладающего климата.