Struktura i karakteristike stanovništva. Populacija—ekološke karakteristike Karakteristike stanovništva

Basic karakteristike životne sredine populacije

1. Šta je populacija?
2. Može li se vrsta sastojati od jedne populacije?
3. Koja je uloga populacije u evoluciji?

Ekolozi proučavaju funkcionisanje ekološki sistemi, koji se sastoji od dnevnih i nežive prirode, posmatraju populacije kao osnovne elemente svakog ekosistema. Funkcionisanjem populacija stvaraju se uslovi koji podržavaju život. U biotičkim zajednicama svaka populacija igra svoju ulogu, formirajući, zajedno sa populacijama drugih vrsta, svojevrsno prirodno jedinstvo, razvijajući se i djelujući prema vlastitim zakonima.

Da bi se razumjelo funkcioniranje ovog složenog sistema, vrlo je važno poznavati ne samo karakteristike biologije određenih vrsta organizama, nego što je najvažnije - njihove populacione karakteristike, posebno gustinu naselja, opće broj jedinke, stopa rasta, očekivani životni vijek, broj proizvedenih potomaka. Ove karakteristike, koje se nazivaju populaciona demografija, kritične su za predviđanje mogućih promjena koje se dešavaju kako u pojedinačnim populacijama tako iu cijeloj zajednici ili ekosistemu.

Demografske karakteristike, kao što su fertilitet, mortalitet, starosni sastav (struktura) i broj jedinki (brojnost), karakterišu populaciju u celini, odražavajući brzinu procesa koji se u njoj odvijaju. Odvojeni organizam rodi se, stari i umire. U odnosu na pojedinca ne može se govoriti o plodnosti, mortalitetu, starosna struktura, brojevi - karakteristike koje imaju smisla samo na nivou grupe.

Populaciju kao grupu organizama najbolje karakterizira obilje. Mjerilo brojnosti može biti ukupna veličina populacije ili njena ukupna biomasa. Međutim, mjerenje ovih parametara u odnosu na mnoge životinje povezano je s velikim poteškoćama.

Stoga se gustina često koristi kao pokazatelj obilja.

Gustoća naseljenosti je broj jedinki, odnosno njihova biomasa, po jedinici površine ili zapremini životnog prostora. Primjeri gustine naseljenosti mogu biti: 500 stabala na 1 hektar šume, 5 miliona jedinki Chlorella na 1 m 3 vode ili 200 kg ribe na 1 hektar vodene površine. Mjerenja gustoće se koriste u slučajevima kada je važnije znati ne specifičnu veličinu populacije u jednom ili onom trenutku, već njenu dinamiku, odnosno tok promjena brojnosti tokom vremena;

Plodnost je broj novih jedinki (također jaja, sjemena) rođenih (izleženih, položenih) u populaciji tokom određenog vremenskog perioda. Plodnost karakterizira sposobnost populacije da se poveća usljed reprodukcije jedinki.

Postoje maksimalna plodnost (ponekad se naziva fiziološka, ​​ili apsolutna) i ekološka, ​​ili jednostavno plodnost. Maksimalna plodnost je teoretska maksimalna stopa obrazovanje nove osobe u idealnim uslovima kada ne postoje vanjski faktori koji inhibiraju procese reprodukcije. Očigledno, maksimalna plodnost je u velikoj mjeri određena sposobnošću ženki da istovremeno proizvedu bilo koji broj potomaka, odnosno fiziološkom plodnošću.

Ekološka plodnost daje predstavu o stopi povećanja veličine populacije u stvarnim životnim uslovima grupe jedinki koja se razmatra.

Ekološka plodnost nije konstantna i varira u zavisnosti od fizičkih uslova sredine i sastava stanovništva.

Općenito, vrste koje ne brinu o potomstvu imaju visok potencijal i nisku plodnost okoliša. Na primjer, odrasla ženka bakalara polaže milione jaja, od kojih u prosjeku samo 2 jedinke prežive do odrasle dobi.

Ako se prati sudbina određene grupe pojedinaca rođenih u isto vrijeme, lako je otkriti da se njihov broj kontinuirano smanjuje tokom vremena kao rezultat smrti nekih pojedinaca. Stopa umiranja organizama naziva se mortalitetom i može karakterizirati pojedinačne podgrupe populacije ili populaciju u cjelini.

Smrtnost određuje ne samo veličinu populacije, već i prosječan životni vijek njenih organizama. Što je veća stopa mortaliteta, to je kraći prosječni životni vijek, i obrnuto.
Starosna struktura populacije karakterizira omjer broja ili biomase jedinki različite dobi. Ovaj omjer se naziva starosna distribucija stanovništva, odnosno raspodjela brojeva po starosnim grupama. Starosni sastav stanovništva zavisi od intenziteta mortaliteta organizama i od veličine nataliteta.

Čak i unutar iste populacije, tokom vremena mogu doći do značajnih promjena u starosnoj strukturi. Takve promjene, međutim, automatski uključuju mehanizme koji vraćaju populaciju na neku normalnu starosnu distribuciju karakterističnu za datu populaciju.

Analiza starosne strukture omogućava predviđanje veličine populacija za niz narednih generacija i godina, što se koristi, na primjer, za procjenu mogućnosti ribolova, lova i nekih zooloških istraživanja.

Osobine starosne strukture određuju mnoga svojstva stanovništva kao sistema. Populacija koja uključuje više starosnih grupa manje je podložna uticaju faktora koji određuju reproduktivni uspeh u određenoj godini. Uostalom, čak i izuzetno nepovoljni uvjeti uzgoja koji mogu dovesti do potpunog uginuća potomstva u datoj godini nisu katastrofalni za populaciju složene strukture, jer isti roditeljski parovi više puta sudjeluju u reprodukciji.

Demografske karakteristike: brojnost, gustina, natalitet, mortalitet. Starosna struktura.

1. U istom jezeru žive smuđ, ruf, karas, štuka i plotica. U susjednom akumulaciji, izoliranom od prve, žive smuđ, štuka, smuđ, deverika i plotica. Koliko vrsta i koliko populacija naseljava oba vodena tijela?
2. Šta su demografski pokazatelji stanovništva? Kako ih koristiti u poslovanju?
3. 3. Koji je praktični značaj proučavanja populacija?
4. Koja svojstva populacije određuju karakteristike njenog starosnog sastava?
5. 5. Zašto su populacije različite starosti manje osjetljive na nagle kratkoročne promjene reproduktivnih uslova?

Na početku sezone označeno je 1000 riba. Prilikom naknadnog ribolova pronađeno je 350 markiranih u ukupnom ulovu od 5.000 riba. Kolika je bila veličina populacije prije početka ribolova?

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologija 10. razred
Poslali čitatelji sa web stranice

Sadržaj lekcije bilješke lekcija i prateće metode ubrzanja prezentacije lekcije i interaktivne tehnologije ocjenjivanje zatvorenih vježbi (samo za nastavnike). Vježbajte zadaci i vježbe, samotestiranje, radionice, laboratorije, slučajevi nivo težine zadataka: normalan, visok, olimpijada domaća zadaća Ilustracije ilustracije: video snimci, audio, fotografije, grafikoni, tabele, stripovi, multimedijalni sažeci, savjeti za znatiželjnike, varalice, humor, parabole, vicevi, izreke, ukrštene riječi, citati Dodaci eksterno nezavisno testiranje (ETT) udžbenici osnovni i dodatni tematski praznici, slogani članci nacionalna obeležja rečnik pojmova ostalo Samo za nastavnike

Biološki termin "populacija" prvi je put upotrebio 1903. biolog iz Danske. Wilhelm Ludwig Johansen (1857. - 1927.) za označavanje grupnog rasta jedne biljne vrste.

Opšti koncept

Šta je populacija? Ona (stari Latini su rekli: populus sa modernog engleskog stanovništvo - stanovništvo) je skup predstavnika specifičan tip živog organizma, dugi vremenski period koji živi ili raste na jednom teritorijalni prostor, odvojeno od pojedinaca drugih grupa sličnih po sličnim karakteristikama.

Termin se koristi u različitim oblastima prirodnih nauka: ekologija, medicina, demografija.

Ako uzmemo za primjer, onda u odgovarajućoj terminologiji, koncept definira se kao zajednica životinja ili biljaka iste vrste, koja ima jedan genski fond(u nastavku ćemo razmotriti ovaj termin) sposobni za održivu samoreprodukciju. U biologiji se odnosi na grupe organizama unutar određene vrste.

Najjednostavniji primjer je ljudska populacija na Zemlji. Ako uzmemo primjere iz životinjskog svijeta: sika i jelen, smeđi i polarni medvjed, bakalar i vahnja u morima sliva Arktičkog okeana. Iz svijeta biljaka: različite vrste bora i smrče, jasike i lipe, hrasta i brijesta.

Koji parametri karakterišu svaku populaciju? Općeprihvaćeni kriterijumi su:

• opšte stanište (područje);
• jednoobrazno porijeklo zajednice organizama;
• relativna izolacija date zajednice od drugih sličnih grupa (tzv. međupopulacijske barijere);
• usklađenost sa principom panmiksije (slobodnog ukrštanja) unutar grupe, drugim riječima, jednaka vjerovatnoća susreta sa svim postojećim genotipovima unutar raspona.

Tipovi stanovništva

Vrste živih organizama u divlje životinje veliko mnoštvo. Prije svega, moramo istaknuti dvije globalne populacije- životinje i biljke. I već definiraju podvrstu određene grupe organizama

U biologiji se strukturno razlikuju geografski određene grupe, na primjer, naselje vjeverica u šumama regije Uljanovsk. Grupirane životinje iste podvrste (u našem slučaju vjeverice), koje žive u geografski homogenom prostoru. Takvo područje se naziva stanište.

Zauzvrat, geografske populacije se dijele na manje – ekološke (vjeverice u crnogoričnim i mješovitim šumama jednog područja), i one – na još manje – elementarne ili lokalne (iste vjeverice, ali u različitim dijelovima iste šume).

Prema sposobnosti reprodukcije dijeli se na:

• Trajno, koji ne zahtijevaju priliv jedinki svoje vrste izvana kako bi održali brojnost na nivou potrebnom za puno postojanje.
• Polu-ovisni, u kojoj određen broj sličnih jedinki dolazi izvana, ali i bez njih populacija može dugo postojati.
• Privremeno, kod njih je stopa mortaliteta predstavnika veća od stope nataliteta vrste, a postojanje direktno zavisi od priliva jedinki izvana. Privremene populacije se često formiraju na mjestima s nepovoljnom klimom i nestabilnom opskrbom hranom.

Pažnja! Populacija je veoma slična živom organizmu, kao biosistem ima i organizovanu strukturu, koja ima svoj integritet, genetski program za samoreprodukciju i posebne karakteristične mehanizme samoregulacije i adaptacije.

Struktura stanovništva

Strukturu pretežnog broja naselja postojećih vrsta određuju predstavnici koji ih formiraju, a smještaj potonjih u staništu (sjetimo se vjeverica - ukupan broj i postotak životinja različitog spola u šumi). Da bi bilo jasnije, pogledajmo tačke.

Dakle, struktura stanovništva je

Prostorni - raspored jedinki na okupiranom području - koliko vjeverica trči i gdje. On se, pak, dijeli na:

• Nasumično (ako je šuma ista za sve vjeverice, a skaču u istom prirodnom okruženju). U ovom slučaju ima malo životinja, ne formiraju "grupe" i ne žive u vodi.
• Uniforma. Nalazi se uglavnom kod životinja koje žive u uslovima teške konkurencije za prehrambene resurse i staništa. Neke vrste grabežljiva riba, ptice i sisari (medvjedi, na primjer) pažljivo čuvaju svoja lovišta i ne favoriziraju strance u njima.
• Grupa. Najčešći u prirodi. Ovdje ćemo pogledati primjer biljaka. Neka stabla imaju krupne, teške plodove (orašasti plodovi, žir, platane itd.), koji, padajući blizu stabla, odmah klijaju, formirajući grupe. Pa čak i đurđevaci! Ali, to duguju vegetativnom načinu razmnožavanja (izdanci iz rizoma). Ove uzrokuju karakteristike rastačinjenica da su uslovi okoline heterogeni, staništa ograničena, vrsta ima karakteristične biološke kvalitete i mogućnosti reprodukcije.

Spolnost - omjer primjeraka različitih spolova (koliko je muških i ženskih vjeverica u šumi).

Godine su najrazumljivije. Koliko pojedinaca različitog uzrasta. U bilo kojoj vrsti, a ponekad i u svakoj populaciji unutar vrste, postoje različiti omjeri starosnih grupa. U pravilu se razlikuju sljedeće ekološke dobi:

• pre-reproduktivni (organizmi koji nisu dostigli spolnu zrelost);
• reproduktivni (seksualno zreli);
• post-reproduktivni (predstavnici koji su izgubili sposobnost reprodukcije).

Za životinje i biljke ova struktura ima značajne razlike, ali ovo je posebna tema za razmatranje.

Genetska struktura populacije zbog varijabilnosti i raznolikosti genotipova(grubo govoreći, razlika u boji i veličini vjeverica, te njihove varijacije tokom parenja sa kasnijim potomcima).

Ekološka struktura se sastoji od podjele vrste na grupe pojedinačnih predstavnika koji na svoj način interaguju s uvjetima okoline. Ovdje se često pojavljuje lokalno stanovništvo. Cijela stvar je u tome da je razlika između tipa i posebne grupe predstavnika koji postoje u posebnim uvjetima općeg staništa vrlo uvjetna.

U principu, sistem funkcionira kao skoro svaki biološki sistem. Shodno tome, karakteriše ga: rast, razvoj, opstanak u promenljivim uslovima sredine. Ovo određuje prisustvo određenih parametara.

Populacija vjeverica

Opcije

Većinu postojećih populacija karakteriziraju: broj, gustina, natalitet i stopa smrtnosti. Sve ove karakteristike su takođe usko povezane i međuzavisne.

Veličina populacije- ukupan broj predstavnika vrste koji žive na teritoriji. Gustina, odnosno, broj jedinki određene vrste po jedinici površine područja.

U mnogim velikim grupama, prosječna veličina se ne mijenja mnogo svake godine zbog činjenice da:

• približno isti broj predstavnika umire prirodnom smrću;
• intenzitet reprodukcije organizama raste s niskom gustinom naseljenosti, a s povećanjem se shodno tome smanjuje;
• stalno se menja prirodni uslovi a klimatski faktori stvaraju prepreke visokoj realizaciji reproduktivnog potencijala.

Ali, čak i uz određenu stabilnost, veličinu populacije karakteriziraju fluktuacije. Glavni razlozi za ove fluktuacije povezane sa promenama životnih uslova. naime:

Ove periodične fluktuacije dovode do promjena u ukupnoj populaciji, koje se sastoje od sljedećih pojava:

• plodnost;
• mortalitet;
• imigracija (kretanje - priliv pojedinaca izvana);
• emigracija (deložacija predstavnika vrste).

Ovi faktori su povezani sa takozvanim populacijskim talasima.

Važno! Populacijski talasi su nagle, značajne numeričke promjene.

Primjer: smanjenje broja lisica kao rezultat odstrela (abiotički faktor) dovodi do povećanja populacije poljskih miševa (voluharice).

Populacije karakteriziraju brojnost, gustina, natalitet i smrtnost.

Gene pool

Ali od posebne je važnosti efektivni broj - broj spolno zrelih predstavnika vrste koji mogu proizvesti potomstvo. Oni su ti koji formiraju genetski fond. A sada pogledajmo ovaj koncept konkretno.

Šta je genetski fond populacije(genofond). To je ukupnost svih karakteristika (gena) vrste i njihovih varijacija koje se nasljeđuju. Zahvaljujući genima vjeverice iz Sibira se razlikuju od vjeverica iz Kanade. Varijacije gena (aleli) određuju sposobnost organizama da se prilagode karakteristikama koje se stalno mijenjaju okruženje. Što je veća raznolikost gena, to je organizam sposobniji da se prilagodi životu.

U biologiji postoji takva stvar kao idealna populacija. Ali, to je čisto teoretski i koristi se za modeliranje procesa. Idealna populacija može se definirati kao hipotetički panmiktik (tj., jedinke koje imaju iste šanse za ukrštanje), sa beskonačno rastućom populacijom, koja opstaje kroz generacije i neovisna o prirodnoj selekciji, vanjskim faktorima i mutacijama.

Koja je glavna uloga koncepta za postojanje živih organizama na planeti? U ekologiji se definira kao elementarna jedinica procesa mikroevolucija(intraspecifične male promjene gena tokom nekoliko generacija, koje dovode do određenih promjena u individui, kako vanjskih tako i unutrašnjih), reagujući na promjenjive faktore okoline restrukturiranjem genskog fonda.

Funkcioniranje stanovništva i dinamika stanovništva u prirodi

Populacija kao oblik postojanja vrsta u prirodi

Zaključak

Na osnovu navedenog , Hajde da sumiramo. Populacija je skup predstavnika iste vrste koji žive na zajedničkoj teritoriji, slobodno se ukrštaju, posjeduju jedinstveni genofond, imaju vlastitu strukturu, karakteristike i parametre slične postojećim biosistemima i elementarna je mikroevolucijska jedinica.

Predavanje 7. Populacije: struktura i dinamika

Koncept stanovništva.

U prirodi svi postojeći izgled predstavlja složen kompleks ili čak sistem intraspecifičnih grupa, koje uključuju pojedince sa specifičnim strukturnim karakteristikama, fiziologijom i ponašanjem. Takvo intraspecifično udruženje pojedinaca je populacija.

Populacija(populus - od lat. narod. populacija) jedan je od centralnih pojmova u biologiji i označava skup jedinki iste vrste koje imaju zajednički genski fond i zajedničku teritoriju. To je prvi supraorganizmski biološki sistem. Sa ekološke tačke gledišta, jasna definicija populacije još nije razvijena.

Termin "populacija" prvi je put skovao danski naučnik Johansen 1903. da bi značio "prirodnu mješavinu jedinki iste vrste, heterogene u genetskom smislu".

Tumačenje S.S. dobilo je najveće priznanje. Schwartz, populacija je grupa jedinki, koja je oblik postojanja vrste i sposobna je da se samostalno razvija neograničeno.

Glavno svojstvo populacija, kao i drugih bioloških sistema, jeste da su u stalnom kretanju i da se stalno mijenjaju. To se odražava u svim parametrima:

· produktivnost,

· stabilnost,

· struktura,

· u distribuciji u prostoru.

Adaptivne sposobnosti populacije su znatno veće od sposobnosti njenih konstitutivnih pojedinaca. Populacija kao biološka jedinica ima određenu strukturu i funkciju.

· Struktura Populaciju karakteriziraju njeni sastavni pojedinci i njihova distribucija u prostoru.

· Funkcije populacije su slične u funkciji drugim biološkim sistemima. Odlikuju se rastom, razvojem i sposobnošću održavanja egzistencije u uvjetima koji se stalno mijenjaju.

Tipovi stanovništva

Prostorne podjele stanovništva

Prostor ili stanište koje zauzima populacija može varirati između vrsta i unutar iste vrste. Veličina raspona populacije je u velikoj mjeri određena mobilnošću pojedinaca ili radijus individualne aktivnosti. Ako je radijus individualne aktivnosti mali, veličina populacijskog područja je obično mala (tabela 7.1).

Tabela 7.1

Radijus individualne aktivnosti životinja i biljaka

(prema A.V. Yablokov, A.G. Yusufov, 1976)

Kod biljaka je radijus individualne aktivnosti određen udaljenosti na kojoj se polen, sjemenke ili vegetativni dijelovi mogu širiti da bi dali novu biljku.

U mnogim drugim slučajevima trofički raspon ne odgovara sa reprodukcijom. Dakle, uprkos ogromnom trofičkom rasponu bijele rode (Ciconia alba), koja zimi živi u Evropi i Africi, svaki par ptica se obično vraća u područje svog starog gnijezda, a populacija roda, iako se miješaju u područjima zimovanja, ne za vrijeme gniježđenja zauzimaju relativno malo područje.

U zavisnosti od veličine okupirane teritorije, N.P. Naumov (1963) razlikuje tri tipa stanovništva: elementarne, ekološke i geografske (Slika 7.1)..

Elementarno(lokalna) populacija je skup jedinki iste vrste koje zauzimaju malu površinu homogenog područja. Između njih postoji stalna razmjena genetskih informacija.

PRIMJERI. Jedna od nekoliko jata riba iste vrste u jezeru; mikrogrupe đurđevka Keiske u šumama bijele breze, koje rastu u podnožju drveća i na otvorenim površinama;

Ekološki populacija – skup elementarnih populacija, intraspecifičnih grupa, ograničenih na specifične biocenoze. Biljke iste vrste u cenozi nazivaju se cenopopulacijom. Razmjena genetskih informacija između njih događa se prilično često.

PRIMJERI. Ribe iste vrste u svim jatama zajedničkog rezervoara populacija vjeverica u borovim, smreko-jelovim i listopadnim šumama jednog područja

Geografski stanovništvo – ukupnost ekološke populacije koji su naseljavali geografski slična područja. Geografske populacije postoje autonomno, njihova staništa su relativno izolovana, razmjena gena se događa rijetko - kod životinja i ptica - tokom seobe, kod biljaka - tokom širenja polena, sjemena i plodova. Na ovom nivou dolazi do formiranja geografskih rasa i sorti, a razlikuju se podvrste.

PRIMJERI. Poznate su geografske rase dahurskog ariša (Larix dahurica): zapadna (zapadno od Lene (L. dahurica ssp. dahurica) i istočna (istočno od Lene, izdvaja se u L. dahurica ssp. cajanderi), sjeverna i južna rasa Kurilski ariš.

Vrsta "obična vjeverica" ​​ima oko 20 geografskih populacija, odnosno podvrsta. Zoolozi razlikuju tundre i stepske populacije uskolubaste voluharice (Microtis gregalis

Geografske populacije iz oba regiona imaju značajne razlike u fiziologiji i veličini životinja. Životinje tundre, za razliku od stepskih životinja, veće su, počinju se razmnožavati mnogo ranije, imaju veću plodnost i akumuliraju više masti. Razlike su tako jasne dugo vremena ove grupe su vjerovale različite vrste. Međutim, eksperimenti su pokazali da se oba oblika voluharica lako križaju i daju plodno potomstvo, dakle pripadaju istoj vrsti.

Glavne karakteristike populacija

Broj i gustina su glavni parametri populacije.

Broj– ukupan broj jedinki na datoj teritoriji ili u datom obimu.

Gustina– broj jedinki ili njihova biomasa po jedinici površine ili zapremine. U prirodi postoje stalne fluktuacije u broju i gustoći.

Prostorna distribucija pojedinci u populacijama mogu biti nasumični, grupni i uniformni (slika 7.2).

Rice. 7.2. Glavne vrste distribucije pojedinaca u populaciji:

A - ravnomerna raspodela; B – slučajna distribucija; B - grupna distribucija (prema Odumu, 1986.)

Slučajno(difuzna) distribucija – neujednačena, posmatrana u homogenom okruženju; odnosi između pojedinaca su slabo izraženi. Slučajna distribucija je karakteristična za populacije u početnom periodu naseljavanja; biljne populacije koje doživljavaju snažno ugnjetavanje izvana, životinjske populacije u kojima je socijalna povezanost slabo izražena.

PRIMJERI. U početnim fazama naseljavanja i uspostavljanja - štetočine insekata na terenu; sadnice pionirskih vrsta: vrba, ariš i dr., u poremećenim područjima (planinski lanci, kamenolomi);

Grupa distribucija se javlja najčešće; odražava heterogenost životnih uslova ili različite genetske (dobne) obrasce stanovništva. Osigurava najveću stabilnost stanovništva.

PRIMJERI. Koliko god struktura šume izgledala jednolično, ona nema tako ujednačenu distribuciju vegetacijskog pokrivača kao na polju ili travnjaku. Što je izraženiji mikroreljef koji determiniše mikroklimu u šumskoj zajednici, to je i raznovrsnost starosti drveća izraženija. Biljojedi se udružuju u krda kako bi se uspješnije oduprli neprijateljima grabežljivcima. Grupni karakter je tipičan za sjedilačke i male životinje. To su populacije kopnenih mekušaca i mnogih vodozemaca.

Uniforma smještaj u prirodi je rijedak. Karakteriziraju ga sekundarne jednodobne sastojine nakon zatvaranja krošnje i intenzivnog samoproredjenja; rijetke šumske sastojine koje rastu u homogenom okruženju; nepretenciozne biljke nižim nivoima.

Većina grabežljivaca koji vode aktivan životni stil također se odlikuje ujednačenom distribucijom nakon što se nasele i zauzmu cijeli teritorij pogodan za život.

Dinamika stanovništva I gustina određen uglavnom fertilitet, mortalitet i migracioni procesi . To su indikatori koji karakteriziraju promjene stanovništva u određenom periodu: mjesecu, godišnjem dobu, godini itd. Proučavanje ovih procesa i uzroka koji ih određuju veoma je važno za prognozu stanja populacija.

Plodnost- To je sposobnost populacije da se poveća. Karakterizira učestalost pojavljivanja novih jedinki u populaciji. Pravi se razlika između apsolutne i specifične stope nataliteta. Apsolutna plodnost je broj novih pojedinaca koji se pojavljuju u jedinici vremena, i specifične- ista količina, ali dodijeljena određenom broju pojedinaca.

Na primjer, pokazatelj specifične stope nataliteta neke osobe je broj rođene djece na 1000 ljudi tokom godine.

Plodnost određuju mnogi faktori: uslovi životne sredine, dostupnost hrane, biologija vrste (stopa polnog sazrevanja, broj generacija tokom sezone, odnos mužjaka i ženki u populaciji).

Prema pravilu maksimalne plodnosti (razmnožavanja), u idealnim uslovima, u populacijama se pojavljuje najveći mogući broj novih jedinki; Plodnost je ograničena fiziološkim karakteristikama vrste.

PRIMJER. Maslačak može za 10 godina pokriti cijelu zemaljsku kuglu, pod uslovom da sve njegove sjemenke klijaju. Vrbe, topole, breze, jasike i većina korova daju izuzetno obilno sjeme. Bakterije se dijele svakih 20 minuta i u roku od 36 sati mogu prekriti cijelu planetu u neprekidnom sloju.

Mortalitet populacije su broj jedinki koje su umrle tokom određenog perioda. Smrtnost, kao i natalitet, može biti apsolutna (broj osoba koje su umrle u određenom vremenu) ili specifična. Karakterizira stopu pada stanovništva od smrti zbog bolesti, starosti, grabežljivaca, nedostatka hrane i igrica glavna uloga u dinamici stanovništva.

Postoje tri vrste smrtnosti:

Isti u svim fazama razvoja; retko, pod optimalnim uslovima;

Povećana smrtnost u rano doba; karakteristično za većinu vrsta biljaka i životinja (u drveću manje od 1% sadnica preživi do zrelosti, u ribama - 1-2% mlađi, kod insekata - manje od 0,5% ličinki);

Visoka smrtnost u starosti; obično se opaža kod životinja čiji se stadijum larve odvija u povoljnim uslovima koji se malo menjaju: tlo, drvo, živi organizmi.

U ekologiji je široko rasprostranjena grafička konstrukcija “krivulja preživljavanja” (slika 7.3).

Rice. 7.3. Različite vrste krivulja preživljavanja

Krivulja tipa I (tip Drosophila) ima konveksan oblik. Ona opisuje situaciju kada visoka stopa smrtnosti posmatrano u zrelo doba. To je tipično za voćne mušice, majušice i druge insekte, koji ubrzo nakon izlaska iz kukuljice napuštaju svoje potomstvo i umiru. Krivulje preživljavanja velikih sisara približavaju se krivulji tipa I.

Krivulja tipa II (tip hidre) je karakteristična za organizme sa ujednačenim mortalitetom u bilo kojoj dobi. Ovo odgovara pravoj liniji na grafikonu. Ovakvi tipovi krivulja tipični su za ribe, gmizavce, ptice, zeljaste višegodišnje biljke itd., s tim da se prebrojavanje vrši od organizama koji su već prošli najranjivije faze svog razvoja.

Krivulja tipa III (tip kamenica) ima konkavni oblik. Karakteristično je za organizme koji uglavnom umiru početnim fazama tvog života. Kamenice vode vezan način života kao odrasle osobe, a njihove ličinke su planktonske. U tom periodu oni su najranjiviji. Jedinke koje su uspješno prošle stadij larve imaju znatno povećane šanse za preživljavanje. Ova vrsta krivulje preživljavanja karakteristična je za mnoge životinje sa visokom plodnošću i nedostatkom brige o potomstvu.

Prikazujući životni vijek kao postotak ukupnog životnog vijeka na x-osi, možemo uporediti krivulje preživljavanja organizama čiji se životni vijek značajno razlikuje. Na osnovu takvih krivulja moguće je odrediti periode tokom kojih je određena vrsta posebno ranjiva. Budući da je mortalitet podložan oštrijim fluktuacijama i više ovisi o okolišnim faktorima nego o plodnosti, on igra glavnu ulogu u reguliranju veličine populacije.

Stabilna, rastuća i opadajuća populacija. Stanovništvo se prilagođava promenljivim uslovima životne sredine ažuriranjem i zamenom jedinki, tj. procesi rađanja (obnove) i opadanja (smrti), dopunjeni procesima migracije.

IN stabilna populacija Stope nataliteta i smrtnosti su bliske i uravnotežene. One mogu biti promjenjive, ali se gustina naseljenosti neznatno razlikuje od neke prosječne vrijednosti. Raspon vrste se niti povećava niti smanjuje.

IN rastuća populacija natalitet premašuje stopu smrtnosti. Rastuću populaciju karakteriziraju izbijanja masovne reprodukcije, posebno kod malih životinja ( skakavci, koloradske zlatice, glodari, vrane, vrapci; od biljaka – ambrozija, svinja, maslačak).

Populacije velikih životinja često rastu u zaštićenim uslovima ( los u rezervatu prirode Magadan, Aljaska, slonovi u nacionalni park Kenija.) Kada životinje postanu prenapučene (obično se poklapa sa mladim životinjama koje dostižu spolnu zrelost), počinje migracija u susjedna slobodna područja.

Ako mortalitet premašuje natalitet, onda se smatra takvom populacijom u opadanju I. U prirodnom okruženju se smanjuje do određene granice, a zatim ponovo raste natalitet (fertilitet) i broj stanovnika ide iz opadanja u rast. Najčešće, populacije nepoželjnih vrsta nekontrolirano rastu, dok populacije rijetkih, reliktnih i vrijednih vrsta, kako ekonomski tako i estetski, opadaju.

Šta je populacija?

Definicija 1

Populacija je skup organizama iste vrste, koji žive na određenoj teritoriji duži vremenski period, imaju zajednički genski fond, kao i sposobnost lakog ukrštanja, u različitim stepenima izolovani od drugih populacija ove vrste.

Organizmi svake vrste su predstavljeni sa nekoliko populacija koje naseljavaju različite teritorije. Postoje različite veze između populacija iste vrste koje podržavaju vrstu kao cjelinu. Međutim, ako se iz nekog razloga populacija izoluje od drugih populacija svoje vrste, to može dovesti do stvaranja nove vrste živih organizama. Pod uticajem uslova sredine formiraju se fiziološke, morfološke i bihevioralne karakteristike organizama. Štaviše, svojstva organizama koji pripadaju različitim populacijama će se međusobno razlikovati utoliko jače, što su im životni uslovi različitiji i što je razmjena jedinki među njima slabija.

Karakteristike populacija

Populacija nije nasumična akumulacija jedinki iste vrste na zajedničkoj teritoriji. Ovo je složeno organizovana zajednica, sa svojom strukturom, sastavom i složenom hijerarhijom veza.

Svojstva koja karakterišu populaciju mogu se podijeliti u dvije vrste:

1. biološka svojstva - svojstva svojstvena svakom organizmu uključenom u populaciju;
2. grupna (emergentna) svojstva - svojstva svojstvena ne pojedinačnim pojedincima, već populaciji u cjelini.

Drugim riječima, udruživanje organizama iste vrste u populaciju (grupu) vrši se na osnovu njenih kvalitativno novih, emergentnih svojstava. Ova svojstva uključuju:

1. broj;
2. gustina naseljenosti;
3. natalitet organizama u populaciji;
4. smrtnost organizama u populaciji.

Definicija 2

Veličina populacije je ukupan broj jedinki jedne vrste koje naseljavaju određenu teritoriju.

Veličina populacije se mijenja tokom vremena (iz godine u godinu, godišnje doba, iz generacije u generaciju) i ovisi o vanjskim i unutrašnjim faktorima.

Napomena 1

Ruski biolog S. S. Četverikov nazvao je fluktuacije u broju jedinki u populaciji „talasi života“.

Teritorije (područja) koje zauzimaju različite populacije mogu se međusobno značajno razlikovati po površini, pa nije uvijek preporučljivo uspoređivati ​​populacije po apsolutnom broju jedinki. U takvim slučajevima, veličina populacije se izražava kao gustina.

Definicija 3

Gustoća naseljenosti je omjer broja predstavnika jedne vrste (ili njene odgovarajuće biomase) i volumena ili površine prostora koji zauzima populacija (biomasa).

Plodnost– broj novoformiranih jedinki koje su se pojavile u jedinici vremena zbog razmnožavanja. Stopa nataliteta u populaciji određena je prvenstveno biološkim karakteristikama vrste, kao i prosječnim životnim vijekom jedinke, omjerom spolova u populaciji, dostupnošću hrane, vremenskim prilikama i nizom drugih faktora. Postoje dvije vrste plodnosti:

1. maksimalna (apsolutna, ili fiziološka) plodnost - teoretski dozvoljeni broj jedinki koje se mogu roditi u idealnim uslovima sredine bez ikakvih ograničavajućih faktora, određen samo fiziološkim potencijalima organizama;
2. ekološka (ostvarljiva) plodnost - broj jedinki rođenih u određenom periodu u specifičnim uslovima sredine.

Mortalitet je broj jedinki u populaciji koje su umrle u određenom vremenskom periodu. Ona prvenstveno zavisi od faktora životne sredine i može biti veoma visoka tokom prirodnih katastrofa, tokom nepovoljnih perioda klimatskim uslovima ili tokom epidemija. tu su:

1. fiziološka smrtnost (smrt pojedinca u idealnim uslovima kao rezultat fiziološke starosti);
2. ekološki mortalitet (smrt pojedinca u realnim uslovima iz različitih razloga).

Bilo koju populaciju karakteriziraju joj jedinstveni indikatori i ima određenu organizaciju i strukturu. Takve karakteristike se mogu izraziti statističkim funkcijama, tj. populacija i njena svojstva mogu se opisati pomoću matematike. To su, na primjer, struktura, gustina, broj, natalitet i smrtnost. Neke karakteristike populacija su međusobno povezane: mortalitet određuje strukturu, natalitet određuje gustinu itd.

Treba naglasiti da postoji suštinska razlika između pojedinačnog organizma i populacije organizama. Kao što kap vode ne odražava svojstva rijeke, jezera ili okeana, organizam uzet pojedinačno ne može okarakterizirati cjelokupnu populaciju u cjelini.

Jedini nosilac karakteristika jedne populacije je grupa jedinki, ali ne i pojedinačni pojedinci u ovoj grupi. Pojedinačni organizam u populaciji se rađa, živi, ​​umire, ali ekologe to zanima samo kao mogućnost, kroz proučavanje ponašanja pojedinca, da shvate svojstva grupe kao cjeline. Posebna svojstva svojstvena populaciji odražavaju njeno stanje kao grupe organizama u cjelini, a ne kao pojedinaca, tj. svojstvo populacije kao grupe organizama nije mehanički zbir svojstava svakog pojedinca koji ga čini.

Sovjetski ekolog S. S. Shvarts u svom djelu “Principi i metode moderne ekologije” polazi od postulata da je “populacija glavni, a za više životinje jedini oblik postojanja vrste. Kao što je postojanje ćelije višećelijskog organizma nezamislivo izvan organizma, tako je nezamislivo postojanje jedinki van populacije. To, naravno, ne znači da je populacija organizam višeg reda, ali to znači da je to određena organizacija (strukturalna cjelina) pojedinaca, izvan koje oni ne mogu postojati.”

Populacija kao biološki sistem ima strukturu i funkcije. Strukturu populacije karakterišu njeni sastavni pojedinci (broj) i njihov raspored u prostoru. Funkcije populacije slične su funkcijama drugih bioloških sistema. Odlikuju se rastom, razvojem i sposobnošću održavanja egzistencije u uvjetima koji se stalno mijenjaju.

Jedan od bitnih parametara koji određuju prostornu strukturu je broj jedinki u populaciji. Promatrajući svojstva različitih populacija, bilo da se radi o populacijama životinja ili biljaka, može se vidjeti da njihov broj uvelike varira. To može biti stotinu stabala pronađenih na hektaru borove šume, ili milioni jednoćelijske alge u ekosistemu bare ili jezera, i nekoliko lešinara koji žive na nepristupačnim stijenama, i oblaci čvoraka nad tek zasijanim ražnjim poljem.

Ispod veličina populacije odnosi se na ukupan broj jedinki u populaciji. Veličina populacije ne može biti konstantna i ovisi o odnosu intenziteta reprodukcije i mortaliteta.

Gustina naseljenosti definira se kao broj jedinki neke vrste po jedinici površine (uglavnom zemljine površine) ili po jedinici zapremine ( vodena sredina, eksperimentalna kultura), na primjer, 200 stabala na 1 hektar, 50 ljudi na 1 km 2, 20 punoglavaca na 1 m 3 vode. Maksimalna gustina za razne vrste organizmi i životni uslovi se veoma razlikuju. Na jednom hektaru zemlje može biti znatno više platana nego, recimo, jelena ili divlje svinje. Neke vrste ptica (pingvini, galebovi) formiraju takozvane “ptičje kolonije”. Ogromne koncentracije ružičastih flamingosa uobičajene su na nekim jezerima ekvatorijalna Afrika. Istovremeno, mnoge vrste srednjoevropskih šumskih ptica pjevica nikada ne dosegnu 1/10 ove gustine.

Pojedinci živih organizama (biljke, životinje, mikroorganizmi) obično su neravnomjerno raspoređeni u prostoru. Svaka populacija zauzima prostor koji obezbjeđuje sredstva za život samo određenom broju pojedinaca.

IN opšti pogled Mogu se razlikovati tri tipa distribucije pojedinaca: slučajna, pravilna (ujednačena) i grupna (pjegava, gužva, agregirana).

Slučajno distribucija je tipična za populacije čiji je broj jedinki mali, a potencijal za konkurenciju je nizak. U tom slučaju, stanište organizama mora biti manje-više homogeno. U ovom slučaju, jačina i smjer utjecaja abiotskih i biotičkih faktora nasumično se mijenjaju u vremenu i prostoru. Slučajna distribucija se u prirodi ne javlja baš često, iako je samo djelovanje nasumično prirodni faktori samo po sebi nije neuobičajeno. Takva nasumična distribucija tipična je, na primjer, za pauke koji žive na šumskom tlu.

Najčešći u prirodi grupa (uočeno) distribucija. Karakteristična je za mnoge organizme koji žive ne samo u kopnenim već iu vodenim ekosistemima. Sa ovom vrstom distribucije, organizmi formiraju različite grupe. Formiranje takvih grupa odvija se prema raznih razloga: heterogenost životne sredine, lokalne razlike u staništima, uticaj dnevnih i sezonskih promena vremenskih uslova; karakteristike procesa reprodukcije itd.

Postoji mnogo primjera grupne distribucije. Mnoge ribe sele se s mjesta na mjesto u ogromnim jatama. Vodene ptice se okupljaju u velikim jatima, pripremajući se za duge letove sjevernoameričkih karibua, formiraju ogromna stada u uvjetima tundre.

Isti primjeri mogu se dati za biljke: pjegavi raspored biljaka djeteline na livadi, mrlje mahovina i lišajeva u tundri, grozd grmova lingonbera u borovoj šumi, prostrane mrlje kiselice u šumi smreke, proplanci jagoda na rubovima svijetlih šuma itd.

Redovno (parno) distribucija se može uočiti kada postoji jak antagonizam pojedinaca (konkurencija), kada je vjerovatnoća pronalaska jedne jedinke pored druge izuzetno niska. U prirodi je teško naići na ovu vrstu distribucije, iako je često moguće naići na distribuciju organizama koja odstupa od nasumične u pravcu veće pravilnosti.

Redovna distribucija se najčešće može uočiti u veštački stvorenim poljoprivrednim sistemima - baštama, voćnjacima. Dakle, prilikom sadnje možete ravnomjerno rasporediti stabla jabuka u vrtu pomoću mjerne trake. Na ovaj način možete posaditi grmlje bobičastog voća i neke vrste povrća u bašti.

Važna karakteristika pri proučavanju populacije je njena starosna struktura. Starosna struktura odražava odnos različitih starosnih grupa u populaciji i određuje njenu sposobnost reprodukcije. U populacijama koje brzo rastu, mladi pojedinci čine veliki udio. Dakle, stanje stanovništva nakon određenog vremenskog perioda zavisiće od njegovog trenutnog polnog i starosnog sastava.

Ako se reprodukcija stalno događa u populaciji, onda starosna struktura određuje da li se broj smanjuje ili povećava.

U većini populacija, sposobnost njihovih članova za reprodukciju (reproduktivni kapacitet) se mijenja sa godinama. U modernoj ekologiji, kada se proučava dobni sastav stanovništva, razlikuju se tri ekološke starosne grupe:

■ predreproduktivni (prije reprodukcije);

■ reproduktivni (tokom sezone parenja);

■ post-reproduktivno (nakon reprodukcije).

Trajanje ovih godina u odnosu na ukupan životni vijek uvelike varira među različitim organizmima.

Pod povoljnim uslovima, stanovništvo obuhvata sve starosne grupe i održava relativno stabilan nivo brojnosti. Na starosni sastav stanovništva, pored ukupnog očekivanog životnog veka, utiču i trajanje sezone razmnožavanja, broj generacija po sezoni, plodnost i mortalitet različitih starosnih grupa. Na primjer, kod voluharica odrasle jedinke mogu roditi tri puta godišnje ili više, a mlade jedinke mogu se razmnožavati nakon 2-3 mjeseca.

Tipično, tokom početnog perioda rasta (pre-reproduktivna faza), organizmi nisu u stanju da se razmnožavaju. Trajanje ovog perioda uvelike varira među različitim vrstama - od nekoliko minuta kod mikroorganizama do nekoliko godina kod ljudi, mnogih sisara i drveća. Predrazmnožavanje može trajati veći dio života, kao na primjer kod majušice (razvoj ličinki u vodi traje od godinu do nekoliko godina zbog dugog razvoja ličinki) i 17-godišnjeg cikada (pret. -reproduktivna faza dostiže nekoliko godina). Međutim, karakteristično je da je period razmnožavanja ovih vrsta vrlo kratak (svojne mušice imaju nekoliko dana, cikade imaju manje od jedne sezone), a postreproduktivni period praktički izostaje, kao i kod mnogih drugih vrsta.

Drugačija situacija je u populaciji ljudi, kao i životinja koje se drže u umjetno stvorenim uvjetima (kućni ljubimci, kućni ljubimci, stanovnici zoološkog vrta). Jedinke u takvim populacijama preživljavaju u postreproduktivnom periodu. Kod savremenog čoveka ova tri „doba” su približno ista, a svako od njih čini oko trećinu života. Za primitivne ljude post-reproduktivni period je bio mnogo kraći.

Trenutno se omjer starosnih ekoloških grupa u ljudskoj populaciji mijenja. Povećava se broj djece, tinejdžera i penzionera, tj. neproduktivnih slojeva stanovništva. Udio djece mlađe od 15 godina u većini zemalja u razvoju porastao je na 50%, a starijih starijih od 65 godina na 15%. Ova promjena u omjeru starosnih grupa dovodi do povećanja opterećenja radno sposobnog stanovništva.

Prirodne populacije nisu jednom za svagda zamrznuta zbirka jedinki, već dinamično jedinstvo organizama u odnosima. Promjene u veličini, strukturi i distribuciji populacija kao odgovor na uvjete okoline nazivaju se dinamikom stanovništva.

Dinamika stanovništva u pojednostavljenoj verziji može se opisati indikatorima kao što su plodnost i mortalitet. Ovo su najvažnije karakteristike stanovništva, na osnovu kojih se može suditi o stabilnosti i budućem razvoju stanovništva.

plodnost – jedna od glavnih karakteristika populacije i definira se kao broj jedinki rođenih u populaciji u određenom vremenskom periodu (sat, dan, mjesec, godina). Istovremeno, pojam "plodnost" karakterizira pojavu jedinki bilo koje vrste, bez obzira na način na koji su rođene: bilo da se radi o klijanju sjemenki trputca ili zobi, pojavi beba iz jaja u kokoši ili kornjači, rođenje potomaka slona, ​​kita ili čovjeka.

Ekolozi razlikuju maksimalnu plodnost u odsustvu ograničavajućih faktora okoline (to je u praksi vrlo teško, ako ne i nemoguće). Ispod maksimalni natalitet odnosi se na teoretski moguću maksimalnu brzinu formiranja novih jedinki u idealnim uslovima. Reprodukcija organizama ograničena je samo njihovim fiziološkim karakteristikama. Na primjer, teoretska stopa reprodukcije različitih vrsta može biti prilično visoka u mnogim slučajevima. Ako za osnovu uzmemo takav pokazatelj kao što je vrijeme potrebno vrsti da zauzme cijelu površinu Zemlje, onda za bakteriju kolere Vibrio cholerae to će biti 1,25 dana za dijatomeju Nitschia putrida- 16.8, za kućne muhe Musca domestica- 366, za pile - oko 6000, za slona - 376 000 dana. Dakle, maksimalni fertilitet je teoretski pokazatelj i konstantan je za datu populaciju.

Za razliku od maksimalnog, ekološkog, odnosno ostvarenog, fertiliteta, fertilitet (ili jednostavno plodnost) karakteriše rast ili povećanje veličine populacije u stvarnim i specifičnim uslovima sredine.

Naziva se broj jedinki rođenih u određenom vremenu apsolutnu ili totalnu plodnost.

Zbog činjenice da apsolutna stopa nataliteta direktno zavisi od veličine populacija, ekolozi određuju specifičnu stopu nataliteta. Specifična plodnost određuje se brojem jedinki rođenih u određenom vremenu po pojedincu u populaciji.

Jedinica vremena može varirati ovisno o brzini i brzini reprodukcije organizma. Za bakterije to može biti sat vremena, za insekte - dan ili mjesec, za većinu sisara ovaj proces traje mjesecima. Pretpostavimo da grad sa 100.000 stanovnika ima 8.000 novorođenčadi. Apsolutna stopa nataliteta iznosiće 8.000 godišnje, a specifična 0,08, odnosno 8%.

Razliku između apsolutne i specifične plodnosti lako je ilustrirati primjerom. Populacija od 20 protozoa u određenoj količini vode povećava se podjelom. Sat kasnije, njegov broj se povećao na 100 jedinki. Apsolutna stopa nataliteta će biti 80 jedinki na sat, a specifična stopa (prosječna stopa promjene broja po jedinki u populaciji) će biti 4 osobe na sat sa 20 početnih.

Mortalitet - recipročnu stopu nataliteta. Ovo je broj osoba koje su umrle u populaciji po jedinici vremena. . Kao i fertilitet, mortalitet se može izraziti kao broj osoba koje umiru tokom određenog perioda (broj umrlih po jedinici vremena) ili kao specifična stopa mortaliteta za cjelokupnu populaciju ili njen dio. Prilikom utvrđivanja mortaliteta stanovništva uzimaju se u obzir sve uginule jedinke, bez obzira na uzrok smrti (da li su umrle od starosti ili su umrle u kandžama grabežljivca, otrovane pesticidima ili smrznule od hladnoće itd.).