Struktura a charakteristiky populace. Populace – ekologické charakteristiky Charakteristika populace

Základní environmentální charakteristiky populace

1. Co je to populace?
2. Může se druh skládat z jedné populace?
3. Jaká je role populace v evoluci?

Ekologové studují fungování ekologické systémy, skládající se z bydlení a neživá příroda, považovat populace za základní prvky každého ekosystému. Právě fungováním populací se vytvářejí podmínky podporující život. V biotických společenstvech hraje každá populace svou přidělenou roli, tvoří spolu s populacemi jiných druhů jakousi přirozenou jednotu, která se vyvíjí a jedná podle svých vlastních zákonitostí.

Pro pochopení fungování tohoto složitého systému je velmi důležité znát nejen zvláštnosti biologie určitých druhů organismů, ale především - jejich populační charakteristiky, zejména hustotu osídlení, obecnou číslo jednotlivci, rychlost růstu, délka života, počet vyprodukovaných potomků. Tyto charakteristiky, nazývané populační demografie, jsou zásadní pro předpovídání možných změn, ke kterým dochází jak v jednotlivých populacích, tak v celé komunitě nebo ekosystému.

Demografické charakteristiky, jako je plodnost, úmrtnost, věkové složení (struktura) a počet jedinců (početnost), charakterizují populaci jako celek a odrážejí rychlost procesů v ní probíhajících. Samostatný organismus narodí se, stárne a umírá. Ve vztahu k jedinci nelze mluvit o plodnosti, úmrtnosti, věková struktura, čísla - vlastnosti, které mají smysl pouze na úrovni skupiny.

Populaci jako skupinu organismů nejlépe charakterizuje početnost. Mírou abundance může být celková velikost populace nebo její celková biomasa. Měření těchto parametrů ve vztahu k mnoha zvířatům je však spojeno s velkými obtížemi.

Proto se hustota často používá jako indikátor hojnosti.

Hustota obyvatelstva je počet jedinců, respektive jejich biomasy, na jednotku plochy nebo objemu životního prostoru. Příklady hustoty populace mohou být: 500 stromů na 1 hektar lesa, 5 milionů jedinců Chlorelly na 1 m 3 vody nebo 200 kg ryb na 1 hektar vodní plochy. Měření hustoty se používá v případech, kdy je důležitější znát nikoli konkrétní velikost populace v té či oné době, ale její dynamiku, tj. průběh změn počtu v čase;

Plodnost je počet nových jedinců (také vajíček, semen) narozených (vylíhnutých, nakladených) v populaci za určité časové období. Plodnost charakterizuje schopnost populace zvětšovat se v důsledku reprodukce jedinců.

Existuje maximální plodnost (někdy nazývaná fyziologická nebo absolutní) a ekologická, nebo prostě plodnost. Maximální plodnost je teoretická maximální míra vzdělání nové osoby v ideální podmínky když neexistují žádné vnější faktory brzdící reprodukční procesy. Je zřejmé, že maximální plodnost je do značné míry určena schopností samic současně produkovat libovolný počet potomků, tj. fyziologickou plodností.

Ekologická plodnost dává představu o rychlosti nárůstu velikosti populace za skutečných životních podmínek uvažované skupiny jedinců.

Ekologická úrodnost není konstantní a mění se v závislosti na fyzikálních podmínkách prostředí a složení populace.

Obecně platí, že druhy, které se nestarají o potomstvo, mají vysoký potenciál a nízkou úrodnost prostředí. Například dospělá samice tresky naklade miliony vajíček, z nichž se dospělosti dožijí v průměru jen 2 jedinci.

Sledujete-li osudy určité skupiny jedinců narozených ve stejnou dobu, snadno zjistíte, že jejich počet v průběhu času v důsledku úmrtí některých jedinců neustále klesá. Míra úhynu organismů se nazývá mortalita a může charakterizovat jednotlivé populační podskupiny nebo populaci jako celek.

Úmrtnost určuje nejen velikost populace, ale také průměrnou délku života jejích organismů. Čím vyšší je úmrtnost, tím kratší je průměrná délka života a naopak.
Věková struktura populace je charakterizována poměrem počtu nebo biomasy jedinců různého věku. Tento poměr se nazývá věkové rozložení populace, tedy rozložení čísel podle věkových skupin. Věkové složení populace závisí na intenzitě úmrtnosti organismů a na velikosti porodnosti.

I v rámci stejné populace může časem dojít k výrazným změnám ve věkové struktuře. Takové změny však automaticky zapínají mechanismy, které populaci vracejí do nějakého normálního věkového rozložení charakteristické pro danou populaci.

Analýza věkové struktury umožňuje predikovat velikost populací pro řadu příštích generací a let, čehož se využívá např. pro posouzení možností rybolovu, v myslivosti a v některých zoologických studiích.

Znaky věkové struktury určují mnoho vlastností populace jako systému. Populace, která zahrnuje mnoho věkových skupin, je méně náchylná k vlivu faktorů, které určují reprodukční úspěch v konkrétním roce. Ostatně ani extrémně nepříznivé podmínky chovu, které mohou vést k úplnému úhynu potomstva daného roku, nejsou pro populaci složité struktury katastrofické, protože na reprodukci se mnohokrát podílejí stejné rodičovské páry.

Demografické charakteristiky: abundance, hustota, porodnost, úmrtnost. Věková struktura.

1. Okouni, ruffe, karas, štika a plotice žijí ve stejném jezeře. Sousední nádrž, izolovaná od první, obývají okouni, štiky, candáty, cejny a plotice. Kolik druhů a kolik populací obývá obě vodní plochy?
2. Jaké jsou demografické ukazatele populace? Jak je využít v podnikání?
3. 3.Jaký praktický význam má studium populací Uveďte příklady.?
4. Jaké vlastnosti populace jsou určeny charakteristikou jejího věkového složení?
5. 5.Proč jsou populace různého věku méně citlivé na náhlé krátkodobé změny reprodukčních podmínek?

Na začátku sezóny bylo označeno 1000 ryb. Při následném výlovu bylo nalezeno 350 označených ryb v celkovém úlovku 5000 ryb. Jaká byla velikost populace před zahájením rybolovu?

Kamensky A. A., Kriksunov E. V., Pasechnik V. V. Biologie 10. tř.
Odeslali čtenáři z webu

Obsah lekce poznámky lekce a podpůrné metody zrychlení prezentace lekce a interaktivní technologie hodnocení uzavřených cvičení (pouze pro učitele). Praxe úkoly a cvičení, autotest, workshopy, laboratoře, případy úroveň obtížnosti úkolů: normální, vysoká, domácí úkoly z olympiády Ilustrace ilustrace: videoklipy, audio, fotografie, grafy, tabulky, komiksy, multimediální abstrakty, tipy pro zvědavce, cheaty, humor, podobenství, vtipy, rčení, křížovky, citáty Doplňky externí nezávislé testování (ETT) učebnice základní a doplňkové tematické prázdniny, slogany články národní rysy slovník pojmů ostatní Pouze pro učitele

Biologický termín „populace“ poprvé použil v roce 1903 biolog z Dánska. Wilhelm Ludwig Johansen (1857-1927) k označení skupinového růstu jednoho rostlinného druhu.

V kontaktu s

Obecná koncepce

Co je to populace? Ona (staří latiníci říkali: populus z moderní angličtiny populace - obyv) je sbírka zástupců specifický typ živého organismu, dlouhé období žijící nebo rostoucí na jednom územní prostor, odděleně od jedinců jiných skupin podobných podobnými vlastnostmi.

Termín se používá v různých oblastech přírodních věd: ekologie, lékařství, demografie.

Vezmeme-li například, pak ve vhodné terminologii pojem je definován jako společenství zvířat nebo rostlin stejného druhu, které má jeden genofond(tento termín budeme zvažovat níže) schopné udržitelné sebereprodukce. V biologii označuje skupiny organismů v rámci určitého druhu.

Nejjednodušším příkladem je lidská populace na Zemi. Vezmeme-li příklady ze světa zvířat: sika a jelen lesní, hnědý a lední medvěd, treska a treska jednoskvrnná v mořích povodí Severního ledového oceánu. Z rostlinného světa: různé druhy borovice a smrku, osika a lípa, dub a jilm.

Jaké parametry charakterizují každou populaci? Obecně uznávaná kritéria jsou:

• obecné stanoviště (plocha);
• jednotný původ společenství organismů;
• relativní izolace dané komunity od jiných podobných skupin (tzv. interpopulační bariéry);
• dodržování principu panmixie (volné křížení) v rámci skupiny, jinými slovy, stejná pravděpodobnost setkání se všemi existujícími genotypy v rozsahu.

Typy populace

Druhy živých organismů v divoká zvěř velké množství. V první řadě musíme zdůraznit dvě globální populace- zvířata a rostliny. A již definují poddruh určité skupiny organismů

V biologii se strukturálně rozlišují geograficky určené skupiny, například osídlení veverek v lesích Uljanovské oblasti. Seskupení živočichové stejného poddruhu (v našem případě veverky), žijící v geograficky homogenním prostoru. Takové oblasti se říká biotop.

Geografické populace se zase dělí na menší - ekologické (veverky v jehličnatých a smíšených lesích jedné oblasti) a ty - na ještě menší - elementární nebo místní (stejné veverky, ale v různých částech stejného lesa).

Podle schopnosti reprodukce se dělí na:

• Trvalý, které nevyžadují příliv jedinců svého druhu zvenčí, aby udržely počty na úrovni nezbytné pro plnohodnotnou existenci.
• Polozávislý, ve kterém sice určité množství podobných jedinců pochází zvenčí, ale i bez nich je populace schopna dlouhodobě existovat.
• Dočasný, v nich je úmrtnost zástupců vyšší než druhová porodnost a existence je přímo závislá na přílivu jedinců zvenčí. Dočasné populace se často tvoří v místech s nepříznivým klimatem a nestabilní potravou.

Pozornost! Populace je velmi podobná živému organismu, jako biosystém má také organizovanou strukturu, která má vlastní integritu, genetický program pro sebereprodukci a speciální charakteristické mechanismy seberegulace a adaptace.

Struktura populace

Struktura převažujícího počtu existujících sídel druhů je určena zástupci, kteří je tvoří, a jejich umístěním v biotopu (vzpomínka na veverky - celkový počet a procento zvířat různého pohlaví v lese). Aby to bylo jasnější, podívejme se na body.

Takže struktura populace je

Prostorové - rozložení jedinců na obsazené ploše - kolik veverek běží a kde. Ta se zase dělí na:

• Náhodné (pokud je les stejný pro všechny veverky a skáčou ve stejném přirozeném prostředí). V tomto případě je zvířat málo, netvoří „skupiny“ a nežijí namačkaní ve vodě.
• Jednotný. Vyskytuje se především u zvířat žijících v podmínkách silné konkurence o zdroje potravy a stanoviště. Některé typy dravé ryby ptáci a savci (např. medvědi) pečlivě střeží svá loviště a nezvýhodňují na nich cizí lidi.
• Skupina. Nejběžnější v přírodě. Zde se podíváme na příklad rostlin. Některé stromy mají velké, těžké plody (ořechy, žaludy, platany atd.), které po pádu vedle stromu okamžitě klíčí a tvoří skupiny. A dokonce i konvalinky! Ale vděčí za to vegetativnímu způsobu rozmnožování (odnože z oddenků). Tyto jsou způsobeny růstové charakteristiky skutečnost, že okolní podmínky prostředí jsou heterogenní, stanoviště omezená, druh má charakteristické biologické kvality a možnosti rozmnožování.

Sexualita - poměr exemplářů různých pohlaví (kolik samců a samic veverek je v lese).

Věk je nejsrozumitelnější. Kolik jednotlivců různého věku. V každém druhu a někdy v každé populaci v rámci druhu existují různé poměry věkových skupin. Zpravidla se rozlišují následující ekologické věky:

• prereprodukční (organismy, které nedosáhly pohlavní dospělosti);
• reprodukční (sexuálně zralé);
• postreprodukční (zástupci, kteří ztratili schopnost reprodukce).

U zvířat a rostlin má tato struktura významné rozdíly, ale toto je samostatné téma ke zvážení.

Genetická struktura populace kvůli variabilitě a rozmanitosti genotypů(zhruba řečeno rozdíl v barvě a velikosti veverky a jejich variace při páření s následným potomstvem).

Ekologická struktura spočívá v rozdělení druhu do skupin jednotlivých zástupců, kteří svým způsobem interagují s podmínkami prostředí. Zde se často objevují místní obyvatelé. Celá věc spočívá v tom, že rozdíl mezi typem a samostatnou skupinou zástupců existujících ve zvláštních podmínkách obecného stanoviště je velmi podmíněný.

V principu systém funguje jako téměř jakýkoli biologický systém. V souladu s tím se vyznačuje: růstem, vývojem, přežitím v měnících se podmínkách prostředí. To určuje přítomnost určitých parametrů.

Populace veverek

Možnosti

Většina stávajících populací se vyznačuje: počet, hustota, porodnost a úmrtnost. Všechny tyto vlastnosti jsou také úzce propojeny a vzájemně závislé.

Velikost populace- celkový počet zástupců druhu žijících na území. Hustota je počet jedinců daného druhu na jednotku plochy oblasti.

V mnoha velkých skupinách se průměrná velikost každý rok příliš nemění, protože:

• přibližně stejný počet zástupců zemře z přirozených příčin;
• intenzita reprodukce organismů se zvyšuje s nízkou hustotou osídlení a s nárůstem odpovídajícím způsobem klesá;
• neustále mění přírodní podmínky a klimatické faktory vytvářejí překážky pro vysokou realizaci reprodukčního potenciálu.

Ale i při určité stabilitě se velikost populace vyznačuje výkyvy. Hlavní důvody těchto výkyvů spojené se změnami životních podmínek. A to:

Tyto periodické výkyvy vedou ke změnám v celkové populaci, které se skládají z následujících jevů:

• plodnost;
• úmrtnost;
• imigrace (pohyb – příliv jedinců zvenčí);
• emigrace (vystěhování zástupců druhu).

Tyto faktory jsou spojeny s tzv. populačními vlnami.

Důležité! Populační vlny jsou náhlé, významné numerické změny.

Příklad: snížení počtu lišek v důsledku odstřelu (abiotický faktor) vede k nárůstu populace myší polních (hrabošů).

Populace jsou charakterizovány počtem, hustotou, porodností a úmrtností.

Genofond

Obzvláště důležité je však efektivní číslo - počet sexuálně zralých zástupců druhu schopných produkovat potomstvo. Jsou to oni, kdo tvoří genofond. A nyní se na tento koncept podíváme konkrétně.

Jaký je genofond populace(genofond). Jedná se o souhrn všech vlastností (genů) druhu a jejich variací, které se dědí. Právě díky genům se veverky ze Sibiře liší od veverek z Kanady. Genové variace (alely) určují schopnost organismů přizpůsobovat se neustále se měnícím vlastnostem životní prostředí. Čím větší je diverzita genů, tím schopnější je organismus adaptovat se na život.

V biologii existuje něco jako ideální populace. Je však čistě teoretický a používá se k modelování procesů. Ideální populace lze definovat jako hypotetického panmika (tj. jehož jedinci mají stejnou šanci na křížení), s nekonečně rostoucí populací, která přetrvává po generace a je nezávislá na přirozeném výběru, vnějších faktorech a mutacích.

Jaká je hlavní role konceptu pro existenci živých organismů na planetě? V ekologii je definována jako elementární jednotka procesu mikroevoluce(vnitrodruhové drobné změny genu v průběhu několika generací vedoucí k určitým změnám u jedince, jak vnějším, tak vnitřním), reagující na měnící se faktory prostředí restrukturalizací genofondu.

Populační fungování a populační dynamika v přírodě

Populace jako forma existence druhů v přírodě

Závěr

Na základě výše uvedeného , Pojďme si to shrnout. Populace je soubor zástupců stejného druhu žijících na společném území, volně se křížících, majících jeden genofond, mající vlastní strukturu, vlastnosti a parametry podobné existujícím biosystémům a je základní mikroevoluční jednotkou.

Přednáška 7. Populace: struktura a dynamika

Pojem populace.

V přírodě všichni stávající vzhled představuje komplexní komplex nebo dokonce systém vnitrodruhových skupin, které zahrnují jedince se specifickými strukturálními rysy, fyziologií a chováním. Takovým vnitrodruhovým sdružením jedinců je populace.

Populace(populus - z lat. lid. populace) je jedním z ústředních pojmů v biologii a označuje soubor jedinců stejného druhu, který má společný genofond a společné území. Je to první supraorganismální biologický systém. Z ekologického hlediska zatím nebyla vypracována jasná definice populace.

Termín „populace“ byl poprvé vytvořen v roce 1903 dánským vědcem Johansenem jako „přirozená směs jedinců stejného druhu, heterogenní z genetického hlediska“.

Největšího uznání se dočkala interpretace S.S. Schwarz, populace je seskupení jedinců, které je formou existence druhu a je schopné se neomezeně samostatně vyvíjet.

Hlavní vlastností populací, stejně jako jiných biologických systémů, je to, že jsou v neustálém pohybu a neustále se mění. To se odráží ve všech parametrech:

· produktivita,

· stabilita,

· struktura,

· v distribuci v prostoru.

Adaptační schopnosti populace jsou výrazně vyšší než u jednotlivců, kteří ji tvoří. Populace jako biologická jednotka má určité struktura a funkce.

· Struktura Populace je charakteristická svými jednotlivci a jejich rozložením v prostoru.

· Funkce populace jsou svou funkcí podobné jiným biologickým systémům. Vyznačují se růstem, vývojem a schopností udržet existenci v neustále se měnících podmínkách.

Typy populace

Prostorové členění populací

Prostor nebo stanoviště obsazené populací se může lišit mezi druhy a v rámci stejného druhu. Velikost okruhu populace je do značné míry dána mobilitou jedinců resp rádius individuální činnosti. Je-li poloměr individuální činnosti malý, bývá malá i velikost populační plochy (tab. 7.1).

Tabulka 7.1

Poloměr individuální aktivity živočichů a rostlin

(podle A.V. Yablokova, A.G. Yusufova, 1976)

U rostlin je poloměr individuální aktivity určen vzdáleností, na kterou se mohou šířit pyl, semena nebo vegetativní části a dát tak vzniknout nové rostlině.

V mnoha jiných případech trofický rozsah nesouhlasí s reprodukcí. I přes obrovský trofický areál čápa bílého (Ciconia alba), který v zimě žije v Evropě a Africe, se tak každý ptačí pár obvykle vrací do oblasti svého starého hnízda a populace čápů, i když se v zimovištích mísí, nezabírají během rozmnožování relativně malou plochu.

V závislosti na velikosti okupovaného území rozlišuje N.P. Naumov (1963) tři typy populací: elementární, environmentální a geografické (obr. 7.1)..

Základní(místní) populace je soubor jedinců stejného druhu zabírající malou plochu homogenní oblasti. Mezi nimi probíhá neustálá výměna genetických informací.

PŘÍKLADY. Jedno z několika hejn ryb stejného druhu v jezeře; mikroskupiny konvalinky Keiske v lesích břízy, rostoucí na patách stromů a na otevřených prostranstvích;

Ekologický populace – soubor elementárních populací, vnitrodruhových skupin, vázaných na specifické biocenózy. Rostliny stejného druhu v cenóze se nazývají cenopopulace. K výměně genetické informace mezi nimi dochází poměrně často.

PŘÍKLADY. Ryby stejného druhu ve všech hejnech společné nádrže; populace veverek v borových, smrkových a listnatých lesích jedné oblasti

Zeměpisné obyvatel - totalita ekologické populace kteří obývali geograficky podobné oblasti. Geografické populace existují autonomně, jejich biotopy jsou relativně izolované, k výměně genů dochází zřídka - u zvířat a ptáků - během migrace, u rostlin - během šíření pylu, semen a plodů. Na této úrovni dochází k vytváření geografických ras a odrůd a rozlišují se poddruhy.

PŘÍKLADY. Zeměpisné rasy modřínu dahurského (Larix dahurica) jsou známy: západní (západně od Leny (L. dahurica ssp. dahurica) a východní (východně od Leny, rozlišuje se v L. dahurica ssp. cajanderi), severní a jižní rasy kurilský modřín.

Druh „veverka obecná“ má asi 20 geografických populací nebo poddruhů. Zoologové rozlišují tundrové a stepní populace hraboše úzkolebého (Microtis gregalis

Geografické populace z obou regionů mají významné rozdíly ve fyziologii a velikosti zvířat. Tundrová zvířata jsou na rozdíl od stepních zvířat větší, začínají se mnohem dříve rozmnožovat, mají vyšší plodnost a hromadí více tuku. Rozdíly jsou tak jasné, že dlouho tyto skupiny věřily odlišné typy. Pokusy však ukázaly, že obě formy hrabošů se snadno kříží a produkují plodné potomstvo, proto patří ke stejnému druhu.

Hlavní charakteristiky populací

Počet a hustota jsou hlavní parametry populace.

Číslo– celkový počet jedinců na daném území nebo v daném objemu.

Hustota– počet jedinců nebo jejich biomasy na jednotku plochy nebo objemu. V přírodě dochází k neustálým výkyvům v počtu a hustotě.

Prostorové rozložení jedinci v populacích mohou být náhodní, skupinoví a jednotní (obr. 7.2).

Rýže. 7.2. Hlavní typy distribuce jedinců v populaci:

A - rovnoměrné rozdělení; B – náhodné rozdělení; B - skupinová distribuce (podle Odum, 1986)

Náhodný(difuzní) distribuce – nerovnoměrná, pozorovaná v homogenním prostředí; vztahy mezi jednotlivci jsou slabě vyjádřeny. Náhodné rozdělení je charakteristické pro populace v počátečním období osídlení; populace rostlin zažívající silný útlak zvenčí, populace zvířat, ve kterých je sociální spojení slabě vyjádřeno.

PŘÍKLADY. V počátečních fázích osídlení a usazování - hmyzí škůdci na poli; sazenice pionýrských druhů: vrba, modřín aj. v narušených oblastech (pohoří, lomy);

Skupina nejčastěji dochází k distribuci; odráží heterogenitu životních podmínek nebo různé genetické (věkové) vzorce populace. Zajišťuje největší stabilitu populace.

PŘÍKLADY. Jakkoli se struktura lesa zdá být jednotná, nemá tak rovnoměrné rozložení vegetačního krytu jako na poli nebo trávníku. Čím výraznější je mikroreliéf určující mikroklima v lesním společenstvu, tím výraznější je věková pestrost lesního porostu. Býložravá zvířata se sdružují ve stádech, aby úspěšněji odolávala dravým nepřátelům. Skupinový charakter je typický pro sedavá a malá zvířata. Jedná se o populace suchozemských měkkýšů a mnoha obojživelníků.

Jednotný umístění v přírodě je vzácné. Vyznačuje se druhotnými stejnoletými porosty po uzavření koruny a intenzivním samoprořezáváním; řídké lesní porosty rostoucí v homogenním prostředí; nenáročné rostliny nižší úrovně.

Většina dravců, kteří vedou aktivní životní styl, se také vyznačuje rovnoměrným rozložením poté, co se usadí a obsadí celé území vhodné pro život.

Populační dynamika A hustota určeno hlavně plodnosti, úmrtnosti a migračních procesů . Jedná se o ukazatele, které charakterizují změny populace za určité období: měsíc, sezóna, rok atd. Studium těchto procesů a příčin, které je určují, je velmi důležité pro prognózování stavu populací.

Plodnost- Jedná se o schopnost populace zvětšovat se. Charakterizuje četnost výskytu nových jedinců v populaci. Rozlišuje se absolutní a specifická porodnost. Absolutní plodnost je počet nových jedinců, kteří se objeví za jednotku času, a konkrétní- stejné množství, ale přidělené určitému počtu jedinců.

Například ukazatelem specifické porodnosti osoby je počet narozených dětí na 1000 lidí během roku.

Plodnost je dána mnoha faktory: podmínkami prostředí, dostupností potravy, biologií druhu (rychlost pohlavního dospívání, počet generací během sezóny, poměr samců a samic v populaci).

Podle pravidla maximální plodnosti (reprodukce) se za ideálních podmínek objevuje v populacích maximální možný počet nových jedinců; Plodnost je omezena fyziologickými vlastnostmi druhu.

PŘÍKLAD. Pampeliška může pokrýt celou zeměkouli za 10 let za předpokladu, že všechna její semena vyklíčí. Vrby, topoly, břízy, osiky a většina plevelů produkuje výjimečně hojná semena. Bakterie se dělí každých 20 minut a do 36 hodin mohou pokrýt celou planetu v souvislé vrstvě.

Úmrtnost populace jsou počet jedinců, kteří zemřeli během určitého období. Úmrtnost, stejně jako porodnost, může být absolutní (počet jedinců, kteří zemřeli za určitou dobu) nebo konkrétní. Charakterizuje míru úbytku populace od úmrtí v důsledku nemocí, stáří, predátorů, nedostatku potravy a her hlavní role v dynamice populace.

Existují tři typy úmrtnosti:

Stejné ve všech fázích vývoje; vzácné, za optimálních podmínek;

Zvýšená úmrtnost v nízký věk; charakteristické pro většinu druhů rostlin a zvířat (u stromů přežije do zralosti méně než 1 % sazenic, u ryb - 1-2 % potěru, u hmyzu - méně než 0,5 % larev);

Vysoká smrt ve stáří; obvykle pozorován u zvířat, jejichž larvální stadia probíhají v příznivých, málo se měnících podmínkách: půda, dřevo, živé organismy.

V ekologii se rozšířila grafická konstrukce „křivek přežití“ (obr. 7.3).

Rýže. 7.3. Různé typy křivek přežití

Křivka typu I (typ Drosophila) má konvexní tvar. Popisuje situaci, kdy vysoká úmrtnost pozorován v zralý věk. To je typické pro ovocné mušky, jepice a další hmyz, který krátce po vylíhnutí z kukly zanechává potomstvo a hyne. Křivky přežití velkých savců se blíží křivce I. typu.

Křivka typu II (typ hydra) je charakteristická pro organismy s jednotnou úmrtností v jakémkoli věku. To odpovídá přímce na grafu. Tyto typy křivek jsou typické pro ryby, plazy, ptáky, bylinné vytrvalé rostliny atd., s jedinou výhradou, že počítání se provádí od organismů, které již prošly nejzranitelnějšími fázemi svého vývoje.

Křivka typu III (typ ústřice) má konkávní tvar. Je charakteristický pro organismy, které umírají hlavně na počáteční fáze vlastní život. Ústřice vedou jako dospělí připoutaný životní styl a jejich larvy jsou planktonní. Právě v tomto období jsou nejzranitelnější. Jedinci, kteří úspěšně prošli larválním stádiem, mají výrazně zvýšenou šanci na přežití. Tento typ křivky přežití je charakteristický pro mnoho zvířat s vysokou plodností a nedostatkem péče o potomstvo.

Vynesením délky života jako procenta z celkové délky života na ose x můžeme porovnat křivky přežití organismů, jejichž délka života se výrazně liší. Na základě takových křivek je možné určit období, během kterých je konkrétní druh zvláště zranitelný. Vzhledem k tomu, že úmrtnost podléhá prudším výkyvům a je více závislá na faktorech životního prostředí než na plodnosti, hraje hlavní roli při regulaci velikosti populace.

Stabilní, rostoucí a klesající populace. Populace se přizpůsobuje měnícím se podmínkám prostředí aktualizací a nahrazováním jedinců, tzn. procesy zrození (obnovy) a úpadku (smrt), doplněné migračními procesy.

V stabilní populace Porodnost a úmrtnost jsou blízké a vyrovnané. Mohou být proměnlivé, ale hustota osídlení se mírně liší od nějaké průměrné hodnoty. Rozsah druhu se nezvětšuje ani nezmenšuje.

V rostoucí populace porodnost převyšuje úmrtnost. Rostoucí populace jsou charakterizovány propuknutím masové reprodukce, zejména u malých zvířat ( sarančata, mandelinky bramborové, hlodavci, vrány, vrabci; z rostlin – ambrózie, bolševník, pampeliška).

Populace velkých zvířat často rostou v chráněných podmínkách ( los v přírodní rezervaci Magadan na Aljašce, sloni v národní park Keňa.) Když jsou zvířata přeplněná (obvykle se shoduje s pohlavní dospělostí mladých zvířat), začíná migrace do sousedních volných oblastí.

Pokud úmrtnost převyšuje porodnost, pak se o takové populaci uvažuje klesající já V přirozeném prostředí klesá k určité hranici a pak se zase zvyšuje porodnost (plodnost) a populace přechází od poklesu k růstu. Nejčastěji nekontrolovatelně rostou populace nežádoucích druhů, zatímco populace vzácných, reliktních a cenných druhů ekonomicky i esteticky klesají.

Co je to populace?

Definice 1

Populace je soubor organismů stejného druhu, žijících na daném území po dlouhou dobu, majících společný genofond a také schopnost se snadno křížit. různé míry izolované od jiných populací tohoto druhu.

Organismy každého druhu jsou zastoupeny několika populacemi obývajícími různá území. Existuje celá řada spojení mezi populacemi stejného druhu, které podporují druh jako celek. Pokud se však populace z nějakého důvodu izoluje od ostatních populací svého druhu, může to vést k vytvoření nového druhu živých organismů. Pod vlivem podmínek prostředí se utvářejí fyziologické, morfologické a behaviorální charakteristiky organismů. Navíc vlastnosti organismů patřících do různých populací se od sebe budou lišit tím silněji, čím odlišnější jsou jejich životní podmínky a čím slabší je výměna jedinců mezi nimi.

Charakteristika populací

Populace není náhodné nahromadění jedinců stejného druhu na společném území. Jedná se o komplexně organizovanou komunitu s vlastní strukturou, složením a složitou hierarchií vazeb.

Vlastnosti charakterizující populaci lze rozdělit do dvou typů:

1. biologické vlastnosti - vlastnosti vlastní každému organismu obsaženému v populaci;
2. skupinové (emergentní) vlastnosti – vlastnosti vlastní nikoli jednotlivým jedincům, ale populaci jako celku.

Jinými slovy, sdružování organismů stejného druhu do populace (skupiny) se provádí na základě jejích kvalitativně nových, emergentních vlastností. Mezi tyto vlastnosti patří:

1. číslo;
2. hustota obyvatel;
3. porodnost organismů v populaci;
4. úmrtnost organismů v populaci.

Definice 2

Velikost populace je celkový počet jedinců jednoho druhu obývající konkrétní území.

Velikost populace se v čase (rok od roku, roční období, z generace na generaci) mění a závisí na vnějších a vnitřních faktorech.

Poznámka 1

Kolísání počtu jedinců v populaci nazval ruský biolog S.S. Chetverikov „vlny života“.

Území (oblasti) obsazené různými populacemi se od sebe mohou rozlohou výrazně lišit, proto není vždy vhodné porovnávat populace podle absolutního počtu jedinců. V takových případech je velikost populace vyjádřena jako hustota.

Definice 3

Hustota populace je poměr počtu zástupců jednoho druhu (nebo jeho odpovídající biomasy) a objemu nebo plochy prostoru obsazeného populací (biomasy).

Plodnost– počet nově vzniklých jedinců, kteří se objevili za jednotku času v důsledku rozmnožování. Porodnost v populaci je dána především biologickými charakteristikami druhu, dále průměrnou délkou života jedince, poměrem pohlaví v populaci, dostupností potravy, povětrnostními podmínkami a řadou dalších faktorů. Existují dva typy plodnosti:

1. maximální (absolutní, resp. fyziologická) plodnost - teoreticky přípustný počet jedinců, kteří se mohou narodit v ideálních podmínkách prostředí bez jakýchkoli omezujících faktorů, určovaných pouze fyziologickými potenciály organismů;
2. ekologická (realizovatelná) plodnost - počet jedinců narozených za určité období ve specifických podmínkách prostředí.

Úmrtnost je počet jedinců v populaci, kteří zemřeli za určité časové období. Závisí především na faktorech životního prostředí a může být velmi vysoká při přírodních katastrofách, v nepříznivých obdobích klimatické podmínky nebo v době epidemií. Existují:

1. fyziologická mortalita (smrt jedince za ideálních podmínek v důsledku fyziologického stáří);
2. environmentální úmrtnost (smrt jedince v reálných podmínkách z různých důvodů).

Každá populace je charakterizována jedinečnými ukazateli a má určitou organizaci a strukturu. Takové charakteristiky lze vyjádřit statistickými funkcemi, tzn. populaci a její vlastnosti lze popsat pomocí matematiky. Jsou to například struktura, hustota, počty, porodnost a úmrtnost. Některé charakteristiky populací spolu souvisí: úmrtnost určuje strukturu, porodnost určuje hustotu atd.

Je třeba zdůraznit, že mezi jednotlivým organismem a populací organismů je zásadní rozdíl. Stejně jako kapka vody neodráží vlastnosti řeky, jezera nebo oceánu, nemůže organismus braný jednotlivě charakterizovat celou populaci jako celek.

Jediným nositelem vlastností populace je skupina jedinců, nikoli však jednotliví jedinci této skupiny. Individuální organismus v populaci se rodí, žije, umírá, ale ekology to zajímá pouze jako příležitost, prostřednictvím studia chování jedince, pochopit vlastnosti skupiny jako celku. Zvláštní vlastnosti vlastní populaci odrážejí její stav jako skupiny organismů jako celku, a nikoli jako jednotlivců, tj. vlastnost populace jako skupiny organismů není mechanickým součtem vlastností každého jednotlivce, který ji tvoří.

Sovětský ekolog S.S. Shvarts ve své práci „Principy a metody moderní ekologie“ vychází z postulátu, že „populace je hlavní a pro vyšší zvířata jedinou formou existence druhu. Stejně jako je mimo organismus nemyslitelná existence buňky mnohobuněčného organismu, je nemyslitelná existence jedinců mimo populaci. To samozřejmě neznamená, že populace je organismus vyšší řád, ale to znamená, že jde o určitou organizaci (strukturální celek) jednotlivců, mimo kterou nemohou existovat.“

Populace jako biologický systém má strukturu a funkce. Struktura populace je charakterizována jednotlivci (počet) a jejich rozložením v prostoru. Funkce populace jsou podobné funkcím jiných biologických systémů. Vyznačují se růstem, vývojem a schopností udržet si existenci v neustále se měnících podmínkách.

Jedním z důležitých parametrů, které určují prostorovou strukturu, je počet jedinců v populaci. Pozorováním vlastností různých populací, ať už se jedná o populace zvířat nebo rostlin, je vidět, že jejich počet se velmi liší. Může to být sto stromů nalezených na hektaru borového lesa nebo miliony jednobuněčné řasy v ekosystému rybníka nebo jezera a několik supů žijících na nepřístupných skalách a mraky špačků nad nově zasetým žitným polem.

Pod velikost populace odkazuje na celkový počet jedinců v populaci. Velikost populace nemůže být konstantní a závisí na poměru intenzity reprodukce a úmrtnosti.

Hustota obyvatel je definován jako počet jedinců druhu na jednotku plochy (hlavně zemského povrchu) nebo na jednotku objemu ( vodní prostředí, pokusná kultura), např. 200 stromů na 1 hektar, 50 lidí na 1 km 2, 20 pulců na 1 m 3 vody. Maximální hustota pro různé typy organismy a životní podmínky se velmi liší. Jeden hektar půdy může obsahovat podstatně více jitrocelů než třeba jelenů nebo divočáků. Některé druhy ptáků (tučňáci, racci) tvoří tzv. „ptačí kolonie“. Obrovské koncentrace růžových plameňáků jsou běžné na některých jezerech rovníková Afrika. Mnoho druhů středoevropských lesních pěvců přitom nikdy nedosáhne 1/10 této hustoty.

Jedinci živých organismů (rostliny, živočichové, mikroorganismy) jsou většinou v prostoru rozmístěni nerovnoměrně. Každá populace zaujímá prostor, který poskytuje prostředky k obživě pouze určitému počtu jedinců.

V obecný pohled Lze rozlišit tři typy rozdělení jedinců: náhodné, pravidelné (jednotné) a skupinové (strakaté, přeplněné, agregované).

Náhodný distribuce je typická pro populace s malým počtem jedinců a nízkým konkurenčním potenciálem. V tomto případě musí být stanoviště organismů víceméně homogenní. V tomto případě se síla a směr vlivu abiotických a biotických faktorů náhodně mění v čase a prostoru. Náhodné rozdělení se v přírodě nevyskytuje příliš často, i když samotné působení náhodného přírodní faktory samo o sobě není neobvyklé. Takové náhodné rozdělení je typické například pro pavouky žijící na lesní půdě.

Nejběžnější v přírodě skupina (strakatá) rozdělení. Je charakteristická pro mnoho organismů, které žijí nejen v suchozemských, ale i ve vodních ekosystémech. Při tomto typu rozšíření tvoří organismy různé skupiny. Ke vzniku takových skupin dochází podle různé důvody: heterogenita prostředí, místní rozdíly v biotopech, vliv denních a sezónních změn povětrnostních podmínek; vlastnosti reprodukčního procesu atd.

Existuje mnoho příkladů skupinové distribuce. Mnoho ryb se pohybuje z místa na místo v obrovských hejnech. Vodní ptactvo se shromažďuje ve velkých hejnech a připravují se na dlouhé lety. Severoameričtí sobi karibu tvoří v podmínkách tundry obrovská stáda.

Stejné příklady lze uvést pro rostliny: skvrnité uspořádání jetelovin na louce, skvrny mechů a lišejníků v tundře, shluk brusinkových keřů v borovém lese, rozsáhlé skvrny šťovíku lesního ve smrkovém lese, jahodové paseky na okrajích světlých lesů atd.

Pravidelné (sudé) distribuci lze pozorovat při silném antagonismu jedinců (konkurence), kdy pravděpodobnost nalezení jednoho jedince vedle druhého je extrémně nízká. V přírodě se s tímto typem rozšíření jen těžko setkáme, i když se často lze setkat s rozšířením organismů, které se odchyluje od náhodného ve směru větší pravidelnosti.

Pravidelné rozšíření lze nejčastěji pozorovat v uměle vytvořených zemědělských systémech – zahrady, sady. Takže při výsadbě můžete jabloně rovnoměrně rozmístit v zahradě pomocí měřicí pásky. Tímto způsobem můžete na zahradě zasadit keře bobulovin a některé zeleninové rostliny.

Důležitou charakteristikou při studiu populace je její věková struktura. Věková struktura odráží poměr různých věkových skupin v populaci a určuje její schopnost reprodukce. V rychle rostoucích populacích tvoří mladí jedinci velkou část. Proto bude stav populace po určité době záviset na jejím aktuálním pohlaví a věkovém složení.

Pokud v populaci probíhá reprodukce neustále, pak věková struktura určuje, zda počet klesá nebo stoupá.

Ve většině populací se schopnost jejich členů rozmnožovat (reprodukční kapacita) mění s věkem. V moderní ekologii se při studiu věkového složení populace rozlišují tři ekologické věkové skupiny:

■ předreprodukční (před reprodukcí);

■ reprodukční (během období rozmnožování);

■ postreprodukční (po reprodukci).

Trvání těchto věků ve vztahu k celkové délce života se u různých organismů značně liší.

Za příznivých podmínek jsou v populaci zastoupeny všechny věkové skupiny a udržuje si relativně stabilní úroveň početnosti. Věkové složení populace je kromě celkové délky života ovlivněno délkou hnízdní sezóny, počtem generací za sezónu, plodností a úmrtností různých věkových skupin. Například u hrabošů mohou dospělci rodit třikrát do roka i vícekrát a mladí jedinci jsou schopni reprodukce po 2-3 měsících.

Typicky, během počátečního období růstu (pre-reprodukční fáze), organismy nejsou schopné reprodukce. Trvání tohoto období se u různých druhů značně liší – od několika minut u mikroorganismů po několik let u lidí, mnoha savců a stromů. Předreprodukční období může trvat většinu života, jako např. u jepice (vývoj larev ve vodě trvá kvůli dlouhému vývoji larev rok až několik let) a 17leté cikády (před - reprodukční fáze dosahuje několik let). Je však charakteristické, že reprodukční období těchto druhů je velmi krátké (jepice má několik dní, cikády méně než jednu sezónu) a postreprodukční období prakticky chybí, jako u mnoha jiných druhů.

Odlišná situace je pozorována u lidských populací, stejně jako u zvířat chovaných v uměle vytvořených podmínkách (domácí mazlíčci, domácí mazlíčci, obyvatelé zoo). Jedinci v takových populacích přežívají do postreprodukčního období. U moderního člověka jsou tyto tři „věky“ přibližně stejné a každý z nich představuje asi třetinu života. U primitivních lidí bylo postreprodukční období mnohem kratší.

V současné době se poměr věkových ekologických skupin v lidské populaci mění. Přibývá dětí, mladistvých a důchodců, tzn. neproduktivní vrstvy obyvatelstva. Podíl dětí do 15 let se ve většině rozvojových zemí zvýšil na 50 % a podíl starších lidí nad 65 let na 15 %. Tato změna poměru věkových skupin vede ke zvýšení zátěže populace v produktivním věku.

Přirozené populace nejsou jednou provždy zmrazenou sbírkou jedinců, ale dynamickou jednotou organismů ve vztazích. Změny ve velikosti, struktuře a rozložení populací v reakci na podmínky prostředí se nazývají populační dynamika.

Populační dynamiku lze ve zjednodušené verzi popsat takovými ukazateli, jako je plodnost a úmrtnost. To jsou nejdůležitější populační charakteristiky, na základě jejichž analýzy lze usuzovat na stabilitu a budoucí vývoj populace.

Plodnost - jedna z hlavních charakteristik populace a je definována jako počet jedinců narozených v populaci za určité časové období (hodina, den, měsíc, rok). Zároveň termín „plodnost“ charakterizuje vzhled jedinců jakéhokoli druhu, bez ohledu na způsob jejich narození: ať už jde o klíčení semen jitrocele nebo ovsa, vzhled mláďat z vajec u kuřete nebo želvy, narození potomků ve slonovi, velrybě nebo člověku.

Ekologové rozlišují maximální plodnost při absenci omezujících faktorů prostředí (dosáhnout toho v praxi je velmi obtížné, ne-li nemožné). Pod maximální porodnost označuje teoreticky možnou maximální rychlost tvorby nových jedinců za ideálních podmínek. Reprodukce organismů je omezena pouze jejich fyziologickými vlastnostmi. Například teoretická míra reprodukce různých druhů může být v mnoha případech poměrně vysoká. Pokud vezmeme za základ takový ukazatel, jako je doba, kterou druh potřebuje k zachycení celého povrchu Země, pak pro bakterii cholery Vibrio cholerae u rozsivky to bude 1,25 dne Nitschia putrida- 16.8, pro domácí mouchy Musca domestica- 366, pro kuře - asi 6000, pro slona - 376 000 dní. Maximální plodnost je tedy teoretický ukazatel a je pro danou populaci konstantní.

Na rozdíl od maximální, ekologické neboli realizované plodnosti, plodnost (nebo prostě plodnost) charakterizuje růst nebo nárůst velikosti populace za skutečných a specifických podmínek prostředí.

Počet jedinců narozených v určité době se nazývá absolutní nebo celková plodnost.

Vzhledem k tomu, že absolutní porodnost je přímo závislá na velikosti populací, určují konkrétní porodnost ekologové. Specifická plodnost určeno počtem jedinců narozených za určitou dobu na jedince v populaci.

Jednotka času se může lišit v závislosti na rychlosti a rychlosti reprodukce organismu. U bakterií to může být hodina, u hmyzu den nebo měsíc, u většiny savců tento proces trvá měsíce. Předpokládejme, že město se 100 000 obyvateli má 8 000 novorozenců. Absolutní porodnost bude 8 000 ročně a specifická porodnost bude 0,08, tedy 8 %.

Rozdíl mezi absolutní a specifickou plodností lze snadno ilustrovat na příkladu. Populace 20 prvoků v určitém objemu vody přibývá dělením. O hodinu později se jeho počet zvýšil na 100 jedinců. Absolutní porodnost bude 80 jedinců za hodinu a specifická porodnost (průměrná míra změny počtu na jedince v populaci) bude 4 jedinci za hodinu s 20 výchozími.

Úmrtnost - převrácená míra porodnosti. Jedná se o počet jedinců, kteří zemřeli v populaci za jednotku času. . Stejně jako plodnost lze úmrtnost vyjádřit jako počet jedinců zemřelých během daného období (počet zemřelých za jednotku času) nebo jako specifickou míru úmrtnosti pro celou populaci nebo její část. Při zjišťování populační úmrtnosti se berou v úvahu všichni uhynulí jedinci bez ohledu na příčinu smrti (zda uhynuli stářím nebo zemřeli ve spárech dravce, byli otráveni pesticidy nebo umrzli zimou apod.).