Тема: Популяция, ее структура. Типы экосистем.

Лекция № 10

Тема: Популяция, ее структура. Типы экосистем.

План:

1. Взаимосвязь отдельных популяций

2. Взаимоотношения особей внутри популяции.

3. Численность, плотность и структура популяций

4. Демографическая структура популяции

5. Численность популяций, ее регуляция в природе

6. Биоценоз и его устойчивость

7. Пищевые связи

8. Позитивные отношения – симбиоз

9. Антибиотические отношения

Полный конспект лекции

1. Взаимосвязь отдельных популяций.

В пределах занимаемой видом общей территории — ареала — встречаются мета как более пригодные, так и малоподходящие для жизни. Поэтому возникает некоторая ограниченность одной популяции от другой. Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян и зачатков сезонных миграций. У некоторых видов такая связь соседних популяций постоянная, у других — эпизодическая.

Например, у озерных окуней — островной тип распределения, когда одно пригодное для жизни пространство (озеро) резко отделено от другого, как острова в море. У них связь популяций возникает только изредка, в половодья или наводнения.

Каждая популяция оказывается приспособленной к своим условиям. Поэтому любой широко распространенный вид экологически неоднороден.

2. Взаимоотношения особей внутри популяции.

Члены одной и той же популяции — это соседи, вынужденные сообща осваивать занимаемую территорию и размножаться на ней, поэтому у них много общего в приспособительных особенностях и возникает разная степень взаимодействий. По характеру этих взаимодействий популяции разных видов чрезвычайно различны. У некото­рых видов все особи живут поодиночке, независимо друг от друга, лишь изредка встречаясь для раз­множения (например, жуки-жужелицы или некоторые пауки). Дру­гие образуют в неблагоприятные периоды скопления, вместе пере­живают зиму или засуху в подходя­щих условиях (божьи коровки). У третьих создаются временные или постоянные семьи, объединяющие родителей и потомство (рис. 1). Есть виды, у которых в пределах популяций особи объединяются в
крупные группы, — стаи, стада, колонии (рис.2), где совершают совместные действия (защиту, миграции, добывание пищи). Отношение в популяциях — это внутривидовые взаимодействия.

3. Численность, плотность и структура популяций.

Главная характеристика любой популяции — это ее численность. Она сразу гово­рит нам о том, хорошо или плохо чувствует себя вид в данных условиях. Однако не всегда легко получить эту характеристику, так как для этого надо пересчитать всех особей популяции. Поэтому чаще используют дру­гой показатель — плотность популяции. Плотность — это число осо­бей, приходящихся на единицу пространства, которую мы выбираем для учета, например число растений пшеницы или одуванчика на квадрат­ный метр или число рачков-дафний в литре воды из данного водоема. Таким образом, можно количественно сравнивать разные популяции, независимо от общего размера занимаемой ими территории. Соотноше­ние особей разного пола или разного возраста — показатели структуры популяции. Структура — это соотношение частей в любой системе. По­пуляции можно сравнивать и по распределению особей в пространстве, т. е. по их пространственной структуре, и по другим признакам. Все эти признаки — количественные. Следовательно, популяции характеризуются, прежде всего, количественными показателями. Ведя наблюдения за отдельными популяциями, мы должны уметь учитывать и рассчиты­вать, оценивать и прогнозировать их численность.

Основные процессы, происходящие в популяции. Основные процессы, происходящие в популяциях, — это рождение и смерть отдельных особей, их частичное расселение за пределы данной террито­рии или появление вселенцев из других популяций. Эти процессы отра­жаются в соответствующих характеристиках: рождаемость, смерт­ность, вселение (иммиграция) и выселение (эмиграция).

Рождаемость — это число особей, родившихся в популяции за месяц, год или десятилетие, смертность — число особей, погибших за это же время. Эти характеристики можно выражать в до­лях или процентах от общей численности. Например, рождаемость в 20% за год означает, что за это время на каждые 100 особей популяции появилось 20 новых.

4. Демографическая структура популяций

Описание полового и возрастного состава популяции называют демографией («демос» — народ, население, «графо» — пишу, описываю).

Популяции состоят из особей разного пола и возраста. Соотношение возрастных и половых групп определяет многое в общей жизнеспособности и темпах роста популяции и является важной характеристикой ее структуры.

Возрастная структура популяции, т. е. соотношение в ней разных возрастных групп, зависит от двух причин: от особенностей жизненного цикла вида и от внешних условий.

Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста.

Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в ней представлены все возрастные группы, одновременно живут несколько поколений, взрослые особи размножаются многократно и имеют достаточно большую продолжительность жизни. В стадах слонов или обезьян-павианов, например, есть и новорожденные, и подрост­ки, и молодые крепнущие животные, и размножающиеся самки, и сам­цы, и старые особи. Такие популяции не подвержены резким колебани­ям численности. Критические внешние условия могут изменить их возрастной состав за счет гибели наиболее слабых, но самые устойчивые возрастные группы выживают и затем восстанавливают структуру по­пуляции.

Соотношение возрастных групп в популяциях можно наглядно вы­разить через пирамиду возрастов.

Характер этой пирамиды может предсказать нам ближайшую судьбу конкретной популяции. Если в ней широкое основание, т. е. много молодых особей, узкая вершина — мало старых и достаточно представлена средняя часть, т. е. взрослые размножающиеся особи, то общая конфигурация такой пира­миды характеризует растущую популяцию. Если же основание зауже­но, а вершина расширена, то ждать в ближайшее время увеличения чис­ленности такой популяции не следует, в ней смертность превышает ро­ждаемость.

Анализ возрастного и полового состава популяций — необходи­мое условие для прогноза численности тех видов, которые мы используем в дикой природе, разводим или с которыми боремся: в сельском и лесном хозяйстве, в рыбном промысле, в биологиче­ских технологиях.

5. Численность популяций, ее регуляция в природе

Численность любой популяции чрезвычайно динамична, т. е. подвержена постоянным изме­нениям. Кривая роста численности популяции, показывающая, что она со временем достигает стабильного состояния, — это крайне идеализи­рованная схема событий. На самом деле численность популяции не за­стывает на одном месте, а постоянно колеблется вокруг некоторого сред­него уровня в соответствии с изменяющимися условиями. Размах этих колебаний может быть очень различным.

Выделяют три типа популяционной динамики:

1. стабильный

2. изменчивый

3. взрывной (рис. 10).

Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз,

Изменчивым — при колебаниях в десятки раз,

Взрывная динамика характеризуется периодическим превышением обычной численности в сотни и тысячи раз.

6. Биоценоз и его устойчивость

Биогеоценоз - это устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящихся в постоянном взаимодействии с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. В это сообщество поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы и газы атмосферы, вода, а выделяются из него теплота, кислород, диоксид углерода, продукты жизнедеятельности организмов.

Основные функции биогеоценоза - аккумуляция и перераспределение энергии, и круговорот веществ.

Биогеоценоз - целостная саморегулирующаяся и самоподдерживающаяся система.

Он включает следующие обязательные компоненты:

неорганические (угле род, азот, диоксид углерода, вода, минеральные соли) и органические вещества (белки, углеводы, липиды и др.);

автотрофные организмы - продуценты органических веществ;

гетеротрофные организмы - потребители готовых органических веществ растительного - консументы (потребители первого порядка) и животного (потребители второго и следующих порядков) происхождения. К гетеротрофным организмам относятся разрушители - редуценты, или деструкторы, которые разлагают остатки мертвых растений и животных, превращая их в простые минеральные соединения.

Биоценозы представляют собой - целостные, саморегулирующиеся биологические системы, в состав которых входят живые организмы, обитающие на одной территории. Энергия солнечного света ассимилируется растениями, которые впоследствии используются животными в качестве пищи.

7. Пищевые связи

Связи при которых одни организмы поедают другие организмы или их останки или выделения (экскременты) называются трофическими (трофее - питание, пища, гр.). При этом пищевые взаимоотношения между членами экосистемы выражаются через трофические (пищевые) цепи. Примерами таких цепей могут служить:

• ягель à олень àволк (экосистема тундры);
• трава àкорова àчеловек (антропогенная экосистема);
• микроскопические водоросли (фитопланктон) àжучки и дафнии (зоопланктон) àплотва àщука àчайки (водная экосистема).

8. Позитивные отношения – симбиоз

Симбиоз - сожительство (от греч. sym - вместе, bios - жизнь), форма взаимоотношений, при которой оба партнера или один из них извлекает пользу от другого. Различают несколько форм взаимополезного сожительства живых организмов.

1. Кооперация.

Общеизвестно сожительство раков-отшельников с мягкими коралловыми полипами - актиниями. Рак поселяется в пустой раковине моллюска и возит ее на себе вместе с полипом. Такое сожительство взаимовыгодно: перемещаясь по дну, рак увеличивает пространство, используемое актинией для ловли добычи, часть которой, пораженная стрекательными клетками актинии, падает на дно и поедается раком.

2.Мутуализм. (от лат. mutuus - взаимный)

Широко распространена форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнера становится обязательным условием существования каждого из них. Один из самых известных примеров таких отношений - лишайники, представляющие собой сожительства гриба и водоросли.

3. Комменсализм (от, com - вместе, mensa - польза)

Одна из широко распространенных форм симбиоза - взаимоотношении при которых, один вид получает пользу от сожительства, а другому это безразлично. В открытом океане крупных морских животных (акул, дельфинов, черепах) часто сопровождают рыбы лоцманы.

9. Антибиотические отношения

Антибиоз - форма взаимоотношений, при которой обе взаимодействующие популяции или одна из них испытывают отрицательное влияние. Неблагоприятное влияние одних видов на другие может проявляться в разных формах.

1. Хищничество.

Это одна из самых распространенных форм, имеющих большое значение в саморегуляции биоценозов. Хищниками называют животных (а также некоторые растения), питающихся другими животными, которых они ловят и умерщвляют. Объекты охоты хищников чрезвычайно разнообразны. Отсутствие специализаций позволяет хищникам использовать самую разную пищу.

Хищничество является одной из основных форм борьбы за существование и встречается во всех крупных группах эукариотических организмов. Каннибализм.

Частным случаем хищничества служит каннибализм - поедание особей своего вида, чаще всего молоди. Каннибализм часто встречается у пауков (самки нередко съедают самцов), у рыб (поедание мальков). Самки млекопитающих также иногда съедают своих детенышей. Хищничество связано с овладением сопротивляющейся и убегающей добычей. При нападении на птиц сокола-сапсана большинство жертв погибает мгновенно от внезапного удара когтей сокола. Мыши-полевки также не могут оказать сопротивления сове или лисице. Но иногда борьба хищника и жертвы превращается в ожесточенную

3. Паразитизм.

Организмы могут использовать другие виды не только как место обитания, но и как постоянный источник питания. Такая форма сожительства получила нал звание паразитизма. Паразитизм распространен широко я встречается уже у прокариот.

Различают несколько форм паразитизма. Паразиты могут быть временными, когда организм-хозяин подвергается нападению на короткий срок, лишь на время питания. Таковы коалы, в частности постельный клоп, всюду следующий за человеком. Очень опасен поцелуйный клоп, обитающий в тропиках, - крупное, 1,5-3,5 см в длину, насекомое. Эти клопы ведут ночной образ жизни. Они заселяют глинобитные дома или камышовые хижины, постройки для скота. Нападая на человека, клопы прокалывают кожу около губы на месте перехода кожи в слизистую оболочку (отсюда название паразитов). Напившись крови, клоп выпускает на месте укуса каплю экскрементов, содержащую трипаносом - возбудителей тяжелой болезни. Трипаносомы внедряются в ранку или в места расчесов. К временным паразитам относятся слепни, комары, мухи жигалки, блохи. Нередко на одного хозяина нападает много паразитов. В этих случаях организму хозяина наносится большой ущерб, и он может погибнуть.

4. Конкуренция.

Одна из форм отрицательных взаимоотношений между видами - конкуренция. Этот тип взаимоотношений возникает, если у двух близких видов наблюдаются сходные потребности. Если такие виды обитают на одной территории, то каждый из них находится в невыгодном положении: уменьшаются возможности овладения пищевыми ресурсами, местами для размножения и т.д. Формы конкурентного взаимодействия могут быть самыми разными - от прямой физической борьбы до мирного совместного существования. Тем не менее, если два вида с одинаковыми потребностями оказываются в одном сообществе, рано или поздно один конкурент вытеснит другого. Ч.Дарвин считал конкуренцию одной из важнейших составных частей борьбы за существование, играющей большую роль в эволюции видов.

3. Нейтрализм

Нейтрализм - форма взаимоотношений, при которой совместно обитающие на одной территории организмы не влияют друг на друга. При нейтрализме особи разных видов не связаны друг с другом непосредственно, но, формируя биоценоз, зависят от состояния сообщества в целом. Например, белки и лоси в одном лесу не контактируют друг с другом, однако угнетение леса засухой сказывается на каждом из них, хотя и в разной степени. Все перечисленные формы биологических связей между видами служат регуляторами численности животных и растений в биоценозе, определяя степень его устойчивости; при этом, чем богаче видовой состав биоценоза, тем устойчивее сообщество в целом.

Контрольные вопросы для закрепления:

1. Какие формы взаимоотношений между организмами, преобладают в пресноводном водоеме и доминируют во влажном тропическом лесу?

2. По каким критериям модно отличать хищничество от паразитизма?

3. Какие формы симбиоза существуют?

Рекомендуемая литература

Основная:

1. Захаров В.Б., С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. Общая биология. Базовый уровень: учеб. для 11 кл. общеобразовательных учреждений.- М.: Дрофа, 2009

Дополнительная:

1. Каменская А. А. Биология. Общая биология. 10-11 классы: учеб. Для общеобразоват. Учреждений – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008. – 367, [1] с.: ил.

2. Биология в таблицах и схемах. Сост. Онищенко А.В. – Санкт-Петербург, ООО «Виктория-плюс», 2004

Интернет-ресурсы:

1. http://www.gnpbu.ru/web_resurs/Estestv_nauki_2.htm. Подборка интернет-материалов для учителей биологии по разным биологическим дисциплинам.

2. http://school-collection.edu.ru Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов.

Дата добавления: 2015-10-21