Структура популяций.

а) Половая структура популяции.

Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Численное соотношение полов, т.е. половой состав, и особенно доля размножающихся самок в популяции, имеет большое значение для дальнейшего роста ее численности.

Различают:

· Первичное соотношение полов – соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1.

· Вторичное соотношение полов – соотношение, наблюдаемое при рождении. (Например, у человека во вторичном соотношении несколько преобладают мальчики: на 100 девочек рождается 106 мальчиков).

· Третичное соотношение полов – соотношение взрослых половозрелых особей. (Например, у человека в третичном соотношении преобладают женщины: к 16–18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85мужчин на 100 женщин, а к 80 годам – 50 мужчин на 100 женщин).

Соотношение полов зависит, прежде всего, от биологии вида и сильно различается:

у моногамных (самец за сезон спаривается с одной самкой) — нормой является соотношение полов 1:1 (например, журавли, лебеди); среди моногамных животных почти постоянно имеются «резервные» самцы — это уже половозрелые, но еще не размножающиеся животные; они представляют собой репродуктивный резерв популяции.

у полигамных животных — типично преобладание самок (например, морские котики, павианы).

б) Возрастная структура популяций.

Возрастная структура популяции — соотношение в составе популяции особей разного возраста, представляющих один или разные приплоды одного или нескольких поколений.

По отношению к популяции обычно выделяюттри экологических возраста:

· предрепродуктивный (особи, еще не способные размножаться):

- новорожденные (до момента прозревания),

- молодые особи (подрастающие особи, не достигшие половой зрелости),

- полувзрослые (особи, близкие к половой зрелости);

· репродуктивный (особи, способные размножаться),

· пострепродуктивный (особи, уже не способные размножаться, они часто играют заметную роль в жизни популяций, охраняя, воспитывая молодняк).

Возрастная структура у многих видов отличается большой сложностью.

Так, в популяциях растений выделяют четыре возрастные фазы:

1) латентный период – фаза первичного покоя. В эту группу входят семена, плоды и другие зачатки растений;

2) виргинильный (девственный или юношеский) период, охватывающий группу растений в период от прорастания зачатков до образования генеративных органов;

3) генеративный период – фаза размножения семенами или другими разносимыми зачатками, т.е. время полового размножения;

4) сенильный, или старческий, период, к которому принадлежат особи, закончившие половое размножение и способные только вегетировать.

На каждом возрастном этапе особи растений характеризуются определенными отношениями со средой.

Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени.

Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции.

Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.

Возрастные различия в популяции существенно усиливают ее экологическую неоднородность и, следовательно, сопротивляемость среде.

Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер.

Анализ возрастной структуры помогает прогнозировать численность популяции на протяжении жизни ряда ближайших поколений.

В каждом возрасте требование особей к среде и устойчивость к отдельным факторам заметно различаются.

У долгоживущих и размножающихся многократно видов возникает относительно устойчивая структура популяции с длительным существованием различных поколений. У видов с непродолжительным периодом взрослого состояния ежегодно сменяется значительная часть популяции. Численность такой популяции неустойчива и может резко различаться в отдельные годы, а возрастная структура популяции сильно варьирует (полевка-экономка).

Возрастная структура популяции является весьма неустойчивой характеристикой.

в) Пространственная структура популяций.

Пространственная структура популяции— это характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок в ареале. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида. Пространственная структура популяций заметно различается у оседлых и кочующих или мигрирующих животных.

Занимаемое популяцией пространство предоставляет ей средства к жизни. Каждая территория может прокормить лишь определенное число особей. Естественно, что полнота использования имеющихся ресурсов зависит не только от общей численности популяции, но и от размещения особей в пространстве.

Чаще всего члены популяции распределяются в пространстве неравномерно.

Общая площадь, занимаемая популяцией, оказывается поделена на отдельные индивидуальные или групповые участки, чем достигается упорядоченное использование запасов пищи, естественных укрытий, мест для размножения и т.п.

Несмотря на территориальное обособление членов популяции, между ними поддерживается связь с помощью системы различных сигналов и непосредственных контактов на границах владений.

Частичное перекрывание индивидуальных территорий служит способом поддержания контактов между членами популяции.

Различают три основных типа распределения особей в пространстве:

· равномерное (регулярное) распределение – характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних (свойственно популяциям, существующим в условиях равномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм),

· неравномерное (агрегированное, групповое, мозаичное) распределение – проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории (характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой (стадный) образ жизни),

· случайное (диффузное) распределение – выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов, неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.

По типу использования пространства все подвижные животные бывают:

· оседлые:

- диффузный тип размещения – животные в пространстве распределены дисперсно, не образуя обособленных поселений (характерен для мелких млекопитающих открытых пространств (пустынь, степей)).

- мозаичный тип размещения – возникает тогда, когда пригодные для заселения места распределены в пространстве резко неравномерно (колонии кротов встречаются на луговинах и опушках леса),

- пульсирующий тип размещения характерен для популяций с резким колебанием численности (в годы депрессий популяция состоит из обособленных поселений, в годы подъема – занимает всю пригодную территорию),

- циклический тип размещения – характерен для оседлых животных, попеременно использующих разные участки в течение года (например, лемминги зимуют на сухих прибрежных возвышенностях, а летом переселяются на разнотравно-злаково-лишайниковые участки)

· кочевые.

Циклический тип освоения территории оседлыми животными сходен с использованием ресурсов кочевыми популяциями. Наиболее заметно кочевничество у тех млекопитающих, образ жизни которых требует обширных пространств, - слонов, медведей, копытных и т.д.

При оседлом существовании животные в течение всей или большей части жизни используют довольно ограниченный участок среды. Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белки, полевые мыши). Этот образ таит в себе угрозу быстрого истощения ресурсов при излишне высокой плотности популяции, поэтому у оседлых животных выработались приспособления, которые обеспечивают разграничения мест обитания отдельных особей или других внутрипопуляционных группировок.

По форме совместного существования животных выделяют:

· одиночный образ жизни – проявляется в том, что особи в популяциях независимы и обособленны друг от друга (ежи, щуки и др.). Однако он характерен только для определенных стадий жизненного цикла. Полностью одиночное существование организмов в природе не встречается, так как при этом было бы невозможно размножение;

· семейный образ жизни – наблюдается в популяциях с усилением связей между родителями и потомством (львы, медведи и др.);

· колониями – этогрупповые поселения оседлых животных, как длительно существующие, так и возникающие лишь на период размножения (гагары, пчелы, муравьи и др.);

· стаями – это временные объединения животных, облегчающие выполнение какой-либо функции: защиты от врагов, добывания пищи, миграции (волки, сельдь и др.);

· стадами –это более длительные, чем стаи, или постоянные объединения особей одного вида, которые сохраняют какое-либо время близость друг к другу, сходно себя ведут, нередко характеризуются одинаковым ритмом активности, выполняют все жизненные функции вида: защита от врагов, добывание пищи, миграции, размножение, воспитание молодняка и т. д. (олени, зебры и др.), основой группового поведения в стадах являются взаимоотношения доминирования – подчинения;

· гаремом – это небольшая устойчивая группа размножающихся полигамных животных (серый тюлень, морской котик, кашалот).

Пространственная структура популяции очень динамична. Она подвержена сезонным и другим адаптивным перестройкам в соответствии с местом и временем.

Однако масштабы возможных изменений и тип использования территории определяются биологическими особенностями вида.

г) Этологическая (поведенческая) структура популяций животных.

Этология– это наука о закономерностях поведения животных.

Одиночный образ жизни, при котором особи популяции независимы и обособлены друг от друга, характерен для многих видов, но лишь на определенных стадиях жизненного цикла.

При семейном образе жизни усиливаются также связи между родителями и их потомством. Простейший вид такой связи — забота одного из родителей об отложенных яйцах: охрана кладки, инкубация, дополнительное аэрирование и т.п. При семейном образе жизни территориальное поведение животных выражено наиболее ярко: различные сигналы, маркировка, ритуальные формы угрозы и прямая агрессия обеспечивают владение участком, достаточным для выкармливания потомства. Семья у животных основана также и на территориальной общности.

В основе более крупных объединений животных (стаях, стадах иколониях) лежит дальнейшее усложнение поведенческих связей в популяциях.

Жизнь в группе через нервную и гормональную системы отражается на протекании многих физиологических процессов в организме животного.

д) Генетическая структура популяции.

Генетическая структура популяции определяется изменчивостью и разнообразием генотипов, частотами вариаций отдельных генов — аллелей, а также разделением популяции на группы генетически близких особей, между которыми при скрещивании происходит постоянный обмен аллелями.

Совокупность генов всех особей популяции называют генофондом. Генофонд характеризуют частоты аллелей и генотипов. Частота аллеля – это его доля во всей совокупности аллелей данного гена. Сумма частот всех аллелей равна единице:

р + q= 1,

где р – доля доминантного аллеля (А); q – доля рецессивного аллеля (а).

Зная частоты аллелей, можно вычислить частоты генотипов в популяции:

(р + q)² = р²+ 2pq+ q² =1,

Где р и q – частоты доминантного и рецессивного аллелей соответственно, р² – частота гомозиготного доминантного генотипа (АА), 2рq – частота гетерозиготного генотипа (Аа), q² – частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа).

Согласно закону Харди–Вайнберга относительные частоты аллелей в популяции остаются неизменными из поколения в поколение. Закон Харди–Вайнберга справедлив, если соблюдаются следующие условия:

1) популяция велика;

2) в популяции осуществляется свободное скрещивание;

3) отсутствует отбор;

4) не возникает новых мутаций;

5) нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции.

Длительное и направленное изменение генетического состава популяции, ее генофонда получило название элементарного эволюционного явления. Без изменения генофонда популяции невозможен эволюционный процесс.

е) Экологическая структура популяции.

Экологическая структура популяции — представляет собой разделение всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды.

Легко выявляются группировки по питанию, так как особи разного пола и возраста обладают различным пищевым предпочтением.

Разные члены популяции отличаются друг от друга по ориентировочному поведению и по двигательной активности; у многих животных хорошо выражены различия реакций избегания опасности или оптимизационного поиска.

Часто наблюдается распределение функций («разделение труда») при охоте на добычу, при уходе за потомством и т.п.

Наличие мигрирующих и немигрирующих групп особей накладывает отпечаток на ряд физиологических особенностей питания, полового поведения, групповой активности.

Для всех популяций характерна, по-видимому, и фенологическая дифференциация: разные сроки начала и окончания сезонных циклов развития и поведения (диапауза, спячка, половая активность, линька, цветение, плодоношение, листопад и т.п.); наличие сезонных рас у насекомых, растений, проходных рыб.

Вопросы: (для контроля знаний)

1. Дайте определение «популяция».
2. Какие подходы используются при классификации популяций? Проклассифицируйте популяции.
3. Какие группы показателей используют при описании структур и функционирования популяции? Приведите их примеры.
4. Как характеризуется и регулируется динамика численности популяций?
5. Охарактеризуйте типы популяционной динамики численности.
6. Какие бывают структуры популяций? Кратко охарактеризуйте их.

Список используемых источников:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Популяция
2. http://abc.vvsu.ru/Books/ekologija/page0009.asp
3. http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/struktura-populyacii.html
4. http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=362
5. http://ecology-education.ru/index.php?action=full&id=365
6. http://www.bestreferat.ru/referat-121040.html
7. http://oplib.ru/random/view/1202219
8. http://www.studfiles.ru/preview/1485885/