Понятие популяции, биоценоза и экологической ниши

У подвижных животных имеются разнообразные  способы упорядочивания распределения  в пространстве. Эти животные делятся  на две основные группы – оседлых и кочевых.

У оседлых  видов пространственная структура  популяции может быть диффузной, мозаичной, пульсирующей или циклической.

В популяциях диффузного типа животные в пространстве распределены дисперсно, не образуя обособленных поселений. Этот тип структуры 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 характерен для популяций с резким колебанием численности. В годы депрессий популяция состоит из обособленных поселений, в годы подъема – занимает всю пригодную территорию.

Циклический тип пространственной структуры 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).

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.

Как видно, пространственная структура популяций  очень динамична. Она подвержена сезонным и другим адаптивным перестройкам. Однако масштабы возможных изменений  и тип использования территории определяются биологическими особенностями  вида.

 

1.3  Экологические стратегии популяций

Каковы  бы не были приспособления особей к  совместному проживанию в популяции, каковы бы не были приспособления популяции  к тем или иным факторам, все  они в конечном итоге направлены на длительное выживание и продолжение  себя в любых условиях существования. Среди всех приспособлений и особенностей можно выделить комплекс основных признаков, которые называются экологической  стратегией. Это общая характеристика роста и размножения данного  вида, включающая темп роста особей, период достижения ими половой зрелости, периодичность размножения, предельный возраст и пр.

Экологические стратегии очень разнообразны и  хотя между ними существует множество  переходов, из них можно выделить два крайних типа:

  R-стратегия – ею обладают быстро размножающиеся виды (R-виды); для нее характерен отбор на повышение скорости роста популяции в периоды низкой плотности. Она характерна для популяций в среде с резкими и непредсказуемыми изменениями условий или в эфемерных, т.е. существующих короткое время (пересыхающие лужи, заливные луга, временные водотоки)

Основные  признаки R-видов: высокая плодовитость, короткое время регенерации, высокая численность, обычно малые размеры особей (у растений мелкие семена), малая продолжительность жизни, большие траты энергии на размножение, кратковременность местообитаний, низкая конкурентоспособность. R-виды быстро и в больших количествах заселяют не занятые территории, но, как правило, скоро – в течение жизни одного-двух поколений сменяются К-видами.

К R-видам относятся бактерии, все однолетние растения (сорняки) и насекомые-вредители (тли, листоеды, стволовые вредители, стадная фаза саранчи). Из многолетников – пионерные виды: Иван-чай, многие злаки, полыни, эфемерные растения, из древесных видов – ивы, березы белая и каменная, осина, чозения, из хвойных – лиственница; они появляются первыми на нарушенных землях: гарях, горных полигонах, строительных карьерах, по обочинам дорог.

K-стратегия  – этой стратегией обладают виды с низкой скоростью размножения и высокой выживаемостью (К-виды); она определяет отбор на повышение выживаемости при высокой плотности популяции, приближающейся к предельной.

Основные  признаки К-видов: низкая плодовитость, значительная продолжительность жизни, крупные размеры особей и семян, мощные корневые системы, высокая конкурентоспособность, устойчивость на занимаемой территории, высокая специализация образа жизни. Скорость размножения К-видов с  приближением к предельной плотности  популяции падает и быстро увеличивается  при низкой плотности; родители заботятся  о потомках. К-виды часто становятся доминантами биогеоценозов.

К К-видам  относятся все хищники, человек, реликтовые насекомые (крупные тропические  бабочки, в т.ч. дальневосточные, реликтовый усач, жук-олень, жужелицы и др.), одиночная  фаза саранчи, почти все деревья  и кустарники. Наиболее яркие представители растений – все хвойные, дуб монгольский, орех маньчжурский, лещины, клены, разнотравье, осоки.

Разные  популяции по-разному используют одну и ту же среду обитания, поэтому  в ней одновременно могут существовать виды обоих типов стратегией.

Глава 2 Понятие биоценоза.

2.1 Биоценоз как явление.

Биоценоз  представляет собой совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок земной поверхности и характеризующихся  определенными отношениями как  друг с другом, так и с совокупностью  абиотических факторов. Составными частями  биоценоза являются фитоценоз (совокупность растений), зооценоз (совокупность животных), микоценоз (совокупность грибов) и микробоценоз (совокупность микpoopганизмов). Синоним биоценоза – сообщество.

Участок земной поверхности (суши или водоема) с однотипными абиотическими  условиями (рельефом, климатом, почвами, характером увлажнения и др.), занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом (от греч. topos – место). В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу. Биотоп, с которым связаны обитающие здесь организмы и условия их существования, подвергается изменениям со стороны биоценоза. Однородность климатических условий биоценоза определяет климатоп, почвенно– грунтовых — эдафотоп, увлажнения — гидротоп.

По отношению  к наземным животным как синоним термина «местообитание» употребляется термин «стация» — участок пространства с совокупностью условий, необходимых для обитания животного вида.

Территориальная совокупность биотопов образует более  крупные подразделения - биохоры. Биохора по своему содержанию близка к природной зоне, выделяемой географами. Биохоры объединяются в жизненные области: сушу, море и внутренние водоемы – наиболее крупные подразделения биосферы со свойственным только им набором абиотических факторов. Биотоп и биоценоз являются составными частями экосистемы – природного комплекса, образованного живыми организмами (биоценозом) и средой их обитания (биотопом), которые связаны между собой обменом веществ и энергией.

2.2 Видовая  структура биоценоза.

Каждый  биоценоз можно описать, основываясь  на совокупности составляющих его видов. Видовое разнообразие различных  биоценозов разное, что обусловлено  их разным географическим положением. Установлено: оно уменьшается по направлению от тропиков в сторону  высоких широт, что объясняется  ухудшением условий жизни организмов.

 Если  какой-либо вид растения (или животного)  количественно преобладает в  сообществе (имеет большую биомассу, продуктивность или численность), то такой вид называется доминантным,  или доминирующим.

 Доминантные  виды есть в любом биоценозе.  В дубраве это могучие дубы. Используя основную долю солнечной  энергии и наращивая наибольшую  биомассу, они затеняют почву,  ослабляют движение воздуха и  создают особые условия для  жизни других обитателей леса.

 Однако  кроме дубов в дубраве проживает  большое количество других организмов. Например, дождевые черви, живущие  здесь, улучшают физические и  химические свойства почвы, пропуская  через пищеварительную систему  частицы отмерших растений и  опавших листьев. Дуб и червь  вносят свой особый вклад в  жизнедеятельность биоценоза, однако  роль дуба здесь определяющая, поскольку вся жизнь дубового  леса обусловливается этой древесной  породой и связанными с ней  растениями. Поэтому именно дуб  является доминирующим видом  в таком лесу.

 

2.3 Пространственная  структура биоценоза.

Виды  распределяются в пространстве в  соответствии с их потребностями  и условиями местообитания. Такое  распределение в пространстве видов, составляющих биоценоз, называется пространственной структурой биоценоза. Различают вертикальную и горизонтальную структуру биоценоза.

 Вертикальная  структура биоценоза  образована  отдельными его элементами, особыми  слоями, которые называются ярусами.  Ярус — совместно произрастающие группы видов растении, различающиеся по высоте и положению в биоценозе ассимилирующих органов (листья, стебли, подземные органы — клубни, корневища, луковицы и т.п.). Как правило, разные ярусы образованы разными жизненными формами (деревьями, кустарниками, кустарничками, травами, мхами). Наиболее четко ярусность выражена в лесных биоценозах.

   Подобно распределению растительности разные виды животных в биоценозах также занимают определенные уровни. В почве живут почвенные черви, микроорганизмы, землеройные животные.

 Ярусность наблюдается также в биоценозах океанов и морей. Разные виды планктона держатся на разной глубине, в зависимости от освещения, а разные виды рыб — в зависимости от того, где они находят себе пропитание.

 Живые  организмы распределены в пространстве  неравномерно. Обычно они составляют  группировки, что является приспособительным  фактором в их жизни. Такие  группировки организмов определяют  горизонтальную структуру биоценоза.

 Расчлененность  в горизонтальном направлении  — мозаичность — свойственна  практически всем биоценозам. Примеров  такого распределения можно привести  множество. Огромными косяками  передвигаются с места на место  многие виды рыб. 

Такие же примеры можно привести и для  растений: пятнистое размещение особей клевера на лугу, пятна мхов и  лишайников, скопление кустарничков брусники в сосновом лесу, обширные пятна кислицы в еловом лесу, земляничные  поляны на светлых опушках.

 Наличие  мозаичности имеет важное значение для жизни сообщества. Мозаичность позволяет более полно использовать различные типы микроместообитаний. Особям, образующим группировки, свойственна высокая выживаемость, они наиболее эффективно используют пищевые ресурсы. Это ведет к увеличению численности и разнообразию видов в биоценозе, способствует его устойчивости и жизнеспособности.

2.4 Отношения между организмами в биоценозе.

Исторически сложившиеся группировки совместно  обитающих и взаимосвязанных  организмов разных видов называются биоценозами. В состав биоценоза  входят фитоценоз, зооценоз, микоценоз и мик-робоценоз. Каждый биоценоз характеризуется видовой и пространственной (вертикальной и горизонтальной) структурой и различными биотическими взаимоотношениями организмов.

Особи разных видов существуют в биоценозах не изолированно; они вступают между  собой в разнообразные прямые и косвенные отношения. Прямые отношения  разделяют на четыре типа: трофические, топические, форические, фабрические.

 Трофические  отношения  возникают тогда,  когда один вид в биоценозе  питается другим (либо мертвыми  остатками особей этого вида, либо продуктами их жизнедеятельности). Божья коровка, питающаяся тлей, корова на лугу, поедающая сочную траву, волк, охотящийся на зайца, — это все примеры прямых трофических связей между видами.

 Топические  отношения  характеризуют изменение  условий обитания одного вида  в результате жизнедеятельности  другого. Ель, затеняя почву,  вытесняет светолюбивые виды  из-под своей кроны, ракообразные  поселяются на коже китов, мхи  и лишайники располагаются на  коре деревьев. Все эти организмы  связаны друг с другом топическими  связями.

 Форические отношения — участие одного вида в распространении другого. В этой роли обычно выступают животные, переносящие семена, споры, пыльцу растений. Так, обладающие цепляющимися шипами семена лопуха или череды могут захватываться шерстью крупных млекопитающих и переноситься на большие расстояния.

Фабрические отношения — тип связей, при которых особи одного вида используют для своих сооружений продукты выделения, мертвые остатки либо даже живых особей другого вида. Например, птицы строят гнезда из сухих веточек, травы, шерсти млекопитающих и т.п. Личинки ручейников для строительства своих домиков используют кусочки корыпесчинки, обломки раковин или же сами раковины с живыми моллюсками мелких видов.

 Примером  косвенных межвидовых отношений  могут служить следующие. Насекомоядные птицы не питаются растениями, но поедают многих насекомых, которые кормятся листьями или опыляют цветки. Поедая насекомых-опылителей, птицы косвенным образом воздействуют на число производимых деревом плодов, т.е. на количество пищи, доступной животным, которые питаются плодами и проростками, на хищников и паразитов этих животных и т.д.

 Из  всех типов биотических отношений  между видами в биоценозе наибольшее  значение имеют топические и  трофические связи, поскольку  они удерживают друг возле  друга организмы разных видов,  объединяя их в достаточно  стабильные сообщества разного  масштаба.

 

Глава 3 Понятие экологической ниши

3.1 Понятие и виды экологической ниши.

Экологическая ниша — место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды. Термин введён в 1914 году Дж. Гриннеллом и в 1927 году Чарльзом Элтоном.