Структура и динамика популяций

 

СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ

 

Введение

В природе каждый существующий вид представляет сложный комплекс или даже систему внутривидовых групп, которые охватывают в своем составе особей со специфическими чертами строения, физиологии и поведения. Таким внутривидовым объединением особей и является популяция. Термин «популяция» был впервые введен в 1903 г. датским ученым Иогансеном для обозначения «естественной смеси особей одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении». В дальнейшем этот термин приобрел экологическое значение, и им стали обозначать население вида, занимающего определенную территорию

Определение термина популяция

Все живые организмы существуют только в форме популяций. Популяция-это совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией, и воспроизводящая себя в течении большого числа поколений.

Каждая популяция имеет определенную численность и амплитуду

колебаний этой численности. Структура популяции, ее численность и динамика численности определяются экологической нишей данного вида и конкретно – соответствием условий места обитания(факторов среды) требованиям толерантности слагающих популяцию организмов. Поэтому, влияя на животный или растительный мир, человек всегда воздействует на популяции, меняет их параметры и структуру, зачастую нарушая их соответствие реальным режимам экологических факторов, иногда это может привести к гибели популяции.

Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюция вида, популяция выступает первой над-организменной биологической макросистемой. У популяции приспособительные возможности значительно выше, чем у слагающих ее индивидов популяция как биологическая единица обладает определенной структурой и функцией. Структуру популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции аналогичны функциям других биологических систем. Им свойствен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т.е. популяции обладают конкретными генетическими и экологическими характеристиками.

 

Динамика, состояние и воспроизводство популяций

Динамика, состояние и воспроизводство популяций согласуются с их возрастной и половой структурой. Возрастная отражает скорость обновления популяции и взаимодействие возрастных групп с внешней средой. Она зависит от особенностей жизненного  цикла, существенно различающихся у разных видов ( например, птиц и млекопитающих хищников), и внешних условий.

Возрастные периоды

В жизненном цикле особей обычно выделяют три возрастных периода: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный. Для растений характерен еще период первичного покоя, который они проходят в стадии покоящихся семян. Каждый из периодов может быть представлен одной (простая структура) или несколькими (сложная структура) возрастными стадиями. Простой возрастной структурой обладают однолетние растения, многие насекомые. Сложная структура характерна для разновозрастных популяций деревьев, для высокоорганизованных животных. Чем сложнее структура, тем выше приспособительные возможности популяции.

Одна из наиболее известных классификаций животных по возрасту Новикова:

- новорожденные  – до момента прозревания;

- молодые  – подрастающие особи, «подростки»;

- полувзрослые – близкие к половозрелым особям;

- взрослые  – половозрелые животные;

- старые  – особи, переставшие размножаться.

 Геоботаника  также существует классификация растений по возрасту .

Соотношение возрастных групп в структуре популяции характеризуют ее способность к размножению и выживанию, и согласуются с показателями рождаемости и смертности. В растущих популяциях с высокой рождаемостью преобладают молодые, еще не репродуктивные особи, в стабильных – обычно это разновозрастные. Полно членные популяции, у которых регулярно определенное число особей переходит из младших возрастных групп в старшие, рождаемость равна убыванию населения. В сокращающихся популяциях основу составляют старые особи. Возобновление в них отсутствует или совсем незначительно. 

Половая структура популяций

Половая структура по генетическим законам должна быть представлена равным соотношением мужских и женских особей, т.е. 1:1. Но в силу специфики физиологии и экологии, свойственной разным полам, в силу их разной жизнеспособности, влияния факторов внешней среды, социальных, антропогенных могут быть значительные различия в этом соотношении. И эти различия не одинаковы как в разных популяциях, так и в разных возрастных группах одной и той же популяции.

Изучение половой структуры популяции очень важно, поскольку между особями разных полов сильно выражены как экологические, так и поведенческие различия.

 

        Пространственное распределение в популяциях.

 

Пространственное распределение в популяциях бывает случайным, групповым и равномерным.

Случайное распределение – неравномерное, наблюдается в однородной среде; взаимосвязи между особями выражены слабо. Такое распределение свойственно популяциям в начальный период расселения; популяциям растений, испытывающим сильное угнетение со стороны эдификаторов сообществ; популяциям животных, у которых социальная связь выражена слабо.

Групповое распределение встречается наиболее часто; отражает неоднородность условий обитания или  разные возрастные закономерности популяции. Оно обеспечивает наибольшую устойчивость популяции.  Равномерное размещение в природе встречается редко. Характерно для большинства животных – хищников, ведущих активный образ жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЛЮДЕЙ

Введение

Человек - лишь незначительная часть биосферы. На протяжении тысячелетий он стремился не только приспособиться к природной среде, сколько сделать ее удобной для своего существования. Только теперь люди осознали, что, подчиняя себе природу, они опасно изменяют условия обитания всех живых существ, включая самих себя. Химические, физические, биологические и другие виды загрязнений оказывают  вредное воздействие прежде всего на организм человека.

Глобальные экологические и общепланетарные проблемы:

- экспоненциальный  рост численности населения;

- истощение  природных ресурсов;

- загрязнение  окружающей среды;

- обострение  энергетического кризиса;

- нехватка  продовольствия и нищета в  слаборазвитых странах;

- угроза  ядерной войны;

- эскалация  этнических конфликтов и малые  войны;

- возникновение  эпидемий;

- разгул  бандитизма и терроризма;

- религиозные  конфликты и т.д.

 

Химические вещества и их влияние на жизнь и здоровье человека.

 

Наибольшую опасность для людей и всего живого представляет загрязнение окружающей среды химическими веществами.  Источниками их являются различные промышленные и сельскохозяйственные производства – одни из них вырабатывают химикаты, другие используют их. Значительную долю вносят все виды транспорта, особенно автомобильный и авиационный. Большое значение имеет попадание в окружающую среду различных отходов и пыли. Ежегодно в атмосферу земли поступает более 200 млн. т. разнообразных вредных веществ.

Бытовые и промышленные отходы, пестициды, химические вещества, попадающие в почву из воздуха, негативно влияют на почву и ее плодородие. Это ведет к вырождению растений, исчезновению видов растений, снижению качества продуктов питания и мн. др. Наиболее вредными для почвы являются свинец и сернистое железо. Так, наличие в почве 2 -3 г. свинца на 1 кг. грунта делает ее мертвой. Источником свинцового загрязнения грунта почвы является, в основном,  автомобильный транспорт из – за наличия в бензиновом  топливе тетраэтилсвинца.

Для оценки степени вредного влияния различных химических, физических и биологических факторов окружающей среды введены специальные коэффициенты. Наиболее употребим коэффициент, употребимый как ПДК – предельно допустимая концентрация (доза).

 

Нерациональное использование минеральных  удобрений.

Значительный ущерб может нанести здоровью населения нерациональное использование минеральных удобрений. В большей степени это относится к амонийным и другим нитросоединениям. Наиболее выражено токсическое действие нитритов и нитратов на кровь. Они вызывают разрушение эритроцитов (гемолиз). Гемоглобин теряет свойство снабжать организм кислородом. Значительное   накопление нитросоединений в продуктах питания (огурцы, арбузы и др.) может вызвать тяжелое острое отравление, в том числе со смертельным исходом.

Особое внимание следует обратить на то, что в воде, почве, воздухе в последние десятилетия нарастает количество канцерогенных веществ.

Загрязнения почвы, воды, атмосферы влияют на людей и их здоровье различными путями:

- непосредственным воздействием вредных и опасных факторов;

- изменением состава пищи;

- ухудшением эстетического воздействия  ландшафтов, что особенно неблагоприятно  для психики.

Вследствие этого повышается количество различных соматических и психических заболеваний, генетических нарушений. С нарушенной экологией связывают увеличение онкологических заболеваний, аллергии, хронических бронхитов и бронхиальной астмы, врожденных уродств, детских целебральных параличей, лейкозов, «панцирного» легкого у новорож – денных, ишемической болезни сердца.

 

Значение атмосферы.

 

Важное значение для всех биологических форм жизни на Земле имеет атмосфера. Сегодня серьезные опасения вызывают потепление климата, обусловленное парниковым эффектом, разрушением озонового слоя, увеличение кислотных осадков, и вредных выбросов в атмосферу. Эти влияния происходят в результате загрязнения атмосферы мелкодисперсной пылью, фреонами, диоксидом серы, оксидом углерода, оксидом азота и углеводородами.

Для улучшения состояния воздушной среды необходимо шире внедрять бестопливные источники энергии, установить на промышленных предприятиях оборудование по очистке выбросов, автомобильный транспорт обеспечить эффективными нейтрализаторами выхлопных газов. 

 

Роль воды в жизни человека

Особое место на Земле занимает вода. Она входит в состав любого живого организма. Естественные запасы воды, особенно пресной, не безграничны.

В результате антропогенного воздействия качество природной воды ухудшается. Причины этого ухудшения следующие:

- загрязнение пресных вод серной  и азотной кислотами из атмосферы, увеличение содержания в них  нитратов и сульфатов;             

- увеличение содержания кальция, магния, кремния в подземных и  речных водах вследствие  вымывания  и растворения этих веществ  подкисленными дождевыми водами;

- увеличение содержания тяжелых  металлов, прежде всего свинца. Кадмия, ртути, мышьяка и цинка;

- увеличение содержания в поверхностных  и подземных водах солей в  результате их поступления со  сточными водами, из атмосферы  и за счет смыва твердых  отходов;

- увеличение содержания органических  соединений, прежде всего биологически стойких ( пестициды, прадуциды их распада и другие токсичные, канцерогенные и мутагенные вещества);

- уменьшение содержания кислорода, прежде всего в результате  увеличившегося расхода воды  на окислительные процессы;

- уменьшение прозрачности воды  в водоемах ( в загрязненных водах размножаются вирусы и бактерии – возбудители инфекционных заболеваний);

- загрязнение радиоактивными изотопами.

В связи с этим сохранение естественных источников воды и их защита от загрязнения является одной из главных задач экологии.

Большую опасность для здоровья населения представляет загрязнение воды. Недоброкачественная вода является источником распространения тяжелых инфекционных заболеваний ( холера, дизентерия, брюшной тиф, болезнь Боткина и др.)

 

Состояние экологии в России

Сейчас на каждого россиянина – от младенца до пожилого человека – ежегодно выпадает с пылью и осадками более 300 т. загрязняющих веществ от промышленных предприятий и прочих стационарных источников. Несмотря на жесткие законы , не  выдерживаются требования к санитарно – защитным зонам предприятий. Состояние воздуха их года в год ухудшается.

Состояние воды «мягко говоря» оставляет желать лучшего. Загрязнение рек и озер, других поверхностных вод очень высоко. Загрязнение сток и ил никак не способствует выживанию речной рыбы, другой водной биоты, привыкшей к чистой проточной воде. Резко истощены запасы ценных пород рыб.

Радиоэкологические проблемы велики: крайне сложная ситуация вокруг радиохимического комплекса «Маяк». Гигантская солевая линза, состоящая из радиоактивных отходов, движется в сторону Иртыша и Тобола.

Озеро Карачай и Старое болото, находятся на территории промплощадки , являются основными источниками заражения подземных вод.

Имевшие место аварии и нарушения в обращении с радиоактивными отходами привели к обширному загрязнению водоемов и подземных вод. В результате деятельности ПО Маяк более 200 населенных пунктов с населением приблизительно 500 тыс. человек было подвергнуто радиоактивному воздействию, а более 800 км кв. изъято из природных комплексов и хозяйственной деятельности.

Радиоэкологические проблемы существуют и по Енисею в зоне горно – химического комбината. Очень медленно решаются проблемы уничтожения химического оружия.