Популяция и ее основные характеристики

Рассчитайте абсолютную и удельную рождаемость городской  популяции человека (за 1 месяц, за 1 год), исходя из того, что в городе с населением 10 000 человек за год  появилось 400 новорожденных.

    

Начальная численность  приплода популяции составляет 1000 особей. Ежегодная смертность — 30% .

Рассчитайте, до какого возраста могут дожить особи  одного поколения.

 

В начале сезона было помечено 1000 рыб. В ходе последующего лова в общем вылове из 5000 рыб обнаружилось 350 меченых.

Какова  была численность популяции перед  началом промысла?

 

Расскажите об известных  вам сезонных изменениях численности  популяций животных и растений (вспомните  личные наблюдения). Приведите примеры  циклических колебаний численности животных или растений. Составьте список абиотических, биотических и антропогенных факторов, влияющих на динамику популяций известных вам видов насекомых (например, комара, комнатной мухи, пчелы или шмеля). Пользуясь сведениями из курса биологии и своими наблюдениями, дайте описания местообитаний, в которых плотность популяций этих насекомых наиболее высока.

Перечислите возможные  способы снижения численности популяций  вредных насекомых, основываясь  на известных вам особенностях их размножения и образа жизни.

 

Вам известно, что инфузория-туфелька размножается делением. Она питается некоторыми бактериями, которые хорошо размножаются в растворах, используемых обычно для  выращивания культуры инфузорий (например, в сенном настое). Если в этот раствор  добавить некоторые соли (безвредные для инфузорий), то размножение бактерий прекратится.

 

Обсудите, как будет  изменяться численность инфузорий  в последовательные моменты времени  при выращивании их в обычной  среде (сенном настое), начиная с  одной особи, делящейся надвое. Какому типу роста популяций соответствует этот процесс? Изменится ли тип роста популяции инфузорий при добавлении в среду солей, подавляющих рост популяции бактерий, и как?

 

Раздел  3. Биотические взаимоотношения организмов

Тема 3.1. Типы экологических взаимодействий

 

Условные  обозначения. Виды любых организмов, живущих на одной территории и контактирующих друг с другом, вступают в различные отношения между собой. Положение и  вида при разных формах взаимоотношений обозначается условными знаками. Знак «минус» (-) обозначает неблагоприятное влияние (особи вида испытывают угнетение). Знак плюс» (+) обозначает благоприятное влияние (особи вида извлекают пользу). Знак «ноль» (0) показывает, что отношения безразличны (отсутствует влияние).

Таким образом, все биотические связи можно разделить на 6 групп: популяции не влияют друг на друга (00); имеют взаимовыгодные связи (++); отношения вредны для обоих видов (—); один из видов получает выгоду, другой испытывает угнетение (Н—); один вид получает пользу, другой не испытывает вреда (+0); один вид угнетается, другой не извлекает пользы (-0).

Рассмотрим основные типы экологических взаимодействий (рис. 25).

 

Типы взаимодействий. В природе часто встречается сожительство двух или более видов, которое в ряде случаев становится необходимым для обоих партнеров. Такое сожительство называют симбиотическим взаимоотношением организмов (от сочетания сим — вместе, био — жизнь) или симбиозом. Термин «симбиоз» является общим, им обозначают сожительство, обязательным условием которого является совместная жизнь, определенная степень сожительства организмов.

Классическим примером симбиоза являются лишайники, представляющие собой тесное взаимовыгодное сожительство грибов и водорослей.

Типичный симбиоз представляют отношения термитов и живущих в их кишечниках одноклеточных — жгутиковых. Эти простейшие производят фермент, разлагающий клетчатку на сахара. Термиты не имеют собственных ферментов для переваривания целлюлозы и без симбионтов погибли бы. А жгутиковые находят в кишечнике благоприятные условия, способствующие их выживанию. Широко известный пример симбиоза — сожительство зеленых растений (прежде всего деревьев) и грибов.

По степени соединения организмов и по их пищевой зависимости друг от друга различают несколько  типов симбиоза: мутуализм, паразитизм, комменсализм.

Тесные взаимовыгодные отношения, при которых присутствие  каждого из двух видов-партнеров  становится обязательным, называется мутуализмом (++). Таковы, например, взаимоотношения узкоспециализированных к опылению растений (инжир, купальница, дурман, орхидные) с опыляющими их видами насекомых.

Симбиотические взаимоотношения, при которых один вид получает какое-либо преимущество, не принося  другому ни вреда, ни пользы, называется комменсализмом (+0). Проявления комменсализма разнообразны, поэтому в нем выделяют ряд вариантов.

«Нахлебничество» —  потребление остатков пищи хозяина. Таковы, например, взаимоотношения  львов и гиен, подбирающих остатки  недоеденной пищи, или акул с рыбами-прилипалами (рис. 27).

«Сотрапезничество» — потреб-ление разных веществ или частей одной и той же пищи. Пример — взаимоотношения между различными видами почвенных бактериий-сапрофитов, перерабатывающих разные органические вещества из перегнивших растительных остатков, и высшими растениями, которые потребляют образовавшиеся при этом минеральные соли.

«Квартирантство»— использование  одними видами других (их тел, их жилищ) в качестве убежища или жилища. Такой тип взаимоотношений широко распространен у растений — примером могут служить лианы и эпифиты (орхидеи, лишайники, мхи), поселяющиеся непосредственно на стволах и ветвях деревьев.

При паразитизме (Н—) организмы одного вида (паразита) живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида (хозяина). Паразитизм близок к хищничеству, о котором будет сказано ниже, однако в отличие от настоящего хищника паразит не убивает хозяина сразу.

Обычно он использует живого хозяина  как место своего временного или  постоянного проживания. Паразит  изнуряет, но не   губит  хозяина,   поскольку последний обеспечивает его существование. Популяция паразита, как правило, больше популяции хозяина.

В природе встречаются  и такие формы взаимоотношений  между видами, когда совместное существование  не является для них обязательным. Эти взаимоотношения не относятся к симбиотическим, хотя и играют важную роль в существовании организмов.

Примером взаимополезных связей является протокооперация (буквально: первичное сотрудничество) (++), к которой можно отнести распространение муравьями семян некоторых растений леса или опыление пчелами разных луговых растений.

Если два и более  вида используют сходные экологические  ресурсы и обитают совместно, между ними может возникнуть конкуренция (—), или борьба за обладание необходимым ресурсом. Конкуренция происходит там, где экологические ресурсы находятся в недостатке, и между видами неизбежно возникает соперничество. Каждый вид при этом испытывает угнетение, что отрицательно сказывается на росте и выживаемости организмов, на численности их популяций.

Конкуренция чрезвычайно  широко распространена в природе. Так, например, растения конкурируют за свет, влагу, питательные вещества почвы и, следовательно, за расширение своей территории. Животные борются за пищевые ресурсы и за убежища (если они в дефиците), то есть в конечном счете также за территорию. Конкурентная борьба ослабевает в местностях с редким населением, представленным малым числом видов: например, в арктических или пустынных областях почти нет конкурентной борьбы растений за свет.

Хищничество (Н—) — такой тип взаимоотношений организмов, при котором представители одного вида убивают и поедают представителей другого. Хищничество — одна из форм пищевых отношений.

Для типичного хищника (волка, рыси, норки) характерно охотничье  поведение. Но кроме хищников-охотников  существует большая группа хищников-собирателей, способ питания которых заключается в простом поиске и сборе добычи. Таковы, например, многие насекомоядные птицы, собирающие пищу на земле, в траве или на деревьях.  Хищничество —  широко распространенная форма биотических отношений. В качестве ослабленной формы хищничества можно рассматривать паразитизм.

Если два вида не влияют друг на друга, то имеет место нейтрализм (00). В природе истинный нейтрализм очень редок, поскольку между всеми видами возможны опосредованные взаимодействия, эффекта которых мы не видим в силу неполноты наших знаний.

Нередко в природе  встречаются такие взаимоотношения, которые одновременно несут признаки различных типов. Например, переходными  от хищничества к паразитизму  являются взаимоотношения между кровососущими — пиявками и их хозяевами.

Все перечисленные выше типы взаимоотношений и их общие  характеристики сведены в таблицу  «Типы биотических взаимоотношений».

Следует помнить, что  типы взаимоотношений конкретной пары видов могут изменяться в зависимости от внешних условий или стадии жизни взаимодействующих организмов. К тому же в природе во взаимоотношения оказывается вовлеченной не пара видов, а гораздо большее число. Межвидовые связи в природе бесконечно разнообразны.

 

Типы биотических взаимоотношений

№ п/п	Тип взаимоотношений	Вид		Общий характер взаимоотношений
		1	2
1	Нейтрализм	0	0	Ни одна из популяций  не оказывает на другую влияния
2	Конкуренция	-	-	Опосредованное подавление, возникающее, когда появляется недостаток в каком-либо ресурсе, используемом обоими видами
3	Амменсализм	-	0	Одна популяция подавляет  другую, но сама не испытывает отрицательного влияния
4	Паразитизм	+	-	Использование организма  хозяина в качестве жизненной  среды
5	Хищничество	+	-	Поедание организмов данного вида другим
6	Комменсализм	+	-	Популяция комменсала получает пользу от объединения с популяцией хозяина, для которого это объединение  безразлично
7	Протокооперация	+	+	Взаимодействие друг с другом полезно для обеих  популяций, но не является обязательным
8	Мутуализм	+	+	Обязательное взаимодействие, полезное для обеих популяций.

 

 

 

Тема 3.2. Конкурентные отношения и типы конкурентных отношений.

Конкурентное взаимодействие может касаться территории, пищи, света, убежищ и не их иных видов экологических ресурсов. Исход конкуренции представляет огромный интерес не только для экологии, изучающих процессы формирования состава природных сообществ, но и для эволюционистов, изучающих механизмы естественного отбора. Для вида, испытывающего конкурентное давление, это означает, что плотность его популяции, а также роль, которую он играет в природном сообществе, снизятся или будут регулироваться под действием конкуренции.

Конкуренция подразделяется на внутривидовую и межвидовую. Как внутривидовая, так и межвидовая конкуренция может играть большую роль в формировании разнообразия видов и динамике численности организмов.

Внутривидовая конкуренция. Территориальность. Внутривидовая  конкуренция — это борьба за одни и те же ресурсы, происходящая между  особями одного и того же вида. Это важный фактор саморегуляции численности популяций.

У некоторых организмов под влиянием внутривидовой конкуренции  за жизненное пространство сформировался  интересный тип поведения — территориальность. Она свойственна многим птицам, некоторым рыбам, другим животным.

У птиц территориальность  проявляется следующим образом. В начале сезона размножения самец  выявляет «свою» территорию (участок  обитания) и защищает ее от вторжения  самцов того же вида. Заметим, что громкие  голоса самцов, которые мы слышим весной, сигнализируют лишь о «праве собственности» на приглянувшийся участок, а вовсе не ставят себе задачу развлекать самку, как это обычно считается.

Самец, строго охраняющий свой участок, имеет больше шансов успешно  спариться и построить гнездо, тогда как самец, не способный обеспечить себе территорию, участвовать в размножении не будет. Иногда в охране территории принимает участие и самка. На охраняемой территории нелегкие заботы о гнезде и молоди не будут нарушены присутствием других родительских пар.

Защита территории вовсе не обязательно сопровождается активной борьбой. Громкого пения и угрожающих поз обычно достаточно для того, чтобы прогнать конкурента.

Однако если один из партнеров-родителей погибает, его быстро замещает птица из числа еще не обосновавшихся особей. Таким образом, территориальное поведение можно считать регулятором, не допускающим как перенаселения, так и недоселенности.

Яркий пример внутривидовой конкуренции, который  каждый мог видеть в лесу, — так  называемое самоизреживание у растений. Начинается этот процесс с захвата территории: например, где-нибудь на открытом месте, недалеко от большой ели, дающей множество семян, появляется несколько десятков всходов — небольших елочек. Первая задача выполнена — популяция подросла и захватила территорию, необходимую ей для выживания. Таким образом, территориальность у растений происходит иначе, нежели у животных: участок занимает не отдельная особь, а их группа (часть популяции).