Системный анализ в области изучения популяции

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный аграрный университет»

 

Факультет «__________________»

Кафедра «____________________»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

________________________________

(дисциплине)

 

«Системный анализ в области изучения популяции»

 

 

 

 

 

 

 

 

        Руководитель КР/КП

        __________________________ФИО

            «____» _________________ 20__ г.

 

Исполнитель

        студент гр. _____

__________________________ФИО

        «____» _________________ 20__ г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оренбург, 20__

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава 1. Популяция ………………………………………………………………5

1.1 Понятие о популяции ………………………………………………………...5

1.2 Популяционная структура видов.……………………………………………7

1.3 Структура популяции…………………………………………………………9

1.3.1 Пространственная………………………………………………………….10

1.3.2 Половая……………………………………………………………………..11

1.3.3. Генетическая………………………………………………………………11

1.3.4 Возрастная………………………………………………………………….12

1.3.5 Поведенческая……………………………………………………………...14

1.4 Гомеостаз популяции………………………………………………………..15

Глава 2. Показатели популяции………………………………………………...18

2.1 Статистические показатели…………………………………………………18

2.2 Динамические показатели…………………………………………………..20

Глава 3. Продолжительность жизни……………………………………………22

3.1 Таблицы выживания…………………………………………………………22

3.2 Экологические стратегии выживания……………………………………...23

Глава 4. Регуляция плотности популяции……………………………………...25

4.1 Механизмы саморегуляции…………………………………………………26

Заключение……………………………………………………………………….28

Список используемой литературы……………………………………………...30

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Введение

 

Актуальность темы: Популяция представляет собой центральные элементы каких-либо сообществ. В связи с этим глубокое исследование структуры популяций дает основу для выявления закономерностей организации, механизмов естественной и антропогенной динамики и оценки устойчивости. Анализ структуры популяций является необходимым звеном в исследовании биологических и экологических характеристик.

Проведение системного анализа в области изучения популяции  является актуальным, поскольку дает возможность для решения ряда важных теоретических проблем в  экологии, а также практических вопросов в распространении сообществ.

Цель: Ознакомиться и изучить популяцию, её основные структурные элементы и характеристики.

Задачи:

- рассказать о популяции;

- изучить структуру  вида популяции;

- изучить показатели  популяции;

- оценить продолжительность жизни;

- рассмотреть механизм  плотности популяции

Любой вид животного, растения, микроорганизма представляет собой сложную биологическую  систему, важнейшими элементами которой  являются внутривидовые группировки - популяции.

Вид – это таксономическая и экологическая единица, а популяция рассматривается в качестве структурной единицы вида и единицы эволюции[22].

Каждый вид (совокупность всех особей этого вида) занимает определенную территорию – ареал, а в различных  частях которого наблюдаются разные условия. Часто группировки особей, располагающихся в разных частях ареала вида, настолько изолированы друг от друга, что не могут контактировать, и не скрещиваются. Число этих группировок зависит от численности и исторического (филогенетического) возраста вида, от размера ареала и от других причин. Группировка особей с общим генофондом, сходной морфологией, единым жизненным циклом и представляют собой популяции[4].

Термин «популяция»  происходит от латинского слова populus (народ) и в дословном переводе означает «население». Понятие о популяции появилось в начале ХХ века в связи с развитием эволюционно-генетического направления в биологии. Этот термин впервые использовал датский ученый В.Л.Иогансен (1857-1927), рассматривавший популяцию как совокупность генетически неоднородных гетерозиготных особей, противопоставляя ее генетически чистым линиям. В дальнейшем этот подход приобрел генетико-эволюционный смысл, и в современном представлении популяция рассматривается как элементарная единица эволюционного процесса - микроэволюции.

Понятие «популяция»  является одним из центральных в  биологии, а генетические, эволюционные и экологические подходы к  изучению популяции объединяются в  особое направление – популяционную  биологию, разделом которой является популяционная экология, или демэкология[15].

 

                                                     1. Популяция

1. Понятие о популяции

 

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся  во взаимодействии между собой и  совместно населяющих общую территорию.

«Под популяцией понимается совокупность особей определенного вида, в течение  достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяющая определенное пространство, внутри которого практически  осуществляется та или иная степень  панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров; которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции» (Н.В.Тимофеев-Ресовский и др., 1973)[7].

«Популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности необозримо длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды» (С.С.Шварц, 1967).

«Популяция – это любая, способная  к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированная в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей того же вида» (А.М.Гиляров, 1990).

«Популяция – это группировка  особей одного вида, населяющих определенную территорию и характеризующихся  общностью морфобиологичнского типа, специфичностью генофонда и системой устойчивых функциональных взаимосвязей» (И.А.Шилов, 1988).

Популяция как группа совместно  обитающих особей одного вида является первой надорганизменной биологической  макросистемой. С позиции иерархии к экологическим системам относятся надорганизменные – от видовых популяций до многовидовых сообществ и биосферы[2].

Основным свойством популяций, является то, что они не статичны, а находятся в беспрерывном изменении, в движении, которое существенно отражается на структурно-функциональной организованности, продуктивности, биологическом разнообразии и устойчивости системы. Популяционный уровень занимает особое место в системе организации живой материи.

С одной стороны, популяция является элементарной единицей биоценотического взаимодействия, входя в функционально-экологический ряд различных уровней организации жизни: организм – популяция – биоценоз – биогеоценоз – биосфера.

С другой стороны, популяция является элементарной единицей эволюционного процесса, включаясь в генетико-эволюционный ряд, отражающий филогенетические связи таксонов разного уровня: организм – популяция вид – род – семейство – отряд – класс – царство (рис.1).

 

Рис.1. Положение популяции  в структуре биологических систем биосферы (по И.А.Шилову, 1988).

 

Популяция – именно та «ячейка» биоты, которая является основой  ее существования: в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида благодаря наследственности адаптационных качеств, она дает начало новым популяциям и процессам видообразования, т.е. является элементарной единицей эволюционного процесса, тогда как вид есть его качественный этап[20].

Известно, что важнейшими являются количественные характеристики, которые позволяют решить большинство проблем качественного характера. Выделяют две группы количественных показателей – статистические и динамические. Рассмотрим их позже.

 

1.2 Популяционная структура  видов

 

Виду и популяциям свойственна структурированность. Вид, как правило, включает множество  популяций. Изоляция между ними почти  никогда не бывает абсолютной: между  отдельными популяциями происходит обмен особями благодаря миграции. Степень изолированности популяций зависит от способности к расселению, от наличия географических преград в пределах ареала вида (широкие реки, проливы, горные хребты и т.п.), а также от характера местообитаний.

Широкое распространение  в экологии получила иерархия популяций  в зависимости от размеров занимаемой ими территории. Профессор Н.П.Наумов предложил классификацию популяций на ландшафтно-биотопической основе, выделяя элементарную, экологическую и географическую популяции (рис. 2).

Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей, занимающих какой-то небольшой участок однородной площади. Число элементарных популяций, на которые распадается вид, зависит от разнородности условий в биогеоценозе: чем они разнообразнее, тем меньше элементарных популяций и наоборот. Нередко смещение особей элементарных популяций, происходящее в природе, стирает границу между ними.

Экологическая популяция  – это население одного типа местообитания (биотопа), характеризующееся общим  ритмом биологических циклов и характером образа жизни. Это наиболее мелкие территориальные группировки, которые формируются как совокупность элементарных популяций. Например, белка заселяет различные типы леса. Поэтому могут быть выделены «сосновые», «елово-пихтовые» и другие ее экологические популяции. Они слабо изолированы друг от друга, и обмен генетической информацией между ними происходит довольно часто, но реже чем между элементарными популяциями.

 

Рис.2. Пространственные подразделения популяций

 

Географическая популяция - это совокупность особей одного вида, населяющих территорию с однородными  условиями существования и обладающих общим морфологическим типом  и единым ритмом жизненных явлений  и динамики населения. Географические популяции относительно изолированы. Они различаются размерами особей, плодовитостью, радом экологических, физиологических, поведенческих и других особенностей. Примером разных географических популяций могут служить популяции белки в заенисейской тайге и смешанных лесах, а также степная и тундровая популяции узкочерепной полевки[10].

Под влиянием ряда факторов географическая популяция может  приобретать устойчивые особенности, отчетливо выделяющие ее из соседних, такую популяцию называют географической расой или подвидом (рис.3). Вид белки обыкновенной, например, насчитывает более 20 подвидов.

В природе границы  популяций определяются не только особенностями  заселяемой территории, но и, главным  образом, свойствами самой популяции. В основе всего лежит степень ее генетического и экологического единства. Как показывает Н.П.Наумов, раздробление вида на множество мелких территориальных группировок является процессом приспособления к величайшему разнообразию местных условий. Это увеличивает генетическое многообразие вида, обогащая его генофонд[13].

 

 

1.3 Структура  популяции

 

Структура популяции  – это определенная организация, формирующаяся, с одной стороны, на основе биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции нестабильна.

Различают несколько видов структур популяции[11].

1.3.1 Пространственная  структура популяции

 

Пространственная структура  популяции – это особенность размещения особей популяции в пространстве. Она зависит как от свойств мест обитания, так и от биологических особенностей вида. Она может изменяться во времени, зависит от сезона года, от численности популяции и т.д. Пространственное размещение особей может быть: равномерным, случайным и групповым (рис.4).

При равномерном (регулярном) распределении особи размещены  через более или менее равные промежутки (например, деревья в зрелом сосновом лесу).

При случайном (диффузионном) распределении особи размещены неравномерно и их встречи друг с другом носят случайный характер.

При групповом (мозаичном) расселении особи встречаются группами. Это размещение обеспечивает популяции  более высокую устойчивость по отношению  к неблагоприятным условиям[11].