Эффект группы и механизм регуляции численности популяции

Внутрипопуляционная регуляция численности

Эффект группы и механизм регуляции численности популяции

Любая природная популяция характеризуется своим оптимальным значением плотности, при отклонении от которого в большую или меньшую сторону начинают работать механизмы ее внутренней регуляции. Основным механизмом является действие биотических факторов, зависящих от плотности популяции. Абиотические факторы влияют на смертность особей, но самостоятельно не создают равновесие в популяции.

К важнейшим биотическим факторам, определяющим регуляцию численности равновесных популяций, относят:

  1. Внутривидовая конкуренция.
  2. Межвидовая конкуренция.
  3. Сложные поведенческие и физиологические механизмы.
  4. Перестройка генетической структуры популяции.

Конкуренция — совокупность взаимоотношений между особями одного и того же вида (внутривидовая) или разных видов (межвидовая конкуренция), соревнующихся за одни и те же ресурсы среды при недостатке последних.

Наиболее острая внутривидовая конкуренция проявляется между наиболее сходными особями вида. Благодаря ей происходит сохранение в каждом поколении особей, наиболее отличающихся друг от друга.

Причинами возникновения внутривидовой конкуренции являются:1. Неблагоприятные условия среды.

2. Переуплотнение популяции, обуславливающее недостаток какого-либо ресурса.

Регулирующая роль внутривидовой конкуренции проявляется следующими способами:

  • эмиграция особей
  • высокая смертность особей в раннем возрасте
  • изменение плодовитости особей
  • внутривидовое хищничество (каннибализм) — поедание особей своего вида. К каннибализму наиболее склонны самки, его объектами могут быть как родственные, так и неродственные особи. Примеры: 1) поедание самками богомола и каракурта своих самцов после спаривания; 2) съедание личинками наездника своих собратьев в теле хозяина, так как там может прокормиться только один; 3) самец американской саламандры поедает часть яиц из охраняемой им кладки.

Межвидовая конкуренция возникает между особями экологически близких видов. Может быть пассивной и проявляться в потреблении ресурсов внешней среды, необходимых обоим видам, и активной, связанной с подавлением одного вида другим.

Хищничество также является фактором, ограничивающим численность популяции. Высокая численность популяции жертвы способствует росту популяции хищника.

С другой стороны, влияние хищника на популяцию жертвы проявляется также в уничтожении больных животных и улучшении среднего качественного состава популяции жертвы.

Если биотический потенциал хищника выше биотического потенциала жертвы, то хищник способен регулировать численность популяции жертвы. В противном случае хищник не может регулировать численность жертвы.

Некоторые поведенческие механизмы регуляции численности популяции направлены на предотвращение межвидовой и внутривидовой конкуренции.

Изменение плотности популяции может иметь сигнальное или рефлекторное действие.

Такая сигнализация имеет химическую природу (например, у земноводных крыс) и в случае высокой численности популяции приводит к ее снижению, при малой — к увеличению.

Эффект массы.
Возникает при чрезмерном увеличении численности популяции и заключается в явлениях социального стресса, действующего на эндокринную систему и приводящего к снижению рождаемости, увеличению смертности и эмиграции особей.

Эффект группы.
Возникает при объединении особей в группы внутри популяции, что обеспечивает ее нормальное функционирование и развитие. Группам присущи все черты популяции, но они характеризуются более высокой степенью объединения и способностью к саморегуляции численности.

Современная концепция автоматического регулирования численности популяции учитывает 2 явления: модификация (случайные колебания численности); регуляция (действующая по принципу обратной связи и устраняющая колебания численности).

Различают 2 группы экологических факторов:

  1. Модифицирующие экологические факторы — факторы, не зависящие от плотности популяции и воздействующие на организмы или непосредственно, или через изменение других элементов биоценоза (например, абиотические факторы)
  2. Регулирующие экологические факторы — зависят от плотности популяции и связаны со способностью живых организмов реагировать на плотность своей популяции и популяций других видов по принципу отрицательной обратной связи (например, биотические)

Воздействие модифицирующих факторов приводит только к изменению численности популяции, но не устраняет колебания численности, а регулирующие факторы стабилизируют численность популяции на определенном уровне, выравнивая случайные отклонения.

Хищники-полифаги многоядны, обладают способностью ослабить или усилить свою активность при изменении численности жертвы. Их влияние наиболее существенно при низких значениях плотности популяции жертвы.

Олигофаги, питающиеся небольшим количеством видов, регулируют численность популяции своих жертв в более широком диапазоне плотности популяции, чем полифаги.

При дальнейшем увеличении плотности популяции создаются оптимальные условия для распространения инфекционных болезней (эпизоотии), а затем вступает в действие внутривидовая конкуренция, которая приводит к исчерпанию доступных ресурсов и развитию стрессовых реакций в популяции жертвы.

Источник: http://www.oeco.ru/bioecologiya/demecologiya/vnutripopulyacionnaya-regulyaciya-chislennosti/

Регуляция численности популяций

Эффект группы и механизм регуляции численности популяции

Введение………………………………………………………………..2

1. Регуляция    численности    популяций   в    сообществе…………4

2. Механизмы регуляции численности популяции………………….6

Заключение…………………………………………………………….11

Список использованной литературы…………………………………12

Введение

Популяция (от. Лат. Populus – народ, население) – это исторически сложившаяся совокупность особей одного вида, более или менее длительно время занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Популяция является объектом изучения одновременно экологии и биологии.

Биологический вид обычно представлен множеством популяций, находящихся в той или иной форме изоляции, которая ограничивает или нарушает свободное скрещивание особей (панмиксия).

Популяция занимает ту часть ареала, в которой отсутствуют изоляционные барьеры, препятствующие панмиксии.

В результате естественного отбора, происходившего на протяжении тысяч поколений, каждая популяция приспосабливалась (адаптировалась) к среде своего обитания со свойственной ей совокупностью природных условий.

Характерные черты этого приспособления передаются из поколения в поколение.

Мировые дебаты по поводу демографической политики сбивают с толку. Одна сторона утверждает, что рост численности населения представляет угрозу для окружающей среды и экономического благополучия.

Нагрузка на землю, воду и энергетические ресурсы и угроза для биологического многообразия нашей планеты сегодня гораздо больше, чем когда-либо, и рост населения является основной причиной этих проблем.

Их оппонентов, главным образом в богатых странах, беспокоит низкий уровень рождаемости, ведущий к тому, что скоро в них будет недостаточно детей, чтобы заботиться о стареющих родителях.

Десятки тысяч лет численность человечества росла очень медленно, примерно 10 тыс. лет назад, на Земле жило, вероятно, около 5 млн. человек. Производство продовольствия обеспечило нарастание численности людей – до 200-300 млн. к началу новой эры. В средние века темп роста замедлился из-за эпидемий и войн.

Резкий рост демографической кривой совпадает с началом промышленной революции около 200 лет назад, когда прогресс науки, медицины и экономики позволил вновь расширить емкость среды обитания человека. Этот ускоренный рост продолжается и поныне. Самое последнее по времени его ускорение пришлось на вторую половину XX в., т.

е. на наши дни. После второй мировой войны государства Азии и Африки, Центральной и Южной Америки с помощью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) повели решительное наступление на болезни. Высокий прежде уровень смертности резко снизился, а уровень рождаемости остался высоким.

Рост численности мирового населения резко увеличился.

Так первый свой миллиард человечество отметило около 1830 г., второй – через 100 лет (1939 г.), третий – через 20 лет (1960 г.), четвертый – через 15 лет (1975 г.), пятый – через 12 лет (1987 г.).

В 1994 г. на Земле проживало более 5,5 млрд. человек. Ежегодный чистый прирост составляет сейчас более 90 млн. человек – столько живет во Франции и Испании, вместе взятых! За сутки численность землян увеличивается почти на четверть миллиона человек, за час – на 10 тыс.

Человечество способно увеличивать экологическую емкость своей среды. Но она ограничена пространством планеты и поэтому не может возрастать беспредельно. Бесконечность роста численности людей грозит катастрофой.

В последнее время появились признаки некоторых положительных сдвигов в темпах роста человечества. Средний ежегодный прирост мирового населения хотя совсем немного, но все же снизился: с 2% в 1970-е годы до 1,7% к началу 1990-х. Если это не случайность, а начало тенденции, то сейчас, в конце XX в., возможно, намечается притормаживание скорости роста численности человечества.

Рост численности мирового населения определяется как природными, так и социально-экономическими условиями.

1.  Регуляция    численности    популяций   в    сообществе

Современная теория рассматривает динамику численности популяций как авторегулируемый процесс. Любой популяции организмов в конкретных условиях свойствен определенный средний уровень численности, вокруг которого происходят колебания.

Отклонения от этого среднего уровня имеют разный размах, но в норме после каждого отклонения численность популяции начинает изменяться с обратным знаком.

Теория динамики численности разрабатывается в основном на примере животных, хотя целый ряд ее положений применим и к растениям, грибам, простейшим и прокариотам.

     Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: модификацию и регуляцию.

 Модификация – это случайное отклонение численности, возникающее в результате воздействия самых разнообразных факторов, не связанных с плотностью популяции.

 Регуляция – это возврат популяции после отклонения к исходному состоянию, совершающийся под влиянием факторов, сила действия которых определяется плотностью популяции.

      Регулирующие факторы не просто изменяют численность популяции, а сглаживают ее колебания, приводя после очередного отклонения от оптимума к прежнему уровню. Это происходит потому, что эффект их воздействия тем сильнее, чем выше плотность популяции. В качестве регулирующих сил выступают межвидовые и внутривидовые отношения организмов.

     Межвидовые связи осуществляются в биоценозах, поэтому относятся к группе биоценотических механизмов регуляции численности популяции. Наиболее эффективные из них – трофические отношения организмов: хищничество, паразитизм, собирательство, пастьба и другие, как прямые, так и косвенные. Прямые связи хищник – жертва – наиболее изученные регуляторные механизмы в сообществах.

    Абиотические факторы – это воздействующие на организм компоненты неживой природы: климат, почва, рельеф и т. п. Наиболее важным из абиотических факторов является климат. Климат определяет тип растительности в данной местности, которая, в свою очередь, определяет животный мир и облик сообщества.

     Биотические факторы – это совокупность взаимодействия живых организмов и влияние друг на друга. Особое место среди них занимает антропогенный фактор как совокупность воздействия человека и его хозяйственной деятельности на живые организмы и природу в целом.

     При благоприятных условиях в популяциях наблюдается рост численности и может быть столь стремительным, что приводит к популяционному взрыву.         Совокупность всех факторов способствующих росту численности называется биотическим потенциалом.

Он достаточно высок для разных видов, но вероятность достижения популяцией предела численности в естественных условиях низка, т.к этому противостоят лимитирующие (ограничивающие) факторы.

Совокупность факторов, лимитирующих рост численности популяции, называют сопротивлением среды.

Состояние равновесия между биотическим потенциалом вида и сопротивлением среды поддерживающее постоянство численности популяции получило название гомеостаза или динамического равновесия. При нарушении его происходят колебания численности популяции, т.е. ее изменения.

2.Механизмы регуляции численности популяции

Популяции, адаптированные к определенным экологическим условиям окружающей среды, называются экотипами.

Экотипы, населяющие территории физико-географического ранга, т.е. со сравнительно однородным комплексом природных условий, являются географическими расами. В их выделения положено физико-географическое районирование суши и акваторий.

Морфологические, физиографические и другие приспособления особей этих географических популяций к единому ритму жизненных явлений и особенностям среды отличают их от особей соседних популяций, находящихся в иных природных условиях. Синонимом географической расы часто выступает подвид.

Популяция в пространстве не всегда экологически и географически изолирована, и ареалы подвидов могут перекрываться.

В приделах географических экотипов могут быть выделены климатические, или климатипы. Климат формирует совокупность особей с наследственно закрепленными особенностями вида, возникшими г.о. под влиянием климатических условий.

 В приделах климатических экотипов могут быть выделены почвенные (эдофические) экотипы – эдафотипы. Они образуются под влиянием почвенных условий. Для сосны обыкновенной выделены и описаны эдафотипы сосны меловой, растущей на меловых отложениях, и сосны болотной, характерной для моховых болот.

 В рамках определенного биоценоза совокупность особей, как правило, одного вида растений образует ценопопуляцию, т.е. популяцию, приуроченную только к этому биоценозу. Кроме того, в экосистеме находятся также полиценотические

(приуроченные к нескольким биоценозам) популяции, например, свободно передвигающихся животных. Характеризуя экотип как единое целое, экология рассматривает особей вида, его образующих, как статистические единицы, подлежащие учету и анализу пространственного размещения и взаимодействия.

К экологическим особенностям популяции относятся: её место обитания и экологическая ниша, численность и плотность особей, их пространственное размещение и расселение, а также отношение между особями в популяции и между популяциями в биоценозе.

Экологическая ниша представляет собой положение популяции в сообществе, включая участие в трофических цепях.

Внутрипопуляционная регуляция численности популяции.

Плотность популяции обычно имеет определенный оптимум. При любом отклонении от этого оптимума начинают срабатывать механизмы ее внутрипопуляционной регуляции.

Одним из основных механизмов, способствующих установлению в популяции устойчивой стабильности, служит действие зависимых от плотности факторов.

Абиотические факторы так же влияют на смертность популяции, но самостоятельно не создают ей устойчивой стабильности.

Регуляция численности популяции у различных видов животных и растений осуществляется по-разному. Тем не менее, в каждой из них определенным путем устанавливается оптимум плотности.

Рост плотности популяции сопровождается уменьшением размеров особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок изменением скорости развития и соотношения полов, а также увеличением количества диапаузирующих особей, что резко снижает активную часть популяции.

Нередко при чрезмерном возрастании плотности популяции стимулируется каннибализм. Ярким примером может служить явления поедания своих же яиц мучными хрущаками. Каннибализм наблюдается у некоторых видов рыб, у земноводных и других животных.

Одним из важнейших механизмов внутрипопуляционной регуляции численности выступает эмиграция, интенсивность которой стимулируется повышением плотности популяции.

Это довольно типично для многих насекомых, у которых при определенной величены плотности популяции отмечается выселение части особей, иногда значительной, в менее предпочитаемые ими места обитания того же ареала.

У некоторых видов тлей повышение плотности популяции сопровождается появлением крылатых особей, способных расселяться. При переуплотнении популяции эмиграции происходят у ряда млекопитающих (особенно у мышевидных грызунов и птиц) и птиц.

Достаточно изучена регулирующая роль внутривидовой конкуренции за ограниченные ресурсы.

У падальных мух из огромного количества откладываемых на труп яиц выходит так много личинок, что пищи на всех не хватает. В результате катастрофически растет смертность в ранних возрастах.

Сходное явление обнаружено у короедов (Scolytidae), муравьев-лазиусов (Lasius), у некоторых стрекоз (Odonata) и других насекомых.

В наиболее простых случаях внутрипопуляционные регуляторные механизмы численности проявляются в виде непосредственной конкуренции за необходимые для жизни ресурсы, количество которых недостаточно для удовлетворения потребностей всех особей.

Известно, что плотность популяции яблонной плодожорки и капустной моли регулируется конкуренцией за пищу и места для окукливания.

Внутривидовая конкуренция у некоторых мух в случае возрастания плотности популяции до определенного уровня приводит к падению массы куколок, что сопровождается повышенной смертностью.

Важной является проблема “минимальной жизнеспособности популяции”, суть которой состоит в определении минимальной численности популяции, которая гарантировала бы ее существование в течение какого-то длительного периода. В тоже время падение плотности популяции ниже уровня оптимума, например при усиленном истреблении крыс, вызывает повышение плодовитости и стимулирует их более раннее половое созревание.

Некоторые механизмы регуляции численности популяции одновременно могут выступать и как механизмы, предотвращающие внутривидовую конкуренцию.

Так, если птица отмечает свой гнездовой участок пением, то другая пара этого же вида гнездится за приделами этого участка.

Метки оставляемые многими видами млекопитающими, ограничивают их охотничий участок и предупреждают вселение других особей. Все это снижает внутривидовую конкуренцию и препятствует чрезмерному уплотнению популяции.

Изменение плотности популяции может иметь рефлекторное, или сигнальное действие. В случаи высокой плотности такая сигнализация регулярным путем приводит к сокращению численности популяции, а при малой плотности – ее усиленному размножению и росту. Как было установлено С.С.

Шварцем, у земноводных и крыс такая сигнализация имеет химическую природу. Приведем пример, подтверждающий этот вывод.

Если воздух из клетки с переуплотненной популяции крыс подавать в клетку с разреженной популяцией, физиология особей последней изменяется в направлении, характерном для популяции с повышенной плотностью.

Источник: https://www.yaneuch.ru/cat_19/regulyaciya-chislennosti-populyacij/546899.3419020.page1.html

Book for ucheba
Добавить комментарий