Понятие популяции, характеристики ее динамики и возрастная структура

Понятие «Экологический фактор» и критерии его выделения. Классификация экологических факторов

Экологический фактор:

1.это не расчленяемый далее элемент среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на протяжении одной из фаз индивидуального развития (глубина не подходит);

2.это любое условие среды, на которое живой организм реагирует приспособительными реакциями (климат, рельеф).

Результаты действия факторов можно сравнивать независимо от их природы. Факторы действуют в неразрывной связи друг с другом. Наибольшую роль играют факторы, которые приближаются к экологическому минимуму или максимуму.

Критерии ЭФ:

-нерасчленяемость данного элемента среды

-прямое или апосредованное действие

-экологическая сравнимость действия экологических факторов разных по природе. Выражается в изменении жизнедеятельности организма.

Классификация экологических факторов

1.Абиотические — факторы неживой природы(климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха; эдафические (эдафогенные): механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы; орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона; химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность; физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения

2.Биотические — связанные с деятельностью живых организмов: фитогенные — влияние растений микогенные — влияние грибов зоогенные — влияние животных микробиогенные — влияние микроорганизмов

3.Антропогенные (антропические): физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе.

Выделяют:

а) витальные или энергетические факторы – оказывают прямое воздействие на жизнедеятельность организмов, меняя при этом их энергетическое состояние (температура, хищничество, конкуренция);

б) сигнальные – несут информация об изменении энергетических характеристик (продолжительность светового дня).

Классификация Мончадского учитывает особенности реакции живых организмов, подвергшихся воздействию этих факторов, в том числе степень совершенства адаптаций. Чем древнее адаптация, тем она совершеннее. Выделяют:

а) первичные периодические – самые древние факторы. Они существовали до появления жизни на Земле. К ним относятся дневная, лунная и сезонная периодичность, а также факторы, которые тесно с ними связаны (температура, освещенность, приливы и отливы). Эти факторы играют ведущую роль в эволюции, сказываются везде за исключением подземных участков и глубоководных участков. Они оказывают влияние на площадь ареалов видов, действие внутри ареала не является определяющим.

б) вторичные периодические – являются следствием первичных ф-р. Чем теснее вторичные факторы связаны с первичными, тем совершеннее адаптация к ним. Вторичные ф-ры существуют менее длительное время, чем первичные. К ним относятся влажность, выпадение осадков в муссонном климате, пищевой ф-р, физиология и биология хищников и жертв, все биотические внутривидовые влияния, так как эти взаимодействия все связаны с годичными циклами.

в) непериодические – к ним адаптации не существует, они возникают внезапно. К ним относятся различные стихийные бедствия, паразитизм и все антропогенные факторы.

Законы толерантности Шелфорда, минимума Либиха и принцип совместного действия факторов Митчерлиха

Закон толерантности Шелфорда.

В 1913 году Шелфорд закон, лимитирующим может оказаться не только недостаток, но и избыток фактора. Процветание организма ограничено зонами минимума и максимума экологического фактора. Между ними располагается зона экологического оптимума. Диапазон между минимумом и максимумом экологического фактора, в котором развитие организма не лимитируется называется диапазоном толерантности. Смысл закона Шелфорда простой: каждый вид характеризуется своей толерантностью, т.е. способностью переносить неблагоприятные факторы среды.

1. Закон толерантности говорит о том, что при определенных значениях факторов создается условия наиболее благоприятные для жизни организмов - зона оптимума.

2. Существует диапазон значения факторов обеспечивающих нормальное развитие организмов (зона нормальной жизнедеятельности).

3. Диапазон значения фактора, за границами которого нормальная жизнедеятельность организмов не возможна, называется законами угнетения.

4. Значения при котором организм гибнет называетсялетальными.

5. Диапазон между min и max фактора, при котором возможная жизнь организма наз. диапазон толерантности.

Различные организмы имеют диапазоны толерантности одного и того же фактора.

Если оптимумы по данному фактору у 2-х видов не совпадают, то один наз. холоднолюбивым, то другой – теплолюбивым.

Закон минимума Либиха

закон, открытый. Либихом ( 1840 ), согласно которому относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем больше он находится по сравнению с другими факторами в минимуме ; по данному закону, от вещества, концентрация которого лежит в минимуме, зависят рост растений, величина и устойчивость их урожайности. Закон минимума Либиха гласит : рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве. В изобилии присутствуют двуокись углерода и вода, а потому они не являются факторами, ограничивающими рост. А вот цинка в почве очень мало, потребность растения в нем невелика, и рост растения будет успешен до тех пор, пока не будет израсходован весь его запас. Поэтому наличие цинка является ограничивающим, или лимитирующим фактором.

Закон минимума Либиха распространяется на все абиотические и биотические факторы, влияющие на организм. Такими факторами могут быть, например, конкуренция со стороны другого вида, присутствие хищника или паразита. Сформулированный закон применим как к растениям, так и животным.

Принцип Митчерлиха

Если система нестабильна, то в качестве лимитирующего фактора нельзя рассматривать одно вещество, так как в этом случае лимитирующие вещества могут быстро сменять друг друга. В этом случае вместо Принципа Минимума используется Принцип Максимума, где скорость роста = произведению лимитирующих факторов.

Величина урожая зависит не от одного, а от совместимости лимитирующих факторов.

Митчерлих установил, если факторы не зависимы друг от друга, то скорость роста (размножения) определяется следующим образом М= М₁ (Х₁) + М₂ (Х₂) +... М_n (Х_n); Х₁ – различные факторы

Если факторы не зависимы, то их действия складываются;

Наоборот зависимые, то действует другой закон:

Принцип Метчерлиха –Телеромана: закон совместного действия природных факторов

n

µ= П µ_i (x_i)

i=1 ; i=1,2,3,... n, П- произведение факторов; или: µ= µ₁(x₁) · µ₂(x₂) … · µ_n(x_n)

Понятие популяции, характеристики ее динамики и возрастная структура

Популяция – это группа организмов одного вида, внутри которых особи могут обмениваться генетической информацией; занимающая конкретное пространство и функционирующая как часть биотического сообщества.

Динамика численности популяций. То, как по мере старения снижается численность особей одного возраста в популяции, показывает кривая выживания. Известны три основных типа кривых выживания. Кривая I соответствует популяции, большинство членов которой доживает до возраста, близкого к максимально возможному для данного вида (крупные млекопитающие). Кривая II отражает равную вероятность гибели особей в любом возрасте (птицы и пресмыкающие). Кривая III соответствует очень высокой смертности в раннем возрасте; для особей, переживших этот период, вероятность смерти низка (многие растения, беспозвоночные, рыбы).

Скорость роста популяции определяется биологическим потенциалом, т.е. индивидуальными особенностями вида. Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы среды.

Динамика численности популяции во времени определяется соотношением показателей рождаемости и смертности особей, а также их иммиграцией и эмиграцией.

Факторы, действующие на численность популяции: первичные (ультимативные) и вторичные (сигнальные). К первичным факторам среды относятся: пища, конкуренты, паразиты, хищники, загрязнение и небиологические – температура, солевой состав (для гидробионтов), газовый состав атмосферы, осадки, климат. Действие ультимативных факторов прямое и неизбежное. Вторичные факторы косвенно указывают виду на избыточность его численности.

Возрастная структура популяций. В каждом возрасте требование особей к среде и устойчивость к отдельным факторам заметно различаются. На ранних стадиях особи, как правило, более чувствительны к любым неблагоприятным факторам, а в зрелом возрасте они обычно выносливее. Кроме того, на разных стадиях жизненного цикла могут происходить смены сред обитания, типов адаптаций, характера передвижения, общей активности. Часто возрастные экологические различия в пределах вида выражены значительно сильнее, чем различия между видами. В популяциях растений выделяют четыре возрастные фазы:

1) латентный период – фаза первичного покоя. В эту группу входят семена, плоды и другие зачатки растений;

2) виргинильный (девственный или юношеский) период, охватывающий группу растений в период от прорастания зачатков до образования генеративных органов;

3) генеративный период – фаза размножения семенами или другими разносимыми зачатками, т.е. время полового размножения;

4) сенильный, или старческий, период, к которому принадлежат особи, закончившие половое размножение и способные только вегетировать.

На каждом возрастном этапе особи растений характеризуются определенными отношениями со средой. Они выражаются в различиях питания, строении и размерах вегетативного тела, протекании биохимических процессов…

Среди животных различают следующие возрастные группы:

1) новорожденные (до момента прозревания);

2) молодые – подрастающие особи, не достигшие половой зрелости;

3) полувзрослые – особи, близкие к половой зрелости;

4) взрослые – половозрелые животные, которые уже размножаются или физиологически способны к этому;

5) старые – переставшие размножаться особи, они часто играют заметную роль в жизни популяций, охраняя, воспитывая молодняк.

Возрастной состав популяции определяется несколькими причинами, среди которых можно указать на время достижения половой зрелости, общую продолжительность жизни, длительность периода размножения, продолжительность жизни поколения, частоту приплода, смертность, тип динамики численности.

Возрастная структура популяции является весьма неустойчивой характеристикой.

Важнейшее свойство популяции – плотность, т.е. число особей, отнесенное к некоторой единице пространства.

Численность популяции определяется – рождаемостью и смертностью. Удельная мгновенная скорость изменения численности популяции

r = dN

Ndt ,где r - «мгновенная» (за короткий промежуток времени) удельная скорость роста популяции; N – численность популяции;t – временной промежуток, в течение которого учитывалось изменение численности.

Таким же способом определяют рождаемость и смертность:

Коэффициент рождаемости:

b=dN/Ndt, где dN - число рожденных особей в популяции,

Ndt – изменение численности в момент времени;

коэффициент смертности:

d= dN/dt, где dN – число погибших особей.

Коэффициент прироста изолированной популяции: r=b-d

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: