Популяції

Міністерство праці та соціальної політики України
Кам’янець-Подільський планово-економічнийтехнікум-інтернат
Лекція
з предмету «Основи екології»
на тему
«Популяції»
Підготувала:
викладач основекології
Гапоненко Н.П.

План
Вступ
1. Популяційна або демографічна екологія
2. Визначення популяцій та їх основних параметрів.Статистичні та динамічні показники популяції
3. Структури популяції та фактори, від яких вона залежить
4. Вікова структура популяцій
5. Вікові піраміди. Статева структура та шлюбнівзаємовідносини організмів між собою
6. Фактори, що впливають на динамічні показники популяції:залежні та незалежні від щільності популяції
7. Динаміка популяцій
Література
Вступ
Все живе в біосфері утворює живу речовину. Живіорганізми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формуютьЗемлю. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовленийжиттєдіяльністю організмів. Велике значення мають організми також дляформування літосфери — більшість порід, і не лише осадових, а й таких, якграніти, так чи інакше пов'язані своїм походженням з біосферою. Мінеральнаінертна речовина переробляється живими організмами, перетворюється в якіснонову. Живі організми не лише пристосовуються до умов зовнішнього середовища, ай активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовини на Землі становлятьгармонійне ціле.
Хімічний стан зовнішньої кори нашої планети,біосфери, цілком перебуває під впливом життя, тобто визначається живимиорганізмами. Незаперечно енергія, що надає біосфері її звичайного вигляду, маєкосмічне походження, її випромінює Сонце у формі променистої енергії. Але самеживі організми, тобто сукупність життя, перетворюють цю космічну променистуенергію у земну, хімічну, і формують нескінченну різноманітність нашого світу. Цеживі організми, які своїм диханням, живленням, метаболізмом, смертю ірозмноженням, постійним використанням своєї речовини, яка триває сотнімільйонів років, безперервною зміною поколінь, породжують одне знайграндіозніших планетарних явищ, що не існують ніде, крім біосфери.
Одним з проявів біологічної активностіорганізмів є швидкість їх розмноження. Одноклітинна водорість діатомеятеоретично здатна за вісім днів утворити масу живої матерії, що дорівнює земній,протягом наступного дня подвоїти її.
Згідно з сучасними оцінками, суха маса живоїречовини на Землі становить 2-3 трильйони тонн. Це порівняно з основнимисферами Землі дуже мала величина. Жива речовина відрізняється від неживоїнадзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Всяжива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років. Життєдіяльністьтварин, рослин і мікроорганізмів супроводжується безперервним обміном речовинміж організмами та середовищем, внаслідок чого всі хімічні елементи земноїкори, атмосфери й гідросфери багаторазово входили до складу тих чи іншихорганізмів.
Живі організми відіграють величезну роль вакумуляції сонячної енергії. Наприклад, поклади кам'яного вугілля — це не щоінше, як сонячна енергія, накопичена зеленими рослинами минулих геологічнихепох. Так само можна визначити й природу багатьох мінералів, зокремавуглекислого кальцію, який утворює величезні маси вапняків і майже на 100% маєбіогенне походження. Важливу роль живі організми відіграють у накопиченнібагатьох металів, таких, як залізо, мідь, марганець. Велике значення длябіосфери й господарської діяльності людини має кругообіг азоту, сірки, фосфорута інших елементів.
Жива речовина значно прискорила й змінилакругообіги у біосфері різних речовин — води, кисню, азоту, вуглекислого газутощо.
1. Популяційна або демографічнаекологія
Першою надорганізмовою біологічною системою єпопуляція. Термін популяція запозичений з демографії В. Іогансеном у 1905 роцідля позначення групи осіб одного виду, а інколи навіть однорідної сукупностіосіб різних видів. Таким чином, терміном популяція почали позначати не довільновибрану групу особин, а реально існуючу частину виду, яка відрізняється відсусідніх угруповань певними груповими біологічними ознаками.
Популяція — це не випадкове і тимчасове, атривале у часі і просторі угруповання особин одного виду, пов'язаних більштісними родинними зв'язками і більш схожими між собою, ніж з представникамиінших подібних угруповань. Отже, популяція — це сукупність особин певного виду,які здатні до вільного схрещування, населяють певний простір протягом багатьохпоколінь і відокремлені від інших подібних угруповань.2. Визначення популяцій та їхосновних параметрів. Статистичні та динамічні показники популяції
Найбільш істотними ознаками популяцій є:
динаміка чисельності осіб,
співвідношення статей,
віковий склад,
територіальна структура, площа або об’єм (популяціїмешканців водойм),
щільність заселення (щільність популяційвизначається середньою кількістю осіб на одиницю площі або об’єму),
народжуваність (кількість осіб популяції, якінародилися за певний період часу),
смертність (кількість осіб популяції, яка гинеза той же самий час),
приріст популяції (різниця між народжуваністюі смертністю),
та інші.
Кожна популяція має певний властивий лише їйтемп і ритм обміну речовин в екосистемі. В свою чергу, популяція можескладатися:
з дрібніших угруповань,
мікропопуляцій,
колоній,
зграй тощо.
Але такі угруповання нестійкі в часі іперіодично включаються у загальний популяційний ритм. Отже, кожен вид маєструктуру, яка властива тільки йому. Вивчення популяційної структури виду маєнадзвичайно важливе теоретичне і практичне значення при здійсненні заходів зраціонального природокористування. Важливо знати загально — біологічнівластивості виду, а також як впливає зовнішнє середовище на його формування.
Для стабілізації популяцій достатньо, щоб доперіоду розмноження доживало стільки потомків, скільки було батьків. Якщовідсоток виживання вищий за відсоток рівноваги, популяція зростає, якщо нижчий- зменшується. Це необхідно враховувати як при боротьбі з шкідниками, так і приохороні зникаючих видів.
Чисельність будь-якої популяції коливаєтьсяпід впливом дії біотичних і абіотичних факторів. Один і той самий фактор можевідігравати, залежно від стану популяції, як позитивну, так і негативну роль.3. Структури популяції та фактори,від яких вона залежить
Популяція завжди перебуває під впливомбагатьох факторів і реакція на конкретний фактор залежить від взаємногорозташування або спільної їх дії. Зокрема, розглянемо, які фактори впливають начисельність популяції, загальну кількість особин на даній території або вданому об'ємі, котрі належать до однієї популяції. Повінь, пожежа, град,раптові морози, посуха, бурелом, надмірне застосування хімічних препаратів,реконструкція ландшафту, вселення нових видів хижаків, паразитів, епідемії — всеце може призвести до повної її загибелі. Загибель або різке скороченнячисельності популяції, як правило, викликає ланцюгову реакцію в біоценозі, іможе спричинитися до коливання чисельності популяцій інших видів. Аналіз причинзагибелі окремих видів свідчить про те, що зникнення одного виду рослинвикликає загибель від 3-4 до 20-30 і навіть більше видів тварин.
Популяції багатьох видів досить уразливі нелише в місцях розмноження. Несприятливі умови на шляхах міграцій і в місцяхзимівлі можуть поставити популяцію на грань загибелі. Отже, створення сприятливихумов у районах розмноження, обмеження факторів смертності ще не забезпечуєзбільшення чисельності видів, якщо не усунути загрозу масової загибелі особинпід час сезонних мандрівок.
Щільність популяцій — це середня кількістьособин, що припадає на одиницю простору. При сталій площі ареалу або приобмежених можливостях його розширення щільність популяцій прямо залежить від їїчисельності. Щільність і чисельність — поняття не тотожні. Популяції,представлені великою кількістю особин, можуть займати велику площу і мати нижчущільність, ніж популяції нечисленні, але стиснені певними територіальнимимежами. Внутріпопуляційним регулятором чисельності є, головним чином, некількість особин, а просторове розташування їх. В екології існує поняттяоптимальної щільності, при якій популяція має найвищу життєздатність.
При зниженні чисельності зменшуютьсяможливості обміну генетичною інформацією, утворюються окремі замкнені кільцяблизьких родичів, що призводить до зниження життєздатності молоді.
Зростає тиск конкурентів. У видів, якимпритаманний колоніальний або груповий спосіб життя, значно знижуютьсяможливості опору ворогам. Але одночасно зі зниженням щільності звільняєтьсяжиттєвий простір, відтворюється кормова база, увага хижаків переключається наінші об'єкти або кількість їх також різко зменшується.
Ставлення людини до того чи іншого видувизначається його демографічним станом. Тому пізнання закономірностей динамікичисельності популяцій має першочергове значення. У кожний конкретний моментбудь-яка популяція складається з певної кількості особин, але ця величинадосить динамічна. Часто вона залежить від народжуваності і смертності упопуляції.
Одночасно рухаються два потоки особин: один«наповнює» басейн популяції, другий «витікає» з нього. Потужностіцих потоків досить рідко збігаються в часі, тому рівень популяційного басейнувесь час коливається. Завдання популяційної екології саме і полягає в складанніпрогнозу цих коливань.
Відтворення потомства — головне джерелопоповнення популяції.
у рослин — це кількість насіння;
у риб — ікринок;
у птахів — яєць і т.п.
Швидкість зростання популяції визначаєтьсябіотичним потенціалом.
Біотичний потенціал — це кількість нащадків,яку здатна дати одна особина або одна пара. У одних видів біотичний потенціалможе перевищувати мільярд, у інших — обмежуватись кількома десятками.
/>Види,що живуть у сприятливих умовах і добре пристосовані до виживання, мають низькийбіотичний потенціал і, навпаки, висока смертність зумовлює надзвичайнуплодючість. Наприклад, риби, які не турбуються про потомство, відкладаютьтисячі і навіть мільйони ікринок. Місячний біотичний потенціал риби — до 3 млрд.,а в акул, які народжують живих малят, він обмежений десятками. Більшістьшкідливих комах здатні плодити від кількох сотень до тисячі особин.
Для стабілізації популяцій достатньо, щоб дорозмноження доживало стільки нащадків, скільки було батьків. Якщо відсотоквиживання вищий за відсоток рівноваги, популяція зростає, якщо нижчий — зменшується.Це необхідно враховувати при боротьбі зі шкідниками та при охороні зникаючихвидів.
Чисельність будь-якої популяції коливаєтьсяпід впливом дії біотичних та абіотичних факторів. Один і той самий фактор можевідігравати, залежно від стану популяції, як позитивну, так і негативну роль.4. Вікова структура популяцій
В кожній популяції є групи різновіковихособин, співвідношення яких характеризує здатність популяції до розмноження.
Розрізняють три стадії віку:
перед продуктивний;
репродуктивний;
пост продуктивний.
Тривалість цих стадій у різних організмів дужевідрізняється. У багатьох тварин і рослин особливо тривалим буваєпередпродуктивний період. При сприятливих умовах у популяції присутні всівікові групи, які забезпечують відносно стабільний рівень її чисельності. Навіковий склад популяції впливають тривалість життя особин, період досягненнястатевої зрілості, тривалість періоду розмноження, плодючість і смертністьвікових груп. Вікову структуру популяцій часто зображають у вигляді віковихпірамід.
Врахування і аналіз вікової структуриприродних популяцій має велике значення для раціонального мисливського промислуі прогнозування популяційно-екологічної ситуації. Статева структура популяціймає важливе значення для подальшого зростання її чисельності.
5. Вікові піраміди. Статева структурата шлюбні взаємовідносини організмів між собою
Характерною особливістю популяцій є системавзаємовідносин між складовими її членами. Закономірності поведінки організміввивчає наука етологія. Залежно від способу життя виду форми спільного існуванняособин у популяції надзвичайно різноманітні. Розрізняють одинокий спосіб життя,при якому особини популяції незалежні і відокремлені один від одного, але лишетимчасово, на певних стадіях життєвого циклу. Повністю ізольоване існуванняорганізмів у природі не зустрічається, оскільки було 6 неможливим здійснення їхосновної життєвої функції — розмноження. У видів з ізольованим способом життячасто утворюються тимчасові угруповання особин у місцях зимівлі (сонечка,жужелиці) або в період, який передує розмноженню.
При сімейному способі життя помітнопосилюються зв'язки і взаємовідносини між батьками і їх потомством: турбота провідкладені яйця, пташенят, їх охорона. Розрізняють сім'ї батьківського,материнського і змішаного типів. При сімейному способі життя помітнопроявляється територіальна поведінка тварин, коли за допомогою різноманітнихсигналів, маркуванням забезпечується володіння ділянкою, яка необхідна длявирощування потомства. В основі формування більш-менш великих спільнот тварин (зграя,стадо, колонія) лежить ускладнення поведінки, а, отже, і зв'язків у популяції.
Зграя — це тимчасове об'єднання тварин, якіпроявляють біологічно корисну організованість дій (для захисту від ворогів,добування харчування, міграції і т.д.) Найбільше зграї поширені серед риб,птахів, рідше зустрічаються у ссавців (собачі зграї).

/>
Рис.1.7 Типи вікових пірамід: А — три типивікових пірамід, які характеризують популяції з більшою, помірною і малоючисельністю (а, б, в,%) молодих особин; Б — вікові піраміди інтенсивнозростаючої (а) і постійної (б) за чисельним складом популяції миші польової.
Стадо — тривале або постійне об'єднаннятварин, в якому здійснюються всі основні функції життя виду: добування корму,захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молодняку. Основу груповоїповедінки в стаді складають взаємовідносини домінування — підпорядкування, якебазується на індивідуальних відмінностях між особинами.; Для стада характернанаявність тимчасового або постійного лідера, на якому концентрується поведінкаінших особин і часто вона визначає поведінку стада в цілому.
Колонія — це групове поселення осілих тварин. Колоніїможуть існувати довго або виникати на період розмноження (наприклад, чайки,мідії, ластівки, грачі, альбатроси, терміти, бджоли).6. Фактори, що впливають на динамічніпоказники популяції: залежні та незалежні від щільності популяції
Що таке фактори еволюції? Фактори еволюції — цевпливи, що спричиняють адаптивні зміни організмів, популяцій і видів. Починаючиз Ж. — Б. Ламарка і Ч. Дарвіна, питання про фактори еволюції було і є предметомнаукових дискусій. Найпоширеніші нині пояснення еволюції як результату впливупереважно внутрішніх факторів (наприклад, «внутрішнє прагнення організмівдо прогресу», за Ж. — Б. Ламарком, чи ароморфози, за О.М. Сєверцовим). Багатовчених вважає еволюцію наслідком впливу умов довкілля. Наприклад, учення прорушійні сили еволюції надає природному добору роль скульптора, а організму — глини. Неважко помітити, що ці погляди не враховують багаторівневої організаціїживої матерії: те, що для клітини є зовнішнім чинником, для організму може бутивнутрішнім (наприклад, обмін речовин клітини відбувається з внутрішнімсередовищем організму).
Згідно із сучасними уявленнями, на кожному зрівнів організації живої матерії діють особливі фактори еволюції, а їхняспільна дія зумовлює адаптації організмів і популяцій до умов довкілля.
У чому полягає роль спадкової інформації якфактора еволюції?
/>

Спадкова інформація (генотип) найзахищенішавід зовнішніх впливів, бо зосереджена всередині клітини — в цитоплазмі (прокаріоти)чи додатково оточена особливою ядерною оболонкою (еукаріоти). Вона забезпечуєсталість генофонду виду.
Спрямованість спадкових змін, які відбуваютьсяна молекулярному та клітинному рівнях (мутації та комбінативна мінливість), незалежить від умов довкілля, хоча їхня частота зростає під впливом особливихфакторів — мутагенів./> />
На клітинному рівні відбуваються всі основні функції живого, якіпроявляються внаслідок взаємодії генотипу клітини з її оточенням. Наприклад, убагатоклітинних організмах усі соматичні клітини мають однаковий генотип, аледиференціюються, розвиваючись у різних напрямах, через вплив біологічноактивних речовин тощо.
Чи має місце в живій природі боротьба заіснування? Сам термін «боротьба за існування» не має біологічногосенсу. Його вживають для позначення всієї сукупності взаємозв'язків міжорганізмами і довкіллям, тобто він охоплює цілий розділ екології — вчення проекологічні фактори. Ніяких особливих механізмів боротьби за існування невиявлено, хоча це поняття відіграло значну роль у побудові різних еволюційнихгіпотез.
Усі екологічні фактори, якщо вони діють звідносно постійною інтенсивністю або остання періодично змінюється, є водночасі факторами еволюції. Внаслідок їхньої комплексної дії на популяції меншадаптовані особини гинуть, не залишаючи потомства.
Що таке елімінація? Елімінація (від лат. — виганяти)- загибель особини на будь-якому етапі індивідуального розвитку, коли вона незалишає нащадків. Елімінація змінює частоти зустрічальності організмів зпевними генотипами. її слід відрізняти від природної смерті як завершення процесустаріння після розмноження, що не впливає на генофонд популяції.
Важливим показником біологічного процвітаннявиду є оптимальна густота просторового розміщення особин кожної з йогопопуляцій, яка зумовлена збалансованістю народжуваності та загальної смертності(сума елімінації та природної смертності).
Що таке внутрішньовидові фактори еволюції? Внутрішньовидовіфактори еволюції — це взаємозв'язки між особинами всередині популяції: міграції,хвилі життя, статевий добір, ієрархічні та інші взаємовідношення в зграях,табунах, колоніях, родинах, розподіл гніздових чи мисливських територій міжособинами чи їхніми групами тощо.
Сукупна дія цих факторів зумовлюєсаморегуляцію густоти популяцій. Така саморегуляція обмежена, оскількичисельність певної популяції насамперед залежить від стану популяцій іншихвидів даної екосистеми, пов'язаних ланцюгами живлення чи спільною територією.
Що таке міжвидові фактори еволюції? Міжвидовіфактори еволюції — це різні форми симбіозу, конкуренція, виїдання та інші типиміжвидових зв'язків. У різних умовах кожен із них діє з певною інтенсивністю,яка прямо пропорційна густоті популяцій видів, які взаємодіють. Так, кількістьхижаків і паразитів зростає, коли збільшується чисельність популяції здобичіабо хазяїна./> />
Антропогенний фактор, крім відомих негативних впливів надовкілля, є ще чинником еволюції паразитів, кровосисних комах, шкідниківкультурних рослин та синантропних видів, що мешкають у житлах людини чи поблизуних.
Кліматичні фактори значно впливають наформування адаптацій окремих популяцій і видів у цілому, а також на зміни, щовідбуваються в біогеоценозах.7. Динаміка популяцій
Розглянемо це питання на прикладі популяційнихаспектів розвитку людства.
За останні сто п'ятдесят років населення Земліросло дуже швидкими темпами. З древніх історичних епох до початку минулогостоліття чисельність населення світу досягла близько декількох сотень мільйонівосіб. Тільки у 1830 р. популяція людини досягла 1 млрд. осіб, вже через стороків її чисельність сягнула 2 млрд, а в 1960 р., всього через 30 років, — Змлрд осіб, через 15 років (1975 р) — 4 млрд, в 1987 р. — 5 млрд. В1999 р. чисельністьнаселення планети сягнула 6 млрд осіб. За останні роки темпи збільшеннянаселення Землі почали знижуватися. Та, навіть незважаючи на це, якщо невідбудеться ніяких різких змін, такий приріст популяції швидше всьогозбережеться і в XXI столітті.
Порівняно з основними показниками натуральногоруху населення в світі — рівнями народжуваності, смертності, натуральногоприросту — Україна за рівнем народжуваності (10,8 чол. на 1000 жителів) посідаєостаннє місце серед колишніх республік СРСР, смертності населення (14,2 на 1000жителів) — «почесне» друге місце серед розвинених країн світу,дитячої смертності — 17-те місце серед усіх країн світу, за показникомсередньої тривалості життя населення — 47 місце у світі.
Для нормального щодо соціально-економічнихумов індустріально розвинутих країн, тобто мінімально розширеного, відтворенняпопуляції людини в Україні потрібно, щоб кожна жінка народила за своє життя всередньому 2,2-2,4 дитини.
Жінки України фактично до 33-річного віку вжеприпиняють дітонародження. Народжуваність зменшується через безплідністьшлюбних пар, збільшення гінекологічних захворювань, кількості абортів, ранньоїдитячої смертності за рахунок змін у період внутрішньоутробного розвитку (станздоров'я матері, несприятливі екологічні умови, генетичні відхилення).
За останнє десятиріччя серед населення Українимайже втричі зросла кількість хворих цукровим діабетом, майже в сім разів — гіпертонічнимихворобами, в чотири рази — стенокардією, у два рази — інфарктом.
Той факт, що смертність в Україні перевищуєнароджуваність, — це сумне і вельми тривожне явище для нашого народу, це — національнелихо. Саме тому зараз всі соціально-економічні проблеми в нашій самостійнійдержаві повинні вирішуватися лише через призму збереження нації, збереження генофондуУкраїни.
Література
1.   В.С. Джигирей. Екологія та охорона навколишнього середовища. Навчальнийпосібник.3-те видання. К-, «Знання», 2004. стор.61-65.
2.   Г.О. Білявський, Р.С. Фурдуй. Основи екологічних знань. К-, «Либідь»,1997. стор.49-69.
3.   В.С. Джигирей., В.М. Сторожук, Р.А. Яцюк. Основи екології та охоронанавколишнього середовища. Л-, «Афіша», 2000. стор.33-50.
4.   Додаткова література:
5.   Назарук М.М. Соціоекологія: Словник-довідник. — Львів: ВНТЛ, 1998. — 172с.
6.   Голубець М.А. Від біосфери до соціосфери. — Львів: Поллі, 1997. — 256с
7.   Білявський Г.О., Падун М.М., Фурдуй Р.С. Основи загальної екології:Підручник для студентів природничого фаху вищих навч. закладів. — 2-ге вид., зізмінами. — К.: Либідь, 1995. — 368 с.
8.   Гук М. та ін. Державна екологічна інспекція України. Державна інспекціяохорони природного середовища Польщі. Контроль і моніторинг природногосередовища в Україні та Польщі. — Варшава, 1994. — 99 с.
9.   Справочник по охране окружающей среды / В.Г. Сахаев, Б.В. Щербицкий. — К.:Будівельник, 1986. — 152 с.
10.     Белов СД., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охранаокружающей среды: Учеб. пособие для техн. спец. вузов / Под ред. С.В. Белова. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. пік., 1991. — 319 с: ил.
11.     Иванов Б.А. Инженерная экология. — Л.: Изд-воЛенинград. «унта», 1989. — 152 с: ил.
12.     Україна на зламі тисячоліть. Історичний екскурс,проблеми, тенденції та перспективи. [Кол. моногр.] Щокін Г.В., Попович М.В., КармазінаМ.С. та інші. За заг. ред. Г.В. Щокіна, М.Ф. Головатого; Автор передм. Л.М. Кравчук.- К.: МАУП. — 2000. — 384 с.
13.     Данилишин Б.М., Дорогунцов СІ., Міщенко В.С. Природно-ресурснийпотенціал сталого розвитку України. — К., 1999.