Популяции и сообщества живых организмов

Конспект по экологии

Все живые организмы в природе существуют непременно в форме популяций.

Популяция (от лат. - население) – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определённое пространство, имеющих общий генофонд, возможность свободно скрещиваться и в той или иной степени изолированных от других популяций этого вида. Популяция является элементарной формой существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции видов и видообразования. Обладая всеми признаками биологической системы, популяция, тем не менее, представляет собой совокупность организмов, как бы выделенную из природной системы, так как в природе особи одного вида всегда сожительствуют с особями других видов. Основными характеристиками популяции являются численность, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, распределение по занимаемой территории и тип роста.

Численность популяций различна у разных видов и не может быть ниже некоторых пределов, ниже которых наступает вымирание популяции.

Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу занимаемой площади или объёма. Каждому виду присуща определённая плотность, отклонения от которой также отрицательно сказывается на жизнедеятельности особей.

Рождаемость и смертность – это количество родившихся и погибших особей за определённый период. Эти показатели во многом определяются биологией вида, обеспеченностью кормом, климатическими условиями.

Возрастной состав имеет большое значение для существования популяции. При благоприятных условиях в популяции присутствуют все возрастные группы и их соотношение поддерживается на более или менее стабильном уровне. В быстро растущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, а в сокращающихся – старые, уже не способные к интенсивному размножению.

Характер распределения особей по территории может быть равномерным, скученным или случайным.

Изменение численности и плотности популяций имеют особенности для каждого вида и определяются как состоянием окружающей среды, так и закономерностями взаимоотношений между организмами, т. е. совокупностью абиотических и биотических факторов. Численность и плотность популяций не остается постоянной и колеблется в более или менее широких пределах. Значение закономерностей динамики численности и плотности популяций имеет важное значение для прогнозирования возможных нежелательных явлений.

Соотношение показателей рождаемости и смертности в популяции определяет баланс популяции. Если рождаемость выше чем смертность, то популяция числено растёт, и наоборот. Однако на практике для экологов более важны не сами количественные изменения популяций, а их скорость.

Под рождаемостью (Р) понимают числено выраженную способность популяции к увеличению. Рождаемость может быть лишь положительной или нулевой величиной, но не может быть величиной отрицательной. Однако скорость роста популяции может быть любой. Смертность (С) популяции выражают количеством особей, погибших за определённый срок.

Долю особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения, называют выживаемостью популяции.

Теоретическая скорость естественного роста популяции в неограниченной какими-либо факторами среде характеризуется экспоненциальным законом роста:

где N₀ и N_t – начальное и определённое в момент t – число особей в популяции; r = Р – C – прирост численности популяции.

Ясно, что идеальный закон в реальных условиях не выполним и беспредельный рост популяции невозможен. Всегда существуют некоторые значения предельно низкой (M) и предельно высокой (K) численности или плотности популяции. Практически возможны два варианта динамики популяции.

Первый вариант заключается в том, что численность популяции с течением времени стабилизируется и её динамика характеризуется так называемой логистической кривой, выражаемой уравнением:

Отношение (K – М)/K иногда называют «сопротивлением среды», под которым понимают совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту численности популяции.

Второй вариант динамики популяции заключается в том, что после достижения верхнего предела численности (К) наступает массовая гибель особей, в результате численность популяции возвращается к некоторому нижнему пределу, после чего рост численности популяции может начаться вновь.

Колебания численности популяций могут быть периодическими и непериодическими. Циклические динамики численности популяции типичны для более или менее крупных организмов, а логистический тип роста характерен лишь для мелких организмов или для организмов с очень простыми жизненными циклами. Любые флуктуации численности популяции являются результатом изменения среды существования, а также могут возникать в результате внутрипопуляционных и межпопуляционных взаимоотношений.

Любая совокупность популяций разных видов организмов, населяющих определённую территорию с однородными абиотическими свойствами (биотоп), представляет биотическое сообщество или биоценоз. Например, можно говорить о биоценозе древесного ствола, о биоценозе тайги или о биоценозе океана.

Биоценоз – это надорганизменная система, в которой отдельные виды, популяции и группы видов могут заменяться соответственно другими без особого ущерба для содружества, а сама система существует за счет уравновешивания сил антагонизма между видами. Стабильность биотического сообщества определяется количественной регуляцией численности одних видов другими, а его размеры зависят от внешних причин – от величины территории с однородными абиотическими свойствами, т.е. биотопа.

Биоценоз – это более высокий уровень организации, чем популяция, которая является его составной частью. Биоценоз обладает сложной внутренней структурой, из которой выделяют видовую и пространственную структуры.

Все биотические сообщества можно разделить на основные сообщества, которые характеризуются большими размерами и завершённостью организации и не зависят от соседних сообществ, и мелкие сообщества, в той или иной степени зависящие от соседних сообществ. Сообщества обладают определённой структурой связей, функциональным и композиционным единством, что обеспечивает возможность сосуществования различных видов организмов.

Видовая структура биоценоза характеризуется видовым разнообразием и количественным соотношением видов, зависящих от ряда факторов. Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, но еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического разнообразия в живой природе. Богатство видового состава биоценозов определяется числом видов. Природные биоценозы считаются бедными, если они содержат десятки и сотни видов растений и животных, богатыми – несколько тысяч или десятки тысяч видов. Видовое разнообразие взаимосвязано с разнообразием условий среды обитания. Чем больше организмов найдут в данном биотопе подходящих для себя условий по экологическим требованиям, тем больше видов в нем поселится.

Наиболее благоприятные условия для существования множества видов характерны для переходных зон между сообществами, которые называют экотонами, а тенденцию к увеличению здесь видового разнообразия называют краевым эффектом. Экотон богат видами, прежде всего потому, что они попадают сюда из всех приграничных сообществ, но, кроме того, он может содержать и свои характерные виды, которых нет в этих сообществах. Ярким примером этого является лесная «опушка», на которой пышнее и богаче растительность, гнездится значительно больше птиц, больше насекомых и т.п., чем в глубине леса.

Виды, которые преобладают по численности, называют доминантными, или просто – доминантами данного сообщества. Но и среди них есть такие, без которых другие виды существовать не могут. Их называют эдификаторами (лат. – «строители»). Они определяют микросреду (микроклимат) всего сообщества и их удаление грозит полным разрушением биоценоза. Как правило, эдификаторами выступают растения – ель, сосна, кедр, ковыль и лишь изредка – животные.

«Второстепенные» виды – малочисленные и даже редкие – тоже очень важны в сообществе. Их преобладание – это гарантия устойчивого развития сообществ. В наиболее богатых биоценозах практически все виды малочисленны, но чем беднее видовой состав, тем больше видов доминантов. При определенных условиях могут быть «вспышки» численности отдельных доминантов.

Виды в биоценозе образуют и определенную пространственную структуру, особенно в его растительной части – фитоценозе. Прежде всего, четко определяется вертикальное ярусное строение в лесах умеренного и тропического поясов. Помимо ярусности в пространственной структуре биоценоза наблюдается мозаичность – изменение растительности и животного мира по горизонтали. Площадная мозаичность зависит от разнообразия видов, количественного их взаимоотношения, от изменчивости ландшафтных и почвенных условий. Мозаичность может возникнуть и искусственно, например в результате вырубки лесов человеком. На вырубках формируется новое сообщество.

Видовая структура биоценозов, пространственное распределение видов в пределах биотопа, во многом определяется взаимоотношениями между видами, между популяциями. Функционируя в непрерывном единстве биоценоз и биотоп образуют биогеоценоз, или экосистему.

Популяции и сообщества живых организмов

Рекомендуем прочитать: