Quali caratteristiche descrivono le caratteristiche ecologiche della popolazione. Struttura e dinamica della popolazione Lezione 7. Proprietà specifiche dell'acqua come habitat

Che cos'è una popolazione?

Definizione 1

Una popolazione è un insieme di organismi della stessa specie, che vivono in un determinato territorio per un lungo periodo, che possiedono un pool genetico comune, nonché la capacità di incrociarsi facilmente, a vari livelli, isolati da altre popolazioni di questa specie.

Gli organismi di ciascuna specie sono rappresentati da diverse popolazioni che abitano territori diversi. Ci sono una varietà di relazioni tra popolazioni della stessa specie che supportano la specie nel suo insieme. Tuttavia, se per qualche motivo una popolazione viene isolata da altre popolazioni della sua stessa specie, ciò può portare alla formazione di una nuova specie di organismi viventi. Sotto l'influenza delle condizioni ambientali, si formano le caratteristiche fisiologiche, morfologiche e comportamentali degli organismi. In questo caso, le proprietà degli organismi appartenenti a popolazioni diverse differiranno l'una dall'altra quanto più dissimile saranno le condizioni del loro habitat e più debole sarà lo scambio di individui tra di loro.

Caratteristiche delle popolazioni

Una popolazione non è un accumulo casuale di individui della stessa specie in un'area comune. È una comunità organizzata in modo complesso con una propria struttura, composizione e una complessa gerarchia di connessioni.

Le proprietà della popolazione possono essere suddivise in due tipi:

1. proprietà biologiche - proprietà inerenti a ciascun organismo che entra nella popolazione;
2. proprietà di gruppo (emergenti) - proprietà inerenti non ai singoli individui, ma alla popolazione nel suo insieme.

In altre parole, l'unificazione di organismi della stessa specie in una popolazione (gruppo) avviene sulla base delle sue proprietà emergenti qualitativamente nuove. Queste proprietà includono:

1. numero;
2. densità demografica;
3. la fertilità degli organismi nella popolazione;
4. mortalità degli organismi nella popolazione.

Definizione 2

Dimensione della popolazione: il numero totale di individui di una specie che abitano un territorio specifico.

La dimensione della popolazione cambia nel tempo (di anni, stagioni, di generazione in generazione) e dipende da fattori esterni e interni.

Nota 1

Le fluttuazioni del numero di individui nella popolazione furono chiamate "onde di vita" dal biologo russo SS Chetverikov.

I territori (aree) occupati da popolazioni diverse possono differire significativamente tra loro in termini di superficie, pertanto non è sempre opportuno confrontare le popolazioni in termini di numero assoluto di individui. In questi casi, la dimensione della popolazione è espressa come densità.

Definizione 3

Densità di popolazione - il rapporto tra il numero di rappresentanti di una specie (o la biomassa corrispondente) e il volume o l'area occupata dalla popolazione (biomassa) dello spazio.

Fertilità- il numero di individui appena coniati apparsi nell'unità di tempo a seguito della riproduzione. La fertilità in una popolazione è determinata principalmente dalle caratteristiche biologiche della specie, nonché dalla durata media della vita di un individuo, dal rapporto tra i sessi nella popolazione, dall'approvvigionamento alimentare, dalle condizioni meteorologiche e da una serie di altri fattori. Esistono due tipi di fertilità:

1. fertilità massima (assoluta o fisiologica): il numero teoricamente consentito di individui che possono nascere in condizioni ideali dell'ambiente ecologico senza alcun fattore limitante, determinato solo dai potenziali fisiologici degli organismi;
2. fertilità ecologica (realizzabile): il numero di individui nati in un certo periodo in specifiche condizioni ambientali.

MortalitàÈ il numero di individui nella popolazione che sono morti in un dato periodo di tempo. Dipende principalmente da fattori ambientali e può essere molto elevato durante le calamità naturali, durante i periodi sfavorevoli condizioni climatiche o durante le epidemie. Distinguere:

1. mortalità fisiologica (morte di un individuo in condizioni ideali a causa della vecchiaia fisiologica);
2. mortalità ecologica (morte di un individuo in condizioni reali per vari motivi).

PARTE TEORICA

Il concetto di popolazione e le sue principali caratteristiche di gruppo.

Popolazione- un insieme di organismi della stessa specie, che abitano insieme un territorio comune, interagiscono tra loro e si incrociano liberamente. La popolazione è una forma elementare di esistenza di una specie in natura. La composizione di un tipo di organismi può comprendere diverse, a volte molte, popolazioni, più o meno isolate l'una dall'altra. Nelle popolazioni, tutte le forme di connessione caratteristiche delle relazioni interspecifiche si manifestano in varia misura, ma il mutualismo e la competizione sono più pronunciati. Esistono inoltre specifiche relazioni intraspecifiche: a) tra individui di sesso diverso; b) tra generazione genitore e figlio. La proprietà più importante di una popolazione è la capacità di riprodursi.

La popolazione come associazione di gruppo di individui ha le seguenti caratteristiche principali:

1) il numero- il numero totale delle persone presenti nell'area assegnata; il numero non è costante, perché dipende da molti fattori (il tasso di riproduzione, la morte degli individui a causa della vecchiaia, la malattia, la distruzione da parte dei predatori, la migrazione); se per qualche motivo è impossibile determinare la dimensione della popolazione, determinarne la densità;

2) densità demografica - il numero medio (biomassa) di individui per unità di superficie o volume dello spazio occupato dalla popolazione;

3) fertilità - il numero di nuovi individui (uova, semi) che sono comparsi nella popolazione per unità di tempo, per un certo numero dei suoi membri (ad esempio, il numero di figli prodotti da una femmina all'anno; nell'uomo la fertilità è solitamente espressa da il numero di nascite ogni 1000 persone all'anno); distinguere assoluto e fertilità specifica; la prima è caratterizzata dal numero totale di individui nati (ad esempio, se nella popolazione delle renne, che conta 16mila capi all'anno, in un anno sono comparsi 2mila vitelli, questo numero esprime la natalità assoluta); la fertilità specifica è calcolata come variazione media del numero per individuo in un certo intervallo di tempo (in questo esempio sarà, cioè, un neonato ogni otto membri della popolazione all'anno);

4) mortalità - un indicatore che riflette il numero di individui uccisi in una popolazione in un determinato periodo di tempo, espresso come percentuale del numero totale di individui o come numero medio di decessi ogni 1000 individui all'anno; distinguere di conseguenza assoluto e mortalità specifica; il valore della fertilità specifica o della mortalità specifica viene utilizzato per confrontare la fertilità o la mortalità in popolazioni diverse;

5) crescita demografica - la differenza tra fertilità e mortalità; il guadagno può essere sia positivo che negativo;

6) tasso di crescita- la crescita media della popolazione per unità di tempo.

La ricerca sulla popolazione ha importanti applicazioni pratiche: ad esempio, per controllare il numero di parassiti, ripristinare il numero di animali selvatici, utilizzare razionale delle risorse biologiche (cattura di pesci, ecc.) e preservare specie rare.

Struttura della popolazione.

Una popolazione è caratterizzata da una certa organizzazione (struttura). È formato sulla base del comune proprietà biologiche specie, sotto l'influenza di popolazioni di altre specie e di fattori ambientali abiotici.

La struttura della popolazione è adattiva. Popolazioni diverse della stessa specie hanno caratteristiche distintive che caratterizzano la specificità delle condizioni ecologiche nei loro habitat.

La struttura di una popolazione può essere spaziale, età, sesso, genetica ed ecologica.

Struttura spazialeè determinato dalla collocazione degli individui nell'area della popolazione. Tutti gli individui in una popolazione hanno spazio individuale e di gruppo. Ci sono alcuni raggi di attività trofica (foraggio) e riproduttiva. Ci sono due processi opposti nella popolazione: isolamento e aggregazione. I fattori di isolamento sono la competizione tra individui per il cibo quando è scarso e l'antagonismo diretto. Questo porta a uniforme o a caso distribuzione degli individui. L'aggregazione - l'unificazione degli individui in gruppi - sebbene aumenti la concorrenza tra di loro, ma contribuisce alla sopravvivenza del gruppo nel suo insieme attraverso l'assistenza reciproca. L'aggregazione porta a affollato distribuzione degli individui nella popolazione. Ad esempio, gli organismi di molte specie preferiscono stare in branchi (uccelli) o mandrie (mammiferi).

Struttura per età la popolazione è determinata dal numero e dal rapporto di individui di età diverse, riflette l'intensità della riproduzione, la mortalità, il tasso di cambio generazionale. In una popolazione stabile, le fasce d'età sono approssimativamente nella stessa proporzione, il tasso di natalità è uguale al tasso di mortalità e la dimensione della popolazione rimane pressoché invariata. La popolazione in crescita è rappresentata principalmente da individui giovani, qui il tasso di natalità supera il tasso di mortalità. Se nella popolazione prevalgono individui senili, il suo numero diminuisce.

Struttura di genere - il numero e il rapporto tra maschi e femmine nella popolazione. La determinazione genetica del sesso cromosomico a due fattori garantisce un numero uguale di sessi. Ma in alcuni casi, il rapporto tra i sessi è determinato da fattori ormonali che agiscono dopo la fecondazione, oltre che ambientali. Di conseguenza, il rapporto tra i sessi nella popolazione oscilla di anno in anno, deviando da 1: 1.

Struttura geneticaè determinato dalla variabilità e diversità dei genotipi, dalle frequenze delle variazioni dei singoli geni, nonché dalla divisione della popolazione in gruppi di individui geneticamente vicini, tra i quali vi è uno scambio costante. La varietà dei genotipi dipende dalle dimensioni della popolazione e da fattori esterni che ne influenzano la struttura. In piccole popolazioni isolate e stabili, la frequenza di incroci strettamente correlati aumenta naturalmente, il che riduce la diversità genetica e aumenta la minaccia di estinzione.

Struttura ecologica- Questa è la suddivisione della popolazione in gruppi di individui, che interagiscono in modi diversi con i fattori ambientali. I raggruppamenti sono identificati dall'alimentazione (individui di sesso ed età diversi hanno preferenze alimentari diverse), dall'orientamento del comportamento, dall'attività motoria. La distribuzione delle funzioni si osserva spesso durante la caccia alla preda, quando si prende cura della prole. Per tutte le popolazioni è caratteristica anche la differenziazione fenologica (diverse date di inizio e fine dei cicli stagionali di sviluppo e comportamento: letargo, attività sessuale, muta, fioritura, fruttificazione, caduta delle foglie, ecc.).

Dinamica della popolazione.

Una popolazione non può esistere senza continui cambiamenti, grazie ai quali si adatta a condizioni mutevoli ambiente... Vengono chiamati i cambiamenti nel numero di organismi nel tempo dinamica popolazione. Una comprensione della crescita delle popolazioni è necessaria per comprendere la loro capacità di ripristinare i numeri, nonché per comprendere alcune delle proprietà delle dinamiche.

Qualsiasi popolazione è teoricamente capace di una crescita illimitata in termini di dimensioni, se non è limitata da fattori ambiente esterno... In questo caso, il tasso di crescita della popolazione dipenderà solo dal valore potenziale biotico (bp), caratteristico della specie. BP riflette il massimo teorico della prole di una coppia o individuo per unità di tempo. B.P. è espresso dal coefficiente r e calcolato con la seguente formula:

dove ΔN è la crescita della popolazione;

Δt è l'intervallo di tempo per il quale si ha un aumento di ΔN;

N 0 - la dimensione iniziale della popolazione.

In natura, la PA di una popolazione non è mai pienamente realizzata. Solitamente il suo valore viene sommato come differenza tra fertilità e mortalità nelle popolazioni:

dove: в - il numero di nascite,

d è il numero di individui morti nella popolazione per lo stesso periodo di tempo.

Crescita della popolazione e curve di crescita. Se il tasso di natalità nella popolazione supera il tasso di mortalità, la popolazione aumenterà (se i cambiamenti dovuti alla migrazione sono insignificanti). Per comprendere i modelli di crescita della popolazione, è utile considerare prima un modello che descrive la crescita di una popolazione di batteri dopo averli seminati su un terreno di coltura fresco. In questo nuovo e favorevole ambiente, le condizioni per la crescita della popolazione sono ottimali e si osserva una crescita esponenziale (a forma di J). Questa curva di crescita è chiamata esponenziale, o logaritmico (Fig. 1).

figura 2. Curva di crescita logistica della popolazione (a forma di S)

Alla fine, si raggiunge un punto in cui la crescita esponenziale diventa impossibile per diversi motivi, tra cui una diminuzione delle risorse alimentari e l'accumulo di rifiuti metabolici tossici. Inizia a rallentare in modo che la curva di crescita assuma una forma sigmoidea (a forma di S) e venga chiamata logistica(fig. 2).

Sigmoid e J-curve sono due modelli di crescita della popolazione. Si presume che tutti gli organismi siano molto simili tra loro, abbiano uguale capacità di riprodursi e uguale probabilità di morire, in modo che il tasso di crescita di una popolazione in fase esponenziale dipenda solo dalle sue dimensioni e non sia limitato dalle condizioni ambientali , che rimangono costanti.

In natura, dopo la fase esponenziale, l'ulteriore sviluppo della popolazione procede secondo il modello logistico, mentre il tasso di crescita della popolazione diminuisce linearmente man mano che il numero cresce fino a zero ad un certo valore di K. Il valore di K è chiamato capacità biologica dell'ambiente(il grado di capacità di un ambiente naturale o naturale-antropogenico di fornire la normale attività vitale per un certo numero di organismi senza perturbazioni evidenti dell'ambiente stesso).

È possibile ottenere una curva di sopravvivenza partendo da una popolazione di neonati e quindi tracciando il numero di sopravvissuti nel tempo. Sull'asse verticale, di solito viene tracciato il numero assoluto di individui sopravvissuti o la loro percentuale sulla popolazione originaria:

Ogni specie ha una caratteristica curva di sopravvivenza, la cui forma dipende in parte dalla mortalità degli individui immaturi. Esempi tipici sono mostrati nella Figura 3.

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figura 3. Tre tipi di curve di sopravvivenza

La maggior parte degli animali e delle piante è suscettibile all'invecchiamento, che si manifesta in una diminuzione della vitalità con l'età dopo un periodo di maturità. Una volta che inizia l'invecchiamento, aumenta la probabilità di morte entro un certo periodo di tempo. Le cause immediate della morte possono essere diverse, ma si basano su una diminuzione della resistenza dell'organismo all'azione di fattori sfavorevoli (ad esempio malattie). La curva A nella figura 2 è molto vicina alla curva di sopravvivenza ideale per una popolazione in cui l'invecchiamento è il principale fattore che influenza la mortalità. Un esempio potrebbe essere la popolazione umana moderna Paese sviluppato Con alto livello assistenza sanitaria e alimentazione razionale, dove la maggior parte delle persone vive fino alla vecchiaia. Una curva simile alla curva A è caratteristica anche delle piante annuali coltivate, quando in un dato campo invecchiano contemporaneamente.

La curva di tipo B è caratteristica di popolazioni di organismi con elevata mortalità nel primo periodo di vita, ad esempio per la pecora di montagna o per una popolazione umana in un paese in cui la fame e le malattie sono diffuse. Una curva liscia di tipo B può essere ottenuta se il tasso di mortalità è costante per tutta la vita degli organismi (50% per una certa unità di tempo). Questo può accadere quando il caso diventa il fattore principale che determina la mortalità e gli individui muoiono prima dell'inizio di un notevole invecchiamento. Una curva simile è tipica per le popolazioni di alcuni animali (ad esempio le idre) che non sono particolarmente a rischio tenera età... Per la maggior parte degli invertebrati e delle piante, anche questo tipo di curva è caratteristico, ma l'elevata mortalità tra i giovani porta al fatto che la parte iniziale della curva scende ancora più ripidamente.

Ci sono piccole differenze intraspecifiche nelle curve di sopravvivenza. Possono essere dovuti a vari motivi e sono spesso legati al genere. Negli esseri umani, ad esempio, le donne vivono leggermente più a lungo degli uomini, sebbene le ragioni esatte di ciò siano sconosciute.

Tracciare le curve di sopravvivenza per tipi diversi, puoi determinare la mortalità per individui di età diverse e, quindi, scoprire a quale età vista data più vulnerabile. Stabilite le cause della morte a questa età, si può capire come sia regolata la dimensione della popolazione.

Informazioni simili.

Qualsiasi popolazione è caratterizzata da indicatori inerenti solo a loro, ha una certa organizzazione e struttura. Tali segni possono essere espressi da funzioni statistiche, ad es. la popolazione e le sue proprietà possono essere descritte utilizzando un apparato matematico. Tali sono, ad esempio, struttura, densità, numero, fertilità, mortalità. Alcune caratteristiche delle popolazioni sono correlate: la mortalità determina la struttura, la fertilità determina la densità, ecc.

Va sottolineato che esiste una differenza fondamentale tra un organismo individuale e una popolazione di organismi. Proprio come una goccia d'acqua non riflette le proprietà di un fiume, di un lago, di un oceano, così un organismo preso separatamente non può caratterizzare l'intera popolazione nel suo insieme.

L'unico portatore delle caratteristiche di una popolazione è un gruppo di individui, ma non singoli individui in questo gruppo. Un organismo separato in una popolazione nasce, vive, muore, ma gli ecologisti sono interessati a questo solo come un'opportunità, attraverso lo studio del comportamento di un individuo, per conoscere le proprietà del gruppo nel suo insieme. Le proprietà speciali inerenti a una popolazione riflettono il suo stato come gruppo di organismi nel suo insieme e non come singoli individui, cioè la proprietà di una popolazione come gruppo di organismi non è una somma meccanica delle proprietà di ciascun individuo che la costituisce.

L'ecologo sovietico SS Schwartz nella sua opera "Principi e metodi dell'ecologia moderna" parte dal postulato che "la popolazione è la principale, e per gli animali superiori è l'unica forma di esistenza della specie. Così come l'esistenza di una cellula di un organismo multicellulare è impensabile al di fuori dell'organismo, così è impensabile anche l'esistenza di individui al di fuori della popolazione. Ciò non significa, ovviamente, che una popolazione sia un organismo di ordine superiore, ma significa che è un'organizzazione definita (insieme strutturale) di individui, al di fuori della quale essi non possono esistere".

La popolazione come sistema biologico ha struttura e funzioni. La struttura di una popolazione è caratterizzata dai suoi individui costituenti (numero) e dalla loro distribuzione nello spazio. Le funzioni di una popolazione sono simili a quelle di altri sistemi biologici. Sono caratterizzati da crescita, sviluppo, capacità di mantenere l'esistenza in un ambiente in continua evoluzione.

Uno dei parametri importanti che determinano la struttura spaziale è il numero di individui nella popolazione. Osservando le proprietà delle diverse popolazioni, siano esse animali o vegetali, si può notare che il loro numero è molto diverso. Possono essere un centinaio di alberi trovati su un ettaro di pineta e milioni di alghe unicellulari nell'ecosistema di uno stagno o di un lago, e diversi avvoltoi che vivono su rocce inaccessibili e nuvole di storni su un campo di segale appena seminato.

Sotto dimensione della popolazione si intende il numero totale di individui nella popolazione. La dimensione della popolazione non può essere costante e dipende dal rapporto tra l'intensità della riproduzione e la mortalità.

Densità demograficaè definito come il numero di individui di una specie per unità di superficie (principalmente superficie terrestre) o in un'unità di volume (ambiente acquatico, coltura sperimentale), ad esempio 200 alberi per 1 ha, 50 persone per 1 km 2, 20 girini per 1 m 3 di acqua. La densità massima per diversi tipi di organismi e condizioni di vita varia notevolmente. Su un ettaro di terra possono vivere molti più platani che, diciamo, cervi o cinghiali. Alcune specie di uccelli (pinguini, gabbiani) formano le cosiddette "colonie di uccelli". Enormi grappoli di fenicotteri rosa non sono rari in alcuni laghi Africa equatoriale... Allo stesso tempo, molte specie di uccelli canori delle foreste dell'Europa centrale non raggiungono mai nemmeno 1/10 di questa densità.

Gli individui di organismi viventi (piante, animali, microrganismi) sono generalmente distribuiti in modo non uniforme nello spazio. Ogni popolazione occupa uno spazio che fornisce mezzi di sussistenza solo per un certo numero di individui.

V vista generale Si possono distinguere tre tipi di distribuzione degli individui: casuale, regolare (uniforme) e di gruppo (macchiata, affollata, aggregata).

A caso la distribuzione è caratteristica delle popolazioni, il cui numero di individui è piccolo e il potenziale di concorrenza è piccolo. Inoltre, l'habitat degli organismi dovrebbe essere più o meno omogeneo. In questo caso, la forza e la direzione dell'impatto dei fattori abiotici e biotici cambiano casualmente nel tempo e nello spazio. La distribuzione casuale non è molto comune in natura, sebbene l'azione stessa di fattori naturali casuali di per sé non sia rara. Una tale distribuzione casuale è tipica, ad esempio, dei ragni che vivono nei rifiuti della foresta.

Il più comune in natura gruppo (avvistato) distribuzione. È caratteristico di molti organismi che vivono non solo negli ecosistemi terrestri, ma anche acquatici. Con questo tipo di distribuzione, gli organismi formano vari gruppi. La formazione di tali gruppi avviene per vari motivi: eterogeneità dell'ambiente, differenze locali negli habitat, influenza dei cambiamenti giornalieri e stagionali delle condizioni meteorologiche; caratteristiche del processo di allevamento, ecc.

Ci sono molti esempi di distribuzione di gruppo. Molti pesci si spostano da un posto all'altro in enormi banchi. Gli uccelli acquatici si radunano in grandi stormi che si preparano per i voli a lunga distanza Le renne caribù nordamericane formano enormi branchi nella tundra.

Gli stessi esempi possono essere citati per le piante: distribuzione maculata di piante di trifoglio in un prato, macchie di muschio e licheni nella tundra, un accumulo di arbusti di mirtilli rossi in una pineta, ampie macchie di legno acido in un bosco di abeti rossi, radure di fragole su bordi chiari della foresta, ecc.

Regolare (uniforme) la distribuzione può essere osservata con forte antagonismo degli individui (competizione), quando la probabilità di trovare un individuo accanto all'altro è estremamente ridotta. È difficile trovare in natura questo tipo di distribuzione, anche se spesso è possibile incontrare la distribuzione di organismi che devia dal casuale in direzione di una maggiore regolarità.

La distribuzione regolare può essere osservata più spesso nei sistemi agricoli artificiali: frutteti, orti. Quindi, durante la semina, puoi distribuire uniformemente i meli nel giardino usando un metro a nastro. In questo modo si possono piantare in giardino cespugli di frutti di bosco, alcune piante da orto.

Una caratteristica importante nello studio di una popolazione è la sua struttura per età... La struttura per età riflette il rapporto tra i diversi gruppi di età in una popolazione e determina la sua capacità di riprodursi. Nelle popolazioni in rapida crescita, i giovani costituiscono un'ampia percentuale. Pertanto, lo stato della popolazione dopo un certo periodo di tempo dipenderà dalla sua attuale composizione per sesso ed età.

Se la riproduzione avviene costantemente in una popolazione, in base alla struttura dell'età si stabilisce se il numero è in diminuzione o in aumento.

Nella maggior parte delle popolazioni, la capacità riproduttiva dei loro membri (capacità riproduttiva) cambia con l'età. Nell'ecologia moderna, quando si studia la composizione per età della popolazione, si distinguono tre fasce di età ecologica:

■ pre-riproduttivo (prima della riproduzione);

■ riproduttivo (durante il periodo riproduttivo);

■ post-riproduttivo (dopo la riproduzione).

La durata di queste età in relazione alla durata totale della vita varia notevolmente nei diversi organismi.

In condizioni favorevoli, la popolazione comprende tutte le fasce d'età e si mantiene un livello di abbondanza relativamente stabile. La composizione per età della popolazione, oltre all'aspettativa di vita totale, è influenzata dalla durata del periodo riproduttivo, dal numero di generazioni per stagione, dalla fertilità e dalla mortalità delle diverse fasce di età. Ad esempio, nelle arvicole, gli adulti possono produrre prole tre volte all'anno o più e i giovani sono in grado di riprodursi in 2-3 mesi.

Solitamente, nel periodo iniziale di crescita (fase pre-riproduttiva), gli organismi non sono in grado di riprodursi. La durata di questo periodo varia notevolmente nelle diverse specie, da alcuni minuti nei microrganismi a diversi anni negli esseri umani, in molti mammiferi e negli alberi. Il periodo riproduttivo può durare per la maggior parte della vita, come, ad esempio, nelle effimere (lo sviluppo larvale in acqua richiede da uno a diversi anni a causa del lungo sviluppo delle larve) e una cicala di 17 anni (lo stadio pre-riproduttivo raggiunge diversi anni). Tuttavia, è caratteristico che il periodo riproduttivo in queste specie è molto breve (nelle effimere, diversi giorni, nella cicala, meno di una stagione), e il periodo post-riproduttivo è praticamente assente, come in molte altre specie.

Una situazione diversa si osserva nelle popolazioni umane, così come negli animali tenuti in condizioni create artificialmente (al chiuso, animali domestici, abitanti dello zoo). Gli individui in tali popolazioni sopravvivono fino al periodo post-riproduttivo. Nell'uomo moderno, queste tre "età" sono approssimativamente le stesse, ognuna di esse rappresenta circa un terzo della vita. Nelle persone primitive, il periodo post-riproduttivo era molto più breve.

Attualmente, il rapporto tra i gruppi ecologici di età nella popolazione umana sta cambiando. Il numero di bambini, adolescenti e pensionati è in aumento, ad es. fasce improduttive della popolazione. La quota di bambini sotto i 15 anni nella maggioranza paesi in via di sviluppo aumentato al 50%, gli anziani sopra i 65 anni - fino al 15%. Tale cambiamento nel rapporto tra le fasce d'età porta ad un aumento dell'onere per la parte normodotata della popolazione.

Le popolazioni naturali non sono un aggregato congelato di individui una volta per tutte, ma un'unità dinamica di organismi nelle relazioni. I cambiamenti nelle dimensioni, nella struttura e nella distribuzione delle popolazioni in risposta alle condizioni ambientali sono chiamati dinamica della popolazione.

La dinamica delle popolazioni in una versione semplificata può essere descritta da indicatori come fertilità e mortalità. Queste sono le caratteristiche della popolazione più importanti, sulla base dell'analisi delle quali è possibile giudicare la stabilità e lo sviluppo prospettico della popolazione.

Fertilità - una delle principali caratteristiche della popolazione ed è definito come il numero di individui nati nella popolazione in un determinato periodo di tempo (ora, giorno, mese, anno). Allo stesso tempo, il termine "fertilità" caratterizza l'aspetto di individui di qualsiasi specie, indipendentemente da come sono nati: che si tratti della germinazione dei semi di piantaggine o di avena, della comparsa della prole dalle uova di una gallina o di una tartaruga, il nascita di prole in un elefante, una balena o una persona.

Gli ecologisti distinguono tra il tasso di natalità massimo in assenza di fattori ambientali limitanti (è praticamente molto difficile raggiungere questo obiettivo, se non addirittura impossibile). Sotto massima fertilità è inteso come il tasso massimo teoricamente possibile di formazione di nuovi individui in condizioni ideali. La riproduzione degli organismi è limitata solo dalle loro caratteristiche fisiologiche. Ad esempio, il tasso teorico di riproduzione di varie specie può essere piuttosto elevato in molti casi. Se prendiamo come base un indicatore come il tempo impiegato da una specie per catturare l'intera superficie della Terra, allora per i batteri del colera Vibrio colera saranno 1,25 giorni, per una diatomea Nitchia putrida- 16.8, per le mosche domestiche Mosca domestica- 366, per un pollo - circa 6.000, per un elefante - 376.000 giorni. Pertanto, la fertilità massima è un indicatore teorico ed è costante per una data popolazione.

In contrasto con la fertilità massima, ecologica o realizzata, la fertilità (o semplicemente fertilità) caratterizza l'aumento o l'aumento della dimensione della popolazione in condizioni ambientali reali e specifiche.

Viene chiamato il numero di individui nati in un certo tempo fertilità assoluta o totale.

A causa del fatto che l'entità della fertilità assoluta è direttamente proporzionale al numero delle popolazioni, gli ecologisti determinano la fertilità specifica. Fertilità specifica è determinato dal numero di individui nati in un certo tempo per ogni individuo della popolazione.

L'unità di tempo può essere diversa a seconda della velocità e della velocità di riproduzione dell'organismo. Per i batteri può essere un'ora, per gli insetti può essere un giorno o un mese, per la maggior parte dei mammiferi questo processo richiede mesi. Supponiamo che ci siano 8.000 nascite in una città di 100.000. Il tasso di natalità assoluto sarà 8000 all'anno e quello specifico - 0,08 o 8%.

La differenza tra fertilità assoluta e specifica è facile da illustrare con un esempio. La popolazione di 20 protozoi in un certo volume d'acqua aumenta per divisione. Un'ora dopo, il suo numero è aumentato a 100 individui. In questo caso, la fertilità assoluta sarà di 80 individui all'ora e la fertilità specifica (il tasso medio di variazione del numero per individuo nella popolazione) - 4 individui all'ora con 20 iniziali.

Mortalità - il reciproco della fertilità. Questo è il numero di individui uccisi in una popolazione per unità di tempo. ... Come la fertilità, la mortalità può essere espressa dal numero di individui morti in un dato periodo (il numero di decessi per unità di tempo) o sotto forma di mortalità specifica per l'intera popolazione o parte di essa. Quando si determina la mortalità di una popolazione, vengono presi in considerazione tutti gli individui morti, indipendentemente dalla causa della morte (se sono morti di vecchiaia o sono morti negli artigli di un predatore, sono stati avvelenati da pesticidi o congelati dal freddo, ecc. ).

Lezione 7. Le popolazioni: struttura e dinamica

Il concetto di popolazione.

In natura, ogni specie esistente è un complesso complesso o addirittura un sistema di gruppi intraspecifici, che includono individui con caratteristiche specifiche di struttura, fisiologia e comportamento. Questa associazione intraspecifica di individui è la popolazione.

Popolazione(populus - dal lat. popolo. popolazione) è uno dei concetti centrali in biologia e denota una raccolta di individui della stessa specie, che ha un pool genetico comune e ha un territorio comune. È il primo sistema biologico sovraorganismo. Da un punto di vista ecologico non è stata ancora elaborata una definizione chiara della popolazione.

Il termine "popolazione" fu introdotto per la prima volta nel 1903 dallo scienziato danese Johannsen per indicare "una miscela naturale di individui della stessa specie, geneticamente eterogenei".

La più riconosciuta è stata l'interpretazione di S.S. Schwartz, popolazione - un gruppo di individui, che è una forma di esistenza di una specie ed è in grado di svilupparsi in modo indipendente indefinitamente.

La principale proprietà delle popolazioni, come altri sistemi biologici, è che sono in continuo movimento, in continuo cambiamento. Ciò si riflette in tutti i parametri:

Produttività,

Stabilità,

Struttura,

· Nella distribuzione nello spazio.

Le capacità adattive della popolazione sono significativamente superiori a quelle degli individui che la compongono. La popolazione come unità biologica ha un certo struttura e funzione.

· Struttura una popolazione è caratterizzata dai suoi individui costituenti e dalla loro distribuzione nello spazio.

· Funzioni le popolazioni sono simili alle funzioni di altri sistemi biologici. Sono caratterizzati da crescita, sviluppo, capacità di mantenere l'esistenza in un ambiente in continua evoluzione.

Tipi di popolazione

Suddivisioni spaziali delle popolazioni

Lo spazio o l'area occupata da una popolazione può essere diverso sia per specie diverse che all'interno della stessa specie. La dimensione della fascia di popolazione è determinata in larga misura dalla mobilità degli individui o raggio di attività individuale. Se il raggio di attività individuale è piccolo, anche la dimensione dell'area della popolazione è generalmente ridotta (Tabella 7.1).

Tabella 7.1

Il valore del raggio di attività individuale di animali e piante

(da A.V. Yablokov, A.G. Yusufov, 1976)

Nelle piante, il raggio di attività individuale è determinato dalla distanza entro la quale possono diffondersi pollini, semi o parti vegetative che possono dare origine a una nuova pianta.

In molti altri casi zona trofica non corrisponde con riproduttivo. Quindi, nonostante l'enorme gamma trofica della cicogna bianca (Ciconia alba), che vive in Europa, e in inverno - in Africa, ogni coppia di uccelli di solito ritorna nell'area del loro vecchio nido e la popolazione di cicogne, sebbene si mescolino nei luoghi di svernamento, ma durante la riproduzione occupano un'area relativamente piccola.

A seconda delle dimensioni del territorio occupato, N.P. Naumov (1963) distingue tre tipi di popolazione: elementare, ecologico e geografico (fig. 7.1) ..

Elementare Una popolazione (locale) è un insieme di individui della stessa specie che occupano una piccola area di un'area omogenea. C'è un continuo scambio di informazioni genetiche tra di loro.

ESEMPI Uno dei numerosi banchi di pesci della stessa specie nel lago; microgruppi di mughetto Keiske in boschi di betulle bianche, che crescono alla base degli alberi e in luoghi aperti;

Ambientale popolazione - un insieme di popolazioni elementari, gruppi intraspecifici associati a biocenosi specifiche. Le piante della stessa specie in una cenosi sono chiamate cenopopolazione. Lo scambio di informazioni genetiche tra loro avviene abbastanza spesso.

ESEMPI Pesci della stessa specie in tutti i banchi di un bacino comune; popolazioni di scoiattoli nelle foreste di pini, abeti rossi e latifoglie di una regione

Geografico popolazione - aggregato popolazioni ecologiche abitare aree geograficamente simili. Le popolazioni geografiche esistono in modo autonomo, i loro areali sono relativamente isolati e lo scambio genico avviene raramente - negli animali e negli uccelli - durante le migrazioni, nelle piante - durante la diffusione di polline, semi e frutti. A questo livello avviene la formazione di razze geografiche, varietà, si distinguono le sottospecie.

ESEMPI Sono note le razze geografiche del larice dauriano (Larix dahurica): occidentale (ad ovest della Lena (L. dahurica ssp.dahurica) e orientale (ad est della Lena, isolata in L. dahurica ssp. Cajanderi), razze settentrionali e meridionali di Larice Kuril.

La specie "scoiattolo comune" ha circa 20 popolazioni geografiche, o sottospecie. Gli zoologi distinguono le popolazioni della tundra e della steppa nell'arvicola dalla testa stretta (Microtis gregalis

Le popolazioni geografiche di quelle e di altre regioni presentano differenze significative nella fisiologia e nelle dimensioni degli animali. La tundra, a differenza della steppa, è più grande, inizia a moltiplicarsi molto prima, ha una fertilità maggiore e accumula più grasso. Le differenze sono così pronunciate che a lungo considerato questi gruppi diversi tipi... Tuttavia, gli esperimenti hanno dimostrato che entrambe le forme di arvicole si incrociano facilmente e danno prole fertile, quindi appartengono alla stessa specie.

Principali caratteristiche delle popolazioni

Abbondanza e densità sono i parametri principali della popolazione.

Numero di- il numero totale di individui in un dato territorio o in un dato volume.

Densità- il numero di individui o la loro biomassa per unità di superficie o volume. In natura, ci sono fluttuazioni costanti nel numero e nella densità.

Distribuzione spaziale gli individui nelle popolazioni possono essere casuali, di gruppo e uniformi (Fig. 7.2).

Riso. 7.2. I principali tipi di distribuzione degli individui nella popolazione:

A - distribuzione uniforme; B - distribuzione casuale; B - distribuzione di gruppo (secondo Odum, 1986)

A caso distribuzione (diffusa) - irregolare, osservata in un ambiente omogeneo; il rapporto tra gli individui è debole. La distribuzione casuale è caratteristica delle popolazioni nel periodo iniziale di dispersione; popolazioni vegetali che subiscono una forte oppressione dall'esterno, popolazioni animali in cui la connessione sociale è debole.

ESEMPI Nelle fasi iniziali di insediamento e sopravvivenza - insetti nocivi sul campo; piantine di specie pioniere: salice, larice, ecc., in aree disturbate (catene montuose, cave);

Gruppo la distribuzione è più comune; riflette l'eterogeneità delle condizioni di vita o i diversi modelli genetici (di età) della popolazione. Fornisce la massima stabilità della popolazione.

ESEMPI Per quanto omogenea possa sembrare la struttura di un bosco, esso non ha una distribuzione della copertura vegetale così uniforme come in un campo o su un prato. Quanto più marcato è il microrilievo, che determina il microclima nella comunità forestale, tanto più marcata è la diversa età del popolamento. Gli animali erbivori si uniscono in branchi per resistere con più successo ai nemici-predatori. Il carattere di gruppo è caratteristico degli animali sedentari e di piccola taglia. Queste sono le popolazioni di molluschi terrestri, molti anfibi.

Uniforme il posizionamento in natura è raro. Sono caratterizzati da ceppi secondari della stessa età dopo la chiusura della chioma e autodiradamento intensivo; popolamenti radi che crescono in un ambiente omogeneo; piante senza pretese dei livelli inferiori.

La maggior parte degli animali predatori attivi sono anche caratterizzati da una distribuzione uniforme dopo che si sono stabiliti e occupano tutto il territorio abitabile.

Dinamica della popolazione e densità definito principalmente fertilità, mortalità e processi migratori . Si tratta di indicatori che caratterizzano il cambiamento della popolazione in un determinato periodo: mese, stagione, anno, ecc. Lo studio di questi processi e delle loro ragioni è molto importante per prevedere lo stato delle popolazioni.

Fertilità- è la capacità di una popolazione di aumentare di dimensioni. Caratterizza la frequenza della comparsa di nuovi individui nella popolazione Distinguere tra fertilità assoluta e specifica. Fertilità assolutaÈ il numero di nuovi individui che sono apparsi per unità di tempo, e specifico- lo stesso numero, ma relativo ad un certo numero di individui.

Ad esempio, un indicatore della fertilità specifica di una persona è il numero di bambini nati ogni 1000 persone durante l'anno.

La fertilità è determinata da molti fattori: condizioni ambientali, disponibilità di cibo, biologia delle specie (il tasso di pubertà, il numero di generazioni durante la stagione, il rapporto tra maschi e femmine nella popolazione).

Secondo la regola della massima fertilità (riproduzione) in condizioni ideali, nelle popolazioni compare il numero massimo possibile di nuovi individui; la fertilità è limitata dalle caratteristiche fisiologiche della specie.

ESEMPIO. Un dente di leone può riempire l'intero globo in 10 anni, a condizione che tutti i suoi semi germinino. Salice, pioppo, betulla, pioppo tremulo e la maggior parte delle erbacce sono estremamente abbondanti. I batteri si dividono ogni 20 minuti e possono coprire l'intero pianeta in uno strato continuo entro 36 ore.

Mortalità le popolazioni sono il numero di individui che sono morti in un dato periodo. La mortalità, come la natalità, è assoluta (il numero di individui morti in un certo tempo) e specifica. Caratterizza il tasso di declino della popolazione dalla morte a causa di malattie, vecchiaia, predatori, mancanza di cibo e giochi il ruolo principale nella dinamica della dimensione della popolazione.

Esistono tre tipi di mortalità:

Lo stesso in tutte le fasi dello sviluppo; raro, in condizioni ottimali;

Aumento della mortalità in tenera età; tipico per la maggior parte delle specie di piante e animali (negli alberi, all'età della maturità, sopravvive meno dell'1% delle piantine, nei pesci - 1-2% degli avannotti, negli insetti - meno dello 0,5% delle larve);

Morte alta nella vecchiaia; di solito osservato in animali i cui stadi larvali si svolgono in condizioni favorevoli poco mutevoli: suolo, legno, organismi viventi.

In ecologia è diffusa la costruzione grafica di “curve di sopravvivenza” (Fig. 7.3).

Riso. 7.3. tipi diversi curve di sopravvivenza

La curva di tipo I (tipo Drosophila) ha una forma convessa. Descrive una situazione in cui si verifica un'elevata mortalità nell'età adulta. Questo è tipico per i moscerini della frutta, le effimere e altri insetti, che subito dopo essere emersi dalla pupa lasciano la prole e muoiono. Le curve di sopravvivenza dei grandi mammiferi si avvicinano alla curva di tipo I.

Il tipo di curva II (tipo idra) è tipico per organismi con mortalità uniforme a qualsiasi età. Sul grafico, questo corrisponde a una linea retta. Tali tipi di curve sono tipici di pesci, rettili, uccelli, piante erbacee perenni, ecc., con l'unica condizione che il conteggio provenga da organismi che hanno già superato le fasi più vulnerabili del loro sviluppo.

Una curva di tipo III (tipo ostrica) ha una forma concava. È tipico degli organismi che muoiono principalmente nelle fasi iniziali della loro vita. Le ostriche conducono uno stile di vita attaccato in uno stato adulto e la loro larva è planctonica. È durante questo periodo che sono più vulnerabili. Gli individui che hanno superato con successo lo stadio larvale hanno maggiori possibilità di sopravvivenza. Questo tipo di curve di sopravvivenza è tipico per molti animali con elevata fertilità e mancanza di cure per la prole.

Tracciando l'aspettativa di vita sull'ascissa come percentuale della durata della vita totale, è possibile confrontare le curve di sopravvivenza degli organismi, la cui durata della vita presenta differenze significative. Sulla base di tali curve, è possibile determinare i periodi durante i quali una particolare specie è particolarmente vulnerabile. Poiché la mortalità è soggetta a fluttuazioni più drammatiche ed è più dipendente da fattori ambientali che dalla fertilità, svolge un ruolo importante nella regolazione della dimensione della popolazione.

Popolazioni stabili, in crescita e in calo... La popolazione si adatta alle mutevoli condizioni ambientali rinnovando e sostituendo gli individui, ad es. i processi di nascita (rinnovamento) e diminuzione (appassimento), integrati dai processi di migrazione.

V popolazione stabile i tassi di natalità e mortalità sono vicini ed equilibrati. Possono essere instabili, ma la densità di popolazione non differisce in modo significativo da alcun valore medio. Allo stesso tempo, l'areale della specie non aumenta né diminuisce.

V popolazione in crescita il tasso di natalità supera il tasso di mortalità. Le popolazioni in crescita sono caratterizzate da focolai di riproduzione di massa, soprattutto nei piccoli animali ( locuste, scarabeo della patata del Colorado, roditori, corvi, passeri; dalle piante - ambrosia, panace, dente di leone).

Le popolazioni di grandi animali crescono spesso nelle condizioni del regime di riserva ( alci nella Riserva Naturale di Magadan, Alaska, elefanti dentro Parco Nazionale Kenia.) Con il sovraconsolidamento negli animali (di solito coincide con il raggiungimento della pubertà degli animali giovani), inizia la migrazione verso le aree libere adiacenti.

Se il tasso di mortalità supera il tasso di natalità, viene considerata tale popolazione restringimento Io sono. V ambiente naturale si riduce fino a un certo limite, quindi il tasso di natalità (fertilità) aumenta di nuovo e la popolazione cresce da decrescente. Molto spesso, le popolazioni di specie indesiderabili crescono in modo smisurato, mentre le popolazioni di specie rare, relitte, preziose, sia dal punto di vista economico che estetico, si stanno riducendo.

1.1 Qual è la popolazione, composizione, struttura.

1.2 Proprietà della popolazione.

1.3 Caratteristiche demografiche. Densità. Il numero.

Una popolazione è un gruppo di individui della stessa specie che hanno la capacità di incrociarsi liberamente e di mantenere la propria esistenza in un determinato habitat per lungo tempo.

L'esistenza sostenibile di varie specie di animali e piante richiede determinate condizioni ambientali e risorse necessarie. Quando ci si sposta da una località all'altra, sia le condizioni che le risorse possono cambiare; inoltre, questi cambiamenti non si verificano in modo coerente. Alcuni fattori possono cambiare in modo graduale (ad esempio, la temperatura quando ci si sposta da sud a nord), non cambiano affatto (ad esempio il contenuto di anidride carbonica nell'aria) o cambiano bruscamente (come, ad esempio, accade con i cambiamenti di la composizione e la struttura dei suoli). Tutto ciò porta al fatto che gli habitat adatti a un particolare tipo di habitat si formano nello spazio, per così dire, sotto forma di isole separate. Le specie abitano questi habitat - "isolotti" con le loro popolazioni.

Di conseguenza, le specie non sono distribuite in modo uniforme, ma in gruppi separati di individui - popolazioni... Gli individui della popolazione, allevamento, padroneggiano habitat adatti. Popolazioni della stessa specie possono essere separate l'una dall'altra da confini chiari. Per gli organismi acquatici, di norma, i confini seguono le coste dei corpi idrici. In alcune specie, i confini tra le popolazioni sono indistinti, sfocati, ad esempio, nelle specie di piante e animali che vivono nell'ambiente terra-aria e hanno un'ampia distribuzione geografica. Un esempio è la cornacchia grigia, o la lepre marrone, perché si trovano in vari habitat.

Ogni popolazione ha una certa struttura - struttura. La struttura della popolazione si manifesta in un certo rapporto quantitativo di individui di diversa età, sesso e taglia. Distinguere tra età, sesso, taglia, struttura genetica.

Nella popolazione di qualsiasi specie di piante o animali si trovano diversi gruppi di età degli individui.

Convenzionalmente, nella popolazione si possono distinguere tre gruppi ecologici: giovani (pre-riproduttivi), maturi (riproduttivi), anziani (post-riproduttivi).

Pre-riproduttivo- un gruppo di individui la cui età non ha raggiunto la capacità di riprodursi;

riproduttivo- un gruppo che riproduce nuovi individui;

post-riproduttivo- individui che hanno perso la capacità di partecipare alla riproduzione delle nuove generazioni.

Quali raggruppamenti formano gli animali e come sono distribuiti nello spazio?

Gli individui in una popolazione possono vivere da soli

possono formare gruppi - famiglie

La famiglia è il più semplice gruppo permanente di individui, che dopo la stagione riproduttiva può disintegrarsi, oppure può essere costituito da genitori e discendenti di diverse generazioni: clan di cani iena, branchi di leoni, branchi di molti primati. Cetacei, ungulati, primati vivono, di regola, in branchi.

stormi

mandrie

o rappresentato da colonie.

Un branco è un gruppo di animali della stessa specie che rimangono vicini l'uno all'altro e si comportano allo stesso modo. Le dimensioni e la composizione della mandria per età e sesso sono variabili nel tempo. I branchi di balene, scimmie comprendono decine di animali, branchi di renne, saighe, gnu formano centinaia e migliaia di individui. Gli animali della mandria apprendono l'aspetto di un predatore, la presenza di cibo, un percorso sicuro verso un abbeveratoio o un rifugio dal comportamento del capo della mandria o dal comportamento dei vicini. Uno stormo è un gruppo mobile temporaneo di individui, insetti, pesci, uccelli. Stormi di uccelli sedentari come le cince occupano un territorio permanente e hanno una struttura gerarchica. Il branco di lupi è composto da 5-10, al massimo 22 individui, che includono coppie monogame e diverse generazioni della loro prole. Il branco è unito da un unico habitat, dove cacciano insieme. Singoli individui, famiglie e altri gruppi di individui sono attivamente dispersi nello spazio, utilizzando vari metodi di marcatura e protezione del territorio.

Considera come un branco di babbuini incontra un branco di vicini al confine dei loro possedimenti. I maschi in età da combattimento avanzano, formando una formazione a mezzaluna, si fermano e assumono pose minacciose. I vicini fanno lo stesso. I gerarchi attraversano la formazione e si avvicinano lentamente al confine, scrutando i gerarchi di un altro gregge, camminando verso di loro. Se l'incontro è avvenuto al confine e il territorio non è violato, ma il gregge è familiare, i gerarchi, dopo essersi riconosciuti, convergono e si abbracciano. Successivamente, anche i maschi più giovani possono incontrarsi. Il branco di babbuini conta diverse dozzine di teste. Quando i babbuini si spostano da un posto all'altro, vanno in un certo ordine, che può essere chiamato una formazione in marcia. Nel mezzo della mandria ci sono vecchi maschi - dominanti. Da questa posizione è conveniente per loro osservare la mandria e gestirla. Allo stesso tempo è il più senza posto pericoloso nella mandria in caso di attacco imprevisto di predatori.

Giovani femmine, femmine che trasportano giovani vitelli e vitelli dipendenti camminano intorno ai maschi dominanti. Da un lato, questo ti consente di seguirli e, dall'altro, questo è il massimo posto sicuro... Alla periferia del nucleo della mandria si trovano i giovani. Davanti alla mandria, a distanza di visibilità, i maschi del secondo rango camminano in una catena spiegata. Gli individui davanti occupano il posto più pericoloso. Di fronte a un predatore moderatamente forte, si dispiegano come una mezzaluna e cercano di trattenerlo, mentre la mandria scappa in questo momento. I predatori preferiscono non scherzare con i maschi, che sono abbastanza forti anche individualmente, e ancora di più quando agiscono insieme.

Dietro la mandria, sempre a distanza di visibilità, ci sono maschi del terzo grado gerarchico, che non sono pericolosi per i gerarchi. Se il gregge cammina su un terreno accidentato e la visibilità è insufficiente, può selezionare uno o due gruppi di individui per sorvegliare il gregge dai lati.

Il sistema di segnalazione consente agli animali di trovare un partner per l'accoppiamento, proteggere il proprio territorio e garantire la sopravvivenza della prole. I maschi di molti ungulati durante la stagione degli amori catturano e proteggono alcune aree. Nel cervo, la divisione territoriale tra maschi è, per così dire, sovrapposta alla divisione del territorio esistente da tempo tra gruppi di femmine con animali giovani. Con il loro ruggito, l'odore delle secrezioni delle ghiandole odorose e dell'urina per terra, i segni sulla corteccia degli alberi applicati dalle corna, i maschi si segnalano l'un l'altro che il posto è occupato e, se necessario, entrano in duello con un avversario. Pertanto, il numero di maschi che partecipano alla riproduzione è limitato.

Serpenti velenosi durante uno scontro territoriale si allungano, si alzano in piedi, oscillano, si spingono, ma mai solo non si mordono, ma non mostrano nemmeno le armi. Gli animali ben armati possono minacciarsi a vicenda per molto tempo e, quando uno di loro si stanca, cambia bruscamente postura, esponendo il nemico nel punto più non protetto per colpire. Per il nemico il divieto funziona come una scossa elettrica: tutto il suo fervore rabbioso evapora e nasconde l'arma. "Chi è più grande di te è più forte di te."

Per molto tempo la gente ha pensato che gli uccelli cantassero per il piacere dell'uomo. Ora sappiamo che il canto degli uccelli è una lingua parlata, un modo per designare il proprio territorio, per attirare l'attenzione di una femmina. Il segnale sonoro territoriale è il canto di un gallo.

Quando il territorio è distribuito, durante una scaramuccia aggressiva, l'animale, che ha valutato il nemico come più grande, ammette la sconfitta psicologica e potrebbe non esserci ulteriore lotta: uno è inferiore all'altro. Se si tratta di combattere, molte specie hanno lo stesso obiettivo: umiliare il nemico: abbatterlo o gettarlo a terra. La caduta è talvolta accompagnata da lesioni fisiche, ma può anche essere completamente indolore, come la caduta di serpenti. Tuttavia, questa è una sconfitta e il perdente ammette.

Il perdente nella disputa "depone le armi" (spine, creste, denti, corna), le nasconde per non spaventare il vincitore. Molti animali cadono e si girano a pancia in su.

Molte specie di animali sono così armate che una scaramuccia tra rivali finirebbe con la morte di una o di entrambe. Pertanto, gli animali hanno sviluppato tali forme di comportamento, che sono chiamate divieti istintivi, o moralità naturale: nel comportamento degli animali si osservano divieti innati: "non uccidere", "non colpire il mentitore", cioè un rivale che ha preso una posa di sottomissione, non toccare i cuccioli, non invadere il territorio di qualcun altro, il nido di qualcun altro, la femmina di qualcun altro, non attaccare inaspettatamente o da dietro, non portare via il cibo, non rubarlo. Tali divieti sono chiamati moralità biologica.

E qual è il destino degli individui che non sono riusciti a mantenere il loro territorio? Il loro destino è rimanere soli, non partecipano al processo riproduttivo e muoiono più velocemente dei loro fratelli più fortunati nella popolazione.

Gli anziani svolgono un ruolo speciale nella mandria. Il vecchio babbuino, circondato dai suoi cuccioli che lo fissano con entusiasmo, mostra come scavare nel terreno, fare a pezzi ceppi marci, girare pietre, rompere noci, scavare nell'acqua e fare molto altro, cosa che gli è stato insegnato durante l'infanzia e cosa ha stesso apprese nel corso di una lunga vita.

Negli animali da branco, la relazione madre-figlio gioca un ruolo speciale. La nascita di un bambino, prendersi cura di lui in molti animali è un problema serio. Affinché il cerbiatto appena nato ricordi bene la madre, la femmina si ritira durante il parto. Il primo filo che unisce madre e cucciolo è il profumo del vitello. La madre lecca il bambino, è attratta dall'odore del liquido amniotico. La madre e il vitello sono soli. La madre urla per due ore, poi tace. E ora nella mandria, il vitello distingue con sicurezza la voce della madre dalla voce di altri cervi. Il cerbiatto è dotato di un'innata reazione a muoversi verso un grande oggetto scuro, ad es. alla madre. Una volta sotto sua madre, inclina la testa. Questa reazione aiuta a localizzare la mammella. La madre lecca il cerbiatto e lui cerca di stare con la testa verso la madre. Non un singolo movimento della madre e del cerbiatto è casuale.

Qual è la funzione principale della popolazione? Solo una popolazione può riprodurre instancabilmente nuove generazioni di una specie in uno specifico ecosistema. Individui di sesso diverso di popolazioni della stessa specie si ritrovano e individui di specie strettamente imparentate sono isolati dal punto di vista riproduttivo e non possono incrociarsi tra loro (Fig. 7).

Le principali proprietà delle popolazioni:

Autoriproduzione. Le popolazioni sono in grado di mantenere la propria esistenza in un determinato habitat per un tempo indefinitamente lungo ed essere raggruppamenti stabili di individui di una data specie nel tempo e nello spazio. Il termine "popolazione" non è applicabile a un banco di pesci o passeri, poiché possono facilmente disintegrarsi sotto l'influenza di fattori esterni o mescolarsi con altri e non sono in grado di riprodursi in modo sostenibile. I grandi gruppi, possiedono le proprietà di base della specie e sono rappresentati da tutte le categorie di individui che la compongono, ad esempio tutti i persici in un lago o tutti i pini in una foresta.

Eredità assicura l'interconnessione delle generazioni nella popolazione.

Variabilità. Il complesso delle condizioni nei diversi habitat non è lo stesso. Sotto influenza condizioni diverse nelle singole popolazioni possono sorgere e accumularsi proprietà che le distinguono l'una dall'altra, che si manifesta in piccole deviazioni nella struttura degli organismi appartenenti a popolazioni diverse, nei loro parametri fisiologici e in altre caratteristiche.

Pertanto, le popolazioni, come i singoli organismi, sono variabili.

La variabilità, il fattore più importante nell'evoluzione. La variabilità della popolazione aumenta la diversità interna della specie, che aumenta la resistenza della specie ai cambiamenti locali (locali) delle condizioni di vita, le consente di penetrare e prendere piede in nuove condizioni e aree. Da ciò consegue che l'esistenza sotto forma di popolazioni arricchisce la specie, ne assicura l'integrità e l'autoregolazione delle principali proprietà della specie. È grazie al funzionamento delle popolazioni che si creano condizioni che contribuiscono al mantenimento della vita.

Indicatori demografici. Le caratteristiche della popolazione - abbondanza, fertilità, mortalità, composizione per età, sono chiamate indicatori demografici. Conoscerli è molto importante per comprendere le leggi che regolano la vita delle popolazioni e prevederne i continui cambiamenti in atto.

Lo studio degli indicatori demografici è di grande importanza pratica, ad esempio, per pianificare correttamente l'intensità dell'abbattimento durante la raccolta del legname, è molto importante conoscere il tasso di riforestazione. Alcune popolazioni animali vengono utilizzate per ottenere cibo prezioso o materie prime da pelliccia. Lo studio degli altri è importante dal punto di vista della salute pubblica, ad esempio le popolazioni di piccoli roditori, tra i quali circolano agenti patogeni pericolosi per l'uomo.

In primo luogo, siamo interessati ai cambiamenti sia della popolazione nel suo insieme, sia delle cause e della velocità di questi cambiamenti, che a loro volta forniranno la possibilità di prevedere i cambiamenti, regolandoli, ad esempio, riducendo il numero di parassiti dell'agricoltura terra.

La misurazione della densità viene utilizzata anche nei casi in cui è più importante conoscere non la dimensione totale della popolazione in un dato momento, ma la sua dinamica, ovvero il corso dei cambiamenti nella dimensione della popolazione nel tempo. La dimensione della popolazione è tutti gli individui in una popolazione.

Indice di popolazione. L'abbondanza può essere misurata anche da indicatori relativi non a un'unità di spazio, ma a un'unità di tempo, ad esempio il numero di uccelli registrati all'ora o il numero di pesci catturati al giorno. In effetti, questi indicatori differiscono dalla densità solo per le dimensioni. Entrambi sono indicatori relativi e sono chiamati indici di popolazione.

Le densità di popolazione di diversi rappresentanti di mammiferi possono differire decine di migliaia di volte. Tuttavia, negli animali che consumano un tipo di cibo simile, le differenze di densità sono molto minori. Più la popolazione è lontana dalla fonte primaria di cibo biologico, minore è la sua densità. Quella. la densità di popolazione è il numero di individui per unità di superficie.

La fertilità ecologica dà un'idea del tasso di aumento del numero, cioè dell'attività di riproduzione della popolazione nelle effettive condizioni di vita. In generale, le specie che non si prendono cura della prole sono caratterizzate da un alto potenziale e da una bassa fertilità ecologica. Ad esempio, una femmina adulta di merluzzo genera milioni di uova, di cui, in media, solo 2 individui sopravvivono allo stato adulto.

Mortalità. Se tracciamo il destino di un certo gruppo di individui nati contemporaneamente, è facile scoprire che il loro numero diminuisce continuamente nel corso della vita a causa della morte di alcuni individui. Il tasso di declino della popolazione è caratterizzato da un indicatore chiamato mortalità. La mortalità caratterizza i processi di declino della popolazione nei singoli sottogruppi della popolazione (ad esempio solo tra i maschi o solo tra le femmine) o nella popolazione nel suo insieme.

La mortalità degli organismi si manifesta anche quando le condizioni di vita sono abbastanza favorevoli. In questi casi si parla di mortalità minima. La sua natura è associata a difetti nello sviluppo fisiologico, che portano alla morte dei singoli organismi. In condizioni ambientali specifiche, la mortalità, di regola, è al di sopra del livello minimo, poiché l'influenza di fattori esterni (predazione, mancanza di cibo sufficiente, inquinamento ambientale e altri) crea ulteriori cause di morte degli organismi.

In una certa misura, il tasso di mortalità è l'opposto del tasso di natalità. Tuttavia, la mortalità, come la fertilità, è espressa dal numero di individui che sono morti in un dato periodo di tempo, ma più spesso - sotto forma di un valore relativo (o specifico). L'indicatore specifico di mortalità è la percentuale di individui che sono morti in un singolo periodo di tempo, o la loro quota rispetto alla dimensione iniziale del gruppo. Nella maggior parte degli organismi, il tasso di mortalità varia nel corso della vita. Di norma è alto nelle prime fasi del suo sviluppo, poi diminuisce e aumenta nuovamente verso la vecchiaia.

La struttura per età di una popolazione caratterizza il numero totale di gruppi di età in essa rappresentati e il rapporto tra il loro numero o la massa totale degli organismi presenti nel gruppo (biomassa). Questo rapporto è solitamente chiamato distribuzione per età (ovvero distribuzione del numero per gruppi di età) o spettro di età della popolazione. La struttura per età di una popolazione può cambiare sotto l'influenza di fattori esterni, poiché controllano i processi sia di fertilità che di mortalità.

L'analisi della struttura per età delle popolazioni e l'identificazione dei gruppi di età nelle piante e negli animali viene effettuata in diversi modi. Lo spettro di età viene utilizzato per valutare la capacità della popolazione di autoconservare la propria dimensione e la propria resistenza alle influenze esterne. Più è complesso lo spettro di età, più stabile è la riproduzione della popolazione. L'analisi della struttura per età consente di prevedere la dimensione della popolazione per un certo numero di anni successivi, che viene utilizzata, ad esempio, per valutare le possibilità di pesca nell'economia venatoria, in alcuni studi zoologici.

Le peculiarità della struttura per età determinano molte proprietà della popolazione come sistema. Una popolazione che comprende molte fasce d'età è meno influenzata dai fattori che determinano il successo della riproduzione. Infatti, anche condizioni riproduttive estremamente sfavorevoli che possono portare alla morte completa della prole di un determinato anno non sono catastrofiche per una popolazione di struttura complessa.

La vita di un popolo si manifesta nelle sue dinamiche. Una popolazione non può esistere senza continui cambiamenti, grazie ai quali, per così dire, si adatta ai cambiamenti delle condizioni esterne.

Nel corso dell'evoluzione, diversi tipi di organismi viventi acquisiscono proprietà diverse. Alcuni di loro sono adattati per vivere in condizioni difficili ma stabili, ad esempio nei deserti, semi-deserti, tundra. Esempi sono piante come saxaul e tamerici nelle zone desertiche o alcuni tipi di muschi che abitano la tundra.

Le proprietà specifiche degli organismi che vivono in tali condizioni si riflettono nelle proprietà delle loro popolazioni. I processi di mantenimento del numero e della struttura delle popolazioni di queste specie (processi di riproduzione) acquisiscono un'elevata sensibilità ai disturbi delle condizioni ecologiche. Diventano facilmente vulnerabili alla maggiore esposizione umana e sono difficili da riparare.

Altre specie presenti nelle zone temperate, in particolare popolazioni di animali annuali (la maggior parte degli insetti) e piante (alcune graminacee), sono in grado di sopportare notevoli disturbi delle condizioni di vita. Le fluttuazioni nel loro numero sono caratterizzate da un'ampia gamma. In anni di abbondanza minima e massima, il numero di tali popolazioni può differire di decine, centinaia e talvolta migliaia di volte.

Crescita demografica. A prima vista, è chiaro che la natura della dinamica del numero delle diverse specie di organismi nella popolazione dovrebbe essere associata a indicatori demografici, che si formano anche nel processo di evoluzione e riflettono le condizioni di vita della specie in un habitat particolare. Tuttavia, nonostante sia la fertilità, la mortalità e la struttura per età siano molto importanti, nessuno di questi indicatori può essere utilizzato per giudicare le proprietà della dinamica della popolazione nel suo insieme.

In una certa misura, queste proprietà sono rivelate dal processo di crescita della popolazione, che caratterizza la sua capacità di ripristinare i numeri dopo una catastrofe o di aumentare i numeri quando gli organismi popolano nicchie ecologiche libere.

Fluttuazioni nel numero della popolazione. Quando la crescita della popolazione finisce, il suo numero inizia a fluttuare (rispetto a un valore più o meno costante). Questo fenomeno è causato da vari fattori. Lo stesso processo di dinamica della popolazione in questo caso può manifestarsi anche in modi diversi.

In molte specie di animali e piante, le fluttuazioni della dimensione della popolazione sono causate dai cambiamenti stagionali delle condizioni di vita (temperatura, umidità, illuminazione, approvvigionamento alimentare, ecc.). Vengono mostrati esempi di fluttuazioni stagionali nel numero delle popolazioni - nubi di zanzare, foreste piene di uccelli, campi ricoperti di fiordalisi - in tempo caldo dell'anno, nel periodo invernale questi fenomeni sono praticamente ridotti a zero.

Di grande interesse sono le fluttuazioni demografiche che si verificano di anno in anno. Sono chiamati interannuali anziché intraannuali o stagionali. Le dinamiche interannuali della popolazione possono essere di natura diversa e manifestarsi sotto forma di ondate di cambiamenti regolari (abbondanza, biomassa, struttura della popolazione) o sotto forma di frequenti cambiamenti simili a salti.

In entrambi i casi, questi cambiamenti possono essere regolari, cioè ciclici o irregolari - caotici. I primi, a differenza dei secondi, contengono elementi che si ripetono ad intervalli regolari (ad esempio, ogni 10 anni la dimensione della popolazione raggiunge un certo valore massimo).

Le fluttuazioni del numero di alcune specie di uccelli (ad esempio il passero urbano) o di pesci (alborella, vendace, ghiozzi, ecc.) osservate di anno in anno forniscono un esempio di variazioni irregolari nella dimensione della popolazione, associate, di norma, con variazioni delle condizioni climatiche o con variazioni dell'inquinamento ambientale, habitat con sostanze che hanno un effetto dannoso sugli organismi.

Gli esempi più famosi di fluttuazioni cicliche includono le fluttuazioni articolari nel numero di alcune specie di mammiferi settentrionali. Ad esempio, i cicli di periodicità di tre e quattro anni sono caratteristici di molti roditori simili a topi settentrionali (topi, arvicole, lemming) e dei loro predatori (gufo polare, volpi artiche), così come lepri e linci.

In Europa, i lemming a volte raggiungono una densità così elevata che iniziano a migrare dai loro habitat sovrappopolati. Sia nei lemming che nelle locuste, non ogni aumento del numero è accompagnato dalla migrazione.

A volte le fluttuazioni cicliche delle dimensioni della popolazione possono essere spiegate da complesse interazioni tra popolazioni di diverse specie animali e vegetali nelle comunità.

Consideriamo, ad esempio, le fluttuazioni dell'abbondanza di alcune specie di insetti nelle foreste europee, ad esempio le farfalle della falena del pino e della falena del larice (Fig. 24), le cui larve si nutrono delle foglie degli alberi. I picchi di popolazione si ripetono in circa 4-10 anni.

Le fluttuazioni del numero di queste specie sono determinate sia dalla dinamica della biomassa degli alberi sia dalle fluttuazioni del numero di uccelli che si nutrono di insetti. Con l'aumento della biomassa degli alberi nella foresta, gli alberi più grandi e più antichi diventano suscettibili ai bruchi di budworm e spesso muoiono a causa della ripetuta defogliazione (scomparsa delle foglie).

La morte e la decomposizione del legno ritornano al suolo forestale nutrienti... Sono utilizzati per il loro sviluppo da giovani alberi, meno sensibili all'attacco degli insetti. La crescita dei giovani alberi è facilitata anche da un aumento dell'illuminazione dovuto alla morte di alberi secolari con grandi chiome. Nel frattempo, gli uccelli stanno diminuendo il numero di budworms. Tuttavia, come risultato della crescita degli alberi, (numero) ricomincia ad aumentare e il processo si ripete.

Se consideriamo l'esistenza di foreste di conifere per lunghi periodi di tempo, diventa chiaro che il rotolo di foglie ringiovanisce periodicamente l'ecosistema. foresta di conifere, ne è parte integrante. Pertanto, l'aumento del numero di questa farfalla non rappresenta una catastrofe, come potrebbe sembrare a chiunque veda alberi morti e morenti in una certa fase del ciclo.

Le ragioni forti fluttuazioni la dimensione di alcune popolazioni può essere diversa da fattori abiotici e biotici. A volte queste fluttuazioni sono in buon accordo con i cambiamenti delle condizioni climatiche. Tuttavia, in alcuni casi, è impossibile spiegare i cambiamenti nelle dimensioni di una particolare popolazione dall'influenza di fattori esterni. Le ragioni delle fluttuazioni nella dimensione della popolazione possono risiedere in se stesse; poi si parla di fattori interni alla dinamica della popolazione.

Regolazione della dimensione della popolazione. La regolazione del numero è intesa come la capacità di una popolazione di auto-rigenerare il numero dei suoi individui alla sua dimensione abituale, determinata dalle condizioni e dalle risorse della sua nicchia ecologica. Questa capacità è fornita da un sistema di meccanismi che sembrano attivarsi automaticamente quando la densità di popolazione raggiunge valori troppo alti o troppo bassi. I meccanismi di regolazione possono avere il carattere di reazioni comportamentali, demografiche e fisiologiche degli organismi ai cambiamenti nella loro densità.

Sono noti casi in cui in condizioni di sovrappopolazione in un certo numero di mammiferi si verificano bruschi cambiamenti nello stato fisiologico. Tali cambiamenti colpiscono principalmente gli organi del sistema neuroendocrino, influenzando il comportamento degli animali, modificando la loro resistenza alle malattie e ad altri tipi di stress. A volte questo porta a un aumento della mortalità degli individui e quindi a una diminuzione della densità di popolazione. Le lepri bianche, ad esempio, spesso muoiono improvvisamente per "malattia da shock" durante i periodi di picco del numero. In alcune specie ittiche, con un'elevata abbondanza di individui, gli adulti passano a nutrirsi dei loro giovani, di conseguenza la popolazione inizia a diminuire.

Non si deve pensare che la presenza di meccanismi regolatori debba sempre stabilizzare la popolazione. In alcuni casi, la loro azione può portare a fluttuazioni cicliche dei numeri, anche in condizioni di vita costanti. Tracce di manifestazione azioni diverse fattori regolatori si trovano abbastanza spesso nella dinamica delle popolazioni, che sono caratterizzate da fluttuazioni cicliche dei numeri.

Le popolazioni di specie sono le principali unità funzionali della natura vivente. Sono elementi di comunità, ecosistemi, partecipanti ai principali processi di trasformazione della materia e trasferimento di energia.

Le popolazioni hanno indicatori caratteristici inerenti solo a loro, ad esempio struttura, densità, numero, fertilità, mortalità. Alcune caratteristiche delle popolazioni sono correlate: la mortalità determina la struttura, la fertilità determina la densità, ecc.

I processi di cambiamento della popolazione nel tempo sono chiamati dinamica della popolazione. Questi cambiamenti sono il risultato dell'azione di molti fattori ambientali, nonché dei meccanismi interni di regolazione della popolazione.

Le dimensioni, la densità, il sesso e la composizione per età della popolazione cambiano continuamente. Questi cambiamenti sono associati sia a ragioni esterne alla popolazione, sia a meccanismi interni di regolazione inerenti a ciascuna popolazione. Tutti questi cambiamenti sono importanti per la popolazione, la aiutano a sopravvivere e ad adattarsi alle mutevoli condizioni dell'habitat. Il rapporto tra regolatori interni ed esterni è diverso. L'importanza di alcuni rispetto ad altri è ancora contestata da vari scienziati.

Sulla base delle informazioni disponibili nella letteratura ecologica fino ad oggi sulla popolazione, rispondi alle domande e spiega le tue risposte con esempi specifici.

Ma prima, scopri cos'è Sfida ambientale (situazione)?

- si tratta di una situazione che si è verificata in condizioni naturali o formulata artificialmente, in cui si richiede di ottenere un certo risultato utile per armonizzare i rapporti nei sistemi "uomo - ambiente", "natura - società", "organismo - ambiente".

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