Подходы к определению понятия «популяция».

Подходы к определению понятия «популяция».

До 40-50 гг. «популяция» - (народ, население) не предавалось строгого терминологического значения. Под популяцией понимали любую группу особей одного вида. С развитием популяционной биологии, такое понятие оказалось недостаточным. Поэтому выделилось 3 подхода к пониманию популяции, как внутривидовой группировки. 1. Первое направление – экологическое. С точки зрения эколога под популяцией стали понимать группу особей одного вида, как целая реагирующая на действия различных внешних факторов среды. Пример: температурные границы томата, арбуза.

2. Генетическая – популяция – группа особей одного вида, которую можно определить, как находящуюся в динамическом равновесии систему генотипов. Так впервые представили нам популяцию Иогансен, Дарлингтон (начало прошлого века), Четвериков.

3. Синтетическое (эволюционное) – популяция рассматривается как минимальная эволюционная система. Популяция - 1) минимальная самовоспроизводящаяся группа особей 1 вида. (Под минимальной самовоспроизводящейся группой следует понимать группу особей, численность которой достаточна для обеспечения самовоспроизводства на протяжении большого числа поколений и для выживания при резких изменениях факторов среды с учетом волн численности). 2) На протяжении эволюционно длительного времени заселяют определенное пространство. (Эволюционно длительное время определяет элементарные эволюционные изменения). 3) Образует самостоятельную генетическую систему (расы- беларусы -рецесс., азиаты-доминант). 4) Формирование собственно экологического гиперпространства - часть экологической ниши. Экологическая ниша- полный диапазон условий необходимый для существования вида (Картофель-супесчаные почвы, продолжительность светового дня, температура).

 

 

Типы популяций в зависимости от степени изоляции и способа размножения.

1. В зависимости от степени изолированности, регулярности и постоянства связи между особями разных популяций: а) географические, разобщены географическими факторами к которым относятся: горы, реки, водоемы. Серебровский изучил феногеографию беспородных кур Дагестана, выделил несколько самостоятельных популяций, границы которых определяются границами ущелий региона.

б) Экологические – разобщены в силу действия экологических факторов.

в) Элементарные или локальные популяции – разобщены в силу действия биологической изоляции. Биологическая изоляция может быть в результате сезонной половой активности, либо она может быть основана на генетической изоляции. Генетическая изоляция заключается в том, что происходит изменение количества и структуры хромосом. Могут формироваться генетические барьеры.

2. Способ размножения. Различают 4 группы популяций:

а) популяции самоопылителей (горох, фасоль, пшеница);

б) популяции перекрестников;

в) популяции апомикто- и партеногенетических организмов. Апомиксис – развитие организма из кл. зародышевого мешка (ястребинка).

г) популяции, размножающиеся бесполым путем.

Метапопуляция – группа пространственно разделенных популяций одного вида, которые взаимодействуют на определенном уровне. Этот термин предложил в 1969 году Левин, который описал модель динамики популяций насекомых на сельхозугодиях. Метапопуляция рассматривается как совокупность разделенных популяций вместе с пространством, пригодным для их обитания, но в данный момент не занятым ими. Особи популяций могут мигрировать как на территорию малочисленной популяции, препятствуя ее вымиранию, так и на территорию многочисленной популяции, вызывая демографический взрыв. Субпопуляция – когда в пределах популяции существует группа особей, характеризующаяся наличием признака (чаще всего морфологического), который отсутствует у остальных особей популяции и сохраняется в последовательных генерациях.

3. По размерам ареала выделяют макро - и микропопуляции. Экологи выделяли популяции и называли ценопопуляции.

 

 

Подходы к изучению популяций.

Выделяют следующие основные подходы к изучению популяций (по Яблокову): генетический, экологический, морфологический, биохимический, онтогенетический, физиологический, этологический и фенетический подходы.

Генетический подход: занимает основополагающее место, в связи с тем, что устойчив, эволюционно значим, изменения экологических, морфологических, физиологических и других свойств популяции обязательно связаны с изменениями генетической структуры популяций. Главная задача популяционной генетики - выяснение закономерностей динамики, генетической структуры популяции. Суть генетического подхода состоит, в выяснении статистических и динамических частот тех или иных аллелей и генотипического состава природной группировки особей разного ранга.

Экологический подход: экология выясняет закономерности, взаимоотношений организма и окружающей среды, в связи с этим в популяционной биологии экологический подход означает выяснение связи популяции, как целостной системы с внешними (по отношению к популяции) факторами (биотическими и абиотическими) это означает выяснение места популяции, как консумента продуцента редуцента, место разных возрастно-половых групп в трофической паутине конкретных биогеоценозов и других связей популяции. Экологический подход связан с изучением возникновения приспособлений конкретной популяции к физико-географическому фактору среды и к биотическому отношению к использованию пространства успешно размножающихся сосуществующих друг с другом в экосистеме (конкуренция, симбиоз, хищничество). Главное направление реализации подхода:

1. Специальное изучение экологической структуры популяции;

2. Изучение экологических аспектов изоляции, взаимодействия разных популяции внутри вида и между популяциями.

3. Выяснение связи пространственно-временных изменений, генотипическое состояние популяций с изменением внешних условий.

Морфологический подход: популяционная морфология, как самостоятельное направление образовалось более 45 лет назад. Основная задача – изучение структуры, состава и динамики популяции, посредством выяснения морфологических признаков. В анализе изменчивости морфологических признаков выделяют 4 подхода: 1. Изучение внутри индивидуальной изменчивости (билатеральная симметрия, сегментация тела); 2. Изучение межиндивидуальной изменчивости каких-либо признаков внутри популяций; 3. Изучение изменчивости разных признаков внутри и между разными популяциями; 4. Сравнение изменчивости разных популяций.

5. Основные свойства популяции как биологической системы:

1. Популяция характеризуется чередой онтогенезов, т.е. популяция – непрерывный во времени поток онтогенезов, связанных родством. Оно может быть: а) сетчатым; б) дихотомическим; в) попеременным. Сетчатое, характерно для организмов, которые размножаются половым путем. Дихотомическое, характерно для облигатных, моногамных видов. Попеременное, когда половое размножение чередуется бесполым, например (мхи, папоротники). 2. Изолированность популяции (биологическая, экологическая, генетическая изоляция). 3. Целостность популяции характеризуется тем, что она, как единое целое, реагирует на влияние любых эволюционных факторов. Целостность предопределяет итог, что в пределах популяции идет обмен генетической информацией. 4. Структурированность. 5. Популяция характеризуется полиморфностью. 6. Динамичность популяции. Динамический гомеостаз – при наличии изменения, любые свойства и признаки колеблются возле какого-то среднего показателя. 7. Уникальность. Популяций одинаковых быть не может. Они отличаются по генетической структуре, по массе параметров. Для составления экологических прогнозов необходимо учитывать свойства, которые легко проявляются.

 

 

Плотность популяции.

Определение плотности – число особей или их биомасса, приходящаяся на единицу пространства или времени. Она показывает динамику популяций и ход изменений численности в пространстве и времени. Плотность является мерой относительной численности. Плотность – величина, которая изменяется. Падение плотности приводит к: снижается плодовитость, снижаются защитные реакции организма. Повышение плотности приводит к: снижению кормовой базы, жизненное пространство уменьшается, количество эпизотий увеличивается. Различают:

а) средняя плотность – количество особей на единицу всего пространства.

б) экологическая плотность – количество особей на единицу обитаемого пространства. Пример: в период зимовки средняя плотность популяции щуки в озере низка, однако её экологическая плотность в зимовальной яме (глубокий участок озера, где зимует щука) очень высока.

 

 

Продолжительность жизни

Продолжительность жизни вида зависит от условий (факторов) жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни.

Физиологическая продолжительность жизни – это такая продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими возможностями организма. Теоретически она возможна, если допустить, что в период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие факторы.

Максимальна я продолжительность жизни - это такая продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей, в реальных условиях среды. Эта величина варьирует в широких пределах: от нескольких минут у бактерий до нескольких тысячелетий у древесных растений (секвойя). Обычно, чем крупнее растение или животное, тем больше их продолжительность жизни, хотя бывают и исключения.

Смертность и рождаемость у организмов весьма существенно изменяется с возрастом. Только увязав смертность и рождаемость с возрастной структурой популяции, удается вскрыть механизмы общей смертности и определить структуру продолжительности жизни. Такую информацию можно получить с помощью таблиц выживания (расчетные таблицы для определения вероятности дожития новорожденного до каждого из последующих лет (возрастов) и изменения этой вероятности с возрастом особи).

 

 

Динамика популяций

-это процессы изменений показателей во времени и пространстве. Все структуры и границы популяций подвижны, динамичны. Непрерывно меняется возрастной состав популяции. Исчезновение одних генотипов и появление других определяют неизбежность постоянного изменения популяц-го аллелофонда. Множество эколог-их факторов, постоянно действуя в природе, ежеминутно меняют морфологические, физиологические, этологические и др. хар-ки популяций. Популяция не может сущ-ть без постоянных изменений, за счёт которых она приспосабливается к изменяющимся условиям среды. Некоторые популяции в ходе эволюции приспосабливаются к существованию в суровых, но стабильных условиях. Популяции таких организмов не приспособлены к резким изменениям условий жизни, они очень чувствительны к воздействию чел-ка и трудно поддаются восстановлению. Популяции других орг-ов, обитающие в условиях умеренного климата, в особенности популяции животных и однолетних растений способны выдерживать большие нарушения условий жизни. Колебание их численности обладает очень широкой амплитудой. Рост популяции. Такие показатели как рождаемость, смертность и возрастная структура очень важны и по их показателям можно судить о росте популяции в целом. Представления о росте популяции нужны для: -понимания их способностей к восстановлению численности; -понимания некоторых свойств динамики. Выделяют 2 типа роста
популяции: Кривые передающие хар-тер роста популяций.

 

J- рост с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начинают действовать факторы, ограничив-ие рост; S- сначала рост медленный-затем быстрее-постепенно замедляется-равновесие. J-образная кривая называется кривой экспоненциального роста (логарифмического), а S-образная кривая роста (логистический рост). Пример: S-образной кривой- для животных, которые выселяют в незанятые области, или они сами распрстраняются в новые районы. Экспоненциальная (J- образная)- отражает рост популяций некоторых микроорганизмов (грибковых дрожжей, микроскоп-их водорослей).

 

 

Подходы к определению понятия «популяция».

До 40-50 гг. «популяция» - (народ, население) не предавалось строгого терминологического значения. Под популяцией понимали любую группу особей одного вида. С развитием популяционной биологии, такое понятие оказалось недостаточным. Поэтому выделилось 3 подхода к пониманию популяции, как внутривидовой группировки. 1. Первое направление – экологическое. С точки зрения эколога под популяцией стали понимать группу особей одного вида, как целая реагирующая на действия различных внешних факторов среды. Пример: температурные границы томата, арбуза.

2. Генетическая – популяция – группа особей одного вида, которую можно определить, как находящуюся в динамическом равновесии систему генотипов. Так впервые представили нам популяцию Иогансен, Дарлингтон (начало прошлого века), Четвериков.

3. Синтетическое (эволюционное) – популяция рассматривается как минимальная эволюционная система. Популяция - 1) минимальная самовоспроизводящаяся группа особей 1 вида. (Под минимальной самовоспроизводящейся группой следует понимать группу особей, численность которой достаточна для обеспечения самовоспроизводства на протяжении большого числа поколений и для выживания при резких изменениях факторов среды с учетом волн численности). 2) На протяжении эволюционно длительного времени заселяют определенное пространство. (Эволюционно длительное время определяет элементарные эволюционные изменения). 3) Образует самостоятельную генетическую систему (расы- беларусы -рецесс., азиаты-доминант). 4) Формирование собственно экологического гиперпространства - часть экологической ниши. Экологическая ниша- полный диапазон условий необходимый для существования вида (Картофель-супесчаные почвы, продолжительность светового дня, температура).