Основные характеристики популяций

Численность и плотность – основные параметры популяции. Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Плотность – количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности.

Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.

Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).

Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.

Различают три типа смертности:

- одинаковый на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;

- повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб – 1-2% мальков, у насекомых – менее 0, 5% личинок);

- высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах.

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.

В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения, особенно у мелких животных (саранча, 28-точечная картофельная коровка, колорадский жук, грызуны, вороны, воробьи; из растений – амброзия, борщевик Сосновского в северной республике Коми, одуванчик, прилипало гималайское, отчасти – дуб монгольский). Нередко растущими становятся популяции крупных животных в условиях заповедного режима (лоси в Магаданском заповеднике, на Аляске, олень пятнистый в Уссурийском заповеднике, слоны в национальном парке Кении) или интродукции (лось в Ленинградской области, ондатра в Восточной Европе, домашние кошки в отдельных семьях). При переуплотнении у растений (обычно совпадает с началом сомкнутости покрова, кронового полога) начинается дифференциация особей по размерам и жизненному состоянию, самоизреживание популяций, а у животных (обычно совпадает с достижением половой зрелости молодняка) начинается миграция на сопредельные свободные участки.

Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. Чаще всего неумеренно растущими бывают популяции нежелательных видов, сокращающимися – редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.

74. Элементарные эволюционные факторы: мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и их характеристика.

1. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ — свойство организмов повторять в ряду поколений сходные типы обмена в-в и

индивид. развития в целом. Обеспечивается самовоспроизведением материальных единиц Н. - генов,

локализованных в специфич. структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы. Вместе с изменчивостью Н.

обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.

2. ИЗМЕНЧИВОСТЬ — разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства.

Присуща всем живым организмам. Различают Изменчивость: наследств. и ненаследств.; индивидуальную и

групповую, качеств. и количеств., направленную и ненаправленную. Наследств. изменчивость обусловлена

возникновением мутаций, ненаследств. — воздействием факторов внеш. среды. Явления наследственности и

изменчивости лежат в основе эволюции.

3. БОРЬБА ЗА СУЩЕСТВОВАНИЕ — одно из осн. понятий в теории эволюции Ч. Дарвина, которое он

употреблял для обозначения отношений между организмами, а также между организмами и абиотич. условиями,

приводящих к гибели менее приспособленных и выживанию наиболее приспособленных особей, т.е. к естеств.

отбору. Сложность проблемы и метафорич. характер термина породили его различ. толкования и даже исключение

этого понятия из эволюц. биологии нек-рыми совр. дарвинистами. Делались попытки учение о борьбе за сущ.

переносить на человеческое об-во (социальный дарвинизм).

4. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР — процесс выживания и воспроизведения организмов, наиб.

приспособленных к условиям среды, и гибели в ходе эволюции неприспособленных. Е. О. — следствие борьбы за

существование; обусловливает, относит. целесообразность строения и функций организмов; творч. роль Е. О.

выражается в преобразовании популяций, приводящем к появлению новых видов. Е. О. как осн. движущий фактор

ист. развития живой природы открыт Ч. Дарвином.

5. ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ (адаптация, целесообразность) ее столько много (строение тела, окраска,

поведение, забота о потомстве и т.д.), что практически изучить не возможно, до Дарвина эту проблему решали с

позиции креацинизма, изначальна и неизменна.

6. ПОПУЛЯЦИОННЫЕ ВОЛНЫ (волны жизни) — периодические или непериодические колебания

численности видов всех живых организмов, как правило, действует избирательно, случайно уничтожают особи,

благодаря чему редкий генотип может сделаться обычным, и подхвачен Е. О.

7. ИЗОЛЯЦИЯ (от франц. isolation — отделение, разобщение), возникновение барьеров (терр. — механич.,

экологич., поведение., физиол. — морфол., генетич.), препятствующих свободному скрещиванию организмов; одна

из причин разобщения и углубления различий между близкими формами и образования новых видов.

8. МУТАЦИИ (от лат. mutatio — изменение, перемена), возникающие естественно или вызываемые

искусственно изменения наследств. свойств организма в результате перестроек и нарушений в генетич. материале

организма — хромосомах и генах. М. — основа наследств. изменчивости в живой природе.

МУТАЦИОННАЯ ТЕОРИЯ возникла в результате открытия мутаций — наследств. изменений признаков и

свойств организмов. Согласно М. т. (рос. ученый С. И. Коржинский, 1899, нидерл. — Х. Де Фриз, 1901-1903),

резкие, внезапные мутации — решающий фактор эволюции, сразу ведущий к возникновению новых видов; естеств.

отбору отводилась подсобная роль. При дальнейшем синтезе генетики и дарвинизма (1920-30) было показано, что

эволюция может происходить только путем Е. О. мутаций.

9. ДРЕЙФ ГЕНОВ (дрейф-движение) — если численность резко идет на убыль (наводнение, пожар и т.д.)

остается несколько особей (биолог. св-ва не имеют никаких значений) в дальнейшем эта популяция (пережив

катастрофы) и определит генетич. структуру новой популяции, при этом некоторые бывшие мутации исчезнут, а

другие мутации возникнут.

В природе постоянно происходит колебание численности популяций: число особей в популяции то

сокращается, то увеличивается. Эти процессы сменяют друг друга более или менее регулярно, поэтому их называют

волнами жизни или популяционными волнами. В одних случаях они связаны с сезоном года (у многих насекомых,

у однолетних растений). В других случаях волны наблюдаются через более длительные сроки и связаны с

колебаниями климатических условий или урожаев кормов (массовое размножение белок, зайцев, мышей,

насекомых). Иногда причиной изменения численности популяций являются лесной пожар, наводнение, очень

сильные морозы или засухи.

Волны эти совершенно случайно и резко изменяют в популяции концентрации редко встречающихся генов

и генотипов. В период спада волн одни гены и генотипы могут исчезнуть полностью, притом случайно и

независимо от их биологической ценности. А другие также случайно останутся и при том новом нарастании

численности популяции резко повысят свою концентрацию. Популяционные волны, как и мутационный процесс,

поставляют случайный, ненаправленный наследственный материал для борьбы за существование и естественного

отбора.

Дарвин отметил соотносительный характер наследственной изменчивости: длинные конечности животных

почти всегда сопровождаются удлиненной шеей, у бесшерстных собак наблюдаются недоразвитые зубы.

Связан с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а двух и более

признаков. В основе всех видов наследственной изменчивости лежит изменение гена или совокупности генов.

Поэтому, проводя отбор по одному, нужному признаку, следует учитывать возможность появления в потомстве

других, иногда нежелательных признаков, соотносительно с ним связанных.

Неопределенная изменчивость, которая затрагивает хромосомы или гены, т.е. материальные основы

наследственности, она обусловлена изменением генов или образованием новых комбинаций их в потомстве.

мутации — обусловлены изменением генов

комбинативная — вызван новой комбинацией генов в потомстве

соотносительная — связана с тем, что один и тот же ген оказывает влияние на формирование не одного, а

двух и более признаков.

Наследственность и изменчивость, — разные свойства организмов, обусловливающие сходство и

несходство потомства с родителями и с более отдаленными предками. Наследственность выражает устойчивость

органических форм в ряду поколений, а изменчивость — их способность к преобразованию.

Дивергенция (от ср. -век. лат. диверго — отклоняюсь), расхождение признаков и свойств у первоначально

близких групп организмов в ходе эволюции. Результат обитания в разных условиях и неодинаково направленного

Е. О. Понятие дивергенция введено Дарвином для объяснения многообразия сортов культурных р-ний…)