Тема уроку: Популяція живих організмів
та їх основні напрямки.
Робимо опорний конспект (терміни та схеми)
Популяція (лат. populatio – населення) – це сукупність особин одного виду організмів,
які упродовж багатьох поколінь існують в межах певної території, вільно схрещуються
і відносно ізольовані від інших популяцій виду.
Під словами «відносно
ізольованими» мається на увазі, що схрещування між особинами, що належать до однієї
популяції, більш імовірне, ніж схрещування між особинами з різних популяцій.
Пояснимо сказане прикладом. Припустімо, що є два озера,
у яких мешкає певний вид риб. Ці озера не з’єднані одне з одним, тому риби, що населяють
їх, не можуть схрещуватись між собою. Тоді ми можемо стверджувати, що в кожному
озері існує своя популяція. Такі популяції,
особини яких не можуть схрещуватися між собою, називають репродуктивно ізольованими.
У природі ситуація зазвичай складніша. Між популяціями
є певний обмін особинами, але його рівень не перевищує якогось критичного значення.
При цьому ймовірність схрещування особин, що належать до різних популяцій, менша,
ніж імовірність схрещування особин усередині однієї популяції.
Припустімо тепер, що між нашими озерами є невеличкий
канал, яким риби можуть плавати. Тоді відбуватиметься схрещування особин, народжених у різних озерах. Але якщо ймовірність
того, що риба знайде собі партнера зі свого озера, вища за ймовірність знайти партнера
з іншого озера, то можна говорити про наявність двох популяцій. А от якщо ці ймовірності
однакові, тоді обидва озера населені однією популяцією риб.
Характеристики популяцій
1. чисельність популяції – кількість особин в популяції.
Популяції відрізняються одна від одної кількістю особин,
що входять до їх складу. Так, популяція амурських тигрів, які мешкають уздовж берегів
річок Амур та Уссурі, складається щонайменше з 500 особин, а чисельність однієї
зграї перелітної сарани може перевищувати 50 млрд особин.
Що може впливати на кількість особин у популяції?
Багато чинників впливає на кількість
особин у популяції. Як правило, популяції хижаків менші за популяції рослиноїдних
тварин, а популяції великих тварин – менші,
ніж дрібних.
2. щільність (густина)– кількість особин на одиницю площі. Вона залежить від того, скільки організмів цього виду мешкає на території, яку займає
популяція.
Щільність завжди має максимальне та мінімальне значення. Якщо організмів
у популяції стає забагато, то ресурсів (їжі, води, місця тощо) усім не вистачає,
і починається вимирання від голоду. Якщо ж щільність надто низька, то ймовірність
зустрічі та плідного схрещування настільки мала, що в популяції смертність перевищує
народжуваність, і популяція вимирає. Тому в більшості популяцій чисельність і щільність
підтримуються на певному оптимальному рівні.
Усередині популяції
особини можуть бути розподілені по– різному. Цей розподіл пояснюється особливостями
фізіології та поведінки організмів. Найпоширенішими є три типи розподілу особин
у просторі: випадковий, рівномірний і груповий
.
а. Випадковий розподіл особин простежується в однорідному середовищі,
коли організми не сконцентровані в групи. .
б. Рівномірний розподіл особин виникає тоді, коли на особин популяції
діє декілька головних факторів. Такий тип розподілу властивий, наприклад, газонним
культурам.
в.
групове – найпоширеніше, пов'язане з особливостями дисемінації (висипання
важкого насіння, поширення плодів і насіння), вегетативним розмноженням, скупченням в найпридатніших
і найвдаліших місцях. Плямистий
(груповий, агрегований) розподіл найчастіше трапляється в природі (зграї птахів, рої бджіл, стада копитних).
За такого розміщення особин простежується ефект групи, сутність
якого полягає в тому, що на рівні групи зростає ймовірність виживання особин у мінливих
умовах середовища.
3. Статева структура – наявність в популяції особин різнної статті, яка виявляється
у співвідношенні в популяції особин різних статей (самців, самиць та гермафродитів)
різного віку.
В популяції розрізняють одностатеві
та двостатеві популяції:
Одностатеві статеві популяції складаються лише із жіночих особин і розмножуються партеногенезом
(розвиток яйцеклітинни відбувається без запліднення яйцеклітини відбувається без
запліднення: бджоли, коловертки, багато спорових і насінних рослин).
Але у природі більше поширенні двостатеві популяції
У популяціях більшості
роздільностатевих тварин співвідношення самців і самиць приблизно 1 : 1.
3. Вікова структура – параметр, який характеризує співвідношення різних вікових
груп організмів у популяції. Кожна особина завжди є членом певної вікової
групи — покоління, приплоду, вікової групи. Тому неминуче, що кожна популяція
повинна володіти певною віковою структурою.
Динамічні характеристики
популяції описують її зміни
Параметри популяції, такі як чисельність, щільність, статева
структура, з часом можуть змінюватися. Чисельність популяції може змінюватися
в результаті дії різних чинників. По– перше,
це співвідношення народжуваності та смертності. Причини смертності можуть бути як
внутрішні (старіння), так і зовнішні (хижаки, хвороби, брак ресурсів). Зазвичай
надмірне збільшення щільності популяції призводить до зменшення народжуваності (наприклад,
пригнічується шлюбна поведінка) і зростання смертності через хвороби та активізацію
хижаків. Іншим важливим чинником,
що регулює кількість особин у популяції, є міграції.
При цьому варто розрізняти еміграцію
(відтік особин із популяції) та імміграцію
(приплив нових особин до популяції). Багато організмів, коли їхня чисельність значно
зростає, вдаються до міграцій у пошуках нових ресурсів. Такі, наприклад, лемінги
(дрібні гризуни) та багато комах.
Співвідношення народжуваності, смертності, еміграції
та імміграції визначає тривалі зміни чисельності популяції, їх називають популяційною динамікою.
Популяці́йна динаміка – дослідження змін розміру популяцій,
їх склад за віком та іншими ознаками, взаємодії між популяціями, та біологічних
і екологічних процесів, що впливають на ці зміни.
Експоненціальне зростання. Спостерігається, коли природний приріст не залежить
від щільності популяції. Зазвичай він характерний для молодих популяцій, що займають
нові місця проживання, коли ресурси чи хижаки не обмежують збільшення популяції.
Крива залежності чисельності популяції від часу є графіком показникової функції.
Логістичне зростання. Спостерігається, якщо природний приріст популяції зменшується
обернено пропорційно до чисельності: що більша популяція, то повільніше вона зростає.
Таке зростання характерне для більшості хребетних тварин. Починаючи з деякої чисельності,
приріст популяції починає зменшуватись і стає нульовим. Густина популяції досягає
постійного значення, коли кількість народжуваних і кількість померлих за одиницю
часу врівноважують одна одну.
Періодичні коливання
чисельності популяції. Іноді популяція
того чи того виду зазнає періодичних коливань чисельності. Зазвичай це зумовлено
дією зовнішніх сил: сезонних змін клімату, хижацтва. Альфред Лотка та Віто Вольтерра
довели, що в системі «хижак– жертва» неодмінно виникають періодичні коливання чисельності
хижака та жертви.
Хаотична поведінка чисельності популяції. Іноді чисельність популяції
піддається випадковим, неперіодичним коливанням. Таку динаміку виявляють популяції
багатьох комах, зокрема сарани. Протягом багатьох років чисельність може залишатися
дуже низькою, а потім відбуваються раптові популяційні спалахи. Передбачення таких спалахів допомогло б боротися зі шкідниками,
однак це складне практичне та теоретичне завдання.
Генофонд популяції
Повернемося до наших озер, але тепер звернімося до генетики.
Припустимо, що в риб є ген, відповідальний, наприклад, за забарвлення плавців. Алель
А відповідає за червоний колір плавців, а алель а – за безбарвні плавці. Нехай тепер у риб із першого
озера наявні обидва алелі, а в риб із другого –
лише алель а. Неважко дійти висновку, як виглядатимуть риби в цих озерах:
у першому будуть риби і з червоними, і з безбарвними плавцями, а в другому
– лише з безбарвними.
Якщо врахувати те, що озера не з’єднані одне з одним
і риби не можуть перетнути суходільний кордон між озерами, то носії алеля А не можуть
потрапити з першого озера до другого, а отже, у другому озері не буде риб із червоними
плавцями.
Тут ми доходимо важливого висновку:
набори та співвідношення алелів у різних популяціях різняться. Унікальний набір
алелів кожної популяції називають генофондом.
Нехай обидва озера з’єднані невеличким водним каналом.
Тепер риби можуть проплисти цим каналом і потрапити до другого озера, але вважатимемо,
що цей потік особин незначний. Тоді алелі А можуть «перетікати» до другого озера
разом із рибами, що мігрують. Таке явище називають потік генів. Потік генів дає підстави об’єднати популяції в одну сукупність
– біологічний
вид. Популяції, що тривалий час репродуктивно ізольовані, накопичуватимуть відмінності,
а це в результаті може привести до виникнення нових видів.
Немає коментарів:
Дописати коментар