logo
підручник екологія

Тема: 1.3 організація і функціонування екологічних систем. План викладу і засвоєння матеріалу

1.3.1.Популяція як форма існування виду.

1.3.2. Біоценоз, біогеоценоз, екосистема. Взаємодії в екологічних системах.

1.3.3.Продуктивність та продукція екосистем. Сукцесії.

1.3.4.Агроекосистеми та їх ознаки.

Ключові поняття та терміни:

1.3.1 Популяція як форма існування виду.

Виходячи із головних властивостей живого в екології виділяють наступні рівні організацій живої матерії:

К літина тканина орган організм популяція біоценоз екосистема біосфера

Спрощений варіант розуміння рівнів організації живої матерії можна побудувати на складових вищих рівнів по відношенню до нижчих рівнів.

Отже, сукупність клітин, які виконують різні функції, будуть складати організм, а сукупність особин одного виду, які займають певну територію -популяцію, сукупність популяцій - біоценоз, екосистему, сукупність екосистем планети Земля творить біосферу. Взаємодія з фізичним середовищем (енергією та речовиною) на кожному рівні зумовлює існування визначених функціональних систем. Отже, екологія вивчає системи, які вищі за організмовий рівень, тобто такі, в склад яких входять окремі групи організмів і між ними обов'язково мають виникати якісь взаємовідносини, а також взаємовідносини їх з навколишнім середовищем. Однак, чітких меж між окремими рівнями організації живих систем не існує, оскільки необхідно брати до уваги і такі фактори, як взаємозалежність і взаємовплив. Наприклад, окремий організм не здатен до довгого ізольованого існування за межами своєї популяції, так як і окремий орган за межами організму.

Отже, екологія досліджує явища, які займають шість рівнів організації живої природи: організму, популяції, виду, біоценозу, біогеоценозу, біосфери.

Організм. Вивчаючи особину конкретного виду, ми досліджуємо, по суті, організм. Організацією і функціонуванням організму займається доволі успішно низка біологічних дисциплін: анатомія, систематика, фізіологія, ембріологія і частково генетика. Ставлення організмів до середовища вивчає екологія організмів. Організми одного виду займають певну територію, або ареал. Розділ екології який займається вивченням популяцій називається- демекологією.

Термін по­пуляція запозичений з демографії В. Іогансеном у 1905 році для позначення групи особин одного виду, а інколи навіть однорідної сукупності особин різних видів. Таким чином, терміном популяція почали позначати не довільно ви­брану групу особин, а реально існуючу частину виду, яка відрізняється від сусідніх угруповань певними груповими біологічними ознаками. Популяція — це не випадкове і тимчасове, а тривале у часі й просторі угруповання особин одного виду, пов'язаних більш тісними родинними зв'язками і більш схожи­ми між собою, ніж з представниками інших подібних угруповань. Отже, по­пуляція — це сукупність особин певного виду, які здатні до вільного схрещу­вання, населяють певний простір протягом багатьох поколінь і відокремлені від інших подібних угруповань.

Найбільш істотними ознаками популяцій є динаміка чисельності осо­бин, співвідношення статей, віковий склад, територіальна структура і щільність заселення.

Узагальнюючи ознаки, можна зробити висновок. Що кожна популяція мас певний властивий їй темп і ритм обміну речовин в екосистемі. Вона може складатися з дрібніших угруповань, мікро популяцій, колоній, зграй тощо, але такі угруповання нестійкі в часі й періодично включаються у загальний популяційний ритм. Отже, кожен вид має структуру, яка властива тільки йому. Вивчення популяційної структури виду має надзвичайно важ­ливе теоретичне і практичне значення при здійсненні заходів з раціонально­го природокористування. Важливо знати загальні біологічні властивості виду, а також як впливає зовнішнє середовище на його формування. Популяція завжди перебуває під впливом багатьох факторів і реакція на конкретний фактор залежить від взаємного розташування або спільної їх дії. Зокрема, розглянемо, які фактори впливають на чисельність популяції, загальну кількість особин на даній території або в даному обсязі, котрі належать до однієї популяції. Повінь, пожежа, град, раптові морози, посуха, бурелом, над­мірне застосування хімічних препаратів, реконструкція ландшафту, вселен­ня нових видів хижаків, паразитів, епідемії — все це може призвести до повної її загибелі. Загибель або різке скорочення чисельності популяції, як правило, викликає ланцюгову реакцію в біоценозі та може спричинити коли­вання чисельності популяцій інших видів. Аналіз причин загибелі окремих видів свідчить про те, що зникнення одного виду рослин викликає загибель від 3—4 до 20—30 і навіть більше видів тварин.

Популяції багатьох видів досить уразливі не лише в місцях розмножен­ня. Несприятливі умови на шляхах міграцій і в місцях зимівлі можуть поста­вити популяцію на грань загибелі. Отже, створення сприятливих умов у ра­йонах розмноження, обмеження факторів смертності ще не забезпечує збільшення чисельності видів, якщо не усунути загрозу масової загибелі осо­бин під час сезонних мандрівок.

Для популяції як еколого – біологічного явища характерні певні ознаки: чисельність, щільність, вікова та статева структура.

Чисельність – це кількість особин, з яких складається популяція. Вона може бути більш – менш постійною або різко змінюватися потім в різні сезони в залежності від умов.

Щільність популяцій — це середня кількість особин, що припадає на одиницю простору. При сталій площі ареалу або при обмежених можливо­стях його розширення щільність популяцій прямо залежить від їхньої чи­сельності. Щільність і чисельність — поняття не тотожні. Популяції, пред­ставлені великою кількістю особин, можуть займати велику площу і мати нижчу щільність, ніж популяції нечисленні, але стиснені певними територі­альними межами. Внутрішнім популяційним регулятором чисельності є, го­ловним чином, не кількість особин, а просторове розташування їх. В еколо­гії існує поняття оптимальної щільності, при якій популяція має найвищу життєздатність.

При зниженні чисельності зменшуються можливості обміну генетичною інформацією, утворюються окремі замкнені кільця близьких родичів, що призводить до зниження життєздатності молоді.

Зростає тиск конкурентів. У видів, яким притаманний колоніальний або груповий спосіб життя, значно знижуються можливості опору ворогам. Але одночасно зі зниженням щільності звільняється життєвий простір, відтво­рюється кормова база, увага хижаків переключається на інші об'єкти або кількість їх також різко зменшується.

Ставлення людини до того чи іншого виду визначається його демогра­фічним станом. Тому пізнання закономірностей динаміки чисельності попу­ляцій має першочергове значення. У кожний конкретний момент будь-яка популяція складається з певної кількості особин, але ця величина досить динамічна. Часто вона залежить від народжуваності й смертності у популяції.

Відтворення потомства — головне джерело поповнення популяції. У рос­лин — це кількість насіння, у риб — ікринок, у птахів — яєць та ін.

Швидкість зростання популяції визначається біотичним потенціалом. Біотичний потенціал — це кількість нащадків, яку здатна дати одна особина або одна пара. У одних видів біотичний потенціал може перевищувати мільярд, у інших — обмежуватись кількома десятками.

Види, що живуть у сприятливих умовах і добре пристосовані до вижи­вання, мають низький біотичний потенціал і, навпаки, висока смертність зумовлює надзвичайну плодючість. Наприклад, риби, які не турбуються про потомство, відкладають тисячі і навіть мільйони ікринок. Місячний біотич­ний потенціал риби — до 3 млрд., а в акул, які народжують живих малят, він обмежений десятками. Більшість шкідливих комах здатні плодити від кількох сотень до тисячі особин.

Для стабілізації популяцій достатньо, щоб до періоду розмноження до­живало стільки потомків, скільки було батьків. Якщо відсоток виживання вищий за відсоток рівноваги, популяція зростає, якщо нижчий — зменшуєть­ся. Це необхідно враховувати як при боротьбі з шкідниками, так і при охо­роні зникаючих видів.

Чисельність будь-якої популяції коливається під впливом дії біотичних і абіотичних факторів. Один і той самий фактор може відігравати, залежно від стану популяції, як позитивну, так і негативну роль.

Вікова структура популяцій. У кожній популяції є групи різнові­кових особин, співвідношення яких характеризує здатність популяції до роз­множення. Розрізняють три стадії віку: перед продуктивний, репродуктивний і постпродуктивний. Тривалість цих стадій у різних організмів дуже відрізняєть­ся. У багатьох тварин і рослин особливо тривалим буває перед продуктивний період. При сприятливих умовах у популяції присутні всі вікові групи, які забезпечують відносно стабільний рівень її чисельності. На віковий склад популяції впливають тривалість життя особин, період-досягнення статевої зрілості, тривалість періоду розмноження, плодючість і смертність вікових груп. Вікову структуру популяцій часто зображають у вигляді вікових пірамід.

Врахування й аналіз вікової структури природних популяцій має велике значення для раціонального мисливського промислу і прогнозування попу­ляційно-екологічної ситуації.

Статева структура популяцій має важливе значення для подальшого зростання її чисельності.