Поняття про популяційну екологію; популяція та її характеристики. Значення популяційний досліджень для вирішення прикладних питань сучасної екології

Популяційна екологія вивчає коливання чисельності особин різних видів і встановлює причини цього явища. Вона розглядає окремі особини не ізольовано, а у складі популяцій тих особин, які відносяться до одного виду.

Термін “популяція” взятий біологами із соціології і походить від латинського “populys” (народ, населення). В екологію же термін “популяція” вперше був введений у 1903 р. В. Йогансеном.

У сучасному розумінні популяція — це окремі групи особин даного виду (або інші групи, в яких організми можуть обмінюватися генетичною інформацією), що займають певний простір і характеризуються багатьма ознаками. Ці ознаки найкраще виражаються у вигляді статичних функцій, однак характеризують групу як єдине ціле, а не окремих особин у групі. До таких характеристик відносяться: щільність, народжуваність, смертність, розподіл організмів по віку, біотичний потенціал, характер розподілу в межах території і тип росту.

Щільність популяцій — це середнє число особин на одиницю площі або об’єму, які фактично можуть бути зайняті популяцією.

Чисельність — загальна кількість особин на площі, які займає популяція.

Народжуваність — кількість нових особин, що появилися за одиницю часу у результаті розмноження.

Смертність — показник, який відображає кількість у популяції особин, що загинули за певний проміжок часу.

Приріст популяції — різниця між народжуваністю і смертністю; приріст може бути як додатний, так і від’ємний.

Темп росту — середній приріст за одиницю часу.

Популяції володіють і генетичними характеристиками, які безпосередньо пов’язані з їх екологією. До таких генетичних ознак, за Добржанським, належать: здатність до адаптацій, репродуктивну пристосованість і стійкість, тобто здатність протягом тривалого часу давати потомство.

Популяції володіють і біологічними особливостями, до яких належать: життєвий цикл популяції, її здатність до росту, диференціації і самопідтримання.

Водночас, оскільки популяція — це група особин, то для неї характерна певна структура: вікова, просторова, статева, генетична тощо.

Вікова структура — це співвідношення у популяції особин різних вікових станів. Віковий стан — це етап індивідуального розвитку особини, на якому вона характеризується певними фізіологічними та морфологічними ознаками. Так, наприклад, у рослин виділяють стан насіння, проростків, ювенільних рослин, генеративних рослин; у людей — новонароджених, дошкільного віку, молодшого шкільного віку тощо. Кожний віковий стан належить до певного вікового періоду. Їх у життєвому циклі організмів виділяють три: пререпродуктивний (молоді організми, які ще не здатні до розмноженні), репродуктивний (організми, що здатні до розмноження), пост репродуктивний (належать старі організми, які вже не здатні розмножуватися).

Вікова структура відображає демографічні процеси в популяції, вона дозволяє спрогнозувати стан цієї популяції у майбутньому.

Просторова структура — це характер розташування особин популяції у просторі, тобто вона свідчить про те: 1) наскільки рівномірно або нерівномірно розселяються організми на території, що залежить, в значній мірі, від ресурсів середовища; 

2) розташовані вони розсіяно чи групами. Це залежить від біологічних особливостей видів. Об’єднання особин у певні групи здійснюється за принципом Оллі, згідно якого як недонаселення групи , так і її перенаселення є однаково шкідливими і швидко ліквідуються шляхом розмноження або збільшення смертності. Система групового розподіли особин в популяції краще врівноважена, життєздатна. Експериментально доведено, що тут спрацьовують й соціальні механізми (бджоли виділяють і зберігають тепла для виживання всього рою при температурі, при якій гинуть окремі особини. В експерименті , коли у воду, де плавала зграя риб, добавили краплю отрути, риби виділяли слизь, яка захищала їх від отрути, тимчасом як окрема рибина не може захиститись і гине).

Статева структура характеризується співвідношенням статей у популяції, яке може бути постійним або змінюватися залежно від виду або періоду. Так, при первинному розщепленні кількість Х– та У– хромосом однакова і визначається співвідношенням 1:1, проте У–хромосома пов’язана з іншими хромосомами і в багатьох випадках такий зв’язок спричинює летальний ефект, тому вже при народженні організмів ця пропорція порушується і характеризує вторинне розщеплення. По цій причині, наприклад у людей спостерігається більше мертвонароджень та викиднів серед хлопчиків. У подальшому доля чоловічих і жіночих організмів (особливо нижчих таксономічних груп) багато в чому залежить від впливу зовнішніх факторів, що суттєво позначається на їх співвідношенні (третинному розщепленні). Так, якщо личинка кільчастого хробака (Вonellia viridis) осідає на дно океану – то формується самка, а якщо вона встигає прикріпитися до іншої самки – розвивається самець

Популяційних підхід до вивчення природи має величезне практичне значення. Не знаючи закономірностей життєдіяльності популяцій, не можна розробляти науково обґрунтовані заходу по раціональному використанню природних ресурсів, зокрема, лише дослідивши механізми регуляції чисельності організмів у популяції, оптимальну їх щільність можна розробляти допустимі норми їх відбору (наприклад у випадку промислового вилову). З іншого боку, знання популяційної екології дозволяють розробляти заходи по боротьбі з шкідниками сільського господарства.

Популяційний підхід до явищ природи оснований на здатності будь–якого виду живого організму регулювати чисельність при впливі різноманітних абіотичних і біотичних факторів зовнішнього середовища.

Екологія угруповань: поняття про біоценоз, біотоп, екосистеми

Вивченням живої природи на рівні екологічних систем займається синекологія. Об’єктом вивчення синекології є біоценоз та біогеоценоз.

Поняття “біоценоз” вперше у 1877 році запропоновував німецький зоолог К. Мебіус, при дослідженні угруповань, де зростають молюски устриці (устричні банки). Він встановив, що ці угруповання ніколи не складаються лише з одного виду, до складу цих “банок” входить значна кількість інших видів молюсків, однак вони здатні тривалий час спільно проживати, уникати конкуренції та розмножуватися. Виходячи із цього, біоценоз (від гр. bios – життя, koinos – загальний) — це організована група популяцій рослин (фітоценоз), тварин (зооценоз) та мікрорганізмів (мікробоценоз), що живуть спільно в одних і тих же умовах середовища. Простірз більш або менш однорідними зв’язками, заселений біоценозом, називають біотопом, тобто біотоп — це ділянка абіотичного середовища, що її займає біоценоз. Інакше кажучи, біотоп - це місце життя біоценозу.

Основу виникнення і існування біоценозів складають відносини між організмами, тобто ті зв’язки, в які вони вступають один з одним, населяючи один і той же біотоп (тобто різні форми біотичних взаємовідносин (або факторів)). Основними з цих зв’язків є харчові або трофічні.

Середовище і біоценоз обмінюються речовинами і енергією: із середовища живі організми поглинають речовини і енергію та у зміненому вигляді повертають їх назад в оточуюче середовище. Завдяки цим обмінним процесам біоценоз і біотоп утворюють складну біологічну макросистему вищого рангу – біогеоценоз.

. Термін „біогеоценоз” введений в науку радянським дослідником В.М. Сукачовим у 1940 році.

За В.М. Сукачовим біогеоценоз — це сукупність організмів (рослин, тварин і мікроорганізмів), які займають певну ділянку земної поверхні. Ця сукупність має свою особливу специфіку взаємовідносин між складовими компонентами, свою особливу структуру і певний тип обміну речовинами і енергією між собою та з іншими “явищами природи”, тобто іншими біогеоценозами. Біогеоценоз є поняттям територіальним, тому що відноситься до певних ділянок суші, які зайняті живою речовиною.

Існує ще один термін для позначення системи біоценоз–біотоп — це екосистема.Це поняття було введене у 1935 р. А. Теслі. За А. Тенслі екосистема — це комплекс організмів та неживої природи між якими здійснюються колообіги речовин та енергії. А. Тенслі розглядав екосистеми як основні одиниці природи на поверхні землі, згідно з поглядами цього дослідника, не мають певного об’єму і можуть охоплювати простір будь–якої протяжності. У цьому полягає основна відмінність між розумінням понять біогеоценоз та екосистема. Наприклад, за В.Н. Сукачовим у межах однієї гори можна виділити декілька різних біогеоценозів (ліс, болото, лук, річку), в кожному з яких буде свій видовий склад організмів та тип відносин між ними. За А. Тенслі же уся гора може розглядатися як одна екосистема, в якій усі живі організми та неорганічна природа об’єднані колообігами речовин та енергії. Екосистема є основною функціональною одиницею біосфери. Живі організми та абіотичне середовище, як важливі складові екосистеми, впливають одна на одну та обмінюються речовиною і енергією.