Что такое демографические показатели популяций
2. Демографические показатели популяции
Теория:
Во всех этих случаях нас интересуют прежде всего изменения популяции в целом, возможность прогнозировать эти изменения, регулировать их (например, снижение численности вредителей сельскохозяйственных угодий).
Крайне необходимо для этого знать причины и скорость популяционных изменений, а также уметь измерять различные параметры этих природных объектов.
Рассмотрим эти показатели подробнее.
Плотность популяции используют в тех случаях, когда важнее знать не конкретную величину популяции в тот или иной момент времени, а её динамику, то есть ход изменений численности во времени. Плотность в данных случаях служит мерой относительного обилия.
Рождаемость определят возможность развития популяции за счёт размножения населяющих её особей.
Различают максимальную рождаемость (иногда её называют физиологической, или абсолютной) и экологическую, или просто рождаемость.
Максимальная (потенциальная) рождаемость — это теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях (когда отсутствуют внешние факторы, сдерживающие процессы размножения).
Максимальная рождаемость во многом определяется способностью самок производить одновременно какое-либо количество потомства, то есть физиологической плодовитостью, а также общим количеством потомков (за определённый срок).
Экологическая рождаемость — даёт представление о скорости возрастания численности популяции при фактически сложившихся условиях жизни рассматриваемой группы особей.
Экологическая рождаемость непостоянна и изменяется в зависимости от физических условий среды и состава популяции.
Смертностью определяется средняя продолжительность жизни, характеризующая группу особей. Средняя продолжительность жизни больше в той группе, где смертность ниже.
2. Демографические показатели популяции
Теория:
Важно понимать причины изменения популяций и скорость этих изменений, а также уметь определять их групповые характеристики, т. е. демографические показатели.
Рассмотрим эти показатели подробнее.
Плотность используется, если нужно знать динамику численности популяции, т.е. изменение количества особей во времени.
Рождаемость определяет возможность развития популяции за счёт размножения населяющих её особей.
Различают максимальную рождаемость (иногда её называют физиологической, или абсолютной) и экологическую, или просто рождаемость.
Максимальная ( потенциальная ) рождаемость — это наибольшее значение скорости появления новых особей, теоретически возможное при отсутствии факторов, ограничивающих этот процесс, т. е. в идеальных условиях.
Максимальная рождаемость определяется плодовитостью самок, т. е. их способностью производить определённое количество потомства, а также общим количеством потомков (за определённый срок).
Экологическая рождаемость — это число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени; она позволяет судить о скорости возрастания численности популяции при данных условиях жизни рассматриваемой группы особей.
Экологическая рождаемость непостоянна и изменяется в зависимости от физических условий среды и состава популяции.
Смертностью определяется средняя продолжительность жизни, характеризующая группу особей. Средняя продолжительность жизни больше в той группе, где смертность ниже.
Демографические показатели популяции человека и влияние на них факторов среды.
Демографические показатели оказывают серьёзное воздействие на состояние генофонда человеческой популяции. В больших популяциях распределение аллелей отдельных генов в генотипах индивидуумов подчиняется закону Харди-Вайнберга.
Значение закона Харди-Вайнберга в медико-генетической практике.
— Позволяет рассчитать генетический состав популяции людей в данное время и определить характер и тенденции его изменения.
— Вычислить насыщенность популяции людей определёнными генами.
— Рассчитать частоты гетерозиготного носительства аллелей у людей.
Особенности действия мутационного процесса на генофонды человеческих популяций.
Мутационный процесс у человека сходен с таковым у других организмов по основным показателям:
— Средней частоте мутирования за поколение.
— Генетико-физиологическим характеристикам мутаций.
— Наличию антимутационных барьеров.
Существует несколько основных факторов, оказывающих влияние на демографическую ситуацию.
Что такое демографические показатели популяций
Подробное решение параграф § 79 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. 2014
1. Что такое популяция?
Оригинальные способы заботы о потомстве известны у некоторых амфибий. Самец жабы-повитухи наматывает икру на задние лапы и сидит с ней около двух недель в земляной ямке; затем переселяется в ближайший водоем, чтобы освободиться от икринок. Самка жабы пипы икру вынашивает на спине, в особых углублениях на коже. Яванские веслоногие лягушки, живущие на деревьях и кустарниках, во время икрометания вместе с икринками выделяют слизистую жидкость, которую взбивают ногами в густую пену; после икрометания самка ногами формирует из слизистой массы яйцевидный ком, к которому плотно прижимает расположенные рядом листья. Молодь покидает гнездо уже в виде маленьких лягушат.
2. Может ли вид состоять из одной популяции?
Ответ. Могут, и существуют. Но без охраны человеком такие виды обречены. Например, голубой песец, иранская лань или калифорнийский кондор. Это редчайшие виды, подлежащие международной охране.
3. Какова роль популяций в эволюции?
Ответ. Роль популяций велика, так как практически все мутации происходят внутри нее. Эти мутации прежде всего связаны с изолированностью популяций и генофондом, который различается из-за их обособленности друг от друга. Материалом для эволюции служит мутационная изменчивость, которая начинается в популяции и заканчивается образованием вида.
Вопрос после § 79
1. В одном озере живут окуни, ерши, караси, щуки, плотва. В соседнем, изолированном от первого водоеме обитают окуни, щуки, судаки, лещи, плотва. Сколько видов и сколько популяций населяют оба водоема?
Ответ. 10 популяций 7 видов
2. Что такое демографические показатели популяций? Как ими пользоваться в хозяйственной деятельности?
Ответ. Для понимания функционирования этой сложной системы очень важно знать не только особенности биологии тех или иных видов организмов, но главное – их популяционные характеристики, в частности плотность расселения, общую численность особей, скорость роста, продолжительность жизни, количество производимого потомства. Эти характеристики, называемые демографическими показателями популяций, крайне важны для предугадывания возможных изменений, происходящих как в отдельных популяциях, так и во всем сообществе или экосистеме.
Демографические характеристики, например рождаемость, смертность, возрастной состав (структура) и численность особей (обилие), характеризуют популяцию в целом, отражая скорость происходящих в ней процессов. Отдельный организм рождается, стареет и умирает. Применительно к особи нельзя говорить о рождаемости, смертности, возрастной структуре, численности – характеристиках, имеющих смысл только на групповом уровне.
Их используют для прогнозирования процессов дальнейшего развития, использования, восстановления.
3. В чем состоит практическое значение изучения популяций? Приведите примеры.
Ответ. Изучение популяций важно для прогнозирования происходящих в них изменений и их регулирования. Например, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок. Аналогична ситуация с популяциями животных, которые используются человеком для получения пищевого или пушного сырья. Практически значимо с медико-санитарной точки зрения изучение популяций мелких грызунов — носителей возбудителя опасного для человека заболевания — чумы.
4. Какие свойства популяции определяются особенностями ее возрастного состава?
Ответ. Возрастная структура популяции характеризуется соотношением численности или биомассы особей различного возраста. Такое соотношение называют возрастным распределением популяции, т. е. распределением численности по возрастным группам. Возрастной состав популяции зависит от интенсивности смертности организмов и от величины рождаемости.
Даже в пределах одной и той же популяции со временем могут происходить значительные изменения возрастной структуры. Такие изменения, однако, как бы автоматически включают механизмы, вновь возвращающие популяцию к некоторому нормальному, свойственному для данной популяции возрастному распределению.
Анализ возрастной структуры позволяет прогнозировать численность популяций на ряд ближайших поколений и лет, что применяется, к примеру, для оценки возможностей промысла рыбы, в охотничьем хозяйстве, в некоторых зоологических исследованиях.
5. Почему разновозрастные популяции оказываются менее чувствительными к внезапным кратковременным изменениям условий воспроизводства?
Ответ. Особенностями возрастной структуры определяются многие свойства популяции как системы. Популяция, включающая в себя много возрастных групп, в меньшей степени подвержена влиянию факторов, определяющих успешность размножения в конкретном году. Ведь даже крайне неблагоприятные условия размножения, способные приводить к полной гибели приплода того или иного года, не являются катастрофическими для популяции сложной структуры, потому что одни и те же родительские пары участвуют в воспроизводстве много раз.
►В начале сезона было помечено 1000 рыб. В ходе последующего лова в общем вылове из 5000 рыб обнаружилось 350 меченых. Какова была численность популяции перед началом промысла?
Ответ. Задача решается через пропорцию
х= 1000*5000/350=14 285,7=14 286 рыб
Ответ: численность до начала промысла равна 14 286 рыб
Основные экологические характеристики популяции
Урок 21. Общая биология 11 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Основные экологические характеристики популяции»
Экология – наука о взаимоотношениях. А в 11-м классе вы по своему опыту уже знаете, что любые взаимоотношения, ну, например, между людьми – это тема ооочень сложная. Отношения нельзя увидеть, их нельзя потрогать, их нельзя измерить. Их можно почувствовать или, по крайней мере, подсмотреть.
Точно так и большинство тем по экологии, вы уже в этом убедились, практически не содержат какого-либо мало-мальски фактологического материала.
Экологические ниши… Что это за ниши и из чего они сделаны?
Мутуалистические отношения… Кто там главный, а кто подчинённый? Кем они зарегистрированы?
Конкуренция… Кто быстрее бегает и дальше прыгает, что ли?
Подобные примеры можно приводить очень долго. И, скорее всего, они не доставят особого удовольствия школьникам с математическим складом ума или тем, у которых левое полушарие мозга уж слишком превалирует в своей работе над правым.
Но сегодня и прямо сейчас – бинго! Встречайте первую тему по экологии для математиков и примкнувших к ним любителям фактов и цифр.
Перед тем, как перейти непосредственно к подсчётам, давайте определимся с теми системами… или структурами, а может, объектами, элементами, к которым мы будем наши расчёты применять. У вас есть идеи?
И у специалистов-экологов они есть.
Изучая функционирование природных систем, состоящих из объектов живой и неживой природы, они пришли к выводу, что основной элемент каждой экосистемы – это популяция. Как вам должно быть известно, именно такой термин ввёл в экологию датский биолог Вильгельм Иогансен уже в далёком 1903 году.
Помните определение?
Популяция – это способная к саморегуляции группа особей одного вида, обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
Каждая популяция в сообществе играет отведённую ей роль и составляет вместе с популяциями других видов некое природное единство, которое развивается и действует по своим законам.
Вся эта система природного единства очень сложная. И для понимания того, как она функционирует, крайне важно знать не только особенности жизнедеятельности тех или иных видов организмов (биологические признаки), но и, главное – их популяционные характеристики (групповые признаки). Что это может быть? Плотность расселения, общая численность особей, скорость увеличения численности, продолжительность жизни, количество производимого потомства.
Эти характеристики называются демографическими показателями популяции. Без них не обойтись при прогнозировании возможных изменений, происходящих как в отдельных популяциях, так и во всём сообществе или экосистеме. Поскольку, как мы уже сказали, вся природная система из популяций, как ячеек, и состоит.
Популяция – элементарная структура природного сообщества. Демографические характеристики отражают популяцию в целом, и их невозможно применить к отдельной особи. Конечно, отдельный организм рождается, стареет и умирает. Но применительно к нему нельзя говорить о рождаемости, смертности или возрастной структуре и численности – эти характеристики имеют смысл только на групповом уровне. И первый такой уровень – популяция.
Давайте её проанализируем.
Первое, на что сразу обращаем внимание, конечно же, численность – общее количество особей.
Численность популяции постоянно изменяется по самым разным причинам, но её колебания не могут выйти за некоторые пределы – верхний и нижний. Выход за них чреват гибелью всей совокупности особей.
Верхний предел численности – максимальное количество особей, способных существовать на определённой территории. Он зависит от количества корма, площади занимаемого ареала и силы воздействия экологических факторов. Причём для каждой популяции этот предел, как вы понимаете, свой. Например, для волка – это сотни особей, а небольших полёвок – уже сотни тысяч. Если численность достигает верхнего предела, то начинается гибель особей из-за нехватки корма. Из-за повышенной контактности в условиях скученности возникают эпидемии, что в конечном итоге может привести к гибели всей популяции.
Нижний предел численности – минимальное количество особей, способных
обеспечить длительное существование популяции. Обратите внимание, в отличие от верхнего предела, нижний зависит только от биологических свойств организмов. А поэтому является величиной постоянной для всех популяций в пределах вида.
При уменьшении численности популяции до нижнего предела снижается возможность встречи полов для размножения. Что неизбежно приводит к вымиранию популяции. Именно поэтому популяции живых организмов с очень малой численностью не могут существовать длительное время. И именно поэтому в природе нельзя встретить ни снежного человека, ни лох-несское чудовище. Элементарные экологические знания опровергают эти легенды. Как, впрочем, и существование Бога. Правда, это не мешает миллионам верующих строить свою жизнь на основе религиозных традиций и обычаев.
Для популяций позвоночных животных нижний предел численности составляет несколько сот особей: при меньшем числе особей у популяции мало шансов на выживание в период резких депрессий численности. Для беспозвоночных цифра минимальной численности оказывается заметно выше — порядка десятков тысяч особей. Подумайте, почему.
Нужно отметить и тот факт, что численность практически любой популяции подвержена периодическим (сезонным) колебаниям. Они ещё называются популяционными волнами, или волнами жизни.
Считается, что возникают они под влиянием биотических и абиотических факторов среды. Например, хорошо известно, что урожай еловых шишек повышается после тёплого сухого лета, а это, в свою очередь, положительно сказывается на росте популяции белок.
Однако вопрос возникновения волн жизни до конца не изучен. Существуют даже исследования о влиянии генотипа на это явление.
Зачастую плотность измеряют в тех случаях, когда важнее знать не конкретную величину популяции в тот или иной момент времени, а её динамику, то есть ход изменения численности во времени.
Различают два вида плотности. Средняя плотность – количество особей в расчёте на единицу площади занимаемой популяцией территории. И экологическая, или удельная, плотность – это тоже количество особей в расчёте на единицу площади территории. Но в этом случае считают только территорию, пригодную к обитанию.
Также, как и численность, плотность имеет верхний и нижний пределы. Поэтому достаточно точный прогноз развития популяции можно давать и на её основе.
В таёжных лесах часты вспышки размножения бабочек сибирского шелкопряда, гусеницы которых оголяют хвойные деревья. В период подъёма численности самки откладывают более 300 яиц. Таким образом, число гусениц на одно дерево пихты может достигать 20 тысяч. В период наиболее высокой плотности популяции плодовитость самок падает до 100 яиц, выживаемость личинок снижается в 2,5 раза, доля самцов увеличивается до 70 и более процентов и начинается разлёт бабочек на большие расстояния, иногда более чем на 100 км. Среди мигрантов преобладают самки. Все эти изменения имеют прямую зависимость от плотности популяции.
Плотность популяции оказывает влияние и на взаимоотношения хищник-жертва.
Повышение плотности популяции жертв означает увеличение кормов для хищников. При этом их добыча значительно возрастает.
Например, горностай за одну охоту при обилии мышей добывает не одну, а три-четыре особи, больше, чем может съесть. Это быстрая реакция хищников на число жертв, и она часто может остановить рост их численности.
Но затормозить рост численности жертв удаётся не всегда, потому что у любой особи потребителя есть предел насыщения.
Если жертвы размножаются быстрее, чем их ловят хищники, рост их популяций продолжается.
Усиление воздействия на жертв связано с размножением самих хищников. Их число, а, следовательно, и число потребляемых ими жертв увеличивается при этом в геометрической прогрессии, и их регуляторное влияние на популяции жертв резко возрастает. Число горностаев, например, после богатого кормом года может возрасти в 30—50 раз, их влияние на популяцию жертв увеличится в 120—200 раз.
Далее – рождаемость. Рождаемость – это число особей, появившихся в популяции в единицу времени за счёт размножения. Это важная демографическая характеристика. В экологии под рождаемостью принято считать любой способ появления новых особей (живорождение как таковое у млекопитающих, вылупливание из яиц у птиц, деление амёбы, прорастание семян сосны и так далее). Попробуйте самостоятельно продолжить этот перечень.
Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности за счёт размножения особей. Помните из географии?
Различают максимальную рождаемость – теоретически возможную и так называемую, экологическую – то, что есть на самом деле.
Фактически во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно. Например, всего за пять поколений, т. е. за месяц-полтора лета, одна- единственная тля может оставить более 300 миллионов потомков. Это максимальная рождаемость.
На самом деле в природе ни у одной популяции не бывает идеальных условий, когда количество ресурсов не ограничено, естественные враги отсутствуют, а абиотические факторы среды всегда благоприятны.
Поэтому экологическая (фактическая) рождаемость всегда гораздо ниже максимальной (теоретической).
Экологическую рождаемость можно рассчитать двумя способами. Определяем общее число потомков за период времени – это абсолютная рождаемость. И второй способ – высчитываем число родившихся в единицу времени в расчёте на одну особь популяции – удельная рождаемость.
Важный момент. В природе существует две стратегии размножения организмов. Одни не заботятся о потомстве и вынуждены откладывать много яиц, из которых выживают единицы особей (высокая максимальная рождаемость и относительно низкая экологическая).
Приверженцы другой стратегии проявляют заботу о потомстве (низкая максимальная и относительно высокая экологическая рождаемость).
При повышении рождаемости численность популяции увеличивается. Но иногда отмечается высокая рождаемость, а численность остаётся прежней или даже снижается. Это может быть связано с высокой смертностью.
Смертность – количество особей, погибших за единицу времени. Этот демографический показатель по характеру влияния на численность природных популяций является, как можно догадаться, противоположным рождаемости. Но характеризуется аналогичными по расчёту показателями: абсолютной смертностью и удельной.
Подведём итог. Сегодня на уроке мы вспомнили, что такое популяция;
узнали, что каждая такая совокупность особей обладает важными характеристиками – демографическими показателями. К ним относятся: численность с верхним и нижним пределами, плотность, рождаемость и смертность.