ПОПУЛЯЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ Жукова Анна Анатольевна, комн. 136; Лекции – 22 ч, Лаб. работы – 8 ч Рекомендуемая литература: ► Гиляров А. М. Популяционная экология. М.: Изд-во Московского ун-та, 1990. 190 с. ► Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд Е. Экология: Особи, популяции и сообщества. В 2 т. М.: Мир, 1989. Т. 1. 667 с. Т. 2. 477 с. ► Джиллер П. Структура сообществ и экологическая ниша. М.: Мир, 1988. 184 с. ► Уильямсон М. Анализ биологических популяций. М.: Мир, 1975. 271 с. ► Галковская Г. А. Основы популяционной экологии: Учеб. пособие. Мн.: Лексис. 2001. 196 с. Тема 1 Предмет и задачи популяционной экологии. Понятие «популяции» 1.1. Место популяционной экологии в системе экологических дисциплин Все живое дифференцировано на соподчиненные уровни Изучением разных уровней организации живого занимаются разные дисциплины: ► Биохимия и молекулярная биология, ► Цитология ► Анатомия и физиология ► и т.д. экология ►… Экологические дисциплины: Аутэкология Синэкология Поп. экология Поп. генетика Популяционная биология Экология экосистем Основной предмет популяционной экологии: Структура и динамика популяции, а также определяющие их факторы Основные вопросы, на которые отвечает популяционная экология: Почему те или иные организмы в данный момент времени встречаются в этом, а не в каком-либо другом месте? ► Почему численность или биомасса данных организмов именно такая, а не какая-либо другая? ► Если численность и биомасса особей меняется во времени, то почему именно так, а не какнибудь по-другому? ► 1.2. Определение понятия «популяция» Почему сложно дать определение «популяции»? ► ► ► Разные специалисты (экологи и генетики) подходят к этому по-разному; Популяции имеют сложную иерархическую структуру (метапопулции, семьи, демы и т.д.); Организмы разных систематических групп представляют собой очень разные объекты, которые иногда только условно можно обозначить словом «популяция». В Древней Греции «популяцией» называли общество в целом и отдельные собрания людей. В качестве научного термина слово «популяция» впервые было использовано в 1903 г. Часто экологи вообще не задумываются над определением популяции… Обычно популяцией они называют любую совокупность особей одного вида, населяющих какую-то более или менее однородную территорию (или акваторию) или содержащихся в лабораторных условиях. Например: «Популяция – группа живых особей, выделяемая в некоторых рамках пространства и времени» (Pearl, 1937)». Гиляров, 1981: Популяция – совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории. Хадорн и Венер, 1989: Популяция – совокупность особей одного вида в определенном биотопе. Пианка, 1981: Популяция – группа особей определенного вида, вероятность скрещивания которых друг с другом велика по сравнению с вероятностью скрещивания с представителями какой-то другой группы. Тимофеев-Ресовский, Яблоков, Глотов, 1973: Популяция – совокупность особей одного вида, в течение достаточно длительного времени населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется определенная степень панмиксии и нет заметных изоляционных барьеров, которая отделена от соседних таких же совокупностей особей данного вида определенной степенью давления определенных форм изоляции. Яблоков, 1987: Популяция – минимальная самовоспроизводящаяся группа особей одного вида, на протяжении эволюционно длительного времени населяющая определенное пространство, образующая самостоятельную генетическую систему и формирующая собственное экологическое гиперпространство. Некоторые важные положения в определении Яблокова: Минимально самовоспроизводящаяся группа – группа особей, которая способна участвовать в эволюционных процессах в изменчивых условиях среды. Некоторые важные положения в определении Яблокова: Самостоятельные генетические системы формируют не только двуполые виды, но и агамные и партеногенетические организмы. Агамия - размножение без участия половых клеток, т.е. деление, почкование. Партеногенез – размножение из женской половой клетки без участия мужской клетки. Некоторые важные положения в определении Яблокова: Для каждой из популяций, даже одного вида, характерен уникальный набор экологических параметров (экологическое гиперпространство). Ареал популяции может расширяться только при условии, что популяция сможет освоить новое пространство и его ресурсы. Виды, которые «все портят»: Гетеротопные виды – организмы, у которых разные стадии жизненного цикла проходят в разных средах. Например: комары, стрекозы, трематоды… Жизненный цикл трематод сем. Shistosomatidae Гемипопуляция (hemipopulation) – самостоятельная часть популяции, представленная определенной стадией жизненного цикла организма (по В. Н. Беклемишеву). Макропопуляция (component population) – совокупность всех гемипопуляций одного вида паразита в популяции хозяина. Микропопуляция (infrapopulation) – совокупность всех особей одного вида паразита внутри или на одной особи хозяина. Вывод: Эколог, по возможности, должен параллельно наблюдать за всеми стадиями жизненного цикла изучаемого вида. Еще пример: морская звезда терновый венец Acanthaster planci . 1.3. Пространственно-временной масштаб изучения популяций Экосистемы с «точки зрения» разных видов: (по: Гиляров, 1990): ► Тля Cinaria pini : дерево, на котором она обитает; ► Лесная полевка Clethrionomys glareolus: целый участок леса площадью в десятки км2; ► Лось Alces alces: пространство в сотни км2. Пример (Гиляров, 1990): Вид Плодовитость одной самки, особей/год Тля >1000 Амплитуда колебаний численности за год, раз 100-1000 Полевка 30-40 десятки Лось 1-2 ??? 1.4. Эмерджентные свойства популяций Характеристики популяций: СТАТИЧЕСКИЕ: численность (плотность), характер пространственного распределения, возрастная и генетическая структура. ДИНАМИЧЕСКИЕ: рождаемость и смертность Свойства популяций: БИОЛОГИЧЕСКИЕ: Жизненный цикл, рост, дифференцировка, гомеостаз ГРУППОВЫЕ: рождаемость, смертность, размерно-возрастная структура, генетическая пластичность Эмерджентные свойства – свойства, отсутствующие у особей, но возникающие у группы. В отличие от организма, популяция: не имеет морфологической отграниченности от среды и других популяций; ► в популяциях не вычленяются части, физиологически аналогичные функциональным системам и органам организма; ► организм как биологическая система относительно недолговечен, популяция же при сохранении необходимых условий практически бессмертна. ► Черты сходства между популяцией и организмом: ► структурированность пространственная и функциональная; ► интегрированность составных частей; ► саморегуляция – проявляется при сдвигах в функционировании. 1.5. Популяционная экология и математическое моделирование Модель – упрощенный аналог реального объекта, процесса, явления. Факторы, определяющие степень сложности модели: ► ► ► свойства изучаемого вида (его экология); объем имеющихся знаний о виде (т.е. доступность необходимых данных) вопрос, на который должна отвечать модель. Связь между реальным миром и моделью: Реальная система Модель Абстракция Интерпретация