Экологическая характеристика популяций.
Экологически популяция характеризуется величиной, оцениваемой по занимаемой территории (ареалу), численности особей, возрастному и половому составу. Размеры ареала зависят от радиусов индивидуальной активности организмов данного вида и особенностей природных условий на соответствующей территории. Численность особей в популяциях организмов разных видов различается. Существуют минимальные значения численности, при которых популяция способна поддерживать себя во времени. Сокращение численности ниже этого минимума приводит к вымиранию популяции.Величина популяции постоянно колеблется, что зависит от изменений экологической ситуации.
Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни, интенсивности размножения, возраста достижения половой зрелости. В зависимости от вида организмов она может быть то более, то менее сложной. Так, у стадных млекопитающих, например дельфинов белух Delphinapterus leucas, в популяции одновременно находятся детеныши текущего года рождения, подросший молодняк прошлого года рождения, половозрелые, но, как правило, не размножающиеся животные в возрасте 2—3 лет, взрослые размножающиеся особи в возрасте 4—20 лет. С другой стороны, у землероек Sorex весной рождаются 1—2 приплода, вслед за чем взрослые особи вымирают, так что осенью вся популяция состоит из молодых неполовозрелых животных.
Половой состав популяций обусловливается эволюционно закрепленными механизмами формирования первичного (на момент зачатия), вторичного (на момент рождения) и третичного (во взрослом состоянии) соотношения полов. В качестве примера рассмотрим изменение полового состава популяции людей. На момент рождения оно составляет 106 мальчиков на 100 девочек, в возрасте 16—18 лет выравнивается, в возрасте 50 лет насчитывает 85 мужчин на 100 женщин, а в возрасте 80 лет — 50 мужчин на 100 женщин.
Внутривидовые отношения
Помимо описанных выше ассоциаций между представителями двух различных видов, часто встречаются скопления животных или растений одного вида. Некоторые из этих скоплений носят временный характер (например, в целях размножения), другие образуются на более длительный срок. Хотя значительное скопление животных экологически нежелательно и вредно, лабораторные опыты и полевые наблюдения показывают, что такие скопления особей способны выживать в условиях, где одиночные представители того же вида погибли бы. У стада оленей, обладающего в целом множеством носов и глаз, меньше шансов быть застигнутым врасплох хищником, чем у одиночного оленя. Стая волков, охотящихся вместе, скорее настигнет добычу, чем одинокий волк. У некоторых низших животных значение внутривидовых скоплений для выживания выступает менее явственно, но тем не менее оно вполне реально. Группа насекомых менее подвержена высыханию и гибели в засушливых условиях, чем одиночные насекомые; данная доза ультрафиолета скорее убьет одиночного плоского червя, чем группу планарий. Если в один сосуд поместить 12 золотых рыбок, а в другой — одну и добавить в оба сосуда одинаковое количество какого-либо токсичного вещества, например коллоидного серебра, то одиночная рыбка погибнет, тогда как группа выживет. Оказалось, что количество слизи, выделяемое группой рыб, достаточно для того, чтобы осадить почти все коллоидное серебро и обезвредить его, тогда как слизи, выделяемой одной рыбой, для этого слишком мало.
Такие скопления животных, имеющие значение для выживания видов, У. Элли назвал бессознательной кооперацией. Если у вида возникают гены, регулирующие тенденцию к скоплению, и они играют положительную роль в выживании вида, то естественный отбор наследственно закрепит эти свойства. Примерами широко распространенной в животном мире бессознательной кооперации могут служить косяки рыб или стаи птиц.
Простые скопления животных могут превратиться в сложные сообщества, состоящие из специализированных особей, например колонии пчел, муравьев и термитов.
Межвидовые отношения
Представители двух разных видов животных или растений могут вступать в различного рода взаимоотношения. Если популяции являются антагонистами в борьбе за пищу, местообитания и другие необходимые для жизни факторы, то их взаимоотношения называют конкуренцией. Если одна популяция не испытывает влияния другой, т. е. между ними нет взаимодействия, то ситуация именуется нейтрализмом. Если присутствие одной популяции благоприятно для другой, но не является необходимым для ее существования, то их взаимоотношения определяются как протокооперация. Если же присутствие одной популяции не только благоприятно, но и необходимо для существования другой и наоборот, то их взаимоотношения называют мутуализмом. Термин комменсализм применяют в тех случаях, когда совместное существование выгодно для одного вида и безразлично для другого. При аменсализме один вид угнетает другой, но сам не испытывает его влияния. Наконец, взаимо отношения, при которых один вид наносит ущерб другому и не может существовать без него, называют либо паразитизмом, либо хищничеством. Паразитизмом называют такие отношения, когда представители одного вида обитают внутри или на поверхности тела другого, а хищничеством — отношения, при которых представители одного вида ловят и поедают представителей другого. Некоторые биологи употребляют старый термин симбиоз (совместное обитание) как синоним мутуализма, тогда как другие понимают его шире, объединяя в этом понятии мутуализм, комменсализм и даже паразитизм.
Пищевые цепи
Между автотрофами и гетеротрофами в экосистемах существуют сложные пищевые взаимодействия. Одни организмы поедают другие, и таким образом осуществляют перенос веществ и энергии - основу функционирования экосистемы.
Внутри экосистемы органические вещества создаются автотрофными организмами, например, растениями. Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью (рис.1), а каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем.
 Пищевая цепь - система передачи вещества и энергии от организма к организму, в которой каждый предыдущий организм истребляется последующим. |
Различают
- пастбищные пищевые цепи
- детритные пищевые цепи
- паразитические пищевые цепи
Пастбищные пищевые цепи (цепи выедания) - пищевые цепи, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих или хемосинтезирующих организмов (рис. 2.). Пастбищные пищевые цепи распространены преимущественно в сухопутных и морских экосистемах.
Примером может служить пастбищная пищевая цепь луга. Начинается такая цепь с улавливания солнечной энергии растением. Бабочка, питающаяся нектаром цветка, представляет собой второе звено в этой цепи. Стрекоза - хищное летающее насекомое - нападает на бабочку. Спрятавшаяся среди зеленой травы лягушка ловит стрекозу, но сама служит добычей для такого хищника, как уж. Целый день уж мог бы переваривать лягушку, но еще не успело зайти солнце, как сам стал добычей другого хищника.
Детритные пищевые цепи (цепи разложения) - пищевые цепи, которые начинаются с детрита - отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных (рис.2).
Детритные цепи наиболее характерны для сообществ континентальных водоемов, дна глубоких озер, океанов, где многие организмы питаются детритом, образованным отмершими организмами верхних освещенных слоев водоема или попавшим в водоем из наземных экосистем, например, в виде листового опада.
Экосистемы дна морей и океанов, куда не проникает солнечный свет, существуют только за счет постоянного оседания туда отмерших организмов, обитающих в поверхностных слоях воды. Общая масса этого вещества в Мировом океане за год достигает не менее нескольких сотен миллионов тонн.
Распространены детритные цепи также и в лесах, где большая часть ежегодного прироста живой массы растений не потребляется непосредственно растительноядными животными, а отмирает, образуя опад, и разлагается затем сапротрофными организмами с последующей минерализацией редуцентами. Большое значение в разложении отмерших остатков растительного происхождения, особенно древесины, имеют грибы.
Гетеротрофные организмы, питающиеся непосредственно детритом, называются детритофагами. В наземных экосистемах ими являются многие виды насекомых, червей и др. Крупные детритофаги, к которым относятся некоторые виды птиц (грифы, вороны и т.д.) и млекопитающих (гиены и пр.) называют падальщиками.
В водных экосистемах наиболее распространенными детритофагами являются членистоногие - водные насекомые и их личинки, и ракообразные. Детритофагами могут питаться другие, более крупные гетеротрофные организмы, которые могут сами служить пищей для хищников.
Паразитические пищевые цепи - пищевые цепи, которые начинаются свободноживущим организмом, на котором паразитируют паразиты первого порядка, на них, в свою очередь, паразиты второго порядка и т.д.
Аскариды, паразитирующие на пойкилотермных организмах, являются паразитами первого порядка, паразитирующие в клетках аскарид одноклеточные эукариоты - паразитами второго порядка, обитающие в них бактерии - паразитами третьего порядка, паразитирующие в бактериях вирусы (бактериофаги) - паразиты четвертого порядка и т.д.