Животные ведущие подвижный образ жизни, распределяются активно, что приводит к интенсивному перемещению популяции и стиранию границ между ними. (песцы, птицы). У пассивно передвигающихся организмов популяции четко разграничены даже на относительно небольшой территории. (наземные моллюски, многие земноводные).
Определение популяции в экологии и генетике. Генетическая неоднородность популяции. Границы популяции.
Термин популяция был веден в 1903 году Иогансеном для обозначения естественной смеси особей и одного и того же вида, неоднородной в генетическом отношении. Термин приобрел экологическое значение и стал обозначать население вида, занимающего определенную территорию.
С точки зрения экологии, популяцией является совокупность особей одного вида в пределах одного биоценоза (фитоценоза), то есть целостная внутривидовая группировка, которой соответствует минимальная реализованная экологическая ниша. Такую группу особей иначе называют экологической, или локальной популяцией, а также (для растений) ценотической популяцией, или просто ценопопуляцией.
Таким образом, с точки зрения экологии, популяция представляет собой множество особей, объединенных в пространственно-временном и экологическом отношении.
Популяции - это надорганизменные биологические системы, которые обладают рядом свойств, которые не присущи отдельно взятой особи или просто группе особей. Различают статические характеристики популяции (численность, плотность, популяционный ареал) и динамические (рождаемость, смертность, относительный и абсолютный прирост численности).
С точки зрения генетики, популяция - это генетическая система, обладающая исторически сложившейся генетической структурой. Популяция представляет собой множество особей, объединенных достаточно высокой степенью родства.
Популяция является генетической единицей вида, изменения которой осуществляет эволюция вида.
Наиболее полным и всеобъемлющим определением популяции является следующее:
Популяция - минимальная самовоспроизводящаяся группировка особей одного вида, более или менее изолированная от других подобных группировок, населяющая определенный ареал в течение длительного ряда поколений, образующая собственную генетическую систему и формирующая собственную экологическую нишу.
Закон Харди--Вайнберга (известный также как закон генетического равновесия) -- одна из основ популяционной генетики. Закон описывает распределение генов в популяции. Представьте себе ген, имеющий два варианта -- или, пользуясь научной терминологией, два аллеля. Например, это могут быть гены «низкорослости» и «высокорослости». Харди и Вайнберг показали, что при свободном скрещивании, отсутствии миграции особей и отсутствии мутаций относительная частота индивидуумов с каждым из этих аллелей будет оставаться в популяции постоянной из поколения в поколение. Другими словами, в популяции не будет дрейфа генов (обмен генетической информацией). Но в реальных популяциях дело обстоит иначе. Из-за случайных событий частота распределения генов из поколения в поколение несколько варьирует. Любая популяция стремится к наибольшему проявлению гетерозиготности (разнообразие признака) и полиморфизму (степень проявления признака). Чем разнообразние признаки, тем лучше для популяции.
Различают следующие типы биологического разнообразия: альфа, бета, гамма и генетическое разнообразие. Под б -разнообразием понимают видовое разнообразие, под в-разнообразием - разнообразие сообществ на определенной территории; г-разнообразие - это интегральный показатель, включающий б- и в-разнообразие. Однако в основе перечисленных типов биоразнообразия лежит генетическое (внутривидовое, внутрипопуляционное) разнообразие.
3. Важнейшее свойство популяций - самовоспроизводство
Даже несмотря на пространственную разобщенность, популяции способны неограниченно долго поддерживать свое существование в данном местообитании. Они являются устойчивыми во времени и пространстве группировками особей одного вида. К стайке рыб или воробьев не применим термин «популяция». Такие группы могут легко распадаться под влиянием внешних факторов или смешиваться с другими. Иными словами, они не способны устойчиво воспроизводить сами себя. Это под силу лишь крупным группам, обладающим основными свойствами вида и представленным всеми категориями слагающих его особей. Таковы, например, все особи окуня в озере или все сосны в лесном массиве.
Очевидно, что наборы условий в различных местообитаниях могут несколько различаться. Под влиянием разных условий в отдельных популяциях могут возникать и накапливаться свойства, отличающие их друг от друга. Это может проявляться в небольших отклонениях строения организмов, принадлежащих к разным популяциям, их физиологических показателей (вспомните о явлении акклиматизации) других характеристик. Таким образом, популяции, как и отдельные организмы, обладают изменчивостью. Как и среди организмов, среди популяций невозможно найти двух полностью тождественных.
Изменчивость, как вы уже знаете, важнейший фактор эволюции . Популяционная изменчивость повышает внутреннее разнообразие вида. Это, в свою очередь, повышает устойчивость вида к локальным (местным) изменениям условий жизни, позволяет ему проникать и закрепляться в новых для себя условиях и районах. Можно сказать, что существование в форме популяций обогащает вид, обеспечивает его целостность и постоянное самоподдержание основных видовых свойств.
Популяции, обитающие в различных участках видового ареала (общей области распространения вида), не живут изолированно. Они взаимодействуют с популяциями других видов, образуя вместе с ними биотические сообщества, - целостные системы еще более высокого уровня организации. В каждом сообществе популяция данного вида играет отведенную ей роль, занимая определенную экологическую нишу и совместно с популяциями других видов обеспечивая устойчивое функционирование сообщества.
4. Изучение демографических показателей имеет большое практическое значение. Демографические показатели популяции важно знать для понимания законов, управляющих жизнью популяций, прогнозирования происходящих в них постоянных изменений.
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.
Обилие -- общее число особей в популяции.
Мера обилия особей какой-либо популяции -- общая численность популяции, или её общая биомасса. Однако измерение этих показателей применительно ко многим животным связано с большими трудностями, поэтому показателем, который обычно используют для суждений об убывании или возрастании численности популяции, является плотность.
Плотность популяции -- это число особей, или их биомасса, приходящаяся на единицу площади, или объёма жизненного пространства.
Измерением плотности пользуются 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 -- скорость прироста численности -- это число новых особей (также яиц, семян), родившихся (вылупившихся, отложенных) в популяции за определённый промежуток времени.
Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности за счёт размножения 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.
Для видов, которые не заботятся о потомстве, характерна высокая потенциальная и низкая экологическая рождаемость.
Пример:
взрослая самка трески вымётывает миллионы икринок, из которых в среднем доживают до взрослого состояния лишь 2 особи.
Если прослеживать судьбу некоторой группы особей, родившихся в одно и то же время, легко обнаружить, что их численность в течение жизни непрерывно снижается в результате отмирания части особей. Этот процесс, называемый смертностью, может характеризовать отдельные популяционные подгруппы или же популяцию в целом.
Смертность -- скорость сокращения численности в результате гибели особей.
Если говорить о средней продолжительности жизни группы организмов, например средней продолжительности жизни группы рыб, появившихся на свет в одном и том же году, то эта продолжительность будет определяться величиной смертности.
Чем больше смертность, тем меньше средняя продолжительность жизни группы, и наоборот.