для какой популяции характерна возрастная пирамида с узким основанием
Возрастные пирамиды популяции
Лекция 2. (моя)
Классификация и свойства экосистем.
1. Принцип эмерджентности.
2. Возрастные пирамиды популяции.
Состав и структура экосистем.
Энергетика и продукция экосистемы.
Экологические пирамиды.
Виды экосистем.
Принцип эмерджентности.
Как вы уже знаете, биосистемы организованны иерархически. Деление иерархии на ступени условно, так как каждый уровень взаимосвязан с соседними уровнями. Например, гены не могут функционировать в природе вне клетки, клетки вне органов, органы – вне организма и т.д. Самое важное следствие иерархической организации живой природы состоит в том, что по мере объединения подсистем в более крупные единицы у новых систем возникают уникальные свойства, которых не было на предыдущем уровне. В экологии эти качественно новые свойства называют эмерджентными(emergent – неожиданно появляющийся).
Суть принципа эмерджентности состоит в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем.
Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов экосистемы, свойства которых не изменяются, а интегрируются, обуславливая появление нового уникального целого. Пример можно привести из химии: водород и кислород, соединяясь в определённом соотношении, образуют воду – жидкость, свойства которой нельзя предсказать, исходя из свойств исходных газов.
Поэтому для решения экологических проблем важно изучать как свойства компонентов, так и целой системы.
Возрастные пирамиды популяции.
Популяция характеризуется рядом признаков:
плотность, рождаемость, смертность, возрастная структура, распределение в пространстве, кривая роста и т.п.
Плотность популяции, являясь важнейшей ее хаpактеpистикой, не дает исчеpпывающего пpедставления о благополучии популяции, динамики и тенденции ее pазвития. Эти данные могут быть получены из анализа динамики численности популяции, т.е. изучения pождаемости, смеpтности и возpастной структуры.
Рождаемость– способность популяции к увеличению численности.
Смертность – гибель особей в популяции.
Для исследования возpастных стpуктуp популяций используют гpафические пpиемы, напpимеp возpастные пиpамиды популяции, шиpоко используемые в демогpафических исследованиях (рис.2). Возрастной состав популяции – соотношение разных возрастных групп. 
В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи, в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, возрастное распределение равномерно, а в отмирающих содержится большая доля старых особей.
Исследования численности популяций и опpеделяющих ее фактоpов позволяет оценить последние и в отдельных случаях обеспечить ее биологическое pегулиpование.
Для какой популяции характерна возрастная пирамида с узким основанием
Раздел 5. СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИИ
5.4.2. Возрастная структура популяции животных
Основные понятия и термины: периоды онтогенеза животных; эмбриональное и передгенеративний периоды, период взрослого состояния, период старения; возрастные группы животных (молодые неполовозрелые, молодые и взрослые половозрелые и старые особи); возрастные пирамиды.
Возрастная структура популяций животных определяется особенностями их
индивидуального развития, видовыми различиями в способах размножения и перехода из одного возрастного состояния к другому и продолжительностью репродуктивного периода и продолжительностью жизни.
В индивидуальном развитии (онтогенезе) животных выделяют следующие периоды:
3. Период взрослого состояния, который характеризуется половой зрелостью и способностью к размножению.
4. Период старения, который характеризуется потерей способности к размножению и заканчивается смертью.
Продолжительность периодов у разных видов неодинакова. Часто периода старости вообще не бывает, поскольку животные погибают в репродукционный период (насекомые). Ювенильный период
продолжительностью может равняться репродуктивном, а может быть значительно длиннее, чем всю жизнь особи (стадия личинки у цикады длится 17 лет, а взрослая особь живет лишь несколько недель).
В популяциях животных (птиц, млекопитающих) выделяют следующие возрастные состояния: молодые неполовозрелые, молодые и взрослые половозрелые и старые особи. Соотношение особей разного возраста в пределах популяции зависит от многих биологических свойств вида и факторов среды (рис. 5.16, 5.17). В природе существуют популяции животных, члены которых принадлежат к одной генерации (у бабочек: гусеница, взрослые насекомые; у лягушки озерной: головастики, взрослые лягушки).
Рис. 5.16. Возрастная структура популяции зубра в Беловежской Пуще :
Рис. 5.17. Возрастная пирамида американского оленя.
В составе полициклических популяций являются молодые половозрелые особи участвуют в размножении, и особи, которые потеряли такую способность. Если популяция находится в благоприятных условиях, то она способна к устойчивому длительному самовоспроизведению. Наибольшее участие в размножении и росте численности популяции принимают взрослые половозрелые особи. В отдельных случаях, когда численность популяции резко снижается, в размножение включаются молодые половозрелые и старые особи.
Выделяют три типа возрастных пирамид:
1) с широким основанием и высоким процентом молодых особей (рис. 5.18-А1). Она характеризует популяции с быстрым ростом;
2) дзвоноподібна пирамида, свойственна популяциям с умеренным процентом молодых особей (рис. 5.18-А2);
3) пирамида с узким основанием и численным преимуществом старших особей, что характерно для популяций, которые сокращаются и могут быть бесперспективными (рис. 5.18-A3).
Рис. 5.18. Возрастная структура популяций у животных
Простейшую возрастную структуру имеют моноциклічні популяции, свойственные насекомым и другим животным, которые размножаются один раз в жизни. Все особи популяции близки по возрасту и почти одновременно проходят очередные этапы жизненного цикла (рис. 5.19). В ней могут быть личинки (гусеницы бабочек), а через некоторое время они превращаются в молодые насекомые. Сроки размножения и течения возрастных стадий в основном приурочены к определенному сезону. Такие популяции неустойчивы, их численность резко снижается под действием неблагоприятных факторов.
Рис. 5.19. Тутовый шелкопряд и его развитие
(пример моноциклічної популяции).
Популяции с одновременным существованием нескольких генераций свойственные животным, жизненный цикл которых длится более года. Среди них необходимо выделить виды с однократным и многократным размножением в течение своей жизни. К первым принадлежит хрущ майский, цикл развития которого длится 5 лет. Его популяции состоят из четырех разновозрастных генераций личинок (рис. 5.20).
Рис. 5.20. Поліциклічнапопуляція хруща майского.
Еще более сложной является возрастная структура популяций у видов с повторными розмноженнями, но с короткой продолжительностью жизни в взрослом состоянии. Примером может быть полевка-экономка, возрастная структура популяции которой осложняется течение лета: за счет быстрого наступления половой зрелости молодых особей появляются новые приплода от них. Осенью популяция состоит из разновозрастных особей текущего года, а старшие погибают.
При эксплуатации человеком популяций диких животных необходимо учитывать их возрастную структуру. У видов с ежегодным пополнением без угрозы подорвать численность популяции можно изымать значительную часть особей. Если уничтожить много взрослых особей в разновозрастных популяциях, то это замедлит ее восстановление и рост. Долгосрочные прогнозы роста численности популяции, составленные на основе анализа возрастной структуры различных промысловых рыб, дают возможность планировать нормы их вылова на несколько лет вперед.
Биология. 10 класс
*§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций
Возрастная структура
Возрастная структура — соотношение в популяциях возрастных групп особей, различающихся по способности к воспроизводству. Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в них представлены все возрастные группы. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы, различающиеся по способности к воспроизводству. Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и еще не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи. Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.
Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возраста по продолжительности примерно одинаковы. Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длинный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует. Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у ряда насекомых (поденки) и рыб (лососевые).
Количественное соотношение численности (в %) разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяций. Популяция с большой долей предрепродуктивных особей относительно других возрастных групп будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность. Она называется развивающейся или растущей. При относительно равномерном распределении особей по возрастным группам популяция будет находиться в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Ее численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей. Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей.
Возрастные различия в популяциях существенно усиливают их экологическую неоднородность, то есть обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость факторам среды. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем. Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объеме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей в наибольшей степени нуждается в охране.
Биология. 10 класс
*§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций
Возрастная структура
Возрастная структура — соотношение в популяциях возрастных групп особей, различающихся по способности к воспроизводству. Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в них представлены все возрастные группы. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы, различающиеся по способности к воспроизводству. Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и еще не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи. Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.
Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возраста по продолжительности примерно одинаковы. Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длинный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует. Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у ряда насекомых (поденки) и рыб (лососевые).
Количественное соотношение численности (в %) разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяций. Популяция с большой долей предрепродуктивных особей относительно других возрастных групп будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность. Она называется развивающейся или растущей. При относительно равномерном распределении особей по возрастным группам популяция будет находиться в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Ее численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей. Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей.
Возрастные различия в популяциях существенно усиливают их экологическую неоднородность, то есть обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость факторам среды. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем. Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объеме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей в наибольшей степени нуждается в охране.
*§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Биология. 10 класс |
| Книга: | *§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Воскресенье, 31 Октябрь 2021, 16:28 |
Оглавление
Возрастная структура
Возрастная структура — соотношение в популяциях возрастных групп особей, различающихся по способности к воспроизводству. Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в них представлены все возрастные группы. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы, различающиеся по способности к воспроизводству. Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и еще не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи. Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.
Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возраста по продолжительности примерно одинаковы. Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длинный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует. Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у ряда насекомых (поденки) и рыб (лососевые).
Количественное соотношение численности (в %) разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяций. Популяция с большой долей предрепродуктивных особей относительно других возрастных групп будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность. Она называется развивающейся или растущей. При относительно равномерном распределении особей по возрастным группам популяция будет находиться в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Ее численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей. Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей.
Возрастные различия в популяциях существенно усиливают их экологическую неоднородность, то есть обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость факторам среды. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем. Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объеме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей в наибольшей степени нуждается в охране.
Этологическая (поведенческая) структура
Этологическая (поведенческая) структура — соотношение особей по комплексу поведенческих реакций в социальных группах. Эта структура характерна для животных. При изучении биологии в 8-м классе вы познакомились с разнообразием поведенческих реакций животных. В популяциях некоторых видов особи ведут одиночный образ жизни. По поведению они равнозначны и независимы друг от друга (божьи коровки, жужелицы, бабочки). Есть временные группы особей, например скопления морских черепах на островах в период размножения, скопления животных у водопоя в период засухи, в которых особи по поведению также независимы друг от друга. В большинстве случаев особи объединяются в социальные группы — семьи, колонии, стаи, стада и др.
Семейный образ жизни резко усиливает связи между родителями и их потомством. Проявлением этих связей является забота о потомстве. При этом у птиц забота о птенцах продолжается до поднятия их на крыло, а у ряда крупных млекопитающих (медведей, тигров) детеныши воспитываются в семейных группах в течение нескольких лет, до наступления их половой зрелости. В зависимости от того, кто из родителей берет на себя уход за потомством, различают семьи отцовского, материнского и смешанного типа. Как правило, в семьях с устойчивыми парами обычно оба родителя принимают участие в охране и выкармливании детенышей.
При семейном образе жизни наиболее ярко выражено территориальное поведение животных. С помощью сигналов, маркировки, ритуальных форм угрозы и даже прямой угрозы (часто со стороны и самца, и самки) они обеспечивают владение участком, размеры и запасы корма которого достаточны для выкармливания потомства.
Некоторые общественные насекомые — пчелы, муравьи, термиты образуют сложные семьи. В них насекомые выполняют сообща много основных функций: защиту, размножение, обеспечение кормом себя и потомства, строительство. Для осуществления этих функций формируются этологические группы особей в результате разделения труда и специализации. При этом члены семьи постоянно обмениваются информацией друг с другом.
Колонии — групповые поселения оседлых животных, которые могут существовать как длительно, так и возникать лишь на период размножения (грачи, чайки, гагары, морские котики). Такой образ жизни повышает вероятность выживания отдельных особей. Например, тревога, поднятая любой заметившей хищника птицей, мобилизует остальных и сообща им удается отогнать врага. Характерно, что по мере усложнения колониального объединения, поведение, а иногда даже физиология и строение отдельной особи все в большей степени подчиняются интересам всей колонии.
Стаи — временные объединения животных, связанные с общностью места обитания или размножения. Стая облегчает выполнение какой-либо функции: защиты от врагов, добывания пищи, миграции (волки, сельдь, журавли, дельфины). Исходя из способа координации действий, стаи подразделяются на два вида: 1) без выраженного лидера (обычно у рыб); 2) с лидерами, на которых ориентируются остальные особи (стаи крупных птиц и млекопитающих, например волков). Волчьи стаи образуются зимой для групповой охоты. В этом случае хищникам удается справиться с крупными копытными (например, со взрослым лосем), охота на которых в одиночку часто заканчивается гибелью самих хищников. В процессе групповой охоты вожак стаи «организует» засаду, захват жертвы в кольцо и другие действия, что требует согласованности и координации действий всех членов стаи.
Стада — более длительные по времени, чем стаи, постоянные объединения животных (олени, зубры, зебры), в которых, как правило, выполняются все жизненные функции вида: защита от врагов, добывание пищи, миграции, размножение, воспитание молодняка и т. д.
Наиболее сложная этологическая структура отмечается в стаях и стадах, где имеет место система «доминирования-подчинения». У разных видов животных она зависит от типа иерархии. При иерархической организации популяций особям свойствен закономерный порядок перемещения, расположения на отдых, определенная организация при защите от врагов. Так, при передвижении стада павианов, в центре в наибольшей безопасности находятся детеныши или беременные самки, вокруг их располагаются неразмножающиеся самки, а по краям — вожаки и молодые самцы. Впереди и позади стада находятся крупные самцы, готовые отразить нападение хищника.
В биологическом аспекте смысл иерархической системы «доминирования-подчинения» заключается в создании согласованного поведения группы, которое выгодно для всех ее членов. Осуществив своеобразную «расстановку сил», животные уже не тратят лишней энергии на конфликты между отдельными особями, а группа в целом получает преимущества, подчиняясь наиболее сильным и опытным индивидуумам. Конечно, в экстремальных условиях (например, при отсутствии кормов) гибнут в первую очередь более слабые, подчиненные особи, но тем не менее под защитой группы они все же имеют больше шансов выжить, нежели в одиночку.
Как вы уже знаете, в социальных группах наблюдается эффект группы, повышающий устойчивость особей в группе по отношению к неблагоприятным условиям среды по сравнению с отдельной особью. Однако положительный эффект группы проявляется лишь до некоторого оптимального уровня плотности популяции. Если животных становится слишком много, это грозит недостатком кормовых ресурсов среды. Вступают в действие механизмы, приводящие к снижению численности особей в группе путем деления ее на части, расселения на другие территории или снижения рождаемости.
Повторим главное. Для популяций характерны определенные возрастная и этологическая структуры. Возрастная структура популяций представляет собой соотношение предрепродуктивных, репродуктивных и пострепродуктивных особей. Количественно возрастная структура у животных описывается с помощью возрастных пирамид. По их форме можно дать прогноз изменения численности популяции в будущем. Этологическая (поведенческая) структура — это соотношение особей, различающихся по комплексу поведенческих реакций. В большинстве случаев она проявляется, когда особи объединяются в социальные группы — семьи, колонии, стаи, стада.
Проверим знания
1. Назовите типы возрастных групп особей в популяциях. Чем они отличаются друг от друга?
2. Как тип возрастной структуры влияет на рост численности популяций? Составьте прогноз для роста численности популяций с разными возрастными пирамидами.
3. Приведите примеры разных типов этологической структуры в социальных группах животных.
4. Что дает особям объединение в социальные группы? Ответ продемонстрируйте на примере конкретных социальных групп.
1. Какое значение для хозяйственной и природоохранной деятельности человека имеет определение возрастной структуры популяций? Приведите примеры, где может использоваться информация о возрастной структуре популяций.
2. Две популяции промысловых рыб обитают в разных водоемах и имеют разную возрастную структуру: у одной популяции возрастная пирамида с широким основанием, а у другой — с узким. Составьте план мероприятий по нормализации возрастной структуры данных популяций.
3. Две популяции северных оленей оказались в разных условиях среды, что повлияло на их возрастную структуру. В первой популяции было 140 предрепродуктивных особей, 80 особей репродуктивного и 40 особей пострепродуктивного возраста. Во второй популяции оказалось 60 предрепродуктивных, 140 репродуктивных и 80 пострепродуктивных особей. Постройте возрастные пирамиды, используя масштаб: 1 см = 20 особей. Дайте прогноз на будущее этих популяций. Укажите, какие действия в отношении каждой из популяций должен предпринять человек, чтобы они сохранили свое существование.
Индивидуальное домашнее задание. Используя доступную статистическую информацию о возрастном составе популяций нескольких видов охраняемых или промысловых животных, постройте их возрастные пирамиды. Составьте для данных популяций экологический прогноз и примерный план мероприятий по поддержанию их численности на оптимальном уровне.