Геккель определял экологию как науку, которая изучает отношения живых организмов друг с другом и окружающей средой.
Классическое определение Геккеля с небольшими уточнениями широко используется до сих пор, но это определение существенно ограничивает экологию и оставляет ее в пределах биологии [9, c. 5].
Вместе с тем несомненно, что современная экология давно вышла за границы биологии. Среди ее объектов – экологические системы, часто включающие не только живые организмы, но и такие компоненты, как почвы, илы, подстилающие горные породы и т. п. Экология изучает и потоки вещества и энергии в таких системах. Это означает, что мы наблюдаем ее становление в качестве самостоятельной науки [5, c. 5 – 8].
Объектом экологии как науки является экосистема, которая представляет собой объединение биоценоза и экотопа. Биоценоз – это совокупность животных, растений, микроорганизмов и грибов, которые обитают на одной территории. В экотоп включают как компоненты неживой природы, с которыми взаимодействуют организмы, которые обитают в наземно-воздушной среде (солнечный свет, температура воздуха, влажность, ветер и т. д.), так и в водной среде (соленость воды, концентрации растворенного кислорода, температура воды и др.). Биотические (живые) и абиотические (неживые) части экосистемы тесно взаимосвязаны и оказывают друг на друга значительное влияние [8, c. 6 – 7].
1. Демэкология, понятие популяции
1.1 Демэкология
Демэкология (от др. греч. – народ), популяционная экология – это раздел общей экологии, который изучает изменения численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения. В рамках этой науки выясняются условия формирования популяции. Демэкология описывает колебания численности видов под воздействием экологических факторов и устанавливает их причины, рассматривает особь в составе группы таких же особей, занимающих данную территорию и относящихся к одному виду. Демэкология дает представление о понятии вида [2, c. 138 – 140]. Популяция – форма существования вида, ее структура (половая, возрастная), характеристики и свойства. Понятие о рождаемости и смертности, численности, роста, зависимость плотности от трофического уровня, взаимоотношения между особями и популяциями, территориальное поведение, группировки, приспособительное поведение [1, c. 150 – 151].
1.2 Понятие популяции
Экосистемы – это существующие элементы (блоки) биосферы, а изолированные популяции никогда не встречаются в природе. Они являются частью экосистем [7, c. 28].
Каждый вид организмов – это не простая сумма особей, а форма группировок, которые представляют собой единое функциональное целое – популяцию. Эта закономерность называется «правило объединения в популяции». Оно было сформулировано в 1903 г. Слово популяция происходит от латинского «популюс», что означает народ, население [4, c. 35 – 38].
2 Статические и динамические характеристики популяции
Любую популяцию можно охарактеризовать двумя категориями свойств, т. к., являясь самостоятельной б системой, она состоит из отдельных составных элементов – организмов, привносящих в нее свои свойства.
Биологические свойства популяции – это свойства, присущие не только популяции, но и составляющим ее организмам. Они характеризуют жизненный цикл популяции. Популяция, как и отдельный организм, может расти, дифференцироваться, саморегулироваться, стареть и отмирать [8, 170 – 176].
Групповые свойства популяции – это свойства, присущие популяции как самостоятельной биологической системе и не характеризующие отдельно взятый организм, входящий в ее состав. Особь любого вида рождается, стареет и умирает, но нельзя говорить о ее рождаемости, смертности, возрастной структуре других характеристиках, которые имеют смысл только на групповом уровне. Групповые свойства можно разделить на:
Статические (пространственные), описывающие состояние популяции в определённый момент времени: плотность, численность, пространственное распределение.
Динамические (временные), которые характеризуют процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени: рождаемость, скорость роста, смертность [3, c. 45 – 46].
2.1 Статистические характеристики
Численность – общее число особей на определенной территории или в данном объёме.
Численность популяции не должна опускаться ниже определенного предела, т. к. при его достижении популяция воспроизводиться не может. Такую минимальную численность популяции называют критической. При определении критической численности учитываются не все особи, а только те, которые могут принимать участие в размножении – это эффективная численность популяций.
Любая популяция может устойчиво существовать длительное время если ее численность оптимальна, т. е. она выше критической, но при этом не слишком высокая. Численность популяций может измеряться сотнями тысяч и даже миллионами особей. У большинства крупных млекопитающих, в том числе, человека критическая численность популяции составляет примерно 200 особей. Если численность популяции опускается ниже критического уровня через несколько поколений, то из-за близкородственного скрещивания может возрасти частота негативных генетических изменений (мутаций) и популяция вырождается [1, c. 269 – 277].
3 Структура популяции
3.1 Пространственная
3.2 Половозрастная
Важная характеристика при исследовании популяции, которая влияет на рождаемость и смертность.
О половой структуре популяции можно говорить только в том случае, если речь идет о раздельнополом виде. Раздельнополость обеспечивает генетическое разнообразие особей в популяции. Известно, что в процессе кроссинговера происходит генетический обмен между хромосомами обоих полов, и вновь рождающаяся особь обладает не только свойствами родительских особей, но и некоторыми новыми. Такой способ размножения имеет большое преимущество перед бесполым размножением, если условия среды подвержены повышенной изменчивости и наблюдается обострение внутривидовых и межвидовых конкурентных отношений. Выделяют первичное, вторичное и третичное соотношения полов в популяции. Первичное соотношение определяется генетическими механизмами – равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы формируют мужской пол, а XX – женский. Таким образом, первичное соотношение полов равно 1:1. Вторичное соотношение полов – это соотношение полов среди новорожденных. Оно может сильно отличаться от первичного по целому ряду причин: различными внешними факторами, избирательностью яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению. Например, зоологами было описано влияние температуры внешней среды на вторичное соотношение полов у рептилий. Такая же закономерность характерна и для некоторых других живых существ. Так, у муравьев оплодотворение происходит при температуре выше 20°С, а при более низких температурах отложенные яйца оказываются неоплодотворенными. Из них вылупляются самцы, а из оплодотворенных – в большинстве своем, самки. Третичное соотношение полов – это соотношение среди взрослых животных. Например, в популяциях человека вторичное соотношение полов составляет 100 девочек / 106 мальчиков; к 16 – 18 годам это становится равным 1:1, к 50 годам – 100 женщин / 85 мужчин, а к 80 годам соотношение по полу становится 2:1 (100 женщин / 50 мужчин). Изменение половой структуры популяции влияют на ее роли в экосистеме, так как самки и самцы многих видов отличаются друг от друга по питанию, ритму жизни, поведению и т. д. К примеру, самки некоторых видов клещей, кома-ров и мошек являются кровососущими, а самцы питаются соком растений или нектаром. Преобладание численности самок над самцами обеспечивает более интенсивный рост популяции [8, c. 172 – 178].
4 Взаимодействия между популяциями
Одум классифицирует межпопуляционные взаимодействия следующим образом: он обозначает выгоду во взаимодействиях между популяциями знаком «+», отрицательное влияние – «–», нейтральный исход знаком «0». Выделяются следующие виды межпопуляционных взаимодействий:
1) Нейтрализм (0/0), при этом популяции не оказывают абсолютно никакого воздействия друг на друга.
2) Конкуренция (–/–) – это форма взаимодействия между популяциями, которые нуждаются в сходном ресурсе, количество которого ограничено. Таким ресурсом может быть пища, свет, пространство и т.д [2, c. 278 – 281].
Конкуренция бывает двух видов:
а) симметричная, когда оба вида конкурируют одинаково сильно;
б) ассиметричная, когда один из видов оказывает более сильное воздействие на другой вид.
Результаты конкуренции также различаются:
а) установление равновесие между двумя видами;
б) полное вытеснение одного из конкурирующих видов (если один из них обладает большей скоростью роста);
в) один из видов подавляется, но уйти не может, при этом численность его низка, как и плодовитость.
Принцип конкурентного исключения ввел Гаузе в 1934г.:
Два вида в стабильном сообществе не могут существовать совместно, один из них обязательно будет подавлен или вытеснен [4, c. 85 – 91].
У растений как форма конкуренции может наблюдаться способность выделять химические вещества, которые направленны на подавление конкурентного вида – аллелопатические взаимодействия:
а) микроорганизмы → на микроорганизмы – выделение антибиотиков;
б) микроорганизмы → на высшие растения – маразминов;
в) высшие растения → на высшие растения – колинов;
г) высшие растения → на микроорганизмы – фитонцидов.
У животных наблюдается выделение аттрактантов (привлекают) и реппелентов (отталкивают).
Так, конкуренция – это сильный фактор, обеспечивающий эволюционное развитие вида, более эффективное использование различных ресурсов в биоценозе [8, c. 172 – 178].
3) Хищничество (+ –) – это все взаимодействия, когда одни организмы (хищники) используют в пищу другие (жертвы).
Хищничество – это главная сила, которая обеспечивает передвижение вещества и энергии по уровням в экосистеме.
Хищниками называют те организмы, которые питаются другими организмами, находя и умерщвляя. Подобные отношения имеют несколько возможных вариантов. Всех хищников можно подразделить на две группы: активных и пассивных [3, c. 52 – 55].
Заключение
Таким образом, в результате проделанной работы мы дали определения основным понятиям популяционной экологии и рассмотрели основные характеристики:
Демэкология (от др. греч. – народ), популяционная экология – это раздел общей экологии, который изучает изменения численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения.
Популяция – совокупность особей одного вида, которые обитают длительное время на одной территории.
Групповые свойства популяции – это свойства, присущие популяции как самостоятельной биологической системе и не характеризующие отдельно взятый организм, входящий в ее состав.
Групповые свойства можно разделить на:
Статические (пространственные), описывающие состояние популяции в определённый момент времени: плотность, численность, пространственное распределение.
Динамические (временные), которые характеризуют процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени: рождаемость, скорость роста, смертность.
