Тема №2. Взаимодействие организма и среды. Популяции

1. Взаимоотношения организма и среды.

1. Среда обитания и экологические факторы.
2. Популяции и продолжительность жизни.

Любая популяция способна (теоретически) к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды абиотического (прежде всего климат) и биотического (конкуренция, хищники, паразиты, болезни) происхождения. В таком случае скорость роста популяции будет определяться величиной биотического или репродуктивного потенциала.

Эта динамика описывается уравнением А. Лотки: dN/dt = rN, где N – численность особей, t – время, r – биотический потенциал.

График этой функции есть экспонента (кривая 1 рис. 3.1.).

 

Рис. 3.1. Теоретические кривые роста популяции

БИОТА

Наземная растительность и животный мир

Животные и растения гидросферы

Подземные воды

Значение биотического потенциала чрезвычайно различно у разных видов. Так, слониха способна произвести за жизнь около 10 детенышей, а луна-рыба откладывает до 3 млрд. икринок. В природе, однако, рост численности популяций любого вида никогда не бывает бесконечным, поскольку ресурсы, за счет которых существуют виды, на любой территории имеют пределы. Эти пределы называют емкостью среды (К) для конкретных популяций. Например, еловый лес – более емкая среда для белок, нежели смешанный с березами, поскольку основная пища этих зверьков – семена шишек.

 

Модель динамики численности популяции при ограниченных (лимитированных) ресурсах предложили Р. Пирл и А. Ферхюльст. В общем виде их уравнение записывается так:

Выражение – характеризует т.н. сопротивление среды, совокупность всех «ограничителей» роста популяции (неоптимальная температура, влажность, присутствие хищников, паразитов, нехватка пищи и т.п.).

Уравнение Пирла-Ферхюльста лежит в основе практически всех математических моделей конкуренции, хищничества, симбиоза. Оно описывает наиболее реальный и универсальный тип роста популяций микроорганизмов, животных, растений и человека (кривая 2).

На рис. 3.2 представлена схема поддержания гомеостаза животных, регулируемого доступностью пищевых ресурсов. При этом возникает т.н. отрицательная обратная связь: повышение плотности популяции усиливает действие механизмов, снижающих эту плотность.

 

 

 

Рис. 3.2. Гомеостаз в популяции животных, регулируемый
доступностью пищевых ресурсов (И.И. Дедю, 1989 г.)

ДОКЛАДЫ НА СЕМИНАР:

1. Статистические и динамические показатели популяций.

2. Продолжительность жизни.

3. Развитие организма как целостной системы.

 

Вопросы к семинару?

1. Системы организмов и биота Земли.
2. Классификации живых организмов.
3. Взаимоотношения организма и среды.

4. Среда обитания и экологические факторы.

5. Закономерности действия экологических факторов на живые организмы.

6. Лимитирующие факторы.

7. Закон минимума Либиха.

8. Закон лимитирующих факторов Шелфорда.

9. Адаптация организмов к факторам.

10. Периодические факторы.

11. Видовая и пространственная структуры биоценоза.

12. Взаимоотношения организмов в биоценозе.

13. Экологическая ниша.

14. Спектр уровней биологической организации.

15. Структура и гомеостаз популяций.