Классификации жизненных форм животных

Д.Н. Кашкаров (1945) классифицировал жизненные формы животных по характеру передвижения в разных средах.

I. Плавающие формы.

1. Чисто водные: а) нектон; 6) планктон; в) бентос.

2, Полуводные: а) ныряющие; б) неныряющие; в) лишь добывающие из воды пищу.

II. Роющие формы.

1. 
   Абсолютные землерои (всю жизнь проводящие под землей).
   
2. 
   Относительные землерои (выходящие на поверхность).
   

1. 
   Не делающие нор: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.
   
2. 
   Делающие норы: а) бегающие; б) прыгающие; в) ползающие.
   
3. 
   Животные скал.
   

V. Воздушные формы: а) добывающие пищу в воздухе; б) высматривающие пищу с воздуха.

1. 
   Что такое среда обитания и какие среды заселены организмами? Понятие об экологических факторах.
   
2. 
   Как называют совокупность факторов неорганической среды? Дайте характеристику этим факторам.
   
3. 
   Как называют совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других?
   
4. 
   В чем заключаются внутривидовые и межвидовые взаимоотношения? Адаптационные процессы, значение при этом периодических и непериодических факторов.
   
5. 
   Как называются генетические изменения в организме, являющиеся источником адаптации?
   

6. 
   Как называются экологические факторы, ограничивающие развитие организма? Законы минимума Ю. Либиха и толерантности В. Шелфорда.
   
7. 
   В чем существо совокупного и изолированного действия экологических факторов? Закон В. Р. Вильямса.
   
8. 
   Что понимается под диапазоном толерантности организма?
   

10.Какое значение имеет свет для жизни на Земле?

11. 
    Как отражаются погодные условия на растениях и животных? Биоклиматический закон Хопкинса.
    
12. 
    Какие важнейшие экологические группы растений и животных выделяют в зависимости от способов адаптации их к влаге?
    
13. 
    Какие вы знаете основные экологические факторы водной среды? Дайте им характеристику.
    
14. 
    В чем заключается влияние на организмы физических и химических факторов воздушной среды?
    
15. 
    Биологические макро- и микроэлементы как экологические факторы.
    
16. 
    Что понимают под эдафическими факторами? Экологические факторы почв.
    

Основная

2. А.М. Никаноров, Т. А. Хоружая . «Экология» .М.,2000, с.51-69.

1.Чернова Н.М.,А.М. Былова, Экология М.: «Просвешение» 1988., с. 17-106

2. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П., Экономические основы экологии Санкт-Петербург « Специальная литература» 1997.
Лекция 4
Тема. Экология популяций – демэкология. Статические характеристики популяции.
Цель лекции – сформировать представление о популяции, ее основных характеристиках и закономерностях функционирования
Ключевые слова – популяция, численность и плотность популяции, генофонд, половая и возрастная структура, регуляция численности, кривые выживания, рождаемость, смертность
Вопросы:

1 Понятие и критерии популяции.

2 Статистические характеристики популяций: численность (плотность) и биомасса популяций, возрастной и половой состав.

3 Пространственное размещение популяций и его характер: случайное, равномерное и групповое. Принцип Олли.

Любая популяция обладает следующими особенностями: 1) существование ее на протяжении большого числа поколений; 2) наличие определенной степени панмиксии, т.е. свободного скрещивания особей; 3) определенная степень изоляции популяции.

В зависимости от величины ареала и характера распространения различают космополитов, убиквистов, эндемиков. Космополиты — виды растений и животных, представители которых встречаются на большей части обитаемых областей Земли (например, комнатная муха, серая крыса). Убиквисты — виды растений и животных с широкой экологической валентностью, способны существовать в разнообразных условиях среды, имеют обширные ареалы (например, тростник обыкновенный, волк). Эндемики— виды растений и животных, которые имеют небольшие ограниченные ареалы (часто встречаются на островах океанического происхождения, в горных районах и изолированных водоемах).

Для животных также различают трофический и репродуктивный ареалы, между которыми существует связь в виде путей пролета для птиц или путей миграции для некоторых млекопитающих и рыб.

Классификация популяций. Популяции различаются по размерам и степени генетической самостоятельности, длительности существования, способу размножения особей и т.д.

По размерам занимаемой популяцией территории и степени связи между особями различают элементарные (локальные), экологические и географические популяции. Элементарная (локальная) популяция — элементарная группировка особей, характеризующаяся практически полной панмиксией.

По способности к самовоспроизведению и самостоятельной эволюции популяции бывают перманентные (постоянные) и темпоральные (временные).

По способу размножения популяции делят на панмиктические, клональные и клонально-панмиктические.

численность, плотность, рождаемость, смертность, скорость роста и др. Кроме того, популяции свойственна определенная организация:

Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность, плотность, а также показатели структуры (половая, возрастная, генетическая, пространственно-этологическая).

Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение обусловлено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение — соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение — соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.

Например, у человека во вторичном соотношении несколько преобладают мальчики, в третичном — женщины: на 100 мальчиков рождается 106 девочек, к 16—18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам — 50 мужчин на 100 женщин.

У некоторых рыб (р. Пецилия) различают три типа половых хромосом: Y, X и W, из них Y-хромосома несет гены мужского пола, а X и W-хромосомы — гены женского пола, но разной степени «мощности». Если генотип особи имеет вид YY, то развиваются самцы, если XY — самки, если же WY, то в зависимости от условий среды развиваются половые признаки самца или самки.

В популяциях меченосцев соотношение полов зависит от значения рН среды. При рН = 6,2 количество самцов в потомстве составляет 87-100 %, а при рН = 7,8 - от 0 до 15 %.

Возрастная структура (возрастной состав) — соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.

В зависимости от способности особей к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи еще не способные размножаться), репродуктивную (особи способные размножаться) и пострепродуктивную (особи уже не способные размножаться). Возрастные группы могут быть подразделены и на более мелкие категории.

Например, у растений выделяют следующие состояния: покоящееся семя, проростки и всходы, ювенильное состояние, имматурное состояние, виргинильное состояние, раннее генеративное, среднее генеративное, позднее генеративное, субсенильное, сенильное (старческое), состояние полутрупа.

Возрастную структуру популяции выражают при помощи возрастных пирамид.

где р — доля доминантного аллеля (A); q — доля рецессивного аллеля (а).

Зная частоты аллелей, можно вычислить частоты генотипов в популяции:

(р + q)² = p² + 2pq+q²= 1,

где р и q — частоты доминантного и рецессивного аллелей соответственно, р² — частота гомозиготного доминантного генотипа (/4/4), 2pq — частота гетерозиготного доминантного генотипа (Аа), q² — частота гомозиготного рецессивного генотипа (аа).

2) в популяции осуществляется свободное скрещивание;

3) отсутствует отбор;

4) не возникает новых мутаций;

5) нет миграции новых генотипов в популяцию или из популяции.

Очевидно, что популяций, удовлетворяющих этим условиям в течение длительного времени, в природе не существует. На популяции всегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающие генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, ее генофонда получило название элементарного эволюционного явления. Без изменения генофонда популяции невозможен эволюционный процесс.

1) мутации — источник возникновения новых аллелей;

2) неравная жизнеспособность особей (особи подвергаются действию отбора);

3) неслучайное скрещивание (например, при самооплодотворении частота гетерозигот постоянно падает);

4) дрейф генов — изменение частоты аллелей случайные и независящие от действия отбора (например, вспышки заболеваний);

5) миграции — отток имеющихся генов и (или) приток новых.

Рисунок 6. Типы пространственного размещения особей в популяции

В понятие пространственной структуры входит и так называемая социальная организация. Для нее свойственен определенный стереотип поведения, она регламентирует использование пространства и пищи.

Различают два типа социальной организации популяций: одиночную (семейную) и групповую. При одиночной (семейной) организации территория принадлежит одной семье (самец, самка и их потомство). Члены семейства могут метить и строго охранять границы этой территории.

Для других животных и растений характерно групповое использование пространства. Такие животные образуют стада, стаи или колонии. Часто таким образом обеспечиваются более благоприятные условия микроклимата: повышенная температура сохраняется в муравейниках и поселениях пчел, пингвины образуют «черепаху» во время буранов и т. д. Все особи в группе сообща выступают в борьбе с врагом и вырабатывают специальную систему сигналов (свист сусликов, постукивание лап зайцеобразных, тревожные крики птиц), которой оповещают об опасности всех членов поселения (колоний).

Колониями являются и гнездовья птиц с тесно расположенными гнездами (например, пеликаны, бакланы, чайки, пингвины). В таких поселениях обеспечивается не только защита от врагов и микроклимат, но часто и выкармливание потомства (как у морских котиков). У некоторых колониальных организмов в процессе эволюции сформировалась специализация отдельных особей, которую можно наблюдать у пчел («рабочие», «самки», «трутни»), муравьев («рабочие», «сторожа», «няньки») и т.д. Стаями живут многие насекомые (саранча), рыбы (сельдеобразные, тресковые образуют косяки), млекопитающие (копытные, ластоногие). На период размножения стада или стаи могут распадаться на более мелкие группы — «кланы» и «прайды».

Рисунок 7. Иллюстрация принципа Олли (Олли и др. ,1949)

1. Каково место популяций в биоте Земли?

2. Что отражают статические показатели популяции?

3. Почему толерантность популяции к факторам среды значительно шире, чем у особи, и каково экологическое значение этого явления?

4. Дать определение популяции, перечислить основные её свойства

5. Какие возрастные группы животных вам известны?

6. Какие виды взаимодействий популяций вы знаете?

7. В чем заключается принцип Олли?

Основная

2.А.М. Никаноров, Т.А.Хоружая . «Экология» .М.,2000, с. 51-69.

1.Чернова Н.М.,А.М. Былова, Экология М.: «Просвешение» 1988, с. 107-166.

2. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П., Экономические основы экологии Санкт-Петербург « Специальная литература» 1997.
Лекция 5
Тема. Экология популяций – демэкология. Динамтческие характеристики популяции.
Цель лекции – сформировать представление о популяции, ее основных характеристиках и закономерностях функционирования
Ключевые слова – популяция, численность и плотность популяции, генофонд, половая и возрастная структура, регуляция численности, кривые выживания, рождаемость, смертность
Вопросы:

1 Динамические показатели популяции –рождаемость, плотность, кривые выживания, экологическая стратегия выживания, скорость роста популяции.

2 Экспоненциальный и логистический рост численности популяции.
1 Динамические показатели популяции –рождаемость, плотность, кривые выживания, экологическая стратегия выживания, скорость роста популяции.
Динамические показатели популяции: рождаемость, смертность, скорость роста популяции

Количественные показатели популяции можно разделить на статические и динамические.

Для характеристики динамических показателей популяции используют следующие обозначения: — N — число организмов;

• 
  t — время;
  

• 
  ∆/V/∆f — средняя абсолютная (общая) скорость изменения числа организмов за определенный период времени;
  
• 
  ∆N/(∆t) — средняя удельная скорость изменения числа организмов в расчете на 1 особь за определенный период времени.
  

• 
  dN/∆t — мгновенная абсолютная (общая) скорость изменения числа организмов за единицу времени в некоторый момент;
  
• 
  dN/ (Ndt) — мгновенная удельная скорость изменения числа организмов в расчете на 1 особь за единицу времени в некоторый момент.
  

Различают максимальную и фактическую рождаемость. Максимальная рождаемость — максимальная реализация возможности рождения при отсутствии лимитирующих факторов среды. Фактическая рождаемость — реальная реализация возможности рождения.

Различают абсолютную и удельную рождаемость. Абсолютная (общая) рождаемость, или скорость рождаемости, выражают отношением:

dN_n / dt,

где dN_n — число особей (яиц, семян и т.п.), родившихся (отложенных, продуцированных и т.д.) за некоторый промежуток времени dt.

Эта величина зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий — час, для фитопланктона — сутки, для насекомых — неделя или месяц, для крупных млекопитающих — год.

Различают минимальную и фактическую смертность. Минимальная смертность — минимально возможная величина смертности. Фактическая смертность — реальная величина смертности.

Различают абсолютную и удельную смертность. Абсолютная (общая) смертность или скорость смертности, выражают отношением:

где dN_m — число особей, погибших за промежуток времени dt.

Различают абсолютную и удельную скорость роста популяции.

где dN— изменение численности популяции за промежуток времени dt. У дельная скорость роста — отношение скорости роста к исходной численности (N):

При отсутствии лимитирующих факторов среды удельная скорость роста равна величине г, которая характеризует свойства самой популяции и называется удельной (врожденной) скоростью роста популяции или биотическим потенциалом вида:

Величина биотического потенциала очень различается у разных видов. Например, самка косули способна произвести за жизнь 10—15 козлят, трихина отложить 1,8 тыс. личинок, самка медоносной пчелы — 50 тыс. яиц, рыба-луна — до 3 млрд икринок.

Однако в природе, в связи с действием лимитирующих факторов, биотический потенциал популяции никогда не реализуется полностью. Его величина обычно складывается как разность между рождаемостью и смертностью в популяции:

r = b- d,

где b — число родившихся, d — число погибших особей в популяции за один и тот же период времени.

Когда b = d, r = 0 и популяция находится в стационарном состоянии. Когда b > d,

г > 0, численность популяции увеличивается. Когда b < d, r < 0, численность популяции сокращается. Формула d = b — r позволяет определить смертность, которую трудно измерить непосредственно, а определить r достаточно просто непосредственными

наблюдениями.