Содержание
Введение. 3
1.
Понятие «вид», критерии вида. 4
2.
Экологическая ниша. 6
3.
Популяция, ее структура. 9
4.
Ресурсные, редкие и исчезающие виды.. 14
Заключение. 15
Список
литературы.. 16
Введение
Экология (греч. oikos
«дом» + logos «наука») – это наука о взаимоотношении
организмов и окружающей среды. Термин «экология» предложил в 1866 году Эрнст
Геккель. В настоящее время экология – это междисциплинарная отрасль на стыке
биологии, физики, химии, географии и общественных наук. В настоящее время это
понятие стало привычным и обыденным во всем мире, породило «экологизацию»
современных научных дисциплин и стало неотъемлемой частью нашей жизни.
Экология стала для прогрессивного человечества не только наукой, но и способом
мышления, поведения. Экология включая в себя духовность, понимание единства
человека и природы, высокую культуру, гуманизм.
Экология рассматривает наиболее крупные уровни организации
живого: популяции, сообщества и экосистемы. Ни один организм в природе не
существует вне экосистем. И проявляется это в первую очередь в наличии
огромного количества взаимосвязей данного организма с другими организмами и с
абиотическими факторами. Эти связи – основное условие жизни организмов и их
сообществ. Через эти связи реализуются механизмы круговорота биогенных веществ,
механизмы передачи энергии, механизмы устойчивости экосистем. Эти связи
настолько отточены ходом эволюционного процесса, что нарушение хотя бы одной из
них может повлечь за собой цепь необратимых последствий вплоть до гибели
экосистемы, точнее, вплоть до коренной перестройки ее структуры или замене
другой экосистемой, как правило, более бедной. Это обязательно должен помнить
человек, вмешиваясь в природу своей производственной деятельностью.
Таким образом, целью данной работы является рассмотрение
особенностей внутривидовой организации живых существ.
1. Понятие «вид», критерии вида
Со структурой экологических ниш данной экосистемы тесно
связана ее видовая структура, под которой понимается количество особей,
образующих экосистему и соотношение их численностей[1].
Виды, преобладающие по численности особей, имеющие
наибольшую значимость для экосистемы, называются доминирующими видами, или
доминантами (от латинского слова доминантис -
господствующий). Наряду с доминантами в экосистемах выделяют виды-эдификаторы (от латинского слова эдификатор
- строитель), которые являются основными строителями среды. Обычно доминирующий
вид является одновременно и эдификатором, в наших
лесах это обычно ель (еловый лес), сосна (сосновый лес), береза (березовый лес)
и т.п. Наряду с многочисленностью деревьев этих видов в соответствующих лесах,
они еще определенным образом организуют среду для существования других
организмов. Так в еловых лесах почва сильно затемнена и обладает повышенной
кислотностью, это во многом определяет видовую структуру елового леса. В то же
время под пологом леса может доминировать черника или кислица, которые не
являются существенными эдификаторами, но хорошо
характеризуют особенности условий в данной экосистеме, в частности степень
увлажнения, плодородие почвы и т.д. Поэтому данные виды называют еще
индикаторами. По растениям-эдификаторам и
растениям-индикаторам называют биогеоценозы, например, ельник-кисличник
(кислица указывает на оптимальное увлажнение и богатые почвы), ельник-черничник
(менее богатые почвы и несколько избыточное увлажнение), ельник сфагновый
(избыточное увлажнение, недостаток минеральных веществ и кислорода в почве) и
т.д.
Важнейшим критерием вида является видовое разнообразие. От
видового разнообразия зависит, например, насколько успешно будут заполнены все
экологические ниши данной экосистемы. Однако количество экологических ниш, как
правило, гораздо больше, чем количество видов, населяющих данную экосистему.
Как уже отмечалось, многие виды на разных стадиях жизненного цикла занимают
разные экологические ниши. Поэтому для экологического разнообразия важно не
столько количество видов, сколько видовое богатство, в которое помимо
количества видов целесообразно включить еще и количество разных жизненных фаз
внутри каждого вида. Кроме этого, нужно учесть еще и генетическое разнообразие,
то есть генетическую изменчивость видов, без которой они оказались бы
неспособными адаптироваться к изменяющейся среде. Большое значение для
заполнения экологических ниш имеет и “поведенческое разнообразие”, зависящее от
сложности организации организмов, их способности формировать в природе разного
рода структуры (строить гнезда, объединяться в стаи, формировать симбиозы и
т.п.), гибкости их инстинктов и уровня их психического развития (для
высокоорганизованных животных), от наличия разума (достаточно вспомнить, что
человек заполняет собой все большее количество экологических ниш). Все вместе
это можно обозначить одним термином - экологическое разнообразие.
В природе разнообразие видов накапливается за тысячи и даже
миллионы лет. Огромную роль в видообразовании играют экологические ниши.
Замечено, что видовое разнообразие в данной экосистеме зависит от ее возраста.
По мере развития экосистемы видовое разнообразие сначала увеличивается, но
после достижения зрелости системы оно стабилизируется или даже уменьшается.
Однако подобная динамика характерна в основном для северных лесов и учитывает
лишь относительно короткие периоды времени (в пределах 100-200 лет).
Девственные районы северных лесов, например сибирской тайги, также не
показательны, потому что суровые климатические условия значительно сдерживают
экспансию жизни. Наиболее богаты видами тропические районы планеты. Именно
здесь, в наиболее благоприятных для жизни и относительно стабильных условиях,
сформировалось наибольшее количество видов планеты. Достаточно сказать, что
практически все высшие животные нашей средней полосы имеют африканское
происхождение.
Как уже отмечалось, каждая отдельная особь в экосистеме
находится под двойным давлением: межвидовая конкуренция способствует сужению
экологической ниши, а внутривидовая конкуренция давит в обратном направлении,
заставляя данный вид расширять свое жизненное пространство. Так как все
экологические ниши уже заняты, то единственный выход - “пойти туда, не знаю
куда, и найти то, не знаю что”. Другими словами, для снятия противоречия нужно
создать новую экологическую нишу с заранее неизвестными параметрами, например
найти новый источник пищи. Но его не существует, так как иначе это говорило бы
о наличии свободной экологической ниши, чего в девственной природе практически
никогда не бывает. На помощь приходит механизм генетической изменчивости видов.
Например, спасаясь от давления консументов, автотрофы
вынуждены “изобретать” новые способы защиты. Когда это удается, то прессинг со
стороны консументов ослабевает, и “новорожденный” вид
приобретает некоторое преимущество перед близкородственными видами, поэтому он
несколько теснит конкурентов, высвобождая для себя жизненное пространство.
Иногда удается отвоевать достаточно много, может быть, даже поставив экосистему
на грань потери устойчивости. Однако механизмы изменчивости консументов
рано или поздно “нащупают” слабое место нового вида и дадут начало
соответствующему виду консументов, вернув в прежнее
русло равновесие в среде автотрофов. Все эти изменения постепенно пройдут по
всей пищевой цепи, давая начало целой группе новых видов.
2. Экологическая ниша
Любой вид организмов приспособлен для определенных условий
существования и не может произвольно менять среду обитания, пищевой рацион,
время питания, место размножения, убежища и т.п. Весь комплекс отношений к
подобным факторам определяет место, которое природа выделила данному организму,
и роль, которую он должен сыграть во всеобщем жизненном процессе. Все это
объединяется в понятии экологической ниши.
Под экологической нишей понимают место организма в природе и
весь образ его жизнедеятельности, его жизненный статус, закрепленный в его
организации и адаптациях[2].
В разное время понятию экологической ниши приписывали разный
смысл. Сначала словом “ниша” обозначалась основная единица распределения вида в
пределах пространства экосистемы, диктуемого структурными и инстинктивными
ограничениями данного вида. Например, белки живут на деревьях, лоси - на земле,
одни виды птиц гнездятся на ветвях, другие в дуплах и т.д. Здесь понятие
экологическая ниша трактуется в основном как местообитание, или
пространственная ниша. Позднее термину “ниша” был придан смысл “функционального
статуса организма в сообществе”. В основном это касалось места данного вида в
трофической структуре экосистемы: вид пищи, время и место питания, кто является
хищником для данного организма и т.д. Теперь это называют трофической нишей.
Затем было показано, что нишу можно рассматривать как некий гиперобъем
в многомерном пространстве, построенном на базе факторов среды обитания. Этот гиперобъем ограничивал диапазон факторов, в котором может
существовать данный вид (гиперпространственная ниша).
То есть в современном понимании экологической ниши можно
выделить по крайней мере три аспекта: физическое пространство, занимаемое
организмом в природе (местообитание), его отношение к факторам среды и к
соседствующим с ним живым организмам (связи), а также его функциональную роль в
экосистеме. Все эти аспекты проявляются через строение организма, его адаптации,
инстинкты, жизненные циклы, жизненные “интересы” и т.п. Право организма
выбирать свою экологическую нишу ограничено довольно узкими рамками,
закрепленными за ним от рождения. Однако его потомки могут претендовать на
другие экологические ниши, если в них произошли соответствующие генетические
изменения.
С использованием концепции экологической ниши правило
конкурентного исключения Гаузе можно перефразировать
следующим образом: два разных вида не могут длительное время занимать одну
экологическую нишу и даже входить в одну экосистему; один из них должен либо
погибнуть, либо измениться и занять новую экологическую нишу. Кстати сказать,
внутривидовая конкуренция часто сильно уменьшается именно потому, что на разных
стадиях жизненного цикла многие организмы занимают разные экологические ниши.
Например, головастик - растительноядное животное, а взрослые лягушки, обитающие
в том же пруду, - хищники. Другой пример: насекомые на стадии личинки и
взрослой особи[3].
На одной территории в экосистеме может жить большое количество
организмов разных видов. Это могут быть близкородственные виды, но каждый из
них обязан занять свою уникальную экологическую нишу. В этом случае данные виды
не вступают в конкурентные отношения и в определенном смысле становятся
нейтральными друг к другу. Однако зачастую экологические ниши разных видов
могут перекрываться по крайней мере по одному из аспектов, например, по
местообитанию или по питанию. Это приводит к межвидовой конкурентной борьбе,
которая обычно не носит жесткого характера и способствует четкости
разграничения экологических ниш.
Таким образом, в экосистемах реализуется закон, аналогичный
принципу запрета Паули в квантовой физике: в данной квантовой системе в одном и
том же квантовом состоянии не может находиться более одного фермиона (частиц с полуцелым спином, типа электронов, протонов, нейтронов и
т.п.). В экосистемах также происходит квантование экологических ниш, которые
стремятся четко локализоваться по отношению к другим экологическим нишам.
Внутри данной экологической ниши, то есть внутри популяции, которая занимает
эту нишу, продолжается дифференциация на более частные ниши, которые занимает
каждая конкретная особь, определяющая статус данной особи в жизни данной
популяции.
3. Популяция, ее структура
Популяция (от. лат. Populus
– народ, население) – это исторически сложившаяся совокупность особей одного
вида, более или менее длительно время занимающая определенное пространство и
воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. Популяция является
объектом изучения одновременно экологии и биологии[4].
Биологический вид обычно
представлен множеством популяций, находящихся в той или иной форме изоляции,
которая ограничивает или нарушает свободное скрещивание особей (панмиксия). Популяция занимает ту часть ареала, в которой
отсутствуют изоляционные барьеры, препятствующие панмиксии.
В результате естественного отбора, происходившего на протяжении тысяч
поколений, каждая популяция приспосабливалась (адаптировалась) к среде своего
обитания со свойственной ей совокупностью природных условий.
Характерные черты
этого приспособления передаются из поколения в поколение. Популяции,
адаптированные к определенным экологическим
условиям окружающей среды, называются экотипами.
Экотипы, населяющие территории физико-географического ранга,
т.е. со сравнительно однородным
комплексом природных условий, являются географическими расами. В их
выделения положено физико-географическое районирование суши и акваторий.
Морфологические, физиографические и другие приспособления
особей этих географических популяций к единому ритму жизненных явлений и
особенностям среды отличают их от особей соседних популяций, находящихся в иных
природных условиях. Синонимом географической расы часто выступает подвид.
Популяция в пространстве не всегда экологически и
географически изолирована, и ареалы подвидов могут перекрываться.
В приделах географических экотипов могут быть выделены
климатические, или климатипы. Климат формирует
совокупность особей с наследственно
закрепленными особенностями вида, возникшими г.о. под влиянием климатических условий.
В приделах климатических экотипов могут быть выделены
почвенные (эдофические) экотипы – эдафотипы.
Они образуются под влиянием почвенных условий.
Для сосны обыкновенной выделены и описаны эдафотипы
сосны меловой, растущей на меловых отложениях, и сосны болотной, характерной
для моховых болот.
Внутрипопуляционная регуляция численности популяции.
Плотность популяции обычно имеет определенный оптимум. При
любом отклонении от этого оптимума начинают срабатывать механизмы ее
внутрипопуляционной регуляции. Одним из основных механизмов,
способствующих установлению в популяции
устойчивой стабильности, служит действие зависимых от плотности факторов.
Абиотические факторы так же влияют на смертность популяции, но самостоятельно
не создают ей устойчивой стабильности.
Регуляция
численности популяции у различных видов животных и растений осуществляется
по-разному. Тем не менее, в каждой из
них определенным путем устанавливается оптимум плотности.
Рост плотности популяции сопровождается уменьшением размеров
особей, снижением их плодовитости, повышением смертности личинок и куколок
изменением скорости развития и соотношения полов, а также увеличением
количества диапаузирующих особей, что резко снижает
активную часть популяции.
Нередко при чрезмерном возрастании плотности популяции
стимулируется каннибализм. Ярким примером может служить явления поедания своих
же яиц мучными хрущаками. Каннибализм наблюдается у некоторых видов рыб, у
земноводных и других животных.
Одним из важнейших механизмов внутрипопуляционной регуляции
численности выступает эмиграция, интенсивность которой стимулируется повышением
плотности популяции. Это довольно типично для многих насекомых, у которых при
определенной величены плотности популяции отмечается выселение
части особей, иногда значительной, в менее предпочитаемые ими места обитания
того же ареала. У некоторых видов тлей повышение плотности популяции
сопровождается появлением крылатых особей, способных расселяться. При
переуплотнении популяции эмиграции происходят у ряда млекопитающих (особенно у
мышевидных грызунов и птиц) и птиц.
Изменение плотности популяции может иметь рефлекторное, или
сигнальное действие. В случаи высокой плотности такая сигнализация регулярным
путем приводит к сокращению численности
популяции, а при малой плотности - ее усиленному размножению и росту.
Как было установлено С.С. Шварцем, у земноводных и крыс такая сигнализация
имеет химическую природу. Приведем пример, подтверждающий этот вывод. Если
воздух из клетки с переуплотненной
популяции крыс подавать в клетку с разреженной популяцией, физиология
особей последней изменяется в направлении, характерном для популяции с
повышенной плотностью.
У растений регуляторными механизмами численности популяций
служит, прежде всего, внутривидовая конкуренция. Она обычно связана с
повышенной густотой произрастания. В переуплотненных посевах, например,
происходит уменьшение количества семенной продукции, что имеет большое значение
для сельского и лесного хозяйства. Чаще всего растения одного вида конкурируют
за свет и влагу. В густых посевах они затеняют друг друга, при ограниченном
количестве воды испытывают ее
недостаток. В результате часть их погибает. Такое явление наиболее характерно
для многих огородных культур и лесных растений. В лесу всегда значительно
больше молодых растений, чем старых. Внутривидовой конкуренцией за влагу
объясняется не редко встречающаяся правильное распределение пустынных растений.
Создается впечатление, словно их кто-то рассадил на строго определенном расстоянии
друг от друга. В понижениях местности, в оазисах это равномерная разреженность
популяции растений сразу же исчезает. Подобным же образом распределяется в
африканских саваннах светолюбивые и относительно влаголюбивые баобабы.
Однако следует учитывать, что популяция обычно входит в
состав сообщества и что устойчивое существование биоценозов возможно только при
определенных количественных соотношениях всех компонентов. Этим и вызвано
необходимость регуляции численности, обеспечивающей устойчивое состояние, как
отдельных популяций, так и биоценозов в целом. Механизмы регуляции численности
популяций, основаны на сложных
межвидовых взаимоотношениях.
Структура
популяции
Для понимания механизмов функционирования и решения вопросов
использования популяций большое значение имеют сведения об их структуре.
Различают половую, возрастную, территориальную и другие виды структуры. В
теоретическом и прикладном планах наиболее важны данные о возрастной структуре,
под которой понимают соотношение особей (часто объединенных в группы) различных
возрастов.
У животных выделяют следующие возрастные группы:
Ø
ювенильная группа
(детская)
Ø
сенильная
группа (старческая, не участвующая в воспроизводстве)
Ø
взрослая
группа (особи, осуществляющие репродукцию)
Популяции свойственно также определенное соотношение полов, причем, как
правило, количество самцов и самок различно (соотношение полов не равно 1:1).
Известны случаи резкого преобладания того или иного пола, чередование поколений
с отсутствием самцов. Каждая популяция может иметь и сложную пространственную
структуру (рис.2), подразделяясь на более или менее крупные иерархические
группы - от географической до элементарной (микропопуляции).
Рис.1. Пространственные подразделения популяций.
1- ареал вида; 2- географическая популяция; 3- экологическая, или местная
популяция; 4- микропопуляция (элементарная)
Обычно наибольшей жизнеспособностью отличаются популяции, в которых все
возраста представлены относительно равномерно. Такие популяции называют
нормальными. Если в популяции преобладают старческие особи, это однозначно
свидетельствует о наличии отрицательных факторов в ее существовании, нарушающих
воспроизводительные функции. Такие популяции рассматривают как регрессивные,
или вымирающие. Требуются срочные меры по выявлению причин такого состояния и
их исключению. Популяции, представленные в основном молодыми особями,
рассматриваются как внедряющиеся, или инвазионные. Жизненность их обычно не
вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности
особей, поскольку в таких популяциях не сформировались трофические и другие
связи. Особенно опасно, если такие популяции представлены видами, которые здесь
ранее отсутствовали. В таком случае популяции обычно находят и занимают
свободную экологическую нишу и реализуют свой потенциал размножения, интенсивно
увеличивая численность.
4. Ресурсные, редкие и исчезающие виды
Человечество
понимает концепцию охраны природы только как сохранение отдельных ее частей, притом утилитарно: все то,
что не является инструментом или сырьем, по-видимому, является ненужным.
Ресурсный подход, естественно, оставляет за пределами природоохранной политики
большую часть видов: ресурсные, редкие и исчезающие, как не имеющих
экономической ценности, на что указывал еще основатель учения об экологии животных
Ч.С. Элтон[5].
Попытки поиска выхода из этой ситуации путем рационального
синтеза двух концепций делались неоднократно. Г.А. Либерману
принадлежит наиболее удачное обоснование необходимости сохранения не ресурсных
видов, которые по важности и значимости условно можно подразделить на четыре
группы:
1) виды, имеющие скрытое (не ценовое), эстетическое,
культурное, научное, образовательное и т.п. значение;
2) виды, перспективные как ресурс, биоиндикаторы для экомониторинга, объекты реконструкции, биотехнологии и др.;
3) виды, имеющие стабилизирующее значение в устойчивости
экосистем и биосферы в целом;
4) виды, имеющие право на существование уже потому, что
выжили и прошли длинный эволюционный путь.
Заключение
Таким образом, в ходе работы были рассмотрены следующие
вопросы:
1.
Понятие «вид», критерии вида;
2.
Экологическая ниша;
3.
Популяция, ее структура;
4.
Ресурсные, редкие и исчезающие виды
Вид - количество особей, образующих экосистему и соотношение
их численностей. Важнейшим критерием вида является видовое разнообразие. От
видового разнообразия зависит, например, насколько успешно будут заполнены все
экологические ниши данной экосистемы.
Под экологической нишей понимают место организма в природе и
весь образ его жизнедеятельности, его жизненный статус, закрепленный в его
организации и адаптациях. Любой вид организмов приспособлен для определенных
условий существования и не может произвольно менять среду обитания, пищевой
рацион, время питания, место размножения, убежища и т.п. Весь комплекс
отношений к подобным факторам определяет место, которое природа выделила
данному организму, и роль, которую он должен сыграть во всеобщем жизненном
процессе.
Популяция (от. лат. Populus – народ, население) – это исторически сложившаяся
совокупность особей одного вида, более или менее длительно время занимающая
определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа
поколений. Популяция является объектом изучения одновременно экологии и
биологии. Различают половую, возрастную, территориальную и другие виды
структуры. В теоретическом и прикладном планах наиболее важны данные о
возрастной структуре, под которой понимают соотношение особей (часто
объединенных в группы) различных возрастов.
Ресурсные, редкие и исчезающие
виды являются объектами охраны в экологическим системах любого государства
Список литературы
1. Биологический
энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1986
2. Киселев В.Н. Основы
экологии. - М.: Логос, 2001
3. Коробкин В.И, Передельский
Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000
4. Одум Ю. основы экологии. – М.:
Мир, 1975
5. Радкевич В.А. Экология. - М.: Мысль, 2000.
[1] Радкевич
В.А. Экология. - М.: Мысль, 2000 - с.
81.
[2] Киселев В.Н. Основы экологии. -
М.: Логос, 2001 - с.56.
[3] Одум Ю.
основы экологии. – М.: Мир, 1975 – с 35.
[4] Коробкин
В.И, Передельский Л.В. Экология. – Ростов-на-Дону:
Феникс, 2000 – с 41.
[5] Киселев В.Н. Основы экологии. -
М.: Логос, 2001 - с.60.