Динамические

групповые признаки

популяций

Лекция 7

1

«Естественный отбор признает только один

вид «валюты» — благополучное потомство»

(Эрик Пианка, 1981).

Экология, радиоэкология и основы энергосбережения И.В. Абрамова

2013 БрГУ имени А.С. Пушкина

1. Рождаемость

2. Смертность

3. Рост численности

4. Биотический потенциал

Динамические

свойства

популяции

Рождаемость Смертность Рост

численности

Биотический

потенциал

2

1 Рождаемость

Рождаемость – это способность популяции

увеличивать свою численность в единицу

времени за счет появления новых особей в

процессе размножения.

Рождаемость

Абсолютная

В = ΔN/Δt

Удельная

b = ΔN/(Δt*N0) = В/N0

3

Рождаемость

Физиологическая

максимальная

Экологическая,

реализованная

4

В Брестской области в кладке

белого аиста 2–5 яиц, в среднем

3,8±1,5%

Репродуктивный успех отдельных

пар белого аиста составил 2,3–

2,9 птенцов на размножающуюся

пару, в среднем 2,6

Рождаемость зависит от:

5

количества периодов размножения в

течение жизненного цикла

количества генераций в год

соотношения периода размножения и общей продолжительности

жизни

плодовитости

Количество периодов

размножения в жизни

Животные

Моно- циклические

Поли- циклические

Растения

Монокарпики Поликарпики

6

Количество генераций в год

Моноциклические Полициклические

Деревенская ласточка (2)

Полевой воробей (3)

Обыкновенный соловей

Ремез

7

Плодовитость

эволюционно сложившаяся способность

животных приносить свойственный каждому

виду приплод, в нормальных условиях

компенсирующий естественную смертность

число особей в одной генерации

8

Плодовитость зависит от:

продолжительности жизни

заботы о потомстве

типа размножения

возраста

сезона (у видов с повторным размножением)

в разные годы от степени обеспеченности кормом и климатических условий 9

Почему рыбы откладывают

разное количество икринок?

10

Название рыбы Количество

икринок

Способ откладывания

Луна-рыба 300 миллионов Икринки свободно плавают

в воде

Треска, угорь 10 миллионов Липкая икра, которую

приклеивают на грунт или к

растениям

Щука, сазан 1 миллион

Окунь 0,9 миллиона

Кета 3-4 тысячи Икра в ямках, засыпанных

галькой Горбуша 1-2 тысячи

Колюшка

трехиглая

100 Икра в гнезде, которое

строит самец

Тигровая акула 10-80 Яйцеживорождение

Забота о потомстве

11

КОНЁК МОРСКОЙ

ЯПОНСКИЙ

КОЛЮШКА ТРЕХИГЛАЯ

2 Смертность

Смертность – это свойство популяции снижать

свою численность в единицу времени за счет

гибели особей.

Смертность

Абсолютная

D = ΔN/Δt

Удельная

d = ΔN/(Δt*N0) = D/N0

12

Каждому виду свойственен специфический минимальный размер популяции, обеспечивающий ее самовоспроизводство. Минимальный размер популяций крупных животных оценивается в 1000 особей – при этом сохраняется 99% генетического разнообразия после 20 генераций.

Численность, плотность минимальной жизнеспособной популяции и размещение их в пространстве предопределяются приемлемым "уровнем риска", размером ареала, естественной скоростью репродукции и смены поколений, непостоянством условий окружающей среды, генетической изменчивостью и пр.

Майкл Сулей

Смертность

Физиологическая

минимальная

Экологическая,

реализованная

13

Воз-

раст,

годы

Число

живых

особей в

момент

учета

Доля особей,

доживших до

начала

возрастного

интервала

Число особей,

погибших в

течение

интервала

Смерт-

ность в

интервал

е

Ожидаемая

продолжитель-

ность жизни

доживших

особей, лет

0 142 1,000 80 0,563 1,58

1 62 0,437 28 0,452 1,97

2 34 0,239 14 0,412 2,18

3 20 0,141 4,5 0,225 2,35

4 15,5 0,109 4,5 0,290 1,89

5 11 0,077 4,5 0,409 1,45

6 6,5 0,046 4,5 0,692 1,12

7 2 0,014 0 0,000 1,50

8 2 0,014 2 1,000 0,50

9 0 0,000 - - -

Демографическая таблица популяции

морского желудя (Balanus glandula) — представителя

усоногих ракообразных (Connell, 1970 по Гилярову, 1987)

14

Кривые выживания

I – смертность резко

возрастает в

возрасте, близком к

предельному.

II – смертность

постоянна во всех

возрастах

III – очень высокая

смертность в раннем

возрасте

15

3 Рост численности

Рост численности - это свойство

популяции изменять свою численность во

времени.

Скорость роста численности популяции:

Средняя R = ΔNn/Δt,

Удельная r = ΔNn/(Δt*N0) = R/N0.

16

Типы роста численности популяций

Нелимитированный (экспоненциальный) А. Лотка 1920-е гг.

Nt=N0ert

r — репродуктивный потенциал

мальтузианский параметр

американский математик

Альфред Джеймс Лотка (1880–1949)

17

Лимитированный рост (логистический)

П.Ферхюльст 1838 г.

Р. Перл начало ХХ в.

А ты подумал ли о том,

Что в вашем веке золотом

Любой комар,

откладывая сто яичек в сутки,

Пожрет и самого тебя,

и сад, и незабудки?

Николай Заболоцкий

Типы роста численности популяций

бельгийский математик

Пьер Франсуа Ферхюльст

(1804–1849)

американский

демограф

Раймонд Перл

(1870-1940)

18

Роста численности населения Земли

гиперэкспоненциальный

19

КОНЦЕПЦИИ ЖИЗНЕННЫХ

СТРАТЕГИЙ

НЕЛЬЗЯ БЫТЬ САЛАТОМ И КАКТУСОМ

СРАЗУ (Э. Пианка)

20

Tradeoffs

Трейдофф - непреодолимые отрицательные

корреляции (отношения или-или)

Tradeoffs

Tradeoffs

21

Авторами концепции К/R-отбора являются

Роберт Мак-Артур и Эдвард Уилсон

The theory of island biogeography, 1967

Robert MacArthur

(1930-1972) Edward O. Wilson

(b. 1929)

Концепция К/R-отбора

R-стратегия Быстрое развитие особей

Высокая плодовитость

Мелкие размеры особей

Короткая продолжительность жизни

Более ранние акты размножения

Все признаки направлены на более высокую продуктивность

Характерна для катастрофических изменений среды, при заселении незаполненных биотопов.

К-стратегия

Медленное развитие особей

Низкая плодовитость

Крупные размеры особей

Значительная продолжительность жизни

Позднее размножение

Все признаки направлены на более эффективное использование ресурсов

Наиболее эффективна в конкурентной среде.

22

r- и K-фазы популяционного роста в

соответствии с логистической моделью

23

Леонтий Григорьевич

Раменский

(1884—1953)

Патиенты

Эксплеренты Виоленты

Концепция Л.Г. Раменского

1935 г.

24

Концепция Л.Г. Раменского Виоленты («львы») -

сильные конкуренты, способные

захватывать место и

удерживать его за собой

благодаря энергии

жизнедеятельности

Лат. violentia — склонность к

насилию

Патиенты

(«верблюды») - виды,

способные довольствоваться

незначительным количеством

ресурсов, устойчивые к суровым

условиям среды

Лат. patientia — терпеливость,

выносливость

Эксплеренты

(«шакалы») - слабые

конкуренты, способные

временами резко повышать

долю своего участия в ценозах

Лат. explere — наполнять,

заполнить 25

Система Раменского - Грайма

J Philip Grime

Stress-tolerators

Ruderals Competitors

1979

26

Слабые

нарушения

Сильные

нарушения

Слабый стресс (много ресурсов) Competitors

Виоленты

Ruderals

Эксплеренты

Сильный стресс (мало ресурсов) Stress-tolerators

Патиенты

-

Система Раменского - Грайма

27

4 БИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

Р.Чепмен 1928г.

разность между максимальной, или физиологической, рождаемостью и минимальной, или физиологической, смертностью и, следовательно, является величиной, постоянной для вида:

rmax =bmax - dmin.

Считается, что из всех известных животных наименьшая воспроизводительная способность у слона… Он начинает плодиться, всего вероятнее, в 13-летнем возрасте и плодится до 90 лет, принося за это время не больше 6 детенышей, а живет до ста лет; если это так, то по истечении 740-750 лет от одной пары получилось бы около 19 миллионов живых слонов.

Чарльз Дарвин 28

Биотический

потенциал

Рождаемость

Способность к

расселению

Способность к захвату

новых мест обитания

Защитные механизмы

Экологическая

пластичность

Сопротивление среды

Нехватка питания

Нехватка воды

Нехватка мест обитания

Неблагоприятные

погодные условия

Хищники, паразиты

Болезни

Конкуренты 29

Рождаемость, факторы, ее определяющие.

Смертность. Типы кривых выживания. Типы

роста численности популяции. Разные

стратегии жизненного цикла. r- и K-отбор.

Трейдофф. Система жизненных стратегий

Раменского – Грайма. Биотический потенциал и

сопротивление среды.

30