Лекция 3 по экологии

Лекция 3
Динамика популяций
Модели динамики популяций.
1. J-образная кривая.
При неограниченных ресурсах и идеальных природных условиях виды реализуют максимальную
рождаемость. Такой рост популяции начинается медленно и затем стремительно нарастает по экспоненте,
то есть кривая роста популяции принимает J-образный вид.
Рис. 19
dN/dt = rN
r – выраженная скорость роста численности популяции, связана с максимальной скоростью
размножения; чем выше скорость размножения, тем выше r.
r > 0, N ↑ экспоненциально (бум и крах популяции)
r < 0, N ↓ экспоненциально (бум и крах популяции)
размеры не стабилизируются
2. S-образная кривая.
При ограниченных ресурсах размеры популяции того или иного вида также ограничены, и смертность
начинает расти, когда численность популяции достигает или временно превышает емкость экосистемы.
Когда это случается, J-образная кривая роста популяции начинает плавно изгибаться и принимает вид Sобразной кривой.
Рис. 20
dN/dt = rN · (K – N)/K
K – максимальное число организмов, которое может поддерживаться в данных условиях среды
(емкость экосистемы); отражает влияние среды на снижение роста.
N > K, скорость роста отрицательна
N < K, скорость роста положительна
N = K, скорость роста равна нулю – стабилизация популяции.
Стратегии выживания.
Основные виды кривых численности популяций в природе:
- относительная стабильность;
- скачкообразный рост;
- циклические колебания.
R и K – стратегии популяций.
r-виды
Размножение быстро (высокая плодовитость,
короткое время генерации)
К-виды
Размножение медленно (низкая
плодовитость, продолжительное время
генерации)
Скорость размножения не зависит от
плотности популяции
Скорость размножения зависит от
плотности популяции
Энергия и вещество распределяются между
многими потомками
Энергия и вещество концентрируются в
немногих потомках, родители заботятся о
потомках
Размеры популяции некоторое время могут
превышать емкость среды
Размеры популяции близки к
равновесному уровню
Вид не всегда устойчив на данной
территории
Вид устойчив на данной территории
Расселяются быстро
Расселяются медленно
Размножение идет с относительно большими
Размножение идет с относительно
затратами энергии и вещества
небольшими затратами энергии; много энергии
расходуется на рост и поддержку
жизнеспособности отдельной особи
Малые размеры особей
Крупные размеры особей
Малая продолжительность жизни особей
Большая продолжительность жизни особей
Местообитания сохраняются недолго
Местообитания устойчивые
Слабые конкуренты
Сильные конкуренты
Защитные приспособления развиты слабо
Хорошие защитные механизмы
Лучше приспособлены к изменениям
Высокая специализация для жизни в
окружающей среды (менее специализированы)
Например: бактерии, тли, одуванчики
устойчивых местообитаниях
Например: крупные тропические бабочки,
альбатрос, деревья, человек.
Рис. 21
Образование и вымирание видов.
Видообразование и вымирание видов – реакция на изменение условий окружающей среды.
Полагают, что 94-99% когда-либо существующих на земле видов вымерли (за 5 млрд. лет).
Для сохранения вида необходимо несколько десятков раздельно-половых особей:
Примеры вымерших видов:
- странствующий голубь (из-за охоты на них человека);
- динозавры (из-за изменения условий окружающей среды).
Видообразование:
- путем естественной селекции по одной генетической линии (лошадь);
- за счет расщепления исходного вида (в результате по ареалам с различными условиями, за счет
географической изоляции или миграции, например лисица: север – арктическая лисица (белая)
юг – серая лисица).
Изоляция в течение 103 – 105 поколений.
Арктическая лисица – приспособлена к холодному климату (густой мех, короткие уши, лапы и нос,
белая окраска). Серая лисица – приспособлена к жаркому климату (редкий мех, длинные уши, лапы и
нос). Арктическая и серая лисица вместе не скрещиваются в естественных условиях.
Коэволюция – под взаимным влиянием различных организмов: один вид оказывает влияние на
другой.
Наиболее ценные ресурсы земли:
Биоразнообразие - включает два взаимосвязанных понятия: генетическое разнообразие и видовое
разнообразие.
Видовое разнообразие – число различных видов внутри одного сообщества.
Генетическое разнообразие – многообразие генетических свойств у особей одного вида.
Изменения экосистем в ответ на крупномасштабный стресс.
С течением времени экосистемы меняются (зарастание водоема или вырубки)
Экологическая сукцессия – процесс, при котором одни сообщества видов растений и животных
заменяются серией других, и обычно более сложных сообществ.
Экологическая сукцессия продолжается до тех пор, пока сообщество не станет максимально
стабильным и самообеспечивающимся для данных условий (т.е. зрелым).
Зрелые сообщества – пустыни, травянистые системы и леса (в зависимости от климата)
Первичная сукцессия – последовательное развитие сообществ на участках, лишенных почв (скалы
и глины после прохождения ледника, вулканическая лава и пепел, участки открытой добычи полезных
ископаемых).
Голая природа
зрелый лес

несколько тысяч лет
Вторичная сукцессия – последовательное развитие сообществ в ареале, где естественная
растительность уничтожена или сильно нарушена, но почва и донные отложения сохранены
(заброшенные с/х угодья, вырубка, сильно загрязненные водоемы, земли, затопленные при строительстве
водохранилища) – десятки и сотни лет.
1) поле  однолетние
 многолетние  кустарники  молодой
дикие растения
дикие растения
 зрелый дубовый лес.
сосновый лес
Северная Каролина; время 150 лет.
2) вырубки  травы  кустарники и
 лиственный лес  зрелый хвойный лес.
молодые деревья
(березовая роща)
Средняя полоса; время 100 лет.
3) пруд  болото  луг  лес (сотни лет).
Сопоставление зрелых и незрелых экосистем.
Характеристика
Незрелая экосистема
Зрелая экосистема
Размер растений
Небольшой
Большой
Видовое разнообразие
Низкое
Высокое
Трофическая структура
В основном продуценты,
Сочетание продуцентов,
мало редуцентов
Экологические ниши
Преобладают виды с
R – стратегией
Уровень организации
консументов и редуцентов
Виды с К – стратегией
(количество внутренних
Низкий
Высокий
Простые, в основном
Сложные, с
связей)
Пищевые цепи и сети
пастбищного типа
Эффективность
преобладанием детритных
Низкая
Высокая
P/R > 1
P/R 1
Малое
Большое
использования энергии
Соотношение
продуктивности и дыхания
Количество биомассы
Рис. 22