Biotický potenciál. Biologický potenciál druhu
Populácia (populus – z lat. ľud. populácia) je jedným z ústredných pojmov v biológii a označuje súbor jedincov toho istého druhu, ktorý má spoločný genofond a spoločné územie.
Typy populácií. Populácie môžu zaberať oblasti rôznej veľkosti a životné podmienky v rámci biotopu jednej populácie tiež nemusia byť rovnaké. Na základe tejto charakteristiky sa rozlišujú tri typy populácií: elementárne, ekologické a geografické.
Základná (miestna) populácia je súbor jedincov toho istého druhu, ktorí zaberajú malú oblasť homogénnej oblasti. Medzi nimi prebieha neustála výmena genetických informácií. (Jedna z niekoľkých húfov rýb rovnakého druhu v jazere)
Ekologická populácia je súbor elementárnych populácií, vnútrodruhových skupín, obmedzených na špecifické biocenózy. Rastliny rovnakého druhu v cenóze sa nazývajú cenopopulácia. K výmene genetických informácií medzi nimi dochádza pomerne často. (Ryby rovnakého druhu vo všetkých húfoch spoločnej nádrže).
Geografické obyvateľstvo – súbor ekologických populácií obývajúcich geograficky podobné oblasti. Geografické populácie existujú autonómne, ich biotopy sú relatívne izolované, výmena génov sa vyskytuje zriedkavo - u zvierat a vtákov - počas migrácie, v rastlinách - počas šírenia peľu, semien a plodov. Na tejto úrovni dochádza k tvorbe geografických rás a odrôd a rozlišujú sa poddruhy. (Sú známe geografické rasy smrekovca dahurského (Larix dahurica): západný (západne od Leny (L. dahurica ssp. dahurica).
Populačná dynamika - periodické alebo neperiodické zmeny veľkosti, pohlavia alebo vekového zloženia populácie v dôsledku pôsobenia abiotických (nezávisle na veľkosti a hustote samotnej populácie) a biotických (v závislosti od veľkosti a hustoty populácie) faktory.
Existujú tri typy populačnej dynamiky: stabilná (niekoľkonásobná zmena veľkosti populácie); premenlivé (výkyvy čísel desiatky krát); výbušnina (periodicky prekračujúca priemerný počet stokrát a tisíckrát).
Koncept biotického potenciálu.
Biotický potenciál v ekológii, schopnosť druhu odolávať nepriaznivým vplyvom prostredia. Termín zaviedol americký ekológ R. Chapman (1925) v súvislosti s problémom dynamiky populácie zvierat. Biotický potenciál je podľa Chapmana kvantitatívnym vyjadrením schopnosti organizmov odolávať odolnosti vonkajšieho prostredia. Podľa jeho teórie sa potenciálna plodnosť živočíchov nerealizuje, pretože je potláčaná jednostranným vplyvom vonkajšieho prostredia, s ktorým sú organizmy v antagonistickom vzťahu. Podľa moderných názorov sa tento pohľad zdá byť zjednodušený. K zmenám v plodnosti a prežívaní zvierat dochádza tak pod vplyvom abiotických faktorov, ako aj v dôsledku medzidruhových a vnútrodruhových vzťahov. Veľkú úlohu v týchto procesoch zohrávajú intrapopulačné mechanizmy, ktoré zabezpečujú aktívnu reakciu obyvateľstva na vonkajšie vplyvy.
Plodnosť.
Plodnosť- demografický proces charakterizovaný frekvenciou pôrodov v určitej skupine obyvateľstva: počet živonarodených detí na 1 tisíc obyvateľov za 1 rok. Celosvetová miera pôrodnosti v rokoch 1985-90 bola 27,1 %; Najvyššia pôrodnosť bola podľa odhadov OSN pozorovaná v Keni – 53,9 %, najnižšia v San Maríne – 9,3 % (1985). V Rusku v roku 1990 - 13,4%. Spolu s úmrtnosťou je dôležitým ukazovateľom prirodzeného pohybu obyvateľstva dojčenská úmrtnosť a stredná dĺžka života.
Úmrtnosť.
Úmrtnosť - intenzita procesu smrti jedincov v populácii. Úmrtnosť je vyjadrená počtom jedincov, ktorí zomreli alebo zahynuli počas určitého obdobia. obdobie na určitom území alebo vodnej ploche vo vzťahu k ich konvenčnému počtu (do 100 alebo 1000); Niekedy sa používa špecifický odhad úmrtnosti – na jedného jedinca za jednotku času. Časové obdobie, za ktoré sa úmrtnosť hodnotí, sa môže pohybovať od hodín a dní pre malé organizmy (baktérie, prvoky) až po rok pre veľké organizmy (cicavce, vtáky).
populačný genetický biotický potenciál
Plodnosť hmyzu a jeho schopnosť rozmnožovania je často nezvyčajne vysoká. Táto schopnosť rozmnožovania sa často označuje ako reprodukčný potenciál, príp biotický potenciál. Najracionálnejším spôsobom ich označenia nie je plodnosť druhu vo všeobecnosti, ale teoretické maximum potomstva získaného od jedného páru jedincov (v partenogenéze od jedného jedinca) za celý rok. Napríklad hlaváč znáša v priemere 100 vajíčok, takže jeho biotický potenciál počas dvoch generácií bude 50 2 na pár jedincov (pri rovnakom počte samcov a samíc v populácii), teda 2500. U vošiek, ktoré produkujú do 15 a viac partenogenetických generácií s rovnakou plodnosťou, teda 50 jedincov na samicu, dosahuje biotický potenciál astronomické úrovne - v tomto príklade 50 15, teda miliardy miliárd jedincov.
Akademik V.I. Vernadskij považoval rozmnožovanie organizmov za prejav jednej z vlastností živej hmoty - schopnosti šíriť sa po zemskom povrchu v dôsledku vykonávanej chemickej práce a vytvárania nových množstiev živej hmoty. Túto schopnosť označil pojmom rýchlosť prenosu života, ktorá je stálou hodnotou a charakteristikou každého druhu organizmu; je daná veľkosťou a hmotnosťou tela, sexuálnou produktivitou, počtom generácií v danom časovom období a požiadavkami na biotop. Vo všeobecnosti rýchlosť prenosu života charakterizuje geochemickú energiu druhov a vyjadruje sa ako počet cm/s.
Napríklad rýchlosť prenosu života u kobyliek, ktoré nie sú stádové, je približne 13-15 cm / s a v moloch lúčnych - 45 cm / s; to znamená, že šírenie tohto hmyzu by sa na Zemi skončilo vzhľadom na dĺžku rovníka približne 40 000 km, v prvom prípade asi za 9 rokov a v druhom asi za 3 roky.
Biotický potenciál a rýchlosť prenosu života sú teoretické abstrakcie a v reálnej prírode rozmnožovanie organizmov nikdy nezodpovedá týmto hodnotám. Oba tieto koncepty sú však cenné v tom, že umožňujú druhom stanoviť číselné ukazovatele ich potenciálnej reprodukčnej energie
Nemožnosť plne realizovať biotický potenciál druhov v prírode je dôsledkom obmedzujúceho vplyvu vonkajšieho prostredia: pod jeho vplyvom dochádza buď k poklesu plodnosti, alebo k úhynu časti potomstva. Vo všeobecnosti obrovská reprodukčná schopnosť hmyzu ho chráni pred úplným úhynom a vyhynutím v prírode, keď nastanú nepriaznivé podmienky prostredia.
Predpokladajme, že samica daného druhu znáša priemerne 200 vajíčok (plodnosť F je 200) a že úmrtnosť počas vývoja je nulová. Ak je pomer pohlaví u potomstva, ako sa to najčastejšie stáva, 1:1 (podiel samíc q= 0,5), potom to znamená, že v prvej generácii bude Fq tie. 200 0,5 = 100 žien. Každá z týchto samíc porodí v ďalšej generácii o sto samíc viac, v druhej generácii tak bude celkovo 10 000 samíc. Je zrejmé, že v n-tej generácii možno počet žien vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
Ak spočiatku nemáme jednu ženu, ale N žien, potom po n generáciách bude:
Je zrejmé, že za takýchto podmienok bude veľkosť populácie prudko exponenciálne rásť (mocninová funkcia). Výmena generácií ešte nejaký čas trvá. Potom rýchlosť zmeny počtu pri veľkom počte generácií alebo ich rýchlu zmenu možno znázorniť ako výsledok delenia nárastu počtu časovým intervalom (absolútna rýchlosť rastu populácie), alebo na základe počiatočného počtu jedincov. -
Pri postupnom znižovaní časového intervalu (0) dostaneme okamžitú rýchlosť rastu populácie - r(biotický potenciál):
Ak sa vrátime k vzorcu rastu populácie (1), môžeme ho teraz zapísať takto:
kde je veľkosť populácie po čase t, N je počiatočná veľkosť populácie, e je základ prirodzených logaritmov, r je biotický potenciál, t je časový interval. Graf tejto exponenciálnej (exponenciálnej) funkcie je uvedený na obr. Ak vezmeme logaritmus vzorca 3, dostaneme nasledujúci výraz:
Graf tejto funkcie je priamka. Biotický potenciál na tomto grafe možno znázorniť ako tangentu uhla sklonu grafu k osi x. Je zrejmé, že biotický potenciál nie je čisto špekulatívna kategória. Keď poznáme veľkosť populácie N v čase t a následné číslo N v čase t, môžeme určiť biotický potenciál pomocou vzorca:
![](https://i1.wp.com/studbooks.net/imag_/33/46262/image003.png)
Na začiatku sme predpokladali, že úmrtnosť hmyzu počas vývoja je nulová. V takejto situácii bude biotický potenciál maximálny možný za daných podmienok. V prírode táto podmienka nie je takmer nikdy splnená a stanovený biotický potenciál bude určený rozdielom medzi plodnosťou a úmrtnosťou. Vďaka túžbe po rozmnožovaní by hmyz mohol donekonečna zvyšovať svoj počet, ak nie faktory, ktoré brzdia rast populácie, znižujú plodnosť alebo vedú k smrti niektorých druhov hmyzu. Toto stredná odolnosť možno definovať ako rozdiel medzi maximálnym možným a skutočne pozorovaným biotickým potenciálom.
Vzorce populačnej dynamiky. Typy populačnej dynamiky. Faktory ovplyvňujúce populačnú dynamiku. Medzi najdôležitejšie vlastnosti populácií patrí dynamika ich vlastných počtov jedincov a mechanizmy jej regulácie.
Zdieľajte svoju prácu na sociálnych sieťach
Ak vám táto práca nevyhovuje, v spodnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania
PAGE \* MERGEFORMAT 3
MINISTERSTVO POĽNOHOSPODÁRSTVA RF
FSBEI HPE "Kubánska štátna agrárna univerzita"
Katedra fytopatológie, entomológie a ochrany rastlín
ABSTRAKT
v odbore "Ekológia hmyzu"
Predmet: " Populačná dynamika a biotický potenciál hmyzu».
Vykonané:
Študent 1. ročníka Fakulty obrany
Rastliny Kaloeva D.B.
Skontrolované:
Profesor, doktor biologických vied A. S. Zamotailov
KRASNODAR
2015
ÚVOD ……………………………………………………………………………………… 3
- OBYVATEĽSTVO A ICH VLASTNOSTI………………………………………………………………..4
- DYNAMIKA OBYVATEĽSTVA………………………………6
- Vzorce populačnej dynamiky………………….7
- Typy populačnej dynamiky………………………………8
- Faktory ovplyvňujúce populačnú dynamiku 11
- BIOTICKÝ POTENCIÁL HMYZU………………………14
ZÁVER ……………………………………………………………………… 18
ZOZNAM POUŽITÝCH ZDROJOV………………………...19
ÚVOD
Ekológia vždy vychádza zo života jedinca, jeho vzťahu k životnému prostrediu. Jednotlivci tvoria populáciu. V najjednoduchších prípadoch je reakcia populácie na vonkajší vplyv determinovaná štatistickým rozložením vlastností jedincov, ktorí sú v nej zaradení, často sa vyskytujú zložitejšie závislosti. Napokon, súhrn populácií zvierat a rastlín rôznych druhov žijúcich na rovnakom území a/alebo navzájom biologicky príbuzných je ešte zložitejším systémom nazývaným biocenóza alebo ekosystém.
Podľa toho môžeme uvažovať o ekológii hmyzu postupne na troch úrovniach zložitosti: individuálna populačná biocenóza (ekosystém). Prirodzene, princípy ekológie hmyzu sú rovnaké ako princípy všeobecnej ekológie.
Medzi najdôležitejšie vlastnosti populácií patrí dynamika ich vlastných počtov jedincov a mechanizmy jej regulácie. Akákoľvek významná odchýlka v počte jedincov v populáciách od optima je spojená s negatívnymi dôsledkami pre jej existenciu. V tomto ohľade majú populácie zvyčajne adaptačné mechanizmy, ktoré prispievajú jednak k poklesu počtu, ak výrazne prekročí optimálnu hodnotu, ako aj k jeho obnove, ak klesne pod optimálne hodnoty.
Populácie spravidla disponujú adaptačnými mechanizmami, ktoré prispievajú jednak k znižovaniu počtu, ak výrazne prekračuje optimálnu, ako aj k jeho obnove, ak klesá pod normálne hodnoty. Každá populácia a druh ako celok sa vyznačuje takzvaným biotickým potenciálom, ktorým sa rozumie možné potomstvo jedného páru jedincov, keď sa realizuje schopnosť organizmov biologicky podmieneného rozmnožovania.
Cieľ práce: študovať populačnú dynamiku a biotický potenciál hmyzu.
- OBYVATEĽSTVO A ICH VLASTNOSTI
Kvôli heterogenite podmienok nie je druh nikdy rovnomerne rozmiestnený v celom svojom areáli. Na priaznivých miestach sa objavujú skupiny jedincov, ktoré sú si navzájom užšie. Takéto skupiny, viac-menej od seba izolované, sa nazývajú populácií.
Populácia je teda súbor jedincov rovnakého druhu obývajúcich určité územie. Za stálych a dostatočne priaznivých podmienok môže populácia prežiť donekonečna vďaka vlastnej reprodukcii. Populácia má genetickú variabilitu a dokáže sa prispôsobiť novým podmienkam. V najbežnejšom prípade obojpohlavného rozmnožovania v rámci populácie dochádza k neustálej výmene genetickej informácie, t.j. spoločný genofond. Táto výmena môže byť v rôznej miere sťažená selektivitou párenia alebo z iných dôvodov.
Populácia má teda viac-menej vymedzené priestorové hranice a zvyčajne aj spoločný genofond. Jednotlivci zaradení do populácie sa určitým spôsobom nachádzajú v teréne. Najdôležitejšími charakteristikami populácie sú jej veľkosť a podľa toho aj hustota, t.j. počet jedincov na jednotku plochy (alebo objem substrátu). Populácia má v každom okamihu určité vekové zloženie a pomer pohlaví.
Plodnosť, úmrtnosť, emigrácia a imigrácia patria medzi takzvané dynamické charakteristiky. Ich nestabilná rovnováha vedie k viac-menej prudkým zmenám počtu a tým aj hustoty obyvateľstva. Tieto zmeny v čase sa nazývajú populačná dynamika. Zmeny v počtoch sú spravidla sprevádzané zmenami v priestorovom rozložení jedincov.
Populácia má teda vlastnosti, ktoré opakujú vlastnosti jednotlivca na novej úrovni. Podobne ako individuálny organizmus aj populácia vzniká, rastie, diferencuje sa a má určitú odolnosť voči vonkajším vplyvom. Populácia, na rozdiel od organizmu, môže prežiť donekonečna, aj keď v nepriaznivých podmienkach môže zomrieť.
Vlastnosti populácie sú určené vlastnosťami jedincov v nej zahrnutých a ich genofondu. Poznaním percenta jedincov určitého veku, pohlavia a fyziologického stavu môžeme zostaviť multidimenzionálnu charakteristiku populácie – populačný portrét. Vlastnosti populácie však nezávisia len od vlastností jednotlivých jedincov, ale aj od priestorového a časového rozmiestnenia týchto jedincov a ich vzájomných interakcií. Preto pri posudzovaní ekologických vzťahov populácia zvyčajne vystupuje ako jeden celok.
- POPULAČNÁ DYNAMIKA
Populačná dynamika je zmena veľkosti populácie v čase. Tieto zmeny môžu súvisieť s procesmi vyskytujúcimi sa spontánne v samotnej populácii, spôsobenými vplyvom abiotických faktorov prostredia, alebo interakciami medzi populáciami rôznych druhov v rámci biocenózy.
Pri štúdiu dynamiky počtu hmyzu je potrebné vykonať sčítanie (hustotu populácie) súčasne všetkých druhov hmyzu daného druhu vo všetkých štádiách jeho vývoja alebo iba v jednom štádiu. Pri zohľadnení početnosti, najmä jedného štádia, sa veľmi jasne prejavia jeho sezónne zmeny. Nepriaznivé ročné obdobie teda hmyz väčšinou prežíva v jednom, najčastejšie pokojovom, vývojovom štádiu (vajíčko, kukla). V tomto čase je počet jedincov v ostatných štádiách vývoja spravidla nulový.
Počas roka sa populačné vrcholy objavujú v súlade s počtom generácií, ale ak je týchto generácií veľa, vývoj hmyzu rôznych generácií sa spravidla prekrýva. V niektorých prípadoch dlhý život hmyzu v ktorejkoľvek fáze tiež vyhladzuje populačné vrcholy. Takými sú napríklad mnohé zemné chrobáky, ktorých dospelí jedinci žijú aj niekoľko rokov.
Práve takýmto zmenám sa bežne hovorí populačná dynamika. Treba mať na pamäti, že hoci existuje určitá korelácia medzi číslami v po sebe nasledujúcich štádiách, vo vývojovom cykle je relatívna a je obmedzená len skutočnosťou, že počty v každej fáze vývoja, počnúc vajcom, by mali nesmie byť väčšia ako predchádzajúca. Presne povedané, toto pravidlo sa nie vždy dodržiava, pretože počet obyvateľov sa môže v dôsledku migrantov zvýšiť. V súlade s tým môže byť počet dospelých jedincov v danej oblasti oveľa vyšší ako existujúci počet kukiel.
2.1 Vzorce populačnej dynamiky
Dlhodobé pozorovania populácií rôznych druhov hmyzu ukazujú, že početnosť hmyzu v prírode sa z roka na rok mení, ale tieto zmeny sa vyskytujú v určitých medziach. Horná hranica je, samozrejme, určená dostupnými zdrojmi existencie danej populácie a kapacitou jej prostredia. Dolná hranica je nulová čiara, pri ktorej populácia úplne vymiera. Je dosť možné, že to druhé je bežný prípad, ale to neznamená, že tento hmyz bude budúci rok v tomto biotope úplne chýbať. Imigranti zo susedných žijúcich populácií vytvoria novú populáciu.
V zásade je schopnosť hmyzu, podobne ako iných organizmov, zväčšovať populáciu prostredníctvom reprodukcie neobmedzená. V prírode sa však horná hranica početnosti takmer nikdy nedosiahne z nasledujúcich dôvodov.
Po prvé, za priaznivých podmienok dochádza k spontánnym zmenám v genetickej štruktúre populácie, čo vedie k tomu, že schopnosť populácie postupne rásť (vnútorný odpor). Faktom je, že práve za priaznivých podmienok prežívajú a rodia potomstvo geneticky menejcenní jedinci. V dôsledku toho klesá životaschopnosť populácie ako celku aj jej schopnosť reprodukovať sa. Je zaujímavé, že za určitých podmienok sa rytmické zmeny v priemerných charakteristikách populácie spontánne vyskytujú v období 1 2 alebo viacerých generácií. V populačnej dynamike zohrávajú zrejme veľkú úlohu genetické zmeny vlastností populácie („vlny života“). Bohužiaľ, táto problematika je stále nedostatočne študovaná. Treba dodať, že podobným spôsobom sa môže časom meniť aj genetická štruktúra populácií iných organizmov interagujúcich s daným druhom: mikroorganizmov, rastlín, iného hmyzu atď.
Po druhé, vonkajšie prostredie, ktoré zahŕňa množstvo abiotických a biotických faktorov, bráni neobmedzenému rastu populácie (stredná odolnosť). Každý z faktorov má špecifický aj nepriamy vplyv.
V prírode možno pozorovať populácie hmyzu, ktoré pretrvávajú desiatky a stovky rokov. Preto literatúra často vyjadruje myšlienku kolísania populácie v biocenóze ako samoregulačného procesu. Obrazne povedané, populácia je považovaná za elastickú natiahnutú niť, ktorá môže byť vonkajšími faktormi vychýlená až do určitých limitov nahor alebo nadol, ale keď sa náraz oslabí, vráti sa na predchádzajúcu úroveň.
- Typy populačnej dynamiky
Stabilný typ sa vyznačuje malým rozsahom kmitov (niekoľkonásobných, nie však niekoľkých rádov). Charakteristické pre druhy s dobre definovanými mechanizmami populačnej homeostázy, vysokou mierou prežitia, nízkou plodnosťou, dlhou očakávanou dĺžkou života, zložitou vekovou štruktúrou a rozvinutou starostlivosťou o potomstvo. Celý komplex efektívne fungujúcich regulačných mechanizmov udržiava takéto populácie v určitých hraniciach hustoty
Kolísavý typoscilácie sa vyskytujú vo významnom rozsahu hustôt, ktoré sa líšia o jeden alebo dva rády. V tomto prípade sa rozlišujú tri fázy oscilačného cyklu: zvýšenie, maximum a zníženie počtu. Návrat do stabilného stavu nastáva rýchlo. Regulačné mechanizmy nestrácajú kontrolu nad počtom obyvateľov, čím sa zvyšuje ich účinnosť po zvýšení hustoty. Prevládajú nízkoinerciálne inter- a intrašpecifické interakcie. Tento populačný trend je rozšírený v rôznych skupinách zvierat.
Pre mnohé xylofágy (konzumenti kôry a dreva) je charakteristický kolísavý typ populačnej dynamiky: tesařík, zlatobyľ a podkôrny hmyz. Vyznačujú sa spoločnou kolonizáciou potravných predmetov a oslabením stromov. To umožňuje rýchlo znížiť stabilitu stromu, ale zároveň spolužitie xylofágov zhoršuje konkurenčné vzťahy medzi nimi, čo funguje ako mechanizmus bez zotrvačnosti na reguláciu počtu.
U podkôrneho hmyzu, ktorý sa usadzuje najskôr na oslabených stromoch, s nadbytočným prísunom živín (rozpustné sacharidy a škrob), je vývoj limitovaný vplyvom ochranných reakcií stromu, ako je napríklad vylučovanie živice v ihličnanoch. Okrem toho stále neexistujú žiadne symbiotické mikroorganizmy. Odolnosť ešte životaschopných stromov môže byť narušená sústredeným napadnutím a nadmerne vysokou hustotou škodcu. Ďalším limitom vhodnosti stromu pre podkôrneho hmyzu je úplné odumretie a zničenie lyka. Medzi dvoma uvedenými stavmi stromu sú vytvorené optimálne kŕmne podmienky pre podkôrny hmyz, maximálne prežívanie všetkých vývojových fáz a najvyššie miery reprodukcie.
Výbušný typ s prepuknutiami masovej reprodukcie zastavenie pôsobenia modifikujúcich faktorov nespôsobuje rýchly návrat populácie do stabilizovaného stavu. Dynamika čísel pozostáva z cyklov, v ktorých sa rozlišuje päť povinných fáz: zvýšenie počtu, maximum, rednutie, depresia, zotavenie. Populácie sa periodicky vyznačujú extrémne vysokou a nezvyčajne nízkou úrovňou početnosti. V závislosti od fáz cyklu sa výrazne mení aj miera reprodukcie, veková a pohlavná štruktúra populácie, fyziologický stav, správanie a niekedy aj morfologické vlastnosti jednotlivých jedincov. Tento populačný trend sa najčastejšie vyskytuje u druhov s krátkou očakávanou dĺžkou života, vysokou plodnosťou a rýchlym striedaním generácií. Charakteristický je napríklad pre niektorý hmyz (kobylky, lesné škodce - tesařík, podkôrny hmyz, množstvo lepidoptera a piliarov a pod.).
V sibírskej tajge je medzi tajnými druhmi výbušný typ populačnej dynamiky charakteristický pre chrobáka altajského smrekovcového, veľkého čierneho ihličnatého chrobáka, chrobáka smrekovcového a niektorých ďalších. Medzi hmyzom živiacim sa listami je schopnosť produkovať ohniská masovej reprodukcie charakteristická len pre niektoré druhy Lepidoptera a Hymenoptera (pilky, snovače). Charakteristické črty ekológie takýchto druhov: vysoká miera prežitia vo vysoko variabilnom prostredí v dôsledku špeciálnych úprav, vysoká migračná aktivita, vysoká a variabilná plodnosť. U voľne žijúcich druhov sa často zisťujú skupinové efekty a fázová variabilita.
Jedným z najnebezpečnejších škodcov ihličnatých druhov je sibírsky priadka morušová Dendrolimus sibiricus, rozšírená od Uralu až po Tichý oceán. Vo fázach prepuknutia sibírskeho priadky morušovej sa pomer pohlaví výrazne mení. Podiel žien sa pohybuje od 32 do 76 %. Keď sa ohnisko zvýši, dominujú samice, keď ustúpi, dominujú samce. V preľudnených populáciách sa zvyšuje úmrtnosť samíc vo všetkých fázach vývoja a zaznamenáva sa aj ich vyššia migračná aktivita z oblastí rozmnožovania. Vo fáze maximálnej abundancie na periférii ohniska je podiel samíc až 73% a v strede - 44%.
2.3 Faktory ovplyvňujúce populačnú dynamiku
Hmyz nadobúda význam poľnohospodárskych škodcov len vtedy, ak jeho počet prekračuje ekonomickú hranicu škodlivosti, keďže jedinec, ani ten najnenásytnejší hmyz, nie je schopný spôsobiť výraznejšie škody na úrode. Preto plánovanie ochranných opatrení a súvisiaci vedecký výskum sú zamerané na zníženie počtu jedincov v populáciách na tieto prahové hodnoty.
Dynamika populácií hmyzu sa prejavuje buď sezónnymi zmenami v ich početnosti v priebehu roka alebo v priebehu niekoľkých rokov, pričom vďaka výnimočnej reprodukčnej energii mnohých druhov nadobúda charakter prirodzene sa striedajúcich populačných vĺn.
Existujú dva protichodné názory na úlohu faktorov rôznych kategórií pri regulácii veľkosti populácie. V presvedčení, že úroveň populácie je určovaná faktormi nezávislými od hustoty obyvateľstva, zástancovia jedného uhla pohľadu sa odvolávajú na vzácnosť kombinácie podmienok nevyhnutných pre neustály rast populácie. Príklady masovej reprodukcie hmyzu sú podľa ich názoru zriedkavými výnimkami z pravidla a vyjadrujú špecifické vlastnosti niekoľkých druhov. Veľkosť populácie prevažnej väčšiny druhov je limitovaná krátkym časovým úsekom, kedy kombinácia podmienok zabezpečuje rast populácie. Zároveň za hlavné faktory limitujúce počet možno považovať obmedzené zdroje, ich relatívnu nedostupnosť pri slabom rozvoji migračných a pátracích schopností, ako aj prechodnosť obdobia, kedy prevažuje pôrodnosť nad úmrtnosťou, resp. miera rastu populácie je pozitívna. Avšak náhodnosť kolísania počtu v reakcii na meniace sa podmienky nesúvisiace s hustotou obyvateľstva skôr či neskôr privedie populácie k nižším hraniciam počtu a zániku.
Pridŕžajúc sa iného uhla pohľadu, ktorý uprednostňuje faktory závislé od hustoty obyvateľstva, výskumníci z opačného smeru sformulovali koncept automatickej regulácie veľkosti populácie. Hľadanie kritérií na hodnotenie regulačnej úlohy týchto faktorov sa donedávna obmedzovalo len na hustotu obyvateľstva, ktorá pri prekročení určitej priemernej úrovne klesá, alebo naopak stúpa, ak sa táto úroveň nedosahuje.
- BIOTICKÝ POTENCIÁL HMYZU
Plodnosť hmyzu a jeho schopnosť rozmnožovania je často nezvyčajne vysoká. Táto schopnosť rozmnožovania sa často označuje ako reprodukčný potenciál, prípbiotický potenciál. Najracionálnejšie je pre nich označovať nie plodnosť druhu vo všeobecnosti, ale teoretické maximum potomstva získaného od jedného páru jedincov (v partenogenéze od jedného jedinca) za celý rok. Napríklad treska obyčajná znáša v priemere 100 vajíčok, takže jej biotický potenciál počas dvoch generácií bude na pár jedincov (pri rovnakom počte samcov a samíc v populácii) 50 2 , teda 2500. Vo voškách, ktoré produkujú až 15 a viac partenogenetických generácií za leto s rovnakou plodnosťou, teda 50 jedincov na samičku, dosahuje biotický potenciál v tomto príklade astronomické ukazovatele 50 15 t.j. miliardy miliárd jednotlivcov.
Akademik V.I. Vernadskij považoval rozmnožovanie organizmov za prejav jednej z vlastností živej hmoty - schopnosti šíriť sa po zemskom povrchu v dôsledku vykonávanej chemickej práce a vytvárania nových množstiev živej hmoty. Túto schopnosť označil pojmom rýchlosť prenosu života, ktorá je stálou hodnotou a charakteristikou každého druhu organizmu; je daná veľkosťou a hmotnosťou tela, sexuálnou produktivitou, počtom generácií v danom časovom období a požiadavkami na biotop. Vo všeobecnosti rýchlosť prenosu života charakterizuje geochemickú energiu druhov a vyjadruje sa ako počet cm/s.
Napríklad rýchlosť prenosu života u kobyliek, ktoré nie sú stádové, je približne 13 x 15 cm/sa u molice lúčnej 45 cm/s; to znamená, že šírenie tohto hmyzu by sa na Zemi skončilo, vzhľadom na dĺžku rovníka približne 40 tisíc km, v prvom prípade asi za 9 rokov a v druhom asi za 3 roky.
Biotický potenciál a rýchlosť prenosu života sú teoretické abstrakcie a v reálnej prírode rozmnožovanie organizmov nikdy nezodpovedá týmto hodnotám. Oba tieto koncepty sú však cenné v tom, že umožňujú druhom stanoviť číselné ukazovatele ich potenciálnej reprodukčnej energie
Nemožnosť plne realizovať biotický potenciál druhov v prírode je dôsledkom obmedzujúceho vplyvu vonkajšieho prostredia: pod jeho vplyvom dochádza buď k poklesu plodnosti, alebo k úhynu časti potomstva. Vo všeobecnosti obrovská reprodukčná schopnosť hmyzu ho chráni pred úplným úhynom a vyhynutím v prírode, keď nastanú nepriaznivé podmienky prostredia.
Predpokladajme, že samica daného druhu znáša v priemere 200 vajíčok (plodnosť F je 200) a že úmrtnosť počas vývoja je nulová. Ak je pomer pohlaví u potomstva, ako sa to najčastejšie stáva, 1:1 (podiel samíc q = 0,5), potom to znamená, že v prvej generácii bude Fq tie. 200 0,5 = 100 žien. Každá z týchto samíc porodí v ďalšej generácii o sto samíc viac, v druhej generácii tak bude celkovo 10 000 samíc. Je zrejmé, že v n V ďalšej generácii sa počet samíc môže vypočítať pomocou nasledujúceho vzorca:
Ak spočiatku nemáme jednu samicu, ale N samičiek, tak potom n ich generácie budú:
(1)
Je zrejmé, že za takýchto podmienok bude veľkosť populácie prudko exponenciálne rásť (mocninová funkcia). Výmena generácií ešte nejaký čas trvá. Potom rýchlosť zmeny počtu pri veľkom počte generácií alebo ich rýchlu zmenu možno znázorniť ako výsledok delenia nárastu počtu časovým intervalom (absolútna rýchlosť rastu populácie), alebo na základe počiatočného počtu jedincov.
Pri postupnom znižovaní časového intervalu (0) získame okamžitú rýchlosť rastu populácie r ( biotický potenciál):
(2)
Ak sa vrátime k vzorcu rastu populácie (1), môžeme ho teraz zapísať takto:
(3)
kde veľkosť populácie v čase t , N počiatočná veľkosť populácie, e základňa prirodzených logaritmov, r biotický potenciál, t časový interval. Graf tejto exponenciálnej (exponenciálnej) funkcie je uvedený na obr. Ak vezmeme logaritmus vzorca 3, dostaneme nasledujúci výraz:
(4)
Graf tejto funkcie je priamka. Biotický potenciál na tomto grafe možno znázorniť ako tangentu uhla sklonu grafu k osi x. Je zrejmé, že biotický potenciál nie je čisto špekulatívna kategória. Poznanie veľkosti populácie N naraz t , a nasledujúce číslo N v súčasnosti t , môžete určiť biotický potenciál pomocou vzorca:
(5)
Na začiatku sme predpokladali, že úmrtnosť hmyzu počas vývoja je nulová. V takejto situácii bude biotický potenciál maximálny možný za daných podmienok. V prírode táto podmienka nie je takmer nikdy splnená a stanovený biotický potenciál bude určený rozdielom medzi plodnosťou a úmrtnosťou. Vďaka túžbe po rozmnožovaní by hmyz mohol donekonečna zvyšovať svoj počet, ak nie faktory, ktoré brzdia rast populácie, znižujú plodnosť alebo vedú k smrti niektorých druhov hmyzu. Totostredná odolnosťmožno definovať ako rozdiel medzi maximálnym možným a skutočne pozorovaným biotickým potenciálom.
ZÁVER
Veľkosť populácií nezostáva konštantná, keďže sa menia podmienky ich existencie. Rozsah kolísania počtu populácií závisí od miery variability abiotických a biotických faktorov, ako aj od biologických vlastností konkrétneho druhu (plodnosť, rýchlosť generačnej výmeny, vek, v ktorom jedince pohlavne dospievajú a pod.). Najväčšie rozsahy populačných výkyvov sú charakteristické pre malé, rýchlo sa rozmnožujúce organizmy vrátane hmyzu.
Hmyz, ako malé stvorenia, má mimoriadne vysoký biotický potenciál. Vysoká hodnota biotického potenciálu znamená možnosť náhleho prepuknutia početnosti, ktorá je nebezpečná pre ekonomickú činnosť človeka. Navyše schopnosť rýchlo zvýšiť ich počet je základom pre využitie hmyzu ako zdroja živočíšnych bielkovín.
ZOZNAM POUŽITÝCH ZDROJOV
- Bey Bienko G. Ya. Učebnica pre univerzity a poľnohospodárske vysoké školy. 3. vyd. M.: Vyššia škola, 1980. 416 s.
- Zakhvatkin Yu A. Kurz všeobecnej entomológie. M.: Kolos, 2001, 376 s.
- Chernyshev V.B. Ekológia hmyzu. Učebnica. M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 1996. 304 s.
- Yakhontov V.V. Ekológia hmyzu. M.: Vyššia škola, 1964. 460 s.
- http://www.entomologa.ru/book/35.htm
- http://www.plam.ru/ekolog/obshaja_yekologija/p9.php#metkadoc12
- http://biofile.ru/bio/6684.html
- http://www.vitadez.ru/katalog/populyatsiyanasekomich/dinamikachislennostipopulyatsii
- http://slovo.ws/urok/biology/11/01/txt/04.html
Ďalšie podobné diela, ktoré by vás mohli zaujímať.vshm> |
|||
10816. | Populačná dynamika | 252,45 kB | |
Populačná dynamika je jedným z najvýznamnejších biologických a ekologických javov. Obrazne povedané, život obyvateľstva sa prejavuje v jeho dynamike. Modely dynamiky a rastu populácie. | |||
17753. | Hodnotenie zmien v počte obyvateľov a počtu zdravotníkov na území Kamčatky za roky 2008-2013 | 79,02 kB | |
Úloha zdravotnej starostlivosti pri zabezpečovaní kvality života obyvateľstva Ruskej federácie. Hodnotenie zmien v populácii a počte zdravotníckeho personálu na území Kamčatky za roky 2008-2013. Dynamika obyvateľstva na území Kamčatky. Miera, do akej je štát rozvinutý a prosperujúci, sa posudzuje podľa zdravotného stavu obyvateľstva. | |||
5957. | Vývojová biológia hmyzu | 18,19 kB | |
Telo hmyzu, rovnako ako všetky článkonožce, je na vonkajšej strane pokryté hustou kutikulou. Kutikula, ktorá tvorí akúsi schránku, je exoskeletom hmyzu a slúži ako dobrá ochrana pred nepriaznivými vplyvmi vonkajšieho prostredia. | |||
14828. | Potenciál veternej energie. Potenciál veternej energie Džungarskej brány a koridoru Shelek v Kazachstane | 245,11 kB | |
Keďže vietor zo svojej podstaty neustále mení rýchlosť veternej turbíny, musí mať buď zariadenia, ktoré akumulujú elektrickú energiu pre autonómne elektrárne malého výkonu, alebo musí byť napojená na elektrickú sieť, čo je typické pre veľké veterné parky. Keďže v tomto prípade môžu byť inštalované napevno, je možné pre nich vytvoriť koncentrátory prúdenia vetra, ktoré môžu zvýšiť produkciu energie na veterný generátor... | |||
10819. | Ekológia populácií (demekológia) | 18,74 kB | |
Pojem populácie Každý druh sa prispôsobuje neustále sa meniacim podmienkam existencie a presadzuje sa vo vonkajšom, často nepriaznivom prostredí, nie jednotlivo a ani nie ako jednoduchý súhrn jedincov, ale vo forme určitých a jedinečných zoskupení organizmov. demos people považovaní za sekciu všeobecnej ekológie, ktorá študuje štrukturálne a funkčné charakteristiky populačnej dynamiky, vnútropopulačných skupín a ich vzťahov, objasňuje podmienky, za ktorých sa formujú... | |||
7433. | VÝVOJ LARV CHVOSTNÝCH Obojživelníkov Z RÔZNYCH POPULÁCIÍ ZÁPADNEJ KISKAUKAZIE | 65,4 kB | |
Porovnať znaky vývoja lariev jazernej žaby Pelophylax ridibundus a ropuchy zelenej Bufo viridis v populáciách západného Ciscaucasia (čas neresenia, výskyt pulcov, ich prežívanie, rýchlosť lineárneho a hmotnostného rastu). | |||
16850. | Ekonometrické modelovanie veľkosti ruského vozového parku | 179,75 kB | |
Na implementáciu rozumnej politiky na predchádzanie škodám spôsobeným motorizáciou sú potrebné kvantitatívne hodnotenia rôznych ukazovateľov. Táto štúdia popisuje možné predpovedné modely pre osobné automobily, ktorá je najvýznamnejšou časťou vozového parku v Rusku ako celku a pre každý jednotlivý región. Prehľad zahraničnej literatúry venovanej prognostickým modelom... | |||
17016. | Endogénna polycentricita a obmedzenie mestskej populácie | 9,53 kB | |
Sidorov Slabinou tradičnej teórie mestskej ekonómie je, že je príliš silne viazaná na model monocentrického mesta. Adekvátny model mesta musí vychádzať z predpokladu, že výroba a osídlenie môže prebiehať kdekoľvek v priestore, ktorý nemá geografické črty. Naopak, ak decentralizácia umožní znížiť záťaž mestských nákladov, vzniká polycentrická mestská štruktúra. Cieľom práce je vysvetliť, ako decentralizácia výroby umožňuje veľmi... | |||
17880. | Analýza plánovania počtu zamestnancov a produktivity práce v podniku | 292,75 kB | |
Produktivita a efektívnosť práce: pojem, charakteristiky, metódy výpočtu. Analýza produktivity práce zamestnancov podniku. Ekonomické zdôvodnenie počtu a produktivity podniku na nasledujúci rok. Plánovanie produktivity a efektivity práce zamestnancov podniku na budúci rok... | |||
1210. | Podnikový personál a spôsoby zvýšenia efektívnosti využívania pracovnej sily | 150 kB | |
Keďže je to práve ľudský faktor, ktorý do značnej miery ovplyvňuje zvyšovanie produktivity práce. Zvyšovanie efektívnosti využívania pracovnej sily v podniku do značnej miery znamená zvyšovanie produktivity práce. Medzi faktory rastu produktivity práce patria: úroveň rozvoja vedy, organizácia výroby, výrobné skúsenosti, zvyšovanie kvalifikácie pracovníkov, materiálne a morálne stimuly pre prácu, zlepšovanie a modernizácia zariadení. Stimulácia práce zahŕňa vytváranie ekonomických podmienok... |
Udržiavanie alebo rast počtu nezávisí len od rýchlosti reprodukcie (počet novorodencov, znesených vajíčok, semien alebo spór vyprodukovaných za jednotku času). Nemenej dôležité je dopĺňanie dospelej populácie prostredníctvom potomstva. Vysoká miera reprodukcie s nízkou mierou náboru nemôže výrazne zvýšiť jeho početnosť.
Napríklad ryby kladú tisíce či milióny ikier, no len zanedbateľná časť prežije a zmení sa na dospelého zvieraťa. Rastliny rozptyľujú obrovské množstvo semien.
Naopak, veľkosť populácie sa môže zvýšiť v dôsledku zvýšenia miery náboru pri nízkej miere reprodukcie. Týka sa to ľudí (plodnosť je nízka, ale dojčenská úmrtnosť nízka, takže takmer všetky deti sa dožijú dospelosti).
Ďalším dôležitým faktorom vedúcim k rastu populácie je schopnosť živočíchov migrovať a rozširovať sa semená na nové územia, adaptovať sa na nové biotopy a osídľovať ich, prítomnosť chránených mechanizmov a odolnosť voči nepriaznivým podmienkam prostredia a chorobám.
Biotický potenciál je súbor faktorov, ktoré prispievajú k zvýšeniu počtu druhov.
V dôsledku toho: rast, pokles a pretrvávanie populácie závisí od vzťahu medzi biotickým potenciálom a odolnosťou prostredia.
Princíp zmeny populácie: je výsledkom nerovnováhy medzi biotickým potenciálom a odolnosťou jeho prostredia.
Takáto rovnováha je dynamická, t.j. priebežne regulované, pretože faktory environmentálnej odolnosti len zriedka zostávajú dlho nezmenené. Napríklad: jeden rok sa populácia znížila kvôli suchu a ďalší rok sa úplne zotavila kvôli silným dažďom. Takéto výkyvy pokračujú donekonečna. Rovnováha je relatívny pojem. Niekedy je amplitúda odchýlok malá, niekedy významná, ale pokiaľ je redukovaná populácia schopná obnoviť svoju predchádzajúcu veľkosť, existuje.
Rovnováha v prírodných systémoch závisí od hustoty obyvateľstva, t.j. počet jedincov na jednotku plochy. Ak sa zvyšuje hustota obyvateľstva, zvyšuje sa odolnosť prostredia, a preto sa zvyšuje úmrtnosť a rast populácie sa zastaví. A naopak, s poklesom hustoty obyvateľstva sa oslabuje odolnosť prostredia a obnovuje sa predchádzajúci počet.
Vplyv človeka na prírodu často vedie k vyhynutiu populácií, pretože nezávisí od hustoty obyvateľstva. Ničenie ekosystémov a znečistenie životného prostredia rovnako ovplyvňujú populácie s nízkou aj vysokou hustotou.
Okrem toho biotický potenciál závisí od kritickej veľkosti populácie. Ak veľkosť populácie (jeleň, vtáky alebo ryby) klesne pod túto hodnotu, ktorá zaručuje reprodukciu, biotický potenciál má tendenciu k nule a vyhynutie je nevyhnutné.
Existencia môže byť ohrozená aj vtedy, keď mnohí členovia určitého druhu žijú, ale žijú v domácich podmienkach, t.j. izolované od seba (papagáje).
Udržiavanie či rast početnosti nezávisí len od rýchlosti rozmnožovania (počet novorodencov, znesených vajíčok, semien či spór vyprodukovaných za jednotku času), ale aj od dopĺňania dospelej populácie na úkor potomstva. Vysoká miera reprodukcie s nízkou mierou náboru nemôže výrazne zvýšiť jeho početnosť. Napríklad ryby kladú tisíce alebo milióny vajíčok, ale len nepatrný zlomok prežije a vyvinú sa z nich dospelé zvieratá. Rastliny rozptyľujú obrovské množstvo semien.
Naopak, veľkosť populácie sa môže zvýšiť v dôsledku zvýšenia miery náboru pri nízkej miere reprodukcie. Týka sa to ľudí (plodnosť je nízka, ale dojčenská úmrtnosť nízka, takže takmer všetky deti sa dožijú dospelosti).
Ďalším dôležitým faktorom, ktorý vedie k rastu populácie, je schopnosť živočíchov migrovať a rozširovať sa semená na nové územia, adaptovať sa a kolonizovať nové biotopy, prítomnosť ochranných mechanizmov a odolnosť voči nepriaznivým podmienkam prostredia a chorobám.
Biotický potenciál je súbor faktorov, ktoré prispievajú k zvýšeniu počtu druhov.
Nárast počtu
Zníženie počtu
stredná odolnosť:
- nedostatok výživy
- nedostatok vody
– nedostatok vhodných biotopov
- nepriaznivé poveternostné podmienky
– dravce
– choroby
– konkurenti
biotický potenciál:
- pôrodnosť
- schopnosť usadiť sa
– schopnosť zachytiť nové biotopy
- obranné mechanizmy
- schopnosť odolávať nepriaznivým podmienkam
Obr.5. Faktory populačných zmien
Následkom toho: rast, pokles a pretrvávanie populácie závisí od vzťahu medzi biotickým potenciálom a odolnosťou prostredia (obr. 5).
Princíp zmeny populácie : Je to výsledok nerovnováhy medzi biotickým potenciálom a odolnosťou jeho prostredia.
Takáto rovnováha je dynamická, t.j. priebežne regulované, pretože faktory environmentálnej odolnosti len zriedka zostávajú dlho nezmenené. Napríklad jeden rok populácia poklesla v dôsledku sucha a ďalší rok sa úplne zotavila v dôsledku silných dažďov. Takéto výkyvy pokračujú donekonečna. Rovnováha je relatívny pojem. Niekedy je amplitúda odchýlok malá, niekedy významná, ale pokiaľ je redukovaná populácia schopná obnoviť svoju predchádzajúcu veľkosť, existuje.
Rovnováha v prírodných systémoch závisí od hustota obyvateľstva , t.j. počet jedincov na jednotku plochy. Ak sa zvyšuje hustota obyvateľstva, zvyšuje sa odolnosť prostredia, a preto sa zvyšuje úmrtnosť a rast populácie sa zastaví. A, naopak, s poklesom hustoty obyvateľstva sa odolnosť prostredia oslabuje a obnovuje sa predchádzajúci počet.
Vplyv človeka na prírodu často vedie k vyhynutiu populácií, pretože nezávisí od hustoty obyvateľstva. Ničenie ekosystémov a znečistenie životného prostredia rovnako ovplyvňujú populácie s nízkou aj vysokou hustotou. Okrem toho biotický potenciál závisí od kritickej veľkosti populácie. Ak veľkosť populácie (jeleň, vtáky alebo ryby) klesne pod túto hodnotu, ktorá zaručuje reprodukciu, biotický potenciál má tendenciu k nule a vyhynutie je nevyhnutné.
Existencia môže byť ohrozená aj vtedy, keď mnohí členovia určitého druhu žijú, ale žijú v domácich podmienkach, t.j. izolované od seba (napríklad papagáje).
Homeostáza - ide o stav mobilne stabilnej rovnováhy ekosystému (homeo - to isté, stáza - stav).
Rovnováhu v ekosystémoch udržiavajú spätnoväzbové procesy.
Uvažujme o najjednoduchšom ekosystéme: rast populácie koristi (zajac)↔rast populácie predátorov (rys), pozostávajúci z dvoch trofických úrovní. Pri malom počte zajacov môže každý z nich nájsť dostatok potravy a pohodlné úkryty pre seba a svoje mláďatá. Tie. odolnosť voči prostrediu je nízka a počet zajacov sa zvyšuje napriek prítomnosti predátora. Množstvo zajacov uľahčuje rysom lov a kŕmenie mláďat. V dôsledku toho sa zvyšuje aj počet predátorov. Toto ukazuje Pozitívna spätná väzba . So zvyšujúcim sa počtom zajacov však klesá množstvo potravy a úkrytov a zvyšuje sa dravosť, t.j. zvyšuje sa odolnosť voči prostrediu. V dôsledku toho sa počet zajacov znižuje. Pre dravcov sa stáva ťažšie loviť, pociťujú nedostatok potravy a ich počet klesá. Toto ukazuje negatívna odozva , ktorý kompenzuje odchýlky a vracia ekosystém do pôvodného stavu.
Takéto výkyvy sa periodicky vyskytujú okolo určitej priemernej úrovne.
Za určitých podmienok môže byť spätná väzba narušená. Iný dravec napríklad začal loviť zajace, alebo medzi zajacmi vznikla infekčná choroba. V tomto prípade dochádza k nerovnováhe systému, ktorá môže byť reverzibilná alebo nezvratná. Úlohu rušenia môžu zohrávať aj abiotické faktory. Sucho znižuje produktivitu rastlín a obmedzuje potravu pre zajace, čo okamžite ovplyvňuje predátora.
Ak sa v systéme „zajac-rys“ objaví rušenie, bude menej zajacov a rysov. Stabilita systému ako celku nie je narušená, zmení sa však objem trofických úrovní. Novú úroveň stability zároveň opäť zabezpečia mechanizmy spätnej väzby.
Je jasné, že tlak rušenia nemôže byť neobmedzený. V prípade hromadného úhynu zajacov ekosystém nedokáže kompenzovať odchýlky v dôsledku negatívnej spätnej väzby. Potom tento systém prestane existovať.
Oblasť, v rámci ktorej sú mechanizmy negatívnej spätnej väzby schopné udržať stabilitu systému, aj keď v modifikovanej podobe, sa nazýva tzv. homeostatické plató (obr. 6).
horná hranica pozitívneho vzťahu
homeostatické plató
spodná hranica záporného spojenia
Obr. 6 Ekosystémové komunikačné mechanizmy
Ekosystémy sú stabilnejšie v čase a priestore, čím sú zložitejšie, t.j. čím viac druhov organizmov a potravinových spojení existuje.
Ekosystémová rovnováha spojený s biotop – je to miesto, kde žije organizmus (les, lúka, močiar, vo vnútri iného organizmu).
Ekologická nika – časopriestorové postavenie organizmu v rámci ekosystému (kde, kedy a čím sa živí, kde si robí hniezdo a pod.).
Na prvý pohľad sa zdá, že zvieratá musia medzi sebou súťažiť o potravu a prístrešie. To sa však stáva zriedka, pretože zaberajú rôzne ekologické niky. Príklad: ďatle vyťahujú larvy spod kôry, vrabce zrno. Mucholapky aj netopiere chytajú pakomárov, ale v rôznom čase – vo dne aj v noci. Žirafa žerie listy z korún stromov a nekonkuruje iným bylinožravcom.
Každý živočíšny druh má svoju niku, čo minimalizuje konkurenciu s inými druhmi. Preto vo vyváženom ekosystéme prítomnosť jedného druhu zvyčajne neohrozuje druhý.
Prispôsobenie sa rôznym výklenkom je spojené s akciou zákon limitujúceho faktora . Pri pokuse o využitie zdrojov mimo svojho výklenku zviera čelí stresu, t.j. so zvyšujúcim sa odporom média. Inými slovami, vo svojom vlastnom výklenku je jeho konkurencieschopnosť veľká, ale mimo neho výrazne oslabuje alebo úplne zaniká.
Adaptácia zvierat na určité výklenky trvala milióny rokov a v každom ekosystéme sa vyskytovala inak. Druhy introdukované z iných ekosystémov môžu spôsobiť vyhynutie miestnych práve v dôsledku úspešného súperenia o ich výklenky. Živé príklady toho: škorce, privezené do Severnej Ameriky z Európy, kvôli ich agresívnemu teritoriálnemu správaniu vytlačili miestne „modré“ vtáky. Alebo divoké osly otrávili púštne ekosystémy a vytlačili ovce hruborohé.
Posledný príklad: farmári hľadali spôsoby boja proti burine, ktorá sa predtým v údolí Nílu nevyskytovala. Nízka rastlina s veľkými listami a silnými koreňmi útočí na kultivované územia Egypta už niekoľko rokov. Miestni agronómovia ho považovali za mimoriadne aktívneho škodcu. Ukazuje sa, že táto rastlina je v Európe známa pod názvom „krajinský chren“. Pravdepodobne ho priniesli ruskí špecialisti, ktorí kedysi postavili hutnícky závod.
Koncept ekologickej niky platí aj pre rastliny. Rovnako ako zvieratá, ich konkurencieschopnosť je vysoká len za určitých podmienok. Príkladom toho sú platany rastúce pozdĺž brehov riek a v záplavových oblastiach, duby na svahoch. Platan je prispôsobený podmáčanej pôde. Semená platanu sa šíria do svahu a tento druh tam môže rásť aj bez dubov. Rovnako tak, keď sa žalude dostanú do záplavovej oblasti, odumierajú v dôsledku nadmernej vlhkosti a nedokážu konkurovať platanom.
Ekologická nika človeka - zloženie vzduchu, vody, potravy, klimatické podmienky, úroveň elektromagnetického, ultrafialového, rádioaktívneho žiarenia atď.
Adaptácia, zmena alebo zánik ekosystémov. V prírode je každá generácia akéhokoľvek druhu predmetom selekcie prežitie A reprodukcie . Jedinci, ktorí prežijú a rozmnožujú sa, odovzdávajú svoje gény ďalšej generácii a gény tých, ktorí zomrú bez zanechania potomkov, sú z genofondu eliminované. Genofond každého druhu teda zažíva pôsobenie prirodzeného výberu. Preto takmer všetky vlastnosti organizmu slúžia na prežitie a reprodukciu.
Keď sa zmení akýkoľvek abiotický alebo biotický faktor, druh čelí jednej z troch ciest:
Adaptácia je proces prispôsobovania sa živých organizmov určitým podmienkam prostredia. Adaptačný proces – v genofonde môžu byť prítomné gény, ktoré niektorým jedincom umožnia prežiť v nových podmienkach a obnoviť potomstvo. Po niekoľkých generáciách pod vplyvom prirodzeného výberu vznikne populácia, ktorá je dobre adaptovaná na nové podmienky.
Existujú nasledujúce typy prispôsobenia:
Adaptácia na klimatické a iné abiotické faktory (čistá vlna, migrácia vtákov na juh, zimný spánok medveďov, padajúce lístie, mrazuvzdornosť ihličnanov).
Adaptácie na získavanie potravy a vody (žirafa má dlhý krk na jedenie listov zo stromov, pavúk pletie sieť, dravce rýchlo bežia, dlhé korene rastlín na púšti).
Prispôsobenie, ktoré zabezpečuje hľadanie a prilákanie partnera u zvierat a opelenie u rastlín (svetlé perie, spev, vôňa, jasná farba kvetov).
Adaptácia na migráciu u zvierat a šírenie semien v rastlinách (let vtákov, stáda koní, krídla na semenách na prepravu vetrom, ostne na semenách).
Migrácia – časť populácie si môže nájsť nový biotop s vhodnými podmienkami a naďalej tam existovať.
Zánik – ak nemôže migrovať ani jeden pár jedincov, ktorí utekajú pred vplyvom nepriaznivých faktorov a tie presahujú hranice stability všetkých jedincov, potom populácia zmizne (dinosaury).
To znamená, že v rôznych obdobiach histórie bola Zem obývaná rôznymi tvormi. Žiadny druh nemá zaručené prežitie. Fosílne dôkazy ukazujú, že druhy vznikajú, šíria sa, vedú k vzniku iných druhov a vo väčšine prípadov zanikajú.
Takže ako sa menia životné podmienky, niektoré druhy sa prispôsobujú a transformujú, zatiaľ čo iné vymierajú. Čo určuje ich osud?
Prežitie druhu je zabezpečené jeho genetická diverzita A slabé výkyvy vonkajších podmienok . Ak je genofond veľmi rôznorodý, aj pri silných zmenách prostredia budú niektorí jedinci schopní prežiť. Naopak, pri nízkej diverzite genofondu môže najmenšia zmena prostredia viesť k vyhynutiu druhu, pretože neexistujú gény, ktoré by jednotlivcom umožňovali odolávať negatívnym vplyvom. V tomto smere sa poľnohospodárstvo so svojou úzkou genetickou základňou ukazuje ako najbezbrannejšie.
Ak sú zmeny jemné a/alebo postupné, väčšina druhov sa dokáže prispôsobiť a prežiť. A možné sú aj také katastrofálne zmeny (nukleárna vojna), že neprežije ani jeden druh.
Ovplyvnené je aj prežitie geografické rozloženie . Čím je druh rozšírenejší, tým vyššia je jeho genetická diverzita a naopak. Navyše, pri rozsiahlom areáli možno niektoré jeho oblasti odstrániť alebo izolovať z oblastí, kde boli narušené podmienky existencie, v nich druh zostane, aj keď z iných miest zmizne;
Ak niektorí z jedincov prežili v nových podmienkach, bude závisieť od obnovy populácie a ďalšej adaptácie rýchlosť prehrávania , keďže k zmenám charakteristík dochádza iba selekciou v každej generácii. Napríklad: z dvojice hmyzu vznikne niekoľko stoviek potomkov, ktoré prejdú životným cyklom za niekoľko týždňov. V súlade s tým: miera reprodukcie u hmyzu je tisíckrát vyššia ako u vtákov, ktoré kŕmia 2 až 6 kurčiat ročne, a rovnaká úroveň adaptácie na nové podmienky sa bude vyvíjať toľkokrát rýchlejšie. Niet divu, že hmyz sa rýchlo prispôsobí a stane sa odolným voči pesticídom používaným proti nemu, zatiaľ čo iné voľne žijúce druhy na to zomierajú.
Dôležité a veľkosť tela . Muchy môžu žiť v odpadkovom koši, zatiaľ čo veľké zvieratá potrebujú na prežitie veľký priestor.
Vo všeobecnosti znižovanie genetickej diverzity na jednej strane a zrýchľujúce sa zhoršovanie životného prostredia na strane druhej neprispievajú k udržateľnosti biosféry. Preto sa ľudstvo bude musieť v nasledujúcich 50 rokoch rozhodnúť: buď vytvorí udržateľný ľudský ekosystém, alebo bude svedkom globálnej katastrofy.
Otázky na sebaovládanie
1. Uveďte faktory biotického potenciálu, ktoré prispievajú k zvýšeniu počtu druhov.
2. Aké sú hlavné faktory, ktoré určujú „odolnosť voči prostrediu“?
3. Od čoho závisí rovnováha v ekosystémoch?
4. Uveďte príklady prejavu spätnej pozitívnej a negatívnej spätnej väzby v ekosystéme.
5. Čo je to homeostatické plató?
6. Ekologická nika: definícia a faktory, ktoré ju určujú.
7. Aké typy adaptácií živých organizmov existujú?
8. Aké faktory určujú osud živých organizmov?