Гомеостаз (саморегуляция) § - это способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. § - стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. § - если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать
Примеры биологического гомеостаза у млекопитающих: § Регуляция количества микроэлементов и воды в теле — осморегуляция, осуществляется в почках § Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение, осуществляется почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом § Регуляция температуры тела - понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции § Регуляция уровня глюкозы в крови - в основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой
Биологический вид § Вид (лат. species) — основная структурная единица биологической систематики живых организмов (животных, растений и микроорганизмов), группа особей с общими морфофизиологическими, биохимическими и поведенческими признаками, способная к взаимному скрещиванию, дающему в ряду поколений плодовитое потомство, закономерно распространённая в пределах определённого ареала и сходно изменяющаяся под влиянием факторов внешней среды
§ Каждый вид представляет собой генетически замкнутую систему, репродуктивно изолированную от других видов § В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы — популяции § Реально вид существует именно в виде популяций § Внутри видов могут быть выделены подвиды — географически или экологически обособленные части вида, особи которых под влиянием факторов среды в процессе эволюции приобрели устойчивые морфофизиологические особенности, отличающие их от других частей этого вида § В природе особи разных подвидов одного вида могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство
Наверху — Motacilla alba, внизу — Motacilla alba yarrellii
Популяции § Популяция – это группа особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в определенном местообитании § Виды в природе представлены популяциями § Популяции различных видов – основные элементы каждой экосистемы § Каждая популяция в экосистеме выполняет свою функцию, составляя природное единство, развивающееся и действующее по своим законам § Единство популяций обеспечивается совместной эволюцией организмов (взаимоотношения «хищник -жертва» ).
Свойства популяции § Плотность популяции – это величина обилия популяции, отнесенная к некоторой единице пространства § Обычно плотность измеряют и выражают числом особей (численностью) или биомассой популяции на единицу площади или объема § Например: 500 деревьев на 1 га, 5 млн. клеток диатомовых на 1 куб. м (численность), 200 кг рыбы на 1 га поверхности водоема (биомасса)
§ Средняя плотность – это численность или биомасса на единицу всего пространства § Удельная (экологическая) плотность – это численность или биомасса на единицу обитаемого пространства (доступной площади или объема) § Если нужно отследить изменения величины популяции (возрастание или убывание), то для этого используют показатели относительного обилия, т. е. численность или биомасса за определенный промежуток времени (например, число птиц в течение часа) или частота встречаемости (например, процент проб, в которых обнаружен данный вид) § Правило плотности популяций – чем более удалена популяция от первичного источника энергии, тем меньше ее плотность
Методы измерения обилия популяций 1. Полный учет обилия популяции – для крупных, хорошо заметных животных (олени, тюлени) 2. Метод пробных площадок – подсчет и взвешивание организмов на небольших участках (площадках), разрезах, объемах с последующим перенесением результатов на всю область распространения популяции 3. Метод мечения и повторного лова (для подвижных животных). Общая численность популяции считается по формуле: N=T*C/R, Где Т – общее число меченых животных С – произвольный вылов популяции R – число повторно выловленных меченых особей
4. Метод случайных точек (для неподвижных организмов). От каждой произвольно выбранной в лесу точки измеряют расстояние до ближайших к ним деревьев по четырем направлениям. Плотность деревьев вычисляется по формуле, учитывающей среднее расстояние между стволами 5. При изучении популяций промысловых видов используют методы определения обилия, основанные на анализе изменений производительности используемых орудий лова
Численность популяции определяется соотношением рождаемости и смертности, на которые оказывают влияние внешние и внутренние факторы
Рождаемость § Это способность популяции к увеличению численности за счет размножения особей § Показатель рождаемости – число новых особей (также яиц, семян), появившихся в популяции за определенный промежуток времени § Максимальная рождаемость (абсолютная или физиологическая) – теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях, она постоянна для конкретной популяции § Экологическая (реализованная) рождаемость – увеличение численности популяции при фактических или специфических условиях среды, не постоянна, меняется в зависимости от размерного и возрастного состава популяции и физических условий среды
§ Общая или абсолютная рождаемость – скорость, определяемая путем деления общего числа вновь появившихся особей на время: ΔN / Δ T § Удельная рождаемость – число новых особей в единицу времени на 1 особь в популяции: Δ N / Δ T *N
Смертность § Это число особей, погибших за определенный промежуток времени § Удельная смертность – число особей, погибших в единицу времени на 1 особь в популяции § Экологическая (реализованная) смертность – гибель особей в данных условиях среды, величина не постоянная, меняется в зависимости от условий среды и состояния популяции § Минимальная смертность возможна только в идеальных условиях как результат физиологической старости § Наступление старости зависит от физиологической продолжительности жизни конкретного вида § Экологическая продолжительность жизни меньше физиологической и формируется под влиянием конкретных условий обитания
§ Средняя продолжительность жизни популяции определяется величиной смертности – чем больше смертность, тем меньше средняя продолжительность жизни и наоборот § Для анализа развития популяции больший интерес представляет показатель выживаемости
Таблицы выживания
Кривые выживания 1. Сильно выпуклая кривая – характерна для видов, у которых смертность резко повышается только к концу жизни (крупные животные, в т. ч. , человек) 2. Сильно вогнутая кривая – характерна для видов, у которых смертность велика на ранних стадиях развития (рыбы, моллюски, растения) 3. Промежуточный тип кривой – характерен для видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом (насекомые с полным превращением)
§ Форма кривой выживания тесно связана со степенью заботы о потомстве - чем более выражена забота, тем более выпуклая форма кривой § Недостаток заботы о потомстве компенсируется большими величинами максимальной рождаемости § Форма кривой выживания зависит и от плотности популяции – чем выше плотность, тем больше смертность и более вогнута кривая
Структура популяции § § § Возрастная структура Складывается из соотношения особей различных возрастных групп, отражает интенсивность размножения, уровень смертности, скорость смены поколений В быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи В стабильных популяциях возрастное распределение более равномерно В стареющих и снижающих свою численность популяциях происходит накопления старых особей Многовозрастная популяция в меньшей степени подвержена влиянию абиотических факторов, определяющих успешность размножения в конкретном году
Возрастные группы и периоды У животных У растений 1. Пререпродуктивная группа – особи молодые, не размножающиеся 2. Репродуктивная группа – размножающиеся особи 3. Пострепродуктивная группа – старые особи 1. Период покоя семена, споры 2. Вегетативный период - молодые неплодоносящие особи 3. Генеративный период – плодоносящие особи 4. Сенильный период – старческий, отмирающие особи
§ Половая структура – соотношение в ней особей разного пола. Обычное и желаемое соотношение 1: 1, но часто происходят нарушения этого соотношения в ту или иную сторону (например, партеногенетические популяции самок у ракообразных) § Генетическая структура – определяется изменчивостью и разнообразием генотипов. Для каждой популяции характерен определенный уровень разнообразия признаков, который контролируется генами и экологическими факторами. Один и тот же генотип в различных условиях способен привести к появлению различных фенотипов § В небольших изолированных и стабильных популяциях возрастает частота близкородственных скрещиваний, что уменьшает генетическое разнообразие и увеличивает угрозу вымирания
§ Пространственная структура – это характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок в ареале. В пределах популяционного ареала образуются стаи, стада, колонии – для животных, рощи, куртины, кочки – для растений § Экологическая структура – подразделенность популяции на группы особей в связи с различными функциями – охотой, уходом за потомством
Динамика популяций § Это процессы изменения численности, биомассы и структуры популяций во времени § Характер увеличения численности популяции может быть различным, поэтому выделяют два типа роста популяций: рост, описываемый Jобразной кривой и рост, описываемый S-образной или сигмоидной кривой
§ J-образная кривая – экспоненциальный рост популяции плотность популяции увеличивается с возрастающей скоростью до тех пор, пока не начинают действовать факторы, ограничивающие рост § S-образная кривая – логистический рост популяции численность популяции вначале увеличивается медленно, затем быстрее, но вскоре постепенно замедляется под влиянием сопротивления среды. Достигается равновесие, которое и сохраняется
J-образная кривая экспоненциальный рост S-образная кривая логистический рост
J-образная кривая: Δ N / Δ T = r* N , где ΔN – прирост численности популяции ΔT - промежуток времени N – общая численность популяции r – константа Скорость прироста численности популяции за промежуток времени пропорциональна ее общей численности S-образная кривая: ΔN / ΔT= r/(К-N), где ΔN – прирост численности популяции ΔT - промежуток времени N – общая численность популяции r – константа К – максимально возможная плотность популяции в данной среде обитания (верхний предел роста) Скорость прироста численности популяции пропорциональна разности между достигнутой величиной популяции и максимально возможной в данной среде обитания
§ Чем крупнее организмы, тем ближе к логистическому типу рост их популяций
Колебания численности популяций 1. Сезонные изменения численности – регулируются сезонными изменениями факторов среды 2. Годичные изменения численности а) регулируются годичными различиями внешних факторов (температура, осадки и др. ) б) регулируются биотическими факторами (хищничество, паразитизм, конкуренция, болезни и др. ), формируя «циклические» колебания
Скачать презентацию Гомеостаз саморегуляция — это способность открытой системы
Популяции.ppt