Характеристика та структура популяції

I. Інвазійні популяції. Рослини ще тільки приживаються у фітоценозі і тому не завершують повного циклу розвитку.

У цьому типі виділяють підтипи:

1. рослини зустрічаються тільки у вигляді сходів, що виникли із занесеного насіння з інших популяцій;
2. рослини зустрічаються у вигляді сходів, ювенільних і вегетативних особин. Вони з різних причин не плодоносять і відтворюються тільки занесенням насіння.

II. Популяції нормального тину. Рослини проходять у фітоценозі повний цикл розвитку.

У ньому виділяють підтипи:

1) рослини   знаходяться   в   оптимальних   умовах.    У   популяції   високий   відсоток генеративних особин;

2. рослини цього виду знаходяться в середніх умовах і, відповідно, популяція містить значно менше генеративних особин;
3. рослини знаходяться в не дуже сприятливих умовах, генеративних особин у популяції мало.

III. Популяції регресивного типу. Генеративне відтворення рослин у ній припинилось. Цей тип популяції включає підтипи:

1. рослина цвіте, дає насіння, але з нього виростають нежиттєздатні сходи; або рослина зовсім не утворює насіння. Тому в таких популяціях молодий підріст відсутній;
2. рослина втратила повністю здатність до цвітіння і лише вегетує. Отже, популяція складається із старих особин.

Ця класифікація рослинних популяцій  дає можливість визначати їхню перспективу  розвитку в даній екосистемі на основі аналізу дії факторів середовища.

Ценопопуляції, у складі яких є тільки старі субсенильні і сенильні особини, не здатні до самопідтримання, називаються регресивними. Вони можуть існувати за рахунок занесення насіння чи зачатків з інших ценопопуляцій.

Вікова структура ценопопуляцій  визначається такими властивостями  виду, як: періодичність плодоношення, швидкість переходу з одного вікового стану в інший, тривалість кожного стану, тривалість великого життєвого циклу, здатність до вегетативного розмноження і утворення клонів, стійкість до захворювань та несприятливих природних умов тощо.

У випадку, коли ценопопуляція  характеризується високою насіннєвою продуктивністю і масовою появою сходів при значній загибелі молодих  особин і швидкому переході тих, що залишились, у вегетативний і генеративний стан, її віковий спектр має лівосторонній характер. Таким є спектр молодих ценопопуляцій.

Віковий спектр ценопопуляції та її чисельність визначають роль виду у  фітоценозі.

Вікова структура популяції  тварин

Вікова структура  популяцій тварин визначається особливостями їхнього індивідуального розвитку, видовими відмінностями в способах розмноження і переходу з одного вікового стану до іншого та тривалістю репродуктивного періоду і тривалістю життя.

В індивідуальному розвитку (онтогенезі) тварин виділяють такі періоди:

1. Період ембріонального розвитку - з моменту запліднення яйцеклітини до моменту народження.
2. Передгенеративний період або ювенільний – від народження до настання статевої зрілості.

3.   Період дорослого  стану, який характеризується статевою зрілістю  і здатністю до розмноження.

4. Період   старіння,   який   характеризується   втратою   здатності   до   розмноження   і закінчується смертю.

Тривалість періодів у різних видів неоднакова. Часто періоду старості взагалі не буває, оскільки тварини гинуть у репродукційний період (комахи). Ювенільний період за тривалістю може дорівнювати репродуктивному, а може бути значно довшим, ніж усе життя особини (стадія личинки у цикади триває 17 років, а доросла особина живе лише декілька тижнів).

У популяціях тварин (птахів, ссавців) виділяють такі вікові стани: молоді статевонезрілі, молоді і дорослі статевозрілі і старі особини. Співвідношення особин різного віку в межах популяції залежить від багатьох біологічних властивостей виду та факторів середовища. В природі існують популяції тварин, члени яких належать до однієї генерації (у метеликів: гусінь, дорослі комахи; у жаби озерної: пуголовки, дорослі жаби).

У складі поліциклічних популяцій  є молоді статевозрілі особини, що беруть участь у розмноженні, та особини, які  втратили таку здатність. Якщо популяція перебуває у сприятливих умовах, то вона здатна до стійкого тривалого самовідтворення. Найбільшу участь у розмноженні і рості чисельності популяції беруть дорослі статевозрілі особини. В окремих випадках, коли чисельність популяції різко знижується, у розмноження включаються молоді статевозрілі та старі особини.

Найпростішу вікову структуру мають  моноциклічні популяції, властиві комахам  та іншим тваринам, які розмножуються  один раз у житті. Всі особини  популяції близькі за віком і  майже одночасно проходять чергові етапи життєвого циклу. У ній можуть бути личинки (гусінь метеликів), а через деякий час вони перетворюються у молоді комахи. Строки розмноження і перебігу вікових стадій здебільшого приурочені до певного сезону. Такі популяції нестійкі, їх чисельність різко знижується під дією несприятливих факторів.

Популяції з одночасним існуванням кількох генерацій властиві тваринам, життєвий цикл яких триває більше року. Серед них необхідно виділити види з одноразовим та багаторазовим  розмноженням протягом свого життя. До перших належить хрущ травневий, цикл розвитку якого триває 5 років. Його популяції складаються з різновікових чотирьох генерацій личинок.

Ще складнішою є вікова структура  популяцій у видів з повторними розмноженнями, але з короткою тривалістю життя у дорослому стані. Прикладом може бути полівка-економка, вікова структура популяції якої ускладнюється протягом літа: за рахунок швидкого настання статевої зрілості молодих особин з'являються нові приплоди від них. Восени популяція складається з різновікових особин поточного року народження, а старші гинуть.

У тварин з кількаразовим розмноженням протягом життя, тривалість якого велика, формуються стійкі популяції з тривалим співвідношенням різних поколінь. Такими є популяції слонів, в стадах яких дорослі тварини різного віку становлять до 80%, а молодняк – близько 20%. Поповнення їх відбувається повільно, оскільки самка народжує одного-двох слоненят раз на чотири роки.

При експлуатації людиною популяцій  диких тварин необхідно враховувати  їхню вікову структуру. У видів зі щорічним поповненням без загрози підірвати чисельність популяції можна вилучати значну частину особин. .Якщо знищити багато дорослих особин у різновікових популяціях, то це уповільнить її відновлення та ріст. Довгострокові прогнози росту чисельності популяції, складені на основі аналізу вікової структури різних промислових риб, дають змогу планувати норми їх вилову на декілька років наперед.

 

 5. Статева структура популяції

Статева структура  визначає співвідношення статей особин, що входять до складу популяції і скерована на ріст її.

Одностатеві популяції складаються  із жіночих особин і розмножуються  партеногенетично. Партеногенезом називають розвиток яйцеклітини без запліднення. Він властивий для бджіл, попелиць, багатьох спорових та деяких насіннєвих рослин.

У природі найпоширеніші двостатеві популяції, до складу яких входять чоловічі і жіночі особини. Такі популяції  переважають у тваринному світі, у рослин зустрічаються рідше. Роздільностатевими дводомними рослинами є тополі, верби, хміль, коноплі, обліпиха та інші.

Для деяких безхребетних тварин та вищих  рослин характерний гермафродитизм, тобто наявність в одній особині  чоловічих і жіночих статевих органів (гонад).

У багатьох роздільностатевих тварин співвідношення самців і самок, згідно законів генетики 1:1, тобто кількість самців та самок майже однакова. Стать майбутньої особини визначається в момент запліднення як наслідок комбінації статевих хромосом. Таке рівне співвідношення статей Дарвін вважав вигідним для популяції, оскільки воно до мінімуму скорочує конкуренцію за статевого партнера. На думку інших дослідників, перспективнішим для росту популяції є співвідношення, в якому переважають самки, оскільки це сприяє збільшенню чисельності потомства. Так, у більшості ссавців, в тому числі й домашніх і сільськогосподарських, один самець здатний запліднити декілька самок.

Отже, в популяціях роздільностатевих організмів співвідношення статей визначається як відношення кількості самців бо кількості самок, або як частка самців у популяції (тобто як співвідношення кількості самців до загальної кількості самців і самок).

Однак, первинне співвідношення статей, яке визначається в момент запліднення, не зберігається внаслідок більш високої ймовірності загибелі представників тієї або іншої статі. Відмінності у смертності особин різної статі виявляються ще в ембріональний період. Так, у ондатр у багатьох районах її поширення серед новонароджених у півтора рази більше самок, ніж самців. У деяких кажанів кількість самок у популяції після зимової сплячки знижується нерідко до 20%.

Для фазанів, качок стрижнів, великих  синиць, багатьох видів гризунів характерна вища смертність для самців.

Таким чином вторинне співвідношення статей у популяції встановлюється не за генетичними законами, а під впливом умов середовища і особливостей розмноження.

Як показали дослідження, співвідношення числа самців і самок у популяції  змінюється з часом, що зумовлене  специфічною смертністю різних вікових  груп та виживання потомства.

За останні роки отримані дані, які свідчать про можливість природного регулювання вторинного (у новонароджених) і третинного (у особин, що розмножуються) співвідношення статей внаслідок впливу несприятливих умов існування. Це є підтвердженням того, що в природних популяціях є приховані резерви регулювання структури, значення яких могло б стати основою при плануванні заходів захисту популяції.

У багатьох випадках антропогенний  тиск скерований на одну із статей виду. Так, у птахів, копитних тварин, китоподібних внаслідок промислу найбільше скорочується кількість самців. Це суттєво порушує статеву структуру популяції.

Характеризуючи статеву структуру  популяцій, необхідно звернути увагу  на статевий добір, систему шлюбних  відносин, статевий диморфізм. Вони впливають  на розвиток популяції та її склад, оскільки відбирають сильніші і пристосованіші особини.

У співвідношенні статей важлива роль належить статевому диморфізму, тобто фізіологічним, морфологічним і поведінковим відмінностям статей. Він відіграє важливу роль у виборі партнера. Ті члени популяції, які знаходять найкращих партнерів для спаровування, в результаті дають краще потомство.

Статевий диморфізм іноді виконує  й іншу екологічну функцію - зменшує  конкурентну боротьбу між представниками різних статей за джерело їжі. Однією із переваг, даних індивіду статевим розмноженням, є те, що він може підвищити (або знизити) загальну пристосованість свого потомства, поєднавши свої гени з іншими генами (партнера), які впливають на виживання. Ця особливість має безпосереднє практичне значення і є основою селекційної роботи.

 

6. Генетична структура популяції

У популяційній генетиці поняття "популяція" використовують для визначення локальної (менделівської) популяції як сукупності особин, що населяють певну територію і здатні вільно схрещуватись. Всі члени популяції несуть частини її єдиного генофонду, який становить сукупність їхніх генотипів. За висловом Е. Майра (1974), "особина - це недовговічна посудина, в якій тимчасово зберігається незначна частка генофонду". Завдяки мутаціям особина може привнести в популяцію один або два нових гени.

Якщо особина характеризується особливо життєздатною і продуктивною комбінацією генів, то вона зможе дещо збагатити популяційний генофонд цими генами. Саме в популяції гени взаємодіють у чисельних комбінаціях, які визначають своєрідність її генетичної структури і особливості пристосувань до нових умов середовища. Співвідношення особин з різними генотипами становить генетичну структуру популяції.

Для вивчення динаміки генетичної структури  популяцій об'єктом було взято панмікстичну популяцію, в якій можливе вільне схрещування за умов відсутності будь-яких зовнішніх впливів.

Як уже згадувалося, кожна популяція  має свій генофонд, тобто сукупність алелів, і своє співвідношення генотипів АА, Аа, аа.

1. Припустимо, що популяція складається з однакової кількості особин обох статей з генотипами АА і аа. У такій популяції буде порівно гамет з домінантним геном А і рецесивним геном а, тобто 0,5А і 0,5а.

При вільному схрещуванні особин в  такій популяції можливі такі комбінації гамет:

  

Отже, структура популяції буде такою:

тобто

При подальшому схрещуванні таких  нащадків між собою співвідношення генотипів не зміниться, оскільки кількість  гамет з домінантним геном А теж становитиме 0,5 (0,25 від гомозигот АА + 0,25 від гетерозигот Аа) гамет з рецесивним геном а також 0,5 (0,25 від гомозигот аа + 0,25 від гетерозиготна).

2. Об'єктом е популяція  з неоднаковим співвідношенням  особин з генотипами АА і аа.

Наприклад, 70 особин з генотипом АА і ЗО особин з генотипом аа. Тоді, відповідно, кількість гамет з домінантним геном А буде 0,7, а з рецесивним геном а - 0,3. При вільному схрещуванні особин у цій популяції можливі такі комбінації гамет:

Отже, співвідношення генотипів буде таке:

У наступних поколіннях таке співвідношення генотипів збережеться, оскільки знову гамет із домінантним геном А буде 0,7 (0,49 від гомозигот АА + 0,21 від гетерозигот Аа) гамет із геном а 0,3 (0,09 від гомозигот аа + 0,21 від гетерозигот Аа). Це означає, що кожна ідеальна популяція перебуває у певній рівновазі за парою алельних генів і характеризується відповідним співвідношенням генотипів.