Лекция 7_Популация_структура-2 PDF

Популационна екология Популация Структура на популациите  Популационна екология Careta careta Колко костенурки ще се излюпят? Колко ще достигнат до водата?...

Популационна екология Популация Структура на популациите  Популационна екология Careta careta Колко костенурки ще се излюпят? Колко ще достигнат до водата? Колко женски ще се върнат, за да Чарлз Елтън снесат яйца? (1900-1991).............. Lagopus muta (тундрова яребица) Vicugna vicugna (южноамерикански викуни)  Индивид Популация ХАРАКТЕРИСТИКИ Големина Численост (големина, размер) Възраст и етап на развитие Възрастова структура Пол Полова структура Поведение Етологична структура Генотип Генофонд и генетична структура Фенотип Полиморфизъм  Индивид Популация ПРОЦЕСИ Растеж и развитие Раждаемост Хранене Популационен растеж Възпроизводство и Промяна във размножаване възрастовата/половата структура Смърт Смъртност Какво е индивид? Единни организми – един ембрион произвежда един организъм Модулни организми – от един ембрион организъм, който в крайна сметка произвежда повече модулни организми (клонинги) Издънки при растенията, пъпкуване на хидрите, гъби и др.  Популация Група от индивиди от един и същи вид, живеещи на едно и също място по едно и също време, споделят и се конкурират за едни и същи ресурси (храна, партньори, подслон и т.н.) влияят се от подобни екологични фактори могат да си взаимодействат и да се размножават Място на популацията в йерархията на биологичните системи царство БИОСФЕРА вид популация биоценоза екосистема Функционално-екологичен аспект организъм Значение на популационните изследвания Популациите са форма на съществуване на вида с основна функция да го запазват и възпроизвеждат в конкретните условия на средата Ключ към опазването на застрашени видове, контрол на популациите на „вредителите“, управлението на популациите на стопански значими видове риби и дивеч Ключ за разбиране и контрол на епидемии Нарастването на човешката популация – популационен проблем с последствия върху биоразнообразието и състоянието и целостта на биосферата............ Разпространение на популациите Ареал на разпространение на вида – пространството от земната повърхност, в което индивидите от вида живеят Фактори, които определят ареала: Zootoca vivipara Абиотични Биотични Ограниченията на даден вид в неговата среда са свързани с неговата екологична ниша Ареалите са динамични! Ареалът може да се разглежда в различни мащаби – на глобално, континентално/регионално и локално ниво Разпространение на популациите Ендемити – видове с ограничено разпространение в отделен географски район Космополитни видове – видове с глобално разпространение Реликти Терциерни Глациални  1 – ареал на вида Видове популации 2 – географски популации 3 – екологични популации В зависимост от йерархичното положение и ландшафтните условия: Географски – най-голямата териториална групировка на вида Екологични – индивидите от даден вид обитаващи дадена територия Елементарни (локални) – в нееднородна среда екологичната популация се разпада на локални или микропопулации  Метапопулации Метапопулация (meta – извън, отвъд) обща структура от свързани или изолирани групи от индивиди (субпопулации) динамична структура, поддържа се от миграцията на индивиди между „заселените“ петна ?? Популацията на кафявата мечка в България е представена от две стабилни субпопулации - Средно-Старопланинска и Рило-Родопска, към които са установени и много случаи на поява на индивиди от други райони. Като какъв вид бихте определили националната популация на кафявата мечка у нас и защо? Биологичен полиморфизъм Нееднородността на популациите по отношениe на биологично важни свойства на отделните групи организми, влизащи в състава ѝ Зависи от размера на популацията Определя се от: възрастови и полови групи сезонни фази условията на средата биологични раси Определя екологичната пластичност на популацията Биологичен полиморфизъм Биологични раси Хемотипове при влакнестата чубрица Satureja pilosa Екотипове (при растения) – климатичен, едафичен и др. Климатични раси (екотипове) при Achillea millefolium (по Cambell Biology)  Характеристики на популациите Численост - брой на индивидите в дадена популация в даден момент Плътност – брой индивиди на единица пространство или обем към даден момент Средна Екологична (специфична) ?? Коя плътност е по-голяма  Как изследваме числеността на популациите Директно преброяване маркирани при уловени при първия улов втория улов и вече маркирани Capture-recapture метод M 𝑚 Случайна извадка = 𝑁 𝑛 Маркиране и освобождаване Повторен улов брой индивиди в всички популацията уловени при втория улов Теория - маркираните индивиди ще се смесят в популацията; делът им в следващата извадка, представлява пропорцията в 𝑀. 𝑛 цялата съвкупност 𝑁= 𝑚 Как изследваме числеността на популациите Използване на методи и техники от молекулярната биология в популационната екология ДНК от ДНК от косми черупки и екскременти Морска констенурка Кафява мечка Ursus Caretta caretta arctos Структура на популациите Пространствена Възрастова Полова Етологична Генетична  Пространствена структура Вероятността даден индивид да се появи Индивидите са Индивидите се където и да е в равномерно групират, така че заетата територия е между групите една и съща разпределени остават незаети пространства Тип Случайно Равномерно Групово Неутрални Антагонистични Привличане взаимодействия взаимодействия между Процеси между индивидите и между индивидите индивидите или между тях и локалната среда или изчерпване на струпване около ресурсите общ ресурс Пространствена структура Принцип на Ейли (Allee) Съществува положителна корелация между плътността на популацията и състоянието на отделния индивид или За всеки вид има определена степен на агрегираност при която се наблюдава оптимален растеж и преживяване на популацията Резултат от: различия в местообитанията или ландшафта, ежедневни и сезонни промени на времето, репродуктивни процеси или в резултат на социално привличане Тенденцията към агрегиране на индивидите в природата е всеобща Kniphofia linearifolia Агрегирането на индивидите повишава ефективността на специализирани птици-опрашители Възрастова структура Отразява моментното разпределение на индивидите по възраст в рамките на популацията Възраст – не винаги може да се определи точно реална възраст - годишни кръгове на дървета, рибни люспи, отолити, др. относителна възраст – средна продължителност на отделни етапи от развитието на индивидите физиологична възраст – физиологични етапи от развитието на индивидите: предрепродуктивен период репродуктивен период пострепродуктивен период Възрастова структура – типове популации според възрастовата структура Нарастваща Стабилна Намаляваща Каква е популацията? 85-89 80-84 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 51-54 46-50 41-45 36-40 31-35 26-30 20-24 15-19 10-14 5-9 0-4 -15 -10 -5 М Ж 0 5 10 15  Възрастови пирамиди на човешкото население България 2020 https://www.populationpyramid.net/world/2020/  Фактори, влияещи върху възрастовата структура Видова специфичност и жизнени стратегии Условия на средата Вид Предрепр. Репр. Пострепр. Човек 21% (0-15 г.) 45% (15-45 г.) 34% (над 45 г.) Diaphanosoma Плъх 25% 20% 55% brachyurum Насекоми 70-90% 10% Растения Животни новородени период на покой (латентен период) млади (не са половозрели) предрепродуктивен (вегетативни) полувъзрастни (близо до полова зрялост) репродуктивен (генеративни) възрастни (половозрели) стари (не се размножават) пострепродуктивен Популация с голям % от индивидите в предрепродуктивна възраст има висок потенциал за растеж = „инерция на популацията“ Полова структура Съотношението между женските и мъжките индивиди в популациите на разделнополовите организми, влияе пряко на възпроизводството и самоподдържането на популацията Tясно свързана и с възрастовата структура - съотношението между половете силно се изменя в различните възрастови групи първично съотношение – в момента на оплождане, генетично определено и е 1:1 вторично съотношение – определя се в момента на раждане или излюпване (лек превес на мъжките) третично съотношение - получава се в резултат на различната смъртност при мъжките и женските индивиди в хода на онтогенезата  Полова структура Във възрастното поколение на популациите при птиците преобладават мъжките индивиди, а при бозайниците – женските. Основни теории: Теория за половото детерминиране – настъпилите отрицателни мутации в рецесивните алели ще имат фенотипно изражение при хетерогаметния пол (XY, ZW), за разлика от хомогаметните индивиди (XX, ZZ) Резултат на вътревидова конкуренция Резултат от разселването на индивидите  Полова структура Системи на размножаване Моногамия Повечето видове птици Полигамия – (напр. лебеди) полиандрия Бозайници (лисици, вълци, Някои риби, морски 7 вида маймуни) кончета, морски игли, мравки, пчели..... Насекоми (термити) Полигинандрия (промискуитет) Полигамия – полигиния Жирафи, маймуни, Копитни прерийни кучета, бозайници, горски мишки.... моржове, птици  Етологична структура Поведението подтиква животните към действия, свързани с някои от следните стимули: намиране на храна, изграждане на „дом“ (гнезда, хралупи, леговища и др.) и защита от врагове, избор на брачен партньор, отглеждане на потомството Етологичната структура на популациите на животните е вследствие на генетично детерминираните им инстинкти да обособяват групи със специфична организация и вътрешногрупови взаимоотношения Етологична структура Етологична структура Използване на кинетичната енергия при завихрянето на водата от индивидите в рибното стадо Генетична структура Цялата съвкупност от генотипове в една популация изгражда нейния генофонд Важна особеност на генетичната структура е сложността на генома на всеки отделен индивид, характеризираща се със степента на хетерозиготност по множество признаци Панмиксни популации, панмиксия – свободно и случайно кръстосване на разнополовите индивиди в популацията По-голяма генетическа разнородност = по-голяма екологична пластичност на популацията  Генетична Честота на алелите в родителите структура A p = 0.7 a q = 0.3 Всички яйцеклетки в генофонда A p = 0.7 a q = 0.3 Закон на Харди-Вайнберг: В идеална панмиксна популация честотата на алелите на даден Всички сперматозоиди в ген се запазва в A AA Aa Честотата на последователните поколения p = 0.7 2 pq = 0.21 алелите не се генофонда p = 0.49 променя p+q=1 p2 + 2pq + q2 = 1 a Aa aa q = 0.3 pq = 0.21 q 2 = 0.09 Хетерозиготността в популацията е важна черта на Честота на генотиповете в Честота на алелите в генетичната структура, тъй като поколението: поколението: е резерв на рецесивни алели и АА 2 p = 0.49 А p = 0.49+ ½ (0.42) = 0.7 генетична хетерогенност Аа 2pq = 0.42 а q = ½ (0.42)+0.09 = 0.3 аа q 2 = 0.09  Линкове и източници Иванов Р., Симеоновска-Николова Д., Делов В. 2008. Основи на етологията и физиология на поведението, УИ „Св. Кл. Охридски“ Krebs Ch. 2008. The ecological world view, CSIRO https://www.luxuryholidaysinsardinia.com/wp-content/uploads/2017/12/piccoli- di-tartaruga-caretta-caretta-1110x630.jpg https://inaturalist-open-data.s3.amazonaws.com/photos/4525406/original.jpeg https://www.awf.org/sites/default/files/styles/webp_image/public/2021- 06/AfricanGiraffe_WildlifeConservation_AWF.jpg.webp?itok=DcPKOVSr https://i0.wp.com/www.zaprirodata.com/mywp/wp- content/uploads/2013/03/Blagoroden-elen.jpg https://render.fineartamerica.com/images/rendered/medium/print/8/5.5/break/ images-medium-5/1-800-herd-of-elephants-victoria-robert.jpg