Популяционный подход в экологии что изучает
Популяционный подход в экологии что изучает
Зкология — это наука о взаимосвязях живых организмов друг с другом и с их неживым, или физическим, окружением. Экологические исследования создают научную основу сельского, лесного и рыбного хозяйства; они позволяют предсказывать, предотвращать и устранять последствия загрязнения окружающей среды; помогают оценить возможные результаты крупномасштабных изменений ландшафта, например при постройке плотин или проведении каналов; наконец, они дают возможность рационально организовать охрану природных объектов.
Связь экологии с другими областями биологии обобщена на рисунке; из рисунка видно, что живые организмы можно изучать на разных уровнях организации. Экологии соответствует правая часть этой схемы и охватывает индивидуальные организмы, популяции и сообщества. Экологи называют эти объекты биотическим компонентом экосистем, или просто биотой. Экосистема включает в себя также неживой, или абиотический компонент, состоящий из вещества и энергии. Термины «популяция», «сообщество» и «экосистема» имеют в экологии точные определения, которые даны на рисунке. Совокупность экосистем планеты образует ее биосферу, или экосферу, объединяющую все организмы и физическую среду, с которой они взаимодействуют. Таким образом, океаны, поверхность суши, нижний слой атмосферы — все это части биосферы.
Уровни организации живого от генов до экосистем. Вен планета Земля представляет собой единую экосистему. Океаны, леса, степи и т. д. представляют собой более мелкие экосистемы, связанные между собой потоком энергии и обменом веществами в общепланетарную биосферу. Популяция — это группа организмов одного вида, обитающих на ограниченной территории и обычно в той или иной степени изолированных от сходных групп. Сообщество — любая группа организмов, принадлежащих к разным видам и сосуществующих в одном местообитании или определенной местности; все эти организмы связаны между собой пищевыми и пространственными взаимодействиями. Экосистема представляет собой взаимодействующие как единое целое сообщество и окружающую его физическую среду.
Подходы в экологии
Отличительная черта экологии — холистический подход, придающий большее значение целому, а не его составным частям. Эколог в идеале должен учитывать сразу все факторы, взаимодействующие в данном месте. Конечно, это невозможно, поэтому на практике большинство ученых в своих исследованиях отдают предпочтение одному из перечисленных ниже «неидеальных» подходов.
1. Экосистемный подход в экологии. При таком подходе в центре внимания эколога оказывается обмен энергией и веществами между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы. Делается упор на функциональные связи организмов между собой (например, пищевые цепи) и с их физическим окружением. Видовой состав биоты и судьба составляющих ее отдельных таксонов при этом отодвигаются на второй план.
2. Синэкологинеский подходу или изучение сообществ, ставит во главу угла биотический компонент экосистемы. Важными объектами при таком исследовании становятся сукцессия и климаксные сообщества.
3. Популяционный (аутэкологический) подход в экологии использует в настоящее время главным образом математические методы при изучении закономерностей роста, сохранения или сокращения численности популяций отдельных видов. Он дает научную основу для понимания «вспышек» численности, например сельскохозяйственных вредителей или патогенных микробов, а также помогает определить критическую численность особей, необходимую для выживания редкого вида. Традиционная аутэко-логия исследует взаимоотношения какого-либо конкретного вида с окружающей средой. Она пытается связать особенности его морфологии, поведения, пищевых предпочтений и т. п. с типами местообитаний, распределением и эволюционной историей.
4. Экотопный подход в экологии. Экотоп, или местообитание, — объект, ограниченный в пространстве. Под ним понимают ту часть биосферы, с которой тесно взаимодействуют организм, популяция, сообщество или экосистема. Любое местообитание неоднородно и может быть подразделено на микроместообитания с условиями, отличными от усредненных (например, под корой дерева или на его листьях). Этот подход удобен для изучения отдельных факторов среды, тесно связанных с растениями и животными, в частности состава почвы, влажности, освещенности.
5. Эволюционный (исторический) подход в экологии. Изучая изменения экосистем, сообществ, популяций и местообитаний во времени, мы можем понять причины этих изменений, что создает основу для более или менее достоверных прогнозов на будущее. Эволюционная экология занимается изменениями, происходящими в геологических временных масштабах. Ее интересует, скажем, влияние таких событий, как образование горных хребтов, на формирование и распространение видов и таксонов. Она может ответить, например, на вопрос, почему кенгуру водятся только в Австралии или почему в дождевых тропических лесах встречается такое разнообразие видов. Она может ответить, например, на вопрос, почему кенгуру водятся только в Австралии или почему в дождевых тропических лесах встречается такое разнообразие видов. Она помогает понять, какие факторы привели к образованию и вымиранию того или иного вида, а на более детальном уровне — объяснить происхождение тех или иных особенностей морфологии вида или репродуктивной стратегии. Палеоэкология применяет знания, накопленные при изучении современных экосистем, к ископаемым организмам. Она пытается реконструировать экосистемы прошлого и, в частности, понять, как функционировали экосистемы и сообщества до вмешательства человека. Историческая экология занимается антропогенными изменениями в экосистемах, т. е. влиянием на экосистемы развивающихся технологий и культуры людей. Осознание того, что человек — это основной фактор, оказывающий разрушительное воздействие на окружающую среду, жизненно необходимо для ее охраны. При лом. особенно в плане экономического обоснования тех или иных природоохранных стратегий, очень важно различать собственно антропогенные и естественные процессы в биосфере. Например, является ли подкисление вод и почвы чисто природным явлением или это целиком и полностью обусловлено промышленным загрязнением атмосферы и, следовательно, преодолимо путем вмешательства в технологию производства.
Перечисленные экологические подходы взаимосвязаны и не разделены четкими границами. Однако их полезно различать с методологической точки зрения. В этой главе невозможно уделить одинаковое внимание всем подходам. Мы сосредоточимся в основном на трех первых, т. е. на экосистемах, сообществах и популяциях.
Концепция популяционной экологии
Вы будете перенаправлены на Автор24
Популяционная экология – это особый раздел экологии (иногда ее отождествляют с аутэкологией, к которой она довольно близка) который изучает динамику популяционных процессов в зависимости от действия совокупности биотических и абиотических факторов среды.
В сферу интересов популяционной экологии входят демографические показатели популяции:
Популяционный подход в экологии
Поскольку использование в экспериментах единичных особей методически неоправданно (вследствие возможной специфики данной особи) в качестве модельных объектов вскоре стали использовать лабораторные популяции мелких животных. Это дало предпосылки для понимания того, что многие процессы в популяциях идут иначе, чем в случае изучения изолированных особей.
В частности, было обнаружено, что действие многих экологических факторов зависит от плотности популяций, причем при разных значениях плотности оно может меняться вплоть до противоположного.
В популяциях или подпопуляционных группах (объект дэмэкологии) могут происходить самые разные процессы внутривидовых контактов – от антибиоза (чаще всего в форме конкуренции) до взаимопомощи и группового отбора. Исследование этих процессов положило начало формирования особой науки – социобиологии, которая исследует их проявление в популяциях человека.
Важным приспособительным качеством популяции служит генетический и фенотипический полиморфизм, который расширяет диапазон подходящих для популяции колебаний условий среды.
Готовые работы на аналогичную тему
Популяционная экология дала возможность решить некоторые ранее спорные вопросы эволюционной теории, в частности, проблему альтруистического поведения животных и человека, механизм формирования внутрипопуляционной регуляции численности, невыгодной для отдельных особей, но полезной для вида и сообщества в целом, и т.д.
Синтез экологии и этологии
Поскольку аутэкология изучает взаимодействие организмов со средой обитания, очевидно, что дальнейшее подразделение этой науки может осуществляться в зависимости от типа данного взаимодействия.
Приспособление организма к факторам среды может происходить за счет физиологической адаптации (уровень особи или даже отдельных клеток, тканей и органов), или за счет изменения поведения. Однако поведение, будучи интегральным показателем вида, подразделяется дополнительно весьма условно. В значительной степени оно обусловливается наличием и особенностями других конспецифичных особей. Поэтому популяционная экология оказалась весьма близка к этологии – науке о поведении организмов.
В этой связи популяционная экология изучает так называемую этологическую структуру популяции. Эта структура отображает характер ее организации и представлена определенным объединением особей, как правило, родственных, которое за счет поведенческих механизмов обеспечивает размножение, упорядоченное использование территории и ее ресурсов, взаимопомощь между особями и защиту группы от врагов и неблагоприятных условий.
Формирование этологической структуры популяции осуществляется на основе внутривидового общения животных, которое происходит с помощью химических, акустических, оптических, механических, электромагнитных и др. сигналов, содержащих в себе определенную жизненно важную для них информацию.
Популяционный подход в экологии что изучает
12.1. Подходы и методы экологии
Эти пять подходов в экологии частично перекрываются и взаимодействуют друг с другом, и одинаково подробное рассмотрение каждого из них в нашей книге не представляется возможным. Вместо этого сосредоточим внимание на экосистемном и популяционном подходах и на изучении сообществ, как на составляющих основную суть предмета экологии. Анализ местообитаний и эволюционный подход хотя и открывают ряд важных новых перспектив, но нужны лишь для большего удобства и по существу входят в три первых метода. Ниже дается краткая характеристика всех пяти подходов и вклада каждого из них в экологию.
Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их местообитанием было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебания численности. Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов. Даже простое сравнение водной и наземной экосистем, представленных на рис. 12.2, подтверждает это. Обратите внимание на сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем даже при резком различии в среде обитания и в образующих систему видах.
Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.
Одним из аспектов подобных исследований является представление о сукцессиях и климаксовых сообществах, очень важное для решения вопросов рационального использования природных ресурсов.
Недавнее приложение экологических идей к палеонтологии позволило лучше понять взаимоотношения видов в ископаемых сообществах. Популяционная биология обеспечила теоретические основы для анализа расселения и вымирания видов начиная с самых ранних этапов эволюции жизни на нашей планете.
Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований, но он дает мало дополнительной информации по сравнению с тремя подходами, описанными ранее. Тем не менее он широко распространен в полевых исследованиях, поскольку местообитания легко поддаются классификации. Приложения этого подхода в экологии подробно описаны в гл. 13. Некоторые сообщества, например сообщества песчаных дюн или засоленных болот, так тесно связаны с конкретным местообитанием, что их практически нельзя изучать в ином контексте. Однако компетентное исследование экологии песчаных дюн будет включать и остальные четыре подхода.
Изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.
Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.
Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем невозможно; таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция (разд. 24.7.6), расселение видов животных и растений (разд. 24.7.2). Этот подход привносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитаний.
Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась палеонтология, применение же экологических (экосистемных) идей к прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология-все расширяющаяся и плодотворная область исследования.
Популяционная экология
Полезное
Смотреть что такое «Популяционная экология» в других словарях:
Популяционная экология — один из центральных разделов общей экологии, занимающийся комплексным изучением популяций. Часто термин “популяционная экология” используется как синоним демэкологии. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской… … Экологический словарь
популяционная экология — populiacijų ekologija statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Ekologijos šaka, tirianti populiacijų sandarą, jų funkcionavimo ir raidos dėsnius, sąveiką su aplinka, savireguliaciją, mikroevoliuciją, polimorfizmą, gausumo ir… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Популяционная генетика — раздел генетики (См. Генетика), изучающий генетическое строение и динамику генетического состава популяций (См. Популяция). Факторами, определяющими в популяциях изменения частот отдельных Генов и Генотипов, являются мутационный процесс… … Большая советская энциклопедия
Популяционная биология — * папуляцыйная біялогія * population biology научное направление, изучающее характер связей организмов во времени и в пространстве. П. б. включает в себя такие дисциплины, как экология, таксономия, этология, популяционная генетика и др., которые… … Генетика. Энциклопедический словарь
ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА — раздел генетики, изучающий генофонд популяций и его изменение в пространстве и во времени. Разберемся подробнее в этом определении. Особи не живут поодиночке, а образуют более или менее устойчивые группировки, сообща осваивая среду обитания.… … Энциклопедия Кольера
ЭКОЛОГИЯ — (греч. oikos дом, местообитание, убежище, жилище; logos наука) термин, введенный в научный оборот Геккелем (1866), определявшем Э. как науку об экономии природы, образе жизни и внешних жизненных отношений организмов друг с другом. Под экологией,… … Социология: Энциклопедия
ЭКОЛОГИЯ — (от греч. óikos жилище, местопребывание и lógos слово, учение), наука о взаимоотношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Э. как самостоятельная, наука оформилась в… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Большаков, Владимир Николаевич — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Большаков. Владимир Николаевич Большаков Дата рождения: 21 сентября 1934(1934 09 21) (78 лет) Место рождения: Молога, СССР Страна … Википедия
Экология
Существенный вклад в понимание закономерностей, действующих на этих уровнях организации, вносят и небиологические науки, особенно химия, физика, почвоведение и гидрология, а также различные социальные дисциплины.
Возрастающий авторитет экологии, особенно проблемах, связанных с воздействием человека на природу, виден из многочисленных примеров. Так в США перед реализацией любого проекта по закону необходимо представить официальный доклад об ожидаемом воздействии на окружающую среду. В Англии многие местные планирующие органы нанимают эколога или консультируются с объединением натуралистов всего графства. Кроме того, возрастает участие экологов в правительственных комитетах, связанных с окружающей средой.
Экосистемный подход. Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов, с их местообитанием было дано Тэнски в 1935 г. При экосистемном подходе в центре внимания эколога оказывается поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют здесь функциональные связи (такие как цепи питания) живых организмов между собой и с окружающей средой) чем видовой состав сообществ и определение редких видов или колебания численности Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения, входящих в них организмов. Даже простое сравнение водной и наземной экосистем подтверждает это. Обращает на себя внимание сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем даже при резком различии в среде обитания и в образующих систему видах. Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение регуляторных механизмов, например, в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского хозяйства.
Изучение местообитаний. Местообитание — это участок среды определенного типа, где живет данный организм, например, живая изгородь, пресноводное озеро, дубовая роща или каменистый берег, организм приспособлен к определенным физическим условиям местообитания. Но в пределах последнего могут быть места с особыми условиями (например, под корой гниющего ствола в дубовой роще), иногда называемые микроместообитаниями. Каждый вид занимает в своем местообитании определенную экологическую нишу. Понятие экологической ниши подразумевает не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но также, что еще важнее, определенную его роль в сообществе, в частности его питание и взаимоотношения с другими видами. Когда два вида занимают одну и ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не будет вытеснен. Сходные местообитания включают сходный набор экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению, виды животных и растений. Например, открытые луга, степи и заросли низкого кустарника служат экологическими нишами для быстро бегающих травоядных, но это могут быть лошади, антилопы, бизоны, кенгуру и т.п. Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований, но он дает мало дополнительной информации по сравнению с тремя отходами, описанными ранее, тем не менее он широко распространен в полевых исследованиях, поскольку местообитания легко поддаются классификации. Некоторые сообщества, например, сообщества песчаных дюн или засоленных болот, так тесно связаны с конкретным местообитанием, что их практически нельзя изучать в ином контексте, однако компетентное исследование экологии песчаных дюн будет включать и остальные четыре подхода.
Эволюционный и исторический подходы. Изучая как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о современных экосистемах.
Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.
Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем невозможно. Таковы) например) изменения климата, конвергентная эволюция) расселение видов животных и растений. Этот подход привносит больше новых теоретических идей, чем анализ местообитаний. Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась палеонтология, применение ее экологических идей к прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология — все расширяющаяся и плодотворная область исследования.
1) Сохранение генетического разнообразия. Это один из важнейших доводов в пользу охраны влажного тропического леса, обладающего высоким видовым разнообразием. Культурные растения и животные также являют собой источник генетического материала, а значит, и они нуждаются в охране.
2) Восстановление заброшенных земель, таких как отвалы шахт и каменоломни, и создание на их месте лесов, парков и сельскохозяйственных угодий, а также создание новых участков суши — все это уменьшает пресс цивилизации на малонарушенные ландшафты сельской местности.
3) Вторичное использование отходов значительно снижает расход сырья. Так, если бумагу не выбрасывать, а перерабатывать вновь, то потребности бумажной промышленности в древесине резко уменьшается. Бытовой мусор можно использовать для получения энергии, сжигая его в системах отопления небольших районов. При этом необходимо принять меры по снижению загрязнения воздуха.
4. Сохранение лесов на водоразделах предотвращает эрозию, слишком быстрый отток дождевой воды по склонам и паводки, и в то же время позволяют сберечь древесину, которую можно будет использовать в будущем.