имени академика Зулхарнай Алдамжар
Факультет «Педагогический»
Кафедра Естественных наук
Специальность 050608 «Экология»
зав. кафедрой Естественных наук
Белан О.Р.
«___»
______________2009г.
на тему: Исследование
пространственно-демографической структуры населения лесной мыши гетерогенных
местообитаний
Дипломник: Дмитриева Маргарита Евгеньевна
Руководитель
дипломной работы: доцент, к.б. н. Белан О.Р.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Анализ литературных данных по пространственно-демографической структуре и миграционной активности популяций мелких млекопитающих
Район, материалы и методы исследования
.1 Характеристика районного исследования
.2 Материалы и методы исследования
Динамика численности и демографическая структура населения лесной мыши
.1 Демографическая структура населения лесной мыши на площадке 1
.2 Демографическая структура населения лесной мыши на площадке 2
Динамика миграционной активности населения лесной мыши
Пространственная структура населения лесной мыши
.1 Пространственное распределение лесной мыши на площадке 1
.2 Пространственное распределение лесной мыши на площадке 2
Заключение и выводы
Список использованной литературы
Актуальность темы. Закономерное распределение особей в пространстве имеет важное биологическое значение и, по существу, является основой всех форм нормального функционирования популяции. Прежде всего, пространственная структурированность определяет наиболее эффективное использование ресурсов среды (пищевых, защитных, микроклиматических и др.), снижая хаотичностъ их использования и, как следствие, уровень конкурентных отношений особей внутри популяции. На этой основе открывается возможность поддержания высокого уровня биомассы и биологической активности вида. Это укрепляет позиции данной популяции в ее взаимоотношениях с другими видами биоценоза и повышает вероятность ее устойчивого существования [1,2,3,4,5,6]. Второй аспект биологической роли пространственного структурирования заключается в том, что она служит основой устойчивого поддержания необходимого уровня внутрипопуляционных контактов между особями. Осуществление функций популяции - как видовых (размножение, расселение и др.), так и биоценотических (участие в круговороте, создание биологической продукции, воздействие на популяции других видов) - возможно только на основе устойчивых, закономерных взаимодействий, между отдельными особями и их группами. Поддержание таких взаимодействий в структурированной системе обеспечено намного надежнее, нежели это возможно при хаотическом, случайном распределении элементов популяции в пространстве [7,8,9]. Таким образом, пространственная структурированность популяций представляет собой «морфологическую» основу популяционного гомеостаза, определяя снижение уровня конкуренции и поддержание устойчивых внутрипопуляционных контактов как функциональных, так и информационных.
Определяя собой ведущие стороны биологии популяций, пространственная структура, в свою очередь, определяется особенностями, местности (пространства) в биологии данного вида [10,11,12].
Понимание процессов формирования динамики численности и пространственной структуры мелких млекопитающих связано с изучением миграционных процессов, в частности, таких проблем, как зависимость миграционной активности от плотности населения, степени неоднородности биотопических условий, половозрастного состава популяций.
Таким образом, изучение особенностей пространственной структуры актуально для понимания основ функционирования популяций в естественных условиях.
Цель исследования. Цель работы состоит в комплексном анализе пространственно-демографической структуры населения лесной мыши гетерогенных местообитаний.
Задачи исследования.
.Исследовать сезонные изменения демографической структуры популяции лесной мыши.
. Проанализировать пространственное распределение и миграционную активность населения лесной мыши.
.Выявить биотопические особенности пространственно-демографической
структуры и миграционной активности населения лесной мыши.
1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ПРОСТРАНСТВЕННО-ДЕМОГРАФИЧЕСКОЙ
СТРУКТРУРЕ ПОПУЛЯЦИЙ
Пространственная структура популяции выражается характером размещения особей и их группировок по отношению к определенным элементам ландшафта и друг к другу.
Различают следующие принципиальные типы пространственного распределения особой в популяциях равномерный (регулярный), диффузный (случайный) и агрегированный (групповой, мозаичный) [13,14].
Равномерный тип распределения в идеале характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних; величина расстояния мёжду особями соответствует порогу, за которым начинается взаимное угнетение. Таким образом, теоретически этот тип распределения в наибольшей степени соответствует задаче полного использования ресурсов при минимальной степени конкуренции. В действительности же равномерное распределение особей встречается в природе достаточно редко. Близкий к этому характер распределения свойствен, например, одновидовым зарослям некоторых растений, встречается в уплотненных популяциях некоторых сидячих беспозвоночных. Практическая невозможность реализации этого «идеального» типа распределения определяется прежде всего неоднородностью среды обитания; нарушают равномерность распределения и свойственные многим видам формы взаимосвязей.
Диффузный тип распределения особей, встречается в природе значительно чаще, при нем особи распределены в пространстве неравномерно, случайно. В этом случае расстояния между особями неодинаковы, что определяется, с одной стороны, вероятностными процессами, а с другой - определенной степенью неоднородности среды. Такой тип распределения широко представлен среди растений и многих таксонов животных. В частности, диффузное распределение характерно для животных, у которых социальная связность в пространстве выражена относительно слабо.
Агрегированный (мозаичный) тип распределения выражается в образовании группировок особой, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории. Биологически это связано либо с резкой неоднородностью среды, либо с выраженной социальной структурой, действующей на основе активного сближения особой. Последнее особенно характерно для высших животных (многие позвоночные, насекомые, образующие полиморфные колонии, и некоторые другие).
Характер территориального распределения животных видоспецифичен и определяет возможность наиболее эффективного использования ресурсов среды и устойчивого осуществления внутрипопуляционных взаимодействий особей и их группировок. Эти взаимодействия составляют сущность функционирования популяции, как целого [15].
Во всех случаях тип пространственного распределения в популяциях определяется, с одной стороны, гетерогенностью среды, а с другой соотношением процессов пространственной дифференциации, снижающей степень конкурентности, и функциональной интеграции особей, обеспечивающей целостность популяции как функциональной системы. Особенно четко это выявляется при изучении популяций животных.
Для животных как подвижных организмов ведущее значение в определении характера пространственной структуры популяции имеет степень привязанности к территории. В крайних вариантах это свойство выражается либо оседлым, либо номадным (кочевым) образом жизни; между этими вариантами имеется ряд промежуточных.
Нередко пространственная структура рассматривается как система индивидуальных участков [16,17,18,19]. Так, В.В. Демидов описывает пространственную структуру населения мелких млекопитающих как упакованную с максимальной плотностью мозаику индивидуальных участков, где обитает большая часть животных, составляющих популяцию [20]. С количеством свободных участков часто связывают репродуктивную активность животных. В размножении, как правило, принимают участие особи, обладающие собственной территорией. Зверьки, которые не имеют индивидуального участка, составляют "резерв" популяции и приступают к размножению только тогда, когда смогут завладеть гнездовым участком [17,21,22,23,24,25].
Видам, для которых характерен оседлый образ жизни, как правило, свойствен интенсивный тип использования территории, при котором отдельные особи или их группировки (главным образом семейные) в течение длительного времени эксплуатируют ресурсы на относительно ограниченном пространстве. Для видов отличающихся номадным образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором кормовые ресурсы используются обычно группами особей (подчас весьма многочисленными), постоянно перемещающимися в пределах обширной территории.
Различий в особенностях биологии и в нагрузке на биомассу кормовых объектов в этих двух вариантах существенным образом определяют общий характер пространственной структуры популяций. Такая структура формируется и поддерживается в результате сложных взаимоотношений между особями. Пространственная структура популяций представляет собой не только статическую картину размещения особей по территории, но и динамическую систему взаимодействий, выражающуюся в многообразных упорядоченных формах поведения каждого животного в ответ на информацию о местонахождении и поведении :других особой. Если топография расположения особей - это «морфологический» аспект пространственной структуры популяции, то система взаимоотношений («этологическая структура») -это функциональный ее аспект. Сочетание этих двух аспектов составляет‚ биологическую сущность понятия пространственно-этологической структуры популяций животных. Представление о пространственно-этологической структуре позволяет объективно определить механизмы, формирующие динамическую устойчивость и адаптивный характер структуры популяций разных видов животных.
Для видов с оседлым одиночно-семейным образом жизни принцип пространственной организации популяций заключается в формировании, системы индивидуальных (семейных) участков обитания, используемых в течение длительного времени. Такой тип пространственного распределения ведет к рациональному использованию ресурсов территории уровне популяций в целом: отдельные особи распределены в пространстве относительно равномерно; на каждом участке обитания обеспечены нее условия для жизни. В результате уровень конкуренции за корм, убежища и другие ресурсы сведен к минимуму, каждая особь, имеет шансы на выживание и воспроизведение, а популяция в целом получает более широкие перспективы роста и захвата территории. Кроме изучения процессов формирования и функционирования скоплений организмов (агрегаций или мерусов), для понимания пространственной структуры популяции имеет большое значение выявление особенностей использования территории отдельными животными. В настоящее время накопилось множество сведений о видовых особенностях, сезонных и географических изменениях участков обитания. При этом отмечается высокая степень вариабельности их размеров и конфигураций. Причинами таких изменений могут быть как факторы внешней среды (сезон года, кормность и защищенность биотопа), так и внутрипопуляционные. Современными исследованиями выявлены механизмы образования индивидуальных участков, половые и возрастные особенности размеров и степени перекрывания участков обитания мелких млекопитающих в разные сезоны [26,27,28,29,30].
Привязанность к ограниченной территории дает особям-резидентам ряд биологических преимуществ. Большое значение, в частности, имеет знакомство животных со своей территорией, ее освоенность. В пределах участка обитания животное перемещается в системе знакомых ориёнтиров. Многие виды прокладывают на участке систему троп, связывающих места расположения убежищ, кормовых участков, запас пищи и т.п.; нередко животные метят пути постоянных перемещений запахом или визуальными метками. В результате повседневная активность животных осуществляется как бы автоматически: особь резидент кратчайшим путем достигает мест кормежки, отдыха, укрытия от хищников или непогоды и т. п., не затрачивая дополнительного времени и энергии на исследовательское поведение. Многочисленные наблюдения за разными видами животных (главным образом млекопитающих), постоянно обитающими на данном участке, показывают, что они перемещаются по участку быстро, направленно, стереотипными путями; при опасности особи-резиденты быстро скрываются в ближайшем укрытий, В отличие от этого животные, перемещающиеся во незнакомой территории, передвигаются суетливо, неупорядоченно, часто принимают позы настороженности, убежища находят лишь случайно; в их поведении явно доминирует ориентировочная реакция.
Длительное обитание на одном участке у многих видов животных сопровождается определенными формами благоустройства территории: строительство разного рода убежишь, формирование системы переходов, кормовых столиков, запасов корма и т. п. Все это повышает эффективность жизнедеятельности при одновременном уменьшении энергозатрат и времени на отдельные ее формы, а также способствует снижению пресса хищников.
Предположение о том, что оседлые особи в меньшем количестве погибают от хищников, чем особи того же вида, но не имеющие постоянных участков и кочующие по незнакомой территории ( «внутрипопуляционные мигранты»), высказывалось уже давно. В настоящее время имеется ряд наблюдений и экспериментов, объективно подтверждающих это предположение.
Так, в Институте экологии Польской Академии наук на опытном участке леса, где все оседлые особи рыжих полевок Clethrionomys glareolus были индивидуально помечены, выпустили несколько гадюк Vipera berus. Повторные отловы этих змей позволили изучить состав полевок, оказавшихся их добычей. Выяснилось, что гадюкам чаще удастся поймать зверьков, передвигающихся по незнакомой местности, (чем оседло живущих особей-резидентов. В свою очередь, показало, что успешность охоты гадюк определяется знакомством с участками, которые у этих змей очень постоянны и хорошо освоены.
В условиях эксперимента изучалась охота ушастой совы Аsiооtus на хомячков Реromyscus leucopus. При этом часть хомячков предварительно знакомили с обстановкой экспериментальной камеры, в которой были размещены укрытия, а часть запускали в помещение без такой подготовки. Опыт заключался в том, что в камеру, где заранее была помещена голодная сова, запускали однополые пары хомячков, состоящие из знакомого с территорией («оседлого) и незнакомого с ней («мигрант) животных. В результате из 20 особей каждой категории добычей совы стали 2 «оседлых» зверька и 11 «мигрантов» - разница статистически достоверна.
Аналогичные опыты, проведенные с пенсильванскими полевками Мicrotus pennsylvanicus, показали, что если на поимку одного животного, знакомого с территорией, сова затрачивает от 10 до 43 ч то незнакомый с экспериментальным помещением зверек становится ее добычей в течение 4-14 ч. Опыты Ю.М. Смирина (1974) также показали, что добычей ушастой совы скорее становятся только что выпущенные в экспериментальное помещение грызуны (лесные мыши, рыжие полевки), чем зверьки, заранее освоившие обстановку и установившие определенные взаимоотношения между собой. Последнее обстоятельство подчеркивает биологическое значение системы внутрипопуляционных отношений особей в группах [31,32].
Косвенным образом значение знакомства с территорией для выживания показывают и некоторые полевые наблюдения.
Формирование участка обитания. Величина и форма участков обитания широко варьируют у разных видов и даже популяций одного вида. Размеры участков определяются комплексом факторов; включающих как внешние (особенности среды), так и внутренние (особенности биологии данного вида). Одно из важнейших условий, определяющих приуроченность участка к определенному, месту и его размеры,- обеспеченность кормом. Связь площади участков с обилием кормовых ресурсов хорошо известна для многих видов животных. Обратные соотношения площади участков с обилием корма отмечены для ряда видов грызунов, хищных млекопитающих, птиц и других животных.
Отмеченная закономерность ярко демонстрируется полевыми экспериментами с внесением в природные биотопы искусственной подкормки. В различных опытах такого рода регулярно фиксировалось уменьшение размеров участка и подвижности особей, увеличение плотности населения, а иногда и интенсификация размножения и рост численности.