Введение
. Анализ литературных данных о пространственно-демографической структуре популяций мелких млекопитающих
.1 Структура и понятие о популяции популяций
.2 Семейство мышиные (Muridae)
. Район, материалы и методы исследования
.1 Характеристика района исследования
.2 Материалы и методы исследования
. Объект исследования
. Динамика численности и демографическая структура населения лесной мыши
. Пространственная структура населения лесной мыши
Заключение и выводы
Список использованных источников
Актуальность темы. Антропогенное воздействие в последнее время приобретает все более угрожающий характер. Каждый вид в процессе эволюции приспособился к определенному сочетанию факторов среды, в пределах которых он может нормально существовать. Изменение параметров, обусловленное бесконтрольной хозяйственной деятельностью приводит к нарушениям сначала скрытым (биохимическим, физиологическим), потом визуально наблюдаемым - морфологическим, биоритмическим, а при летальных концентрациях к гибели организмов, популяций отдельных видов и в целом биоценозов [1].
Важнейшими показателями достаточно полно характеризующими степень благополучия существования популяций мелких млекопитающих, их биологический успех и приспособительную пластичность являются популяционно-экологические и демографические, такие как численность, плотность, характер пространственного распределения особей, амплитуда динамики численности, возрастная и половая структура, рождаемость, смертность [2,3,4,5,6,7].
Исследования популяций мелких млекопитающих в условиях антропогенного пресса, нарушающего естественные жизненные циклы организмов, свидетельствуют, что популяционно-экологические и демографические характеристики в ряду биологических показателей являются наиболее чуткими, достаточно хорошо улавливающими изменение среды обитания [2,3,4,5,6,7]
Центральной проблемой экологии остается познание взаимодействий организмов и их группировок со средой обитания. В рамках эволюционной проблематики изучение механизмов формирования и функционирования пространственной структуры необходимо, прежде всего, потому, что именно пространственная дифференциация населения - может являться первым этапом в становлении популяции как единицы эволюционного процесса. Она служит основой, на которой возникает дифференциация населения по биологическим свойствам и определяет генетическую неоднородность популяции [2,3,4,5].
Изучение пространственной структуры популяций позволяет решать сложные проблемы теории и практики, существенно повысить уровень знаний о популяционных процессах и связать изучение популяций с решением практических задач эпидемиологии, лесоведения, рационального природопользования. Исследование распределения животных по территории необходимо для экологического мониторинга, повышения эффективности борьбы с вредителями, улучшения мер охраны редких видов, для более рационального использования запасов промысловых видов.
Цель исследования. Цель работы состоит в комплексном анализе пространственно-демографической структуры лесной мыши (Apodemus sylvaticus Linnaeus, 1758), обитающей в условиях ландшафта, подверженного антропогенным изменениям.
Задачи исследования.
.Исследовать сезонные изменения пространственно-демографической структуры населения лесной мыши двух биотопов.
.Выявить особенности демографической структуры и пространственного
распределения населения лесной мыши в условиях антропогенного воздействия.
1. Анализ литературных данных по пространственно - демографической
структуре поплуляций мелких млекопитающих
1.1 Структура и понятие о популяции
Жизнь невозможна не только в виде изолированных клеток и тканей, но и в форме отдельных особей. Невозможна жизнь и непосредственно в форме биоценозов, т.к. биоценотические связи - это связи между видовыми популяциями, а не связи между отдельными особями.
Биологический вид - группа родственных организмов, занимающих общий ареал, имеющая общее происхождение и обладающая общими морфологическими и физиологическими свойствами, свободно скрещивающихся между собой особей с образованием плодовитого потомства и обособленная от других нескрещевамостью в природных условиях.
Любой вид животных, растений, микроорганизмов утверждает себя во внешней среде, приспосабливается к ее меняющимся условиям не как простая сумма особей, а в форме своеобразных группировок организмов, представляющих единое функциональное целое. Вид - это сложная система, состоящая из группировок организмов, обладающих характерными особенностями морфологического строения, физиологии и поведения. Группа организмов одного вида, занимающая длительное время определенную территорию, имеющая общий генофонд, сходную морфологию, единый жизненный цикл, представляет собой популяцию. С экологической позиции четкого общепринятого определения популяция не существует. Но наибольшего признания заслуживает определение, предложенное С.С. Шварцем: под популяцией целесообразно понимать элементарную совокупность особей, которая обладает всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности на характерном для данного вида уровне в течение длительного периода и обладает известными общими свойствами, определяющими единство жизнедеятельности слагающих популяцию особей.
Популяция как биологическая система характеризуется новыми специфическими свойствами, которыми не обладают отдельные организмы данного вида. Только на популяционном уровне проявляются такие свойства, как численность и плотность населения, половая и возрастная структура, уровень рождаемости и смертности и другие. Особи, составляющие популяцию, с одной стороны, являются частями системы более высокого порядка, сохраняют в то же время ярко выраженную самостоятельность. Отдельный организм относительно недолговечен, популяция же, как биологическая система, при том, что условия среды обитания не выходят за пределы толерантности, практически бессмертна.
Вместе с тем популяция обладает и определенными чертами сходства с организмом как биологической системой: структурированность, интегративность составных частей, способность к саморегуляции и одно из главных свойств биологических систем - способность к адаптациям.
Вид занимает тот или иной пространственно структурированный ареал, а каждая видовая популяция обитает на его определенной части, которая характеризуется отличающимися условиями. В свою очередь популяция пространственно и функционально структурирована. Пространственная структурированность определяется главным образом неоднородностью условий обитания, а функциональная разнокачественность особей, входящих в состав популяции, - требованиями условий ее длительного сохранения в данных условиях. Пространственно-функциональная структурированность формирует систему внутрипопуляционных взаимоотношений как между отдельными особями, так и их группировками, определяя тем самым возможность наиболее эффективного использования ресурсов среды и устойчивость популяции как системы на фоне изменяющихся условий среды.
Каждый вид распространен в определенном ареале на той или иной территории, различные части которой характеризуются отличающимися размерами условиями существования. Н.П. Наумов предложил классификацию популяций в зависимости от размеров занимаемой ими территории:
· элементарная (локальная) популяция - совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Количество таких популяций пропорционально разнообразию условий среды;
· экологическая популяция - совокупность элементарных популяций, т.е. внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным типам местообитаний;
Географическая популяция - совокупность экологических популяций, заселяющих значительную территорию с географически однородными условиями, в пределах которой наблюдается единый ритм жизненных процессов и другие функциональные особенности, создающие морфологический тип, отличающий данную популяцию от соседних, находящихся в иных географических условиях. Структура популяций Популяция как биологическая система обладает структурой и выполняет определенные функции. Структура популяции характеризуется составляющими ее особями и их распределением в пространстве. Функции популяции - рост, развитие, способность поддерживать существование неопределенно длительное время в постоянно меняющихся условиях. Групповое распределение (агрегации). Для внутренней структуры большинства популяций в различные фазы популяционного цикла характерно образование групп разных размеров. Такие группы представляют собой результат агрегирования особей, происходящего по следующим причинам:
· вследствие локальных различий в местообитаниях;
· в связи с процессами размножения;
· в результате социального привлечения (у высших животных).
Агрегация может усиливать конкуренцию между особями за ресурсы (пищу или пространство), но это часто более чем уравновешивается повышением жизнеспособности группы, поскольку группа обладает большими возможностями для своей защиты, использования ресурсов или изменения микроклимата.
В целом для растений и, вероятно, для некоторых низших животных применимо экологическое правило, согласно которому тенденция к агрегации находится в обратной зависимости от подвижности стадий расселения (семян, спор и т.д.). В насаждениях кедра, хурмы и других видов растений, с тяжелыми семенами, у которых семена не имеют приспособлений, способствующих их переносу на большие расстояния, молодые побеги чаще всего сгруппированы около родительских растений или в местах, где птицы или животные запасают семена. И, напротив, у видов, имеющих легкие семена и различные приспособления для их переноса (многие виды злаков, семена сосны, семена липы) они разносятся ветром на дальние расстояния, и потому могут заселять территории сравнительно равномерно.
Одна из причин агрегирования у животных - социальное поведение. Социальная агрегация характеризуется определенной организацией, в частности, социальной иерархией и специализацией особей. Т.е. особи в таких агрегациях связаны между собой отношениями лидерства, доминирования и кооперации. Удивительны поселения общественных насекомых, т.к. составляющие их особи крайне специализированы. К числу наиболее высокоорганизованных общественных насекомых относятся термиты, муравьи, пчелы. В сообществах этих животных существует как минимум три касты: производители (например, матка у пчел), рабочие и солдаты. Каждая из каст морфологически специализирована для выполнения соответствующих функций: размножения, заготовки пищи или защиты (пчелы, муравьи и другие виды).
Высокая выживаемость в группе - важный признак, который может быть результатом агрегации. Группа растений способна лучше противостоять ветру или эффективнее уменьшать потери воды, чем отдельные особи. У. Олли провел множество соответствующих экспериментов: например, он обнаружил, что рыбы в группе могут лучше переносить введенную в воду определенную дозу яда, чем отдельные особи, т.к. слизь и другие выделения, противодействуя яду, позволяют снизить эффективность действия яда. Агрегации многих видов птиц и млекопитающих снижают давление хищников. Другой пример положительного влияния объединения в группу - повышение выживаемости у пчел. Пчелы в улье (скоплении) выделяют и сохраняют достаточно тепла для выживания всех особей при температуре, при которой гибнут изолированные особи. Большинство природных популяций распадается на микропопуляции - более мелкие группы особей, могущие иметь различные частоты встречаемости генотипов. Они могут быть временно изолированны (в отдельные сезоны года), но вследствие миграций и расселения молодняка и других процессов связаны между собой и имеют единый генофонд. В большинстве случаев между соседними популяциями осуществляется постоянный обмен особями, а значит и генетической информацией. Этим определяется их генетическая близость, но при этом различия по морфологическим и физиологическим особенностям между ними сохраняются.
Генетическое единство - основное свойство популяции, определяющее все ее особенности и пути ее развития.
Фенотипические характеристики. Фенотип - это совокупность различных морфологических и физиологических особенностей растений и животных, которая формируется под влиянием конкретных условий существования.
К фенотипическим характеристикам популяции в первую очередь относятся скорость роста и развития, общие размеры тела (вес), плодовитость, пропорции тела, окраска и т.д. Даже в близко расположенных популяциях, но обитающих в неодинаковых условиях, могут достаточно ярко проявляться морфологические и физиологические различия.
Если популяции обитают в среде с постоянным однонаправленным действием каких - либо факторов среды, живые организмы, составляющие ее, приобретают специфические фенотипические и генетические особенности. Именно эти особенности и определяют в последующем направления естественного отбора и во многом - эволюцию вида.
Особый тип агрегации был Гамильтоном назван "образованием безопасных поселений ". В этом случае обширные, социально организованные группы животных обосновываются в благоприятном центрально расположенном участке, откуда они регулярно расходятся для удовлетворения потребностей и куда возвращаются вновь. Это наблюдается, например, в колониях скворцов или гнездовых колониях морских птиц. Очевидно, что городская агрегация человека организована таким же образом. Разработка горючих ископаемых фактически уничтожила границы зон жизнеобеспечения; и поскольку города не имеют больших запасов энергии, величина популяции в них ограничивается доступными источниками топлива и пищи. Вероятно, городская агрегация благоприятна для человека, но лишь до определенного предела. По мере роста плотности населения все большую роль лимитирующего фактора начинает играть загрязнение окружающей среды отходами жизнедеятельности. С точки зрения экологических принципов ошибочно поддерживать или субсидировать город, который стал слишком большим для своего жизнеобеспечения. Концепция чистой энергии биологической системы как целого основывается на распределении энергии между продукцией (размножением) и поддержанием. Отношение энергии размножения к энергии поддержания варьирует не только в соответствии с размерами организмов и характером его жизненного цикла, но также и в соответствии с плотностью популяции и емкостью среды.
Изоляция и территориальность. Факторы, способствующие изоляции и разделению особей, пар или мелких групп, составляющих популяцию в пространстве, важны для оптимизации использования ресурсов и улучшения приспособленности популяций к условиям среды. Обычно изоляция возникает как следствие: конкуренции между особями за ресурсы; прямого антагонизма, включающего у высших животных поведенческие реакции, а у растений и микроорганизмов - химические изолирующие механизмы (антибиотики, и аллелопатические вещества). В обоих случаях это может привести к равномерному или случайному распределению, поскольку ближайшие соседи уничтожаются или изгоняются.Многие животные ограничивают свою основную деятельность определенной областью или индивидуальным участком, площадь которого может варьировать от нескольких см2, до многих квадратных километров (таковы размеры участка пумы). Владельцы территорий заявляют о своих правах на участок с помощь песни или демонстративного поведения, и потенциальный захватчик, в общем, избегает вторжения в занятое владение. Многие птицы, а также рыбы и пресмыкающиеся обладают заметной, бросающейся в глаза окраской головы, тела и т.д., которую они демонстрируют для отпугивания незваного гостя. У большинства перелетных птиц самцы прилетают в места гнездования раньше самок и проводят время, утверждаясь на своей территории и заявляя об этом громким пением. Особи, занимающие более выгодные территории, успешнее размножаются, что особенно важно в суровых условиях (при неблагоприятной погоде или недостатке пищи). Полагают, что территориальное поведение предотвращает распространение болезней вследствие пространственного разобщения особей; кроме того, оно способствует разделению и сохранению ресурсов, и облегчает встречу особей при размножении. Для популяции каждого вида всегда имеются верхние и нижние пределы плотности, за границы которых она выходить не может. При благоприятном сочетании всех условий плотность популяции удерживается на каком-то оптимальном уровне, незначительно отклоняясь от него в ту или другую сторону. Такие колебания численности носят регулярный характер и четко отражают реакцию популяции на конкретные условия среды. Падение плотности ниже оптимальной приводит к ослаблению защитных реакций популяции, снижает ее плодовитость, могут привести к вымиранию конкретной популяции и вызывать ряд других отрицательных явлений. Повышение плотности сверх оптимальной также неблагоприятно сказывается на популяции, поскольку при этом иссякает кормовая база, сокращается жизненное пространство, появляются вспышки различных заболеваний и т. д.