Populacja

Populację tworzą osobniki należące do jednego gatunku, występujące na określonej przestrzeni w danym czasie. Osobniki populacji mogą się swobodnie krzyżować, dając płodne potomstwo.
Miejsce, w którym występuje populacja nazywamy siedliskiem. Każdy osobnik populacji zajmuje określoną przestrzeń nazywaną areałem. Suma areałów tworzy zasięg przestrzenny populacji.
Każdą populację charakteryzuje wiele cech. Są to: liczebność ? czyli liczba osobników tworzących populację. Liczebność populacji zależy od rozrodczości, śmiertelności, migracji, emigracji. rozrodczość ? to zdolność populacji do wydawania potomstwa. Rozróżniamy rozrodczość potencjalną, czyli możliwość wydawania maksymalnej ilości potomstwa w optymalnych warunkach; i rozrodczość ekologiczną, czyli możliwość wydawania potomstwa pomniejszoną o tzw. opór środowiska (czynniki wpływające na śmiertelność potomstwa). zagęszczenie ? to liczba osobników danej populacji występująca na określonej powierzchni lub w określonej objętości śmiertelność ? to ubytki osobników występujące w populacji. Na śmiertelność wpływają: osiąganie krytycznego punktu czynnika środowiska, choroba, starość, brak pokarmu. struktura przestrzenna populacji ? to charakterystyczne rozmieszczenie osobników populacji na danym terenie. Rozmieszczenie równomierne ? osobniki zajmują areały w równych odstępach od siebie, np.: ptaki pingwiny, ptaki gniazdujące, sad, zboże. Rozmieszczenie przypadkowe ? nazywane inaczej losowym, charakterystyczne dla roślin i zwierząt, związanych - zależy od obecności pokarmu, światła lub określonej temperatury. Rozmieszczenie skupiskowe ? nazywane grupowym lub stadnym. Organizmy występują w określonych określonym miejscu, np. pszczoły, mniszek lekarski, mrówki. Struktura wiekowa populacji: W populacji wyróżniamy osobniki w trzech grupach wiekowych: wiek przedrozrodczy, rozrodczy oraz porozrodczy. W zależności od liczebności każdej grupy wiekowej wyróżniamy populację: ustabilizowaną ? posiadającą prawie równą liczbę osobników w każdej grupie wiekowej rozwijającą się ? populacja ta posiada największą liczebnie grupę przedrozrodczą i rozrodcząstarzejącą się ? nazywana wymierajacą, posiada największą liczebnie grupę osobników w okresie porozrodczym.Struktura płciowa populacji to występowanie osobników męskich i żeńskich. Najczęściej ilość jednych do drugich (męskich, żeńskich) wynosi 50%:50%. Są populacje, w których ilość osobników żeńskich i męskich różni się, np. u pszczół 1:300, u mszyc 100% samic:0% samców (pokolenie dzieworodne).Istnienie populacji zależy od wymagań życiowych osobników tworzących populację. Zdolność organizmu do przystosowania się do zmian danego czynnika w środowisku (np. ilość wody, temperatury, ilość światła) nazywamy tolerancją ekologiczną. Tolerancję organizmów na różne czynniki środowiska opisują prawa:Prawo tolerancji Shelforda, które podaje, że możliwość bytowania organizmów określają dwie skrajne wartości, tzw. ekstrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Tę rozpiętość zmian od minimum do maksimum nazywamy zakresem tolerancji.Prawo minimum Liebiga, które określa możliwość rozwoju organizmu. Intensywność rozwoju określa ten składnik, którego jest najmniej, czyli jest w minimum i jest składnikiem ograniczającym.Osobniki lub populacje o określonym zakresie tolerancji nazywamy:Stenobiontami ? organizmy te cechuje niewielka tolerancja w stosunku do czynników środowiska. Egzystują w warunkach o niewielkiej zmienności tych czynników. Są to: skorpiony, hipopotamy, kozice. Osobniki należące do tej grupy mogą być wykorzystywane jako bioindykatory (wskaźniki czystości środowiska), np. porosty, raki, pstrągi.Eurobionty ? to organizmy o dużej tolerancji w stosunku do czynników środowiska.Układ osobników w populacji Osobniki w populacji żyją w różnych formach organizacyjnych, w których postępują według określonych reguł zapewniających przetrwanie gatunkowi.Mogą żyć pojedynczo, izolując się od pozostałych osobników, oznaczając swoje terytorium, łącząc się w pary tylko czasowo w okresie godowym.Mogą tworzyć rodzinę składającą się z osobników rozrodowych i potomstwa. Rodzina może być monogamiczna, np. u bocianów, gdy obejmuje jednego osobnika męskiego, jednego żeńskiego oraz potomstwo. Wyróżniamy rodzinę poligamiczną, w której jest jeden osobnik jednej płci oraz kilka osobników drugiej płci. Rodzina poliandryczna obejmuje jedną samicę i kilkunastu samców, a poliginiczna obejmuje jednego samca i kilka samic.Kolejny układ osobników występujących w populacji to: grupa (stado) ? utworzenie grupy zapewnia zdobycie pożywienia, obronę, wspólną opiekę nad potomstwem. W grupie występuje hierarchizacja funkcji określająca rangę osobnika. kolonia ? to grupa osobników będących w ścisłym powiązaniu tworzących wspólnie określoną, np. bryłową lub drzewiastą, formę. Kolonie spotyka się wśród np. koralowców. społeczność ? występuje u owadów. Jest układem bardzo specyficznym tworzącym jakby organizm, w którym każdy osobnik jest jedynie częścią składową niezdolną do samodzielnego życia. Jest silna hierarchizacja funkcji. Społeczność tworzą mrówki, pszczoły, osy, termity.
Zależności protekcyjnych, nazywanych nieantagonistycznymi, zaliczamy:symbiozę ? która jest rodzajem współżycia organizmów czerpiących obopólne korzyści, np. bakterie brodawkowe i korzenie roślin motylkowych. Jeśli występuje rodzaj współżycia tzw. koniecznego, wówczas ten układ nazywamy mutualizmem ? przykładem są porosty, których ciało zbudowane jest z glonów i strzępek grzyba.komensalizm ? jeden z występujących organizmów w układzie jest komensalem, czerpiącym korzyść z obecności drugiego osobnika, tzw. gospodarza, który nie ponosi szkód, np. porosty występujące na pniach drzew.protokooperacja ? dotyczy dwóch organizmów świadczących sobie wzajemnie usługi, ?korzyści?, ale nie jest to konieczne do ich egzystencji.Dozależności antagonistycznych zaliczamy:Konkurencję ? występuje wówczas, gdy są w danym siedlisku populacje o podobnych wymaganiach życiowych (np. podobne sposoby odżywiania, jednakowe wymagania środowiskowe). W konkurencji wygrywa populacja liczebniejsza lub mająca większe umiejętności przystosowawcze.Pasożytnictwo ? polega na wykorzystywaniu organizmu żywiciela przez pasożyta. Wyróżniamy pasożyty zewnętrzne i wewnętrzne. Pasożyty wytworzyły wiele cech przystosowujących do pasożytnictwa, np. narządy czepne, oskórki chroniące przedstrawieniem,doskonałe rozmnażanie.Drapieżnictwo ? dotyczy sytuacji, w której osobnik jednego gatunku (drapieżnik) chwyta, zabija i zjada osobniki drugiego gatunku (ofiara). Drapieżca w stosunku do ofiary jest zwykle większy (gdy jest mniejszy poluje stadnie). Zabijane są zwykle osobniki młode, stare, słabe, chore. Ilość osobników drapieżców jest ściśle uzależniona od ilości ofiar. Drapieżcy posiadają szereg przystosowań ułatwiających zdobycie pożywienia (dobry węch, wzrok, rozwinięte kły, pazury, ewentualnie dzioby), a ofiary do obrony przed pożarciem (barwa ochronna, szybkie nogi, czujność).Amensalizm ? występuje wówczas, gdy czynności życiowe jednej populacji szkodzą innym, np. tworzone przez bobry żeremia zmieniają warunki wodne w biocenozie, wykluczając obecność dotychczasowych populacji.Antybioza ? wytwarzanie antybiotyków (związków chemicznych) przez jedną grupę bakterii powoduje zahamowania wzrostu innej. W ekosystemie materia w formie pierwiastków chemicznych krąży w obiegach zamkniętych nazywanych cyklami biogeochemicznymi. Pierwiastki krążą między środowiskiem ? producentami ? konsumentami ? reducentami i ponownie wracają do środowiska. Przedstawić to można na przykładzie obiegu azotu.
Azot jest pierwiastkiem wchodzącym w skład aminokwasów, tworzących białka, budujące ciało organizmów. Duże ilości azotu występują w atmosferze, ale jest on przyswajalny tylko dla sinic, bakterii (Azotobacter, Clostridium, Rhizobium), które wbudowują azot w białka i kwasy nukleinowe występujące w ich komórce. Rośliny pobierają azot w postaci jonów amonowych lub azotanowych obecnych w glebie. Budują białka będące pokarmem dla konsumentów. Produkty metaboliczne wydalane przez zwierzęta oraz martwe organizmy roślinne i zwierzęce są w procesie nitryfikacji przy udziale bakterii (Nitrosomonas i Nitrobacter) przekształcane w przyswajalne azotany. Mogą ponownie wrócić do obiegu. W przyrodzie równocześnie zachodzi proces denitryfikacji uwalniający wolny azot do atmosfery.
W ekosystemie energia przepływa. Dociera na ziemię ze słońca. Producenci fotosyntetyzujący przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną (w procesie fosforylacji fotosyntetycznej), którą wykorzystują wszystkie organizmy do czynności fizjologicznych oraz wszelkich reakcji metabolicznych. Przepływ energii z jednego poziomu troficznego na następny łączy się zawsze ze stratami. Im krótszy łańcuch pokarmowy tym większy zysk energetyczny. Ostatecznie energia rozprasza się, musi być ciągle przekształcana i dostarczana przez producentów. W ekosystemach w miarę upływu czasu zmienia się stan gatunkowy roślin i zwierząt oraz warunki środowiskowe. Zmiany w ekosystemie mogą być antropogeniczne (wywołane działalnością człowieka) oraz naturalne. Zmiany naturalne mogą być sezonowe, odwracalne. Mogą wystąpić zmiany naturalne wieloletnie, nazywane sukcesjami. Sukcesje są procesami nieodwracalnymi, trwającymi do ustalenia pełnej równowagi między asymilacją (produkcją) a dysymilacją (konsumpcją). Równowaga osiągana jest w stadium nazywanym klimaksem (najbardziej stabilne stadium sukcesji).
Sukcesja jest procesem kierunkowych zmian biocenozy, powodujących przeobrażenie się prostych ekosystemów w bardziej złożone. Mechanizm sukcesji polega na tym, że organizmy przekształcając środowisko, w czasie bytowania w nim, czynią je przydatnym dla innych organizmów.Wyróżniamy dwa typy sukcesji:Sukcesja pierwotna ? występuje na terenach dziewiczych, pozbawionych jakichkolwiek organizmów. Miejsca objęte sukcesją pierwotną to: wydma, skała, hałda, zatopiony statek. Sukcesja wtórna ? występuje na miejscu zniszczonego ekosystemu lub na obszarach zajętych przez inną biocenozę. Sukcesja wtórna zachodzi o wiele szybciej niż pierwotna (od kilku do kilkudziesięciu lat). Miejscem występowania sukcesji wtórnej jest: pozbawione upraw pole, zarastający staw, pozostawiony bez opieki trawnik.