Раздел 2. Понятие и свойства популяции. Взаимоотношения популяций

31. Чем отличается подход экологов к популяции в отличие от взглядов генетиков и эволюционистов? Приведите области прикладного применения экологии популяций. Чем отличаются популяционный и экосистемный подходы в современной экологии (Гиляров, 1990).

32. Перечислите основные отличительные черты популяций растений и животных. Что значит унитарные и модулярные организмы (Бигон и др., 1989)? Какое значение имеет такое разделение для популяционной экологии? Какие прямые и косвенные методы оценки размеров популяции Вы можете назвать? Например, как бы вы организовали учет численности дикого кабана в лесу? Приведите различные возможные способы и классифицируйте их на прямые, косвенные, индексные. А какими способами можно подсчитать численность пелагических и бентосных организмов в пруду? Перечислите различные подходы к оценке численности птиц, например, ласточки-береговушки, славки-черноголовки, коршуна.

33. Какие возрастные группы выделяют в популяциях животных? Что такое возрастная пирамида? Какие выделяют типы возрастных пирамид? Можно ли по форме возрастной пирамиды прогнозировать динамику численности популяции? Какие возрастные группы приняты в популяционной биологии растений? Чем отличаются понятия «возраст» и «возрастное состояние» у растений? Какой из этих показателей более информативен?

34. Почему половая структура популяции имеет важное демографическое значение? Для каких видов имеет смысл рассматривать половую структуру популяции? Для каких популяций характерна неустойчивая половая структура или, наоборот, относительное постоянство полового состава. Для каких популяций будет характерно преобладание самцов, а для каких популяций формируется преобладание самок в третичном соотношении полов? Объясните, чем отличается первичное, вторичное и третичное соотношение полов в половой структуре популяции. Характерны ли изменения вторичного и третичного соотношения полов в демографии человека?

35. Какие принципиальные типы пространственного распределения обычно встречаются в природе? Как статистически определить тип пространственного распределения изучаемых популяций? Можно ли, зная тип пространственного распределения популяции, охарактеризовать среду ее обитания и особенности внутривидовых отношений? Докажите на примерах. В колониях северных качурок новые особи охотнее селились вблизи от загнездившихся ранее, чем в аналогичных местах по соседству, хотя при этом, вероятно, возрастает конкуренция. Чем это объяснить? В чем разница эффекта группы от эффекта массы?

36. В чем преимущества и каковы проблемы у популяции, ведущей оседлый образ жизни, по сравнению с кочевыми популяциями? Приведите примеры, в которых один и тот же вид может вести одиночный (семейный) образ жизни в одних условиях и объединяться в группы различной сложности в других условиях. И.А. Шилов (1997) выделяет стаи эквипотенциального типа, стада с лидерами, стада с вожаками. В чем отличие между ними?

37. В аквариум с рыбками прилили воду из другого аквариума, где находилась рыба, напуганная видом хищника. При этом вся стая рыб стала производить резкие мечущиеся движения, стараясь рассредоточиться. На основе этого и других примеров охарактеризуйте роль информационных сигналов в жизнеобеспечении популяции.

38. В 1853 – 1854 годах на побережье острова Тюлений (около Сахалина) было забито 35 тыс. котиков, так что к 1904 году осталась лишь тысяча голов. Однако в настоящее время поголовье котиков снижается, хотя отстрел их запрещен. Почему? Укажите роль эффекта Олли в этом примере. Для каких популяций необходимо учитывать принцип Олли?

39. При турнирах, ритуалах, боях, которые протекают в определенное время, соперники серьезно друг друга не повреждают. Какое значение имеют такие формы поведения? Только ли физическая сила определяет успех в конкуренции? Какие качества могут определять ранг животного?

40. В чем отличие абсолютной (максимальной) и экологической рождаемости? В каких случаях они совпадают? Что значит общая и удельная рождаемость? Какую информацию несут показатели общей и удельной смертности, а также абсолютной (минимальной) и экологической смертности? Какие показатели рождаемости и смертности приняты в демографии человека? Приведите данные о рождаемости и смертности населения в разные возрастные периоды в Республике Башкортостан (в России). Можно ли на основе этих данных сделать прогноз на будущее?

41. Р. Перл, введший в 1920-х гг. в экологию понятие о кривых выживания, выделил три основных их типа, связанных всевозможными промежуточными вариантами. Приведите графики различных типов кривых выживания и объясните их с привлечением примеров. Покажите на примерах, как связаны формы кривых выживания со степенью заботы о потомстве и различиями в образе жизни организмов на разных стадиях жизненного цикла вида. В каких показателях лучше представлять данные для сравнения кривых выживания разных видов с разной продолжительностью жизни?

42. Потомство одной тли через десять месяцев имело бы такую массу, которая равнялась по весу 5 млрд взрослых людей, и через год покрыло бы землю слоем толщиной в один метр. Напишите уравнение, описывающее такой тип роста. Если в природе такой рост практически не встречается, зачем экологи уделяют столько внимания этому процессу и описывают его математически? При каких условиях и для каких организмов возможен экспоненциальный рост?

43. Напишите уравнение, описывающее логистический рост. Поясните понятия «ёмкость среды» и «сопротивление среды» словесно и математически. Какой тип роста характерен для экономически развитых и развивающихся стран? Какие причины обусловливают эти различия? Почему демографические тенденции роста народонаселения в мире расцениваются как глобальная экологическая проблема? Будет ли происходить саморегуляция численности населения в популяции человека?

44. Какие факторы называют зависимыми от плотности и не зависимыми от плотности? В чем отличие равновесных и оппортунистических флуктуаций численности? Будут ли отличаться способы регуляции численности популяции у представителей сапротрофов, фитофагов, хищников. В зависимости от плотности популяции в роли эффективного регулятора численности популяции могут выступать разные факторы и механизмы. Применительно к насекомым это положение было обстоятельно развито Г.А. Викторовым (1967). Отразите предложенную им схему и объясните ее (см. Гиляров, 1990).

45. Считается, что популяция реагирует на собственную высокую плотность снижением рождаемости. Объясните, почему же в таком случае возможно чрезмерное размножение вредителей на полях и в садах? Приведите примеры успешной биологической борьбы с вредителями. Какие еще способы регуляции численности вредителей (кроме биологических методов) использует человек? В чем заключается современный подход к защите растений от вредителей? Что значит «интегрированная защита растений»?

46. Какие существуют классификации биотических взаимоотношений в сообществах? Почему некорректно разделять взаимоотношения популяций в природе на «полезные» и «вредные»? Какие взаимоотношения относятся к вертикальным и горизонтальным? Что понимается под экологическим равновесием? Существует ли оно в природе?

47. Дайте определение конкуренции. Имеются ли принципиальные отличия внутривидовой и межвидовой конкуренции? Объясните. Считают, что одновидовые посевы культурных растений менее эффективны с экологической точки зрения по сравнению с многовидовыми. Согласны ли вы с этим мнением? Почему да или почему нет? Раскройте понятия «эксплуатационная и интерференционная конкуренция», «диффузная конкуренция». В чем разница симметричной и асимметричной конкуренции? Какие причины могут обусловливать несимметричную конкуренцию? Каковы объекты конкуренции у растений и у животных?

48. К механизмам, смягчающим конкуренцию относятся: «принцип лотереи», «масс-эффект», флуктуации количества ресурсов, вертикальные отношения. Проиллюстрируйте каждое из этих положений примерами. В экспериментах Г. Гаузе двух видов инфузорий в закрытой системе кормили бактериями, при этом медленно растущий вид неизбежно погибал, но он получал преимущество, когда на корм давали дрожжи. Назовите разные способы, при которых можно добиться, чтобы оба вида устойчиво сосуществовали в этой системе. Используйте при этом названные Вами механизмы смягчения конкуренции.

49. Назовите виды растений и животных, которые выступают конкурентами по отношению к человеку в его сельскохозяйственной и промысловой практике. Как должен человек относиться к диким видам, являющимся конкурентами домашних животных и растений? Почему экологически оправданным является выражение «не уничтожение вредителей, а контроль их численности»? Какую пользу могут принести сорные растения в агробиоценозе? Почему в экологически сбалансированных агроэкосистемах сельскохозяйственные посевы мозаично располагают между естественными экосистемами и островки «дикой природы» оставляют даже внутри поля?

50. Какие ученые внесли вклад в развитие понятия экологической ниши? В чем заключаются различия между фундаментальной и реализованной нишами? Каково соотношение реализованной и фундаментальной ниши у виолентов, патиентов и эксплерентов и у видов с вторичными типами стратегий? Что такое регенерационная ниша? В чем состоит правило Г.Ф. Гаузе? На основе каких экспериментов оно было сформулировано? В каких условиях действует это правило? Чем можно объяснить длительное сосуществование конкурирующих видов в природе?

51. Докажите, что явление мутуализма распространено очень широко и от него зависит образование значительной доли биомассы планеты. Назовите некоторые общие черты жизнедеятельности мутуалистов. Приведите примеры облигатного и факультативного мутуализма. Какие организмы можно назвать симбиотическими автотрофами? Почему?

52. Какие взаимоотношения называются комменсализмом. Приведите примеры. Может ли комменсализм трансформироваться в симбиоз или паразитизм? Могут ли конкурировать виды-комменсалы? Приведите примеры аменсализма между организмами. В чем отличие аменсализма от конкуренции и от антагонизма? Что такое аллелопатия?

53. Согласно «функциональной» классификации хищников выделяют четыре их основных типа: а) истинные хищники, б) хищники с пастбищным типом питания, в) паразитоиды и г) паразиты (Бигон и др., 1989). Охарактеризуйте сходства и различия между группами и приведите по каждой из них 3-4 примера.

54. В степном заповеднике на участке, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,2 ц/га, а на выпасаемом участке – 5,9. Почему устранение консументов понизило продукцию растений? На основе этого и других примеров раскройте важную роль, которую играют фитофаги в поддержании равновесия «растение – фитофаг»? Вам может помочь еще один пример: исследователь Темпл (цит. по: Бигон и др., 1989) считал, что дерево Calvaria major на о. Маврикий не размножалось последние 300 лет, потому что его семена распространял ныне вымерший дронт. Догадайтесь, каким способом ученый «заставил» семена прорасти, блестяще доказав свою гипотезу?

55. Какие адаптации растений помогают им преодолевать пресс фитофагов? Приведите пример, когда заботу о защите растения от фитофагов и конкурентов берет на себя другой вид.

56. Экологи предполагают, что находящиеся десятилетиями в «одной связке» хищник и жертва, несомненно, влияют на эволюцию друг друга. Найдите признаки и доказательства в пользу этого положения. Назовите тажке способы защиты (морфологические, поведенческие) планктонных животных от выедания хищниками.

57. На одном из морских мелководий существовало сообщество из 8 видов малоподвижных животных: моллюсков мидий и морских блюдечек, сидячих рачков, морских желудей и морских уточек и других. Всеми ими питался один вид хищника – крупная морская звезда, которая больше всего поедала мидий. Чтобы сохранить сообщество, всех морских звезд выловили и удалили. Через некоторое время на участке не осталось никаких видов, кроме мидий. Почему? Какой вывод можно сделать о роли хищника в сообществах на основании этого примера? Приведите другие примеры, показывающие важное значение хищничества во взаимоотношениях популяций.

58. В ряде случаев ученые знают причины исчезновения того или иного вида животных и растений, но нет ни одного примера, что причиной гибели популяции являются хищники. Современный человек, вступая в такие же отношения с видами дикой природы (охота, рыбная ловля, сбор лекарственных и пищевых растений), быстро подрывает их численность. Почему так происходит? Может ли изменить эти результаты знание и применение экологических правил? Каким образом?

59. В чем отличие макро- и микропаразитов? Какие организмы относятся к эндопаразитам и экзопаразитам. В чем отличие некротрофных и биотрофных паразитов? Какие существуют ответы хозяина на заражение паразитами? Есть ли отличия в реакции у позвоночных и беспозвоночных? Как борются с вторжением паразитов растения? Наблюдения показали, что, бакланы добывают непропорционально большое число особей плотвы, зараженных ленточным червем? О чем свидетельствует этот и другие подобные факты? Что имеют в виду, когда говорят, что вред хозяину часто наносит взаимодействие паразитизма с другими факторами?

60. Связь между редуцентами или детритофагами и их пищей описывается (Бигон и др., 1989) как связь, контролируемая донором (жертвой), но не наоборот. Почему? Может ли детритофаг каким-либо образом влиять на динамику численности своего донора? Существует ли специализация у микроорганизмов-деструкторов? Покажите на примерах.