Тема 5. Демекологія та патологія тварин

Питання за темою:

1. Популяція – елементарна структурна одиниця еволюції.

2. Генетичний фонд популяції тварин. Динаміка, гомеостаз та адаптаційні можливості популяції.

3. Просторова структура популяції.

4. Внутрішньопопуляційна структура – генетична, статева, вікова, розмірна.

5. Хвороби тварин, які виникають внаслідок неекологічних змін у популяціях.

Методичні поради

Демекологія, як відомо, вивчає популяції та їх взаємозв'язок між собою і з довкіллям. Популяцією називають групу особин одного виду, які населяють спільну територію, вільно схрещуються між собою, дають плодюче потомство і відносно відокремлені від інших подібних угрупувань.

Розрізняють елементарну або локальну популяцію (найменша сукупність особин певного виду, яка живе на невеликій однорідній території, наприклад у лісі, ставку тощо), екологічну (складається з елементарних популяцій і займає значно більшу територію) та географічну популяцію (це значно більша сукупність особин одного виду з великої території, але з приблизно однаковими умовами).

Члени однієї популяції впливають один на одного не менше, ніж фізичні фактори середовища чи інші види організмів, які мешкають поруч. У популяції тою чи іншою мірою проявляються всі форми зв'язків, які характерні для міжвидових відносин, але найбільш яскраво виражені взаємно корисні (мутуалістичні) та конкурентні відносини.

Специфічні внутрішньовидові зв'язки – це відносини, які пов'язані з відтворенням. При статевому розмноженні обмін генами перетворює популяцію у відносно цілісну генетичну систему. Якщо перехресне запліднення відсутнє і переважає вегетативне, партеногенетичне чи інші способи розмноження, генетичні зв'язки слабші і популяція представляє систему клонів чи чистих ліній, які спільно використовують середовище. Такі популяції поєднані, в основному, екологічними зв'язками. У інших випадках у популяціях діють закони, які дозволяють використовувати обмежені ресурси середовища так, аби забезпечити виживання потомства.

Популяції багатьох видів мають властивості, які дозволяють їм регулювати свою чисельність. Підтримання оптимальної за даних умов чисельності називають гомеостазом популяції. Гомеостатичні властивості популяцій по-різному представлені у різних видів. Здійснюються вони також через взаємовідносини особин.

Популяції, як групові об'єднання, володіють рядом специфічних властивостей, які не характерні для кожної окремо взятої особини. Основні з них такі:

а) чисельність – загальна кількість особин, що входять до складу даної популяції. Вона ніколи не буває постійною, і, як правило, залежить від співвідношення інтенсивності розмноження, народжуваності і смертності. Розміри популяції можуть збільшуватись внаслідок міграції з сусідніх популяцій або за рахунок розмноження особин;

б) щільність – кількість особин, що припадає на одиницю території або одиницю об'єму простору, що займає популяція. Щільність популяції мінлива і залежить від чисельності. При збільшенні чисельності щільність не збільшується тільки в тому випадку, якщо можливе розселення популяцій, розширення її ареалу.

Вплив людини на природу дуже часто призводить до вимирання популяцій. Це пов'язано з тим, що не враховується щільність популяцій. Руйнування природних екосистем, зміна місць існування популяцій, забруднення довкілля і надмірна експлуатація ресурсів однаково впливають на популяцію як з низькою, так і з високою щільністю;

в) запас біомаси популяції в цілому та в розрахунку на одиницю площі чи об'єму;

г) народжуваність – число нових особин, що з'являються в популяції при народженні;

д) смертність – кількість особин, що відмирають у певний проміжок часу;

є) ріст популяції – співвідношення народжуваності та смертності, що призводить до збільшення або зменшення чисельності особин у популяції.

Просторова структура популяції. Кожна популяція розміщується в тому чи іншому просторі. У рослин, у зв'язку з прикріпленим способом життя, він легко і наочно визначається та називається популяційним полем. У тварин також завжди існує територія, що використовується особинами популяції. Вони її контролюють, оберігають від вторгнення інших особин цього або навіть інших видів тварин. Територіальність слабше виражена у травоїдних тварин, завдяки більшій доступності кормів, та більш сильно – у хижих видів зі спеціалізованим харчуванням. Характерно, що тварини ніколи не охороняють корм (за винятком хижаків на момент споживання жертви); охороняється лише територія, на якій є потенціальна можливість добути потрібний тип корму.

Кожне популяційне поле рослин та кожна територія проживання тварин мають свою екологічну ціну. Вона визначається наявністю ресурсів та умов, необхідних для життя, та відсутністю факторів, несприятливих для живих організмів.

Просторова структура популяцій тварин є високо динамічною. Вона змінюється за сезонами року, залежить від фази продуктивного циклу та достатку кормових ресурсів.

Внутрішньопопуляційна структура. Фундаментальною властивістю будь-якої популяції є її певна внутрішня структурність. Під внутрішньо-популяційною структурою розуміють поділ популяції на групи особин, що відрізняються за тими чи іншими властивостями.

Залежно від обраного критерію оцінки особин існує декілька видів внутрішньопопуляційної структури.

Генетична структура популяцій. Наявність у популяції двох або більше генетично різних форм називаєтеся генетичним поліморфізмом. За початковим визначенням менделівські популяції повинні складатись з генетично подібних особин. Ймовірно, це одна з причин, через яку генетики уникають визначати розмір популяцій у природі. Якщо популяцію виділити як досить дрібну за розмірами одиницю, то в ній важливу роль буде відігравати інбридинг – схрещування серед близьких родичів, що веде до інбредної депресії, зниження життєздатності потомства. Якщо популяцію виділити як більш чисельну групу особин, то неминуче зросте шанс зустріти в такій популяції генетично подібні особини.

У популяціях, які виділяються екологами, рівень внутрішнього поліморфізму досить різний. У окремих рослин та тварин популяція сформована з генетично однорідних організмів, генетичний поліморфізм відсутній. В інших випадках генетичний поліморфізм досить високий.

У цілому генетична структура популяцій пристосована до того екологічного простору, в якому популяція живе. Генетичний поліморфізм сприяє більш повному заповненню цього екологічного простору та підвищує стійкість популяції до коливань екологічного режиму.

Статева структура популяцій. Вона обумовлена розподілом особин на чоловічі та жіночі (у рослин на тичинкові та маточкові). У цьому випадку під статевою структурою мають на увазі співвідношення особин різної статі.

Особливості статевої структури популяцій визначаються їх видовою належністю. При наявності статевої диференціації особини можуть відрізнятись за морфологічними та фізіологічними ознаками. Нерідко особини різної статі мають неоднакові розміри. У тварин чоловічі та жіночі особини можуть відрізнятись типом харчування (у деяких видів комарів, як відомо, самиці є кровосисними, а самці харчуються нектаром рослин).

Співвідношення особин різної статі в популяціях при генетичному контролі становить, приблизно, 50% до 50%. Але стать контролюється ще й середовищем. За таких причин можуть спостерігатися відхилення від цього співвідношення.

Вікова структура популяцій. Якщо покоління нових особин з'являється в популяції одноразово та перехід з одного вікового стану в інший йде синхронно, то в такій популяції вікова структура не виражена. У будь-який час всі особини в ній мають однаковий вік та однаковий віковий стан (наприклад, в популяціях культурних рослин). Але у переважній більшості випадків популяції рослин та тварин складаються з особин різного вікового стану.

У деревних рослин і тварин вікову структуру популяцій аналізують за абсолютним календарним віком особин. У цих випадках він досить легко визначається: у дерев за річними кільцями на стовбурі, у ссавців за будовою зубів. Коли ж календарний вік визначити важко, вікову структуру популяції оцінюють за віковим станом особин. Віковий стан особин – це певний етап онтогенетичного розвитку, який характеризується наявністю у особин специфічних властивостей та якостей.

Аналіз вікового стану популяцій дозволяє оцінити їх поточний стан та прогнозувати перспективи розвитку на найближчі покоління.

Розмірна структура популяцій. При оцінці загального розвитку особин за однією ознакою (наприклад, за вагою особин) більш доцільно використовувати термін "розмір", а при багатомірній оцінці особин одразу за комплексом кількісних ознак, які характеризують загальний розвиток особин, доцільне використання терміну "віталітет".

Передумовою виникнення розмірної структури популяції є біологічна мінливість. Функціонально найбільш важливі ознаки мають малу амплітуду мінливості. Наприклад, кількість тичинок у рослин, будова органів розмноження тварин генетично захищені і мало змінюються. Проте є велика кількість морфологічних ознак, які характеризуються дуже великою мінливістю. Їх, в основному, використовують при виявленні розмірної ієрархії особин у популяціях.

При характеристиці розмірної структури популяції особини підрозділяються на кілька (найчастіше на три) розмірних класи віталітету. Такий аналіз характеризується великими можливостями і дозволяє розкрити внутрішню гетерогенність популяцій. Популяції, залежно від співвідношення в них особин різних розмірів (великих, середніх та малих), поділяються на три типи: депресивні, рівновісні та процвітаючі.

На відміну від вікового стану, розмірні параметри мають високий рівень мінливості, досить точно відбиваючи флуктуації та тенденції змін еколого-ценотичної ситуації. Це робить їх високоінформативними при оцінці статусу популяцій.

Дуже часто виробнича діяльність людини, яка, як правило, проводиться без урахування екологічних законів, стає причиною порушення біологічної рівноваги в популяціях і веде до виникнення масових захворювань рослин і тварин. Встановлено, що виникнення ензоотій в багатьох випадках обумовлено порушенням внутрішньопопуляційних взаємовідносин у стаді, групі тварин на фермі, при негативних змінах в польових і пасовищних біогеоценозах. Порушення внутрішньопопуляційних взаємовідносин між лідерами і рештою особин стада може призвести до стресу, травм, абортів. Причинами порушення внутрішньопопуляційних взаємовідносин є невміле втручання людини в процес осіменіння самок, часті перегрупування тварин, збільшення їх кількості на відповідній ділянці пасовища, ферми, комплексу. Зокрема, при штучному осіменінні тварин людина впливає на генеалогічні зв'язки тварин і не завжди враховує реакції організму, які обумовлюють їх високе виживання, еволюційну досконалість та стійкість до захворювань. У деяких порід, виведених таким чином, виникли екстер'єрні та інтер'єрні відхилення (аномалії), які передаються по спадковості. Відповідний запас мутацій таких тварин обумовлює вроджені вади розвитку і потворності, які не пов'язані з екологічними змінами в популяціях.