Половая, возрастная структура популяции. Лекция 1-5з. Популяционная экология лектор к. Б. Н. Смольская ольга сергеевна рекомендуемая литература

• Название: Популяционная экология лектор к. Б. Н. Смольская ольга сергеевна рекомендуемая литература
• Анкор: Половая, возрастная структура популяции
• Дата: 29.01.2022
• Размер: 4.32 Mb.
• Имя файла: Лекция 1-5з.ppt
• Тип: Лекция; #345953

ПОПУЛЯЦИОННАЯ ЭКОЛОГИЯ

ЛЕКТОР – К.Б.Н. СМОЛЬСКАЯ ОЛЬГА СЕРГЕЕВНА

Рекомендуемая литература:

Гиляров А. М. Популяционная экология. М.: Изд-во Московского ун-та, 1990. 190 с.
Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд Е. Экология: Особи, популяции и сообщества. В 2 т. М.: Мир, 1989. Т. 1. 667 с. Т. 2. 477 с.
Джиллер П. Структура сообществ и экологическая ниша. М.: Мир, 1988. 184 с.
Уильямсон М. Анализ биологических популяций. М.: Мир, 1975. 271 с.
Галковская Г. А. Основы популяционной экологии: Учеб. пособие. Мн.: Лексис. 2001. 196 с.

ЛЕКЦИЯ 1

ПОЛОВАЯ, ВОЗРАСТНАЯ И ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ


1.1. Понятие о половой структуре популяций

Определение:

Под структурой популяции понимают определенное количественное соотношение особей в популяции по тому или иному признаку или свойству.
=> Половая структура – это численное соотношение самцов и самок в разных возрастных группах популяции.


…Даже у агамных организмов встречаются своеобразные формы полового процесса.
…Самооплодотворение у гермафродитов является, скорее, исключением, чем правилом.
…Для многих партеногенетических форм все чаще описываются популяции, содержащие и самцов.


1.2. Первичное соотношение полов

Первичное соотношение полов:

Определяется сочетанием половых хромосом в процессе мейоза


Обычно составляет 1:1

Хромосомное определение пола – очень сложное явление…

У животных известно около 10 основных путей хромосомного определения пола.
При этом в пяти из них гетерозиготным оказывается мужской пол, а в пяти аналогичных случаях – женский.

Примеры:

XY


XX


САМЦЫ: млекопитающие,рыбы, двукрылые


САМКИ: птицы, змеи, некоторые рыбы


САМКИ: млекопитающие,рыбы, двукрылые


САМЦЫ: птицы, змеи, некоторые рыбы

Drosophila melanogaster

В норме:
ХХ+3АА – самки
ХY+3AA – самцы
При нарушениях мейоза:
Х0+3АА – самец
ХХY+3AA – самка
и т.п. (метасамцы, метасамки,
интерсексы)

Партеногенетические виды:

Обычно представлены самками.
Однако в особых ситуациях (ухудшение условий обитания) в популяциях таких видов могут появляться и самцы.

Полиплоидные формы обычно также представлены самками…

Североамериканская пециллия
Серебряный карась


3n♀

Гиногенез – одна из форм партеногенеза, при которой сперматозоид, проникая в яйцеклетку, стимулирует ее развитие, но ядро его не сливается с ядром яйца и не участвует в последующем развитии зародыша.

У белокопытника Petasites hybridus некоторые популяции состоят только из мужских растений…

1.3. Вторичное соотношение полов

Вторичное соотношение полов:

Это соотношение полов при рождении и в ювенильном периоде, когда на генетическую обусловленность накладываются уже экологические факторы

Виды, у которых пол определяется различными экологическими факторами:

Корнеплод Arisema japonica;
Морской червь Bonellia viridis;
Дрозофилы…

Гормональная регуляция вторичного соотношения полов:

Отмечена у рыб, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих.


1.4. Третичное соотношение полов

Третичное соотношение полов:

Это число самцов и самок среди половозрелых размножающихся особей

Иногда само понятие половозрелости оказывается неопределенным:

У амбистом (например, у тритона Triturus alpestris) распространено явление неотении – существенной задержки онтогенеза.
Неотения сопровождается тем, что способность к размножению приобретают уже личинки.

Часто удается исследовать лишь небольшую часть животных или растений из изучаемой популяции, что повышает вероятность сделать неправильные выводы об истинном соотношении полов.

Третичное соотношение полов – динамичный показатель:

У человека доля мужчин с возрастом снижается;
У гермафродитов иногда наблюдается протероандрия;
Нередка в природе и протерогиния…


1.5. Возрастная структура популяций


Каждая особь в любой популяции входит не только в определенную пространственную группировку, но и всегда оказывается членом некоторой временной внутрипопуляционной группировки. Поэтому каждая популяция неизбежно должна обладать какой-то возрастной структурой.

Знание возрастной структуры популяции позволяет определить:

интенсивность воспроизводства;
уровень смертности;
скорость смены поколений;
и др.


Поколение – непосредственное потомство особей, появившихся на свет на протяжении одного цикла размножения (у однократно размножающихся видов) или всего репродуктивного периода (у видов с неоднократным размножением на протяжении жизни).


Приплод (посев у растений) – одновременно родившиеся особи от определенной совокупности родителей. У живородящих животных приплод называется пометом.


Возрастная группа – группа особей одинакового возраста (астрономического или физиологического).


Цикл размножения – период, за который происходит процесс размножения и формирование потомства.

Классификация видов по продолжительности цикла размножения:

Короткоцикличные формы: цикл размножения у них много короче длительности поколения;
Длинноцикличные формы.

Выделяют также:

моноцикличные виды: размножаются один раз;
полицикличные виды.


1.6. Способы описания возрастной структуры популяции

Существует несколько подходов:

Возрастные пирамиды:

Возрастные пирамиды:

Возрастная пирамида растущей популяции

Возрастная пирамида стабильной популяции:

Возрастная пирамида неблагополучной популяции:

Динамика возрастного состава во времени (Dreissena polymorpha):

Поколение состоит из особей одного приплода

Это характерно для большинства однократно размножающихся и одновременно созревающих форм.
Например, такая картина может наблюдаться у однолетних растений и насекомых.

Поколение состоит из особей разных приплодов

Характерно для мелких короткоживущих видов, которые неоднократно размножаются на протяжении сезона размножения.
Пример: землеройки Sorex.

Возрастная группа состоит из особей нескольких приплодов

Популяция землероек весной состоит из одной возрастной группы (0+), включающей два-три приплода.

Возрастная группа формируется особями нескольких поколений

Репродукционный возраст часто определяется климатическими условиями:

У самцов серой жабы (Bufo bufo), наступление зрелости на юго-западе Нидерландов наблюдается в 2 года, во Франции – в 3 года, в Норвегии – в 4, а в Швейцарии – в 5 лет. В том же порядке изменяется и максимальная продолжительность жизни – от 4 до 10 лет.


Для растений, грибов, большинства простейших характерно образование длительно хранящихся зачатков (семян, спор, цист и т.п.). Такие зачатки называются пропагулами.

1.7. Генетическая структура популяций. Принцип Харди-Вайнберга

Популяционная генетика

Занимается изучением генетической структуры популяций.
Ее основная задача – выяснение генетической структуры (состава) популяций и закономерностей ее динамики.

Аллели:

Это различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных (парных) хромосом.
Аллель определяет варианты развития одного и того же признака.

Принцип (правило) Харди-Вайнберга

«Без внешнего давления каких-либо факторов частоты генов в бесконечно большой диплоидной популяции стабилизируются уже после одной смены поколений»

Математическая запись принципа:

р2+2рq + q2 = 1
где р – частота аллеля А
q (=1-p) – частота аллеля а

Распределение частот у дочернего поколения:

р′ = р2+рq = р(р + q) = p
q′ = q2+рq = q(р + q) = q

1.8. Генетическая гетерогенность популяций

Мутации

Частота мутаций составляет 10-4 – 10-6 на поколение;
Являются основным механизмом возникновения аллелей.

Половая рекомбинация:

Наряду с мутациями, кроссинговер и независимое расхождение хромосом во время мейоза также обусловливают генетическую разнородность особей в популяции.

Поток генов

Осуществляется за счет иммиграции и эмиграции;
Зависит от пространственной близости популяций и от легкости, с которой организмы или гаметы могут переходить из одной популяции в другую.

Неслучайное скрещивание

В большинстве природных популяций панмиксия как таковая отсутствует – спаривание обычно происходит неслучайным образом.
Возможны физиологические и поведенческие механизмы, обусловливающие неслучайное скрещивание.

Размер популяции…

Дрейф генов (эффект Сьюэлла Райта) – явление, при котором изменения частоты аллелей в популяциях случайны и не зависят от естественного отбора.

Размер популяции

Генетический груз представляет собой совокупность неблагоприятных аллелей, находящихся в гетерозиготном состоянии.

Эффект основателя

Частота встречаемости крови группы А в общине данкеров:

Община данкеров 60%;
Население Пенсильвании 42%;
Население ФРГ 45%.

Расчет приспособленности:

Генотип	Количество в генерации 1	Количество в генерации 2
АА	3000	2500
АВ	6000	6000
ВВ	3000	3500

ОРУ генотипа АА = 2500/3000 = 0,83 (ОП = 0,71)
ОРУ генотипа АВ = 6000/6000 = 1,0 (ОП = 0,86)
ОРУ генотипа ВВ = 3500/3000 = 1,17 (ОП = 1)


КО = 1,0 – ОПх

1.9. Генетический полиморфизм и фенетика популяций

Определение

Полиморфизм – это явление, при котором в одной популяции регулярно и одновременно встречаются две или более генетически различные формы, причем с частотами, которые невозможно объяснить появлением лишь случайных мутаций.

Типы полиморфизма:

Гетерозиготный полиморфизм: возникает в результате повышенной средней жизнеспособности гетерозиготы (Аа) по сравнению с жизнеспособностью обеих гомозигот (АА и аа)

Типы полиморфизма:

Адаптационный полиморфизм: две или более генетически и фенотипически различающиеся формы обладают преимуществом в разных условиях (в разные сезоны года, при разной освещенности, при разной плотности и т.п.).

Фенетика популяций – это…

…междисциплинарное направление в популяционной биологии, сущностью которого является распространение генетических подходов и принципов на формы (виды), собственно генетическое изучение которых затруднено или невозможно.

Предмет и цель фенетики:

Предмет - дискретные вариации признаков – фены.
Цель - изучение генетической структуры популяций, выявление межпопуляционных границ, изучение фенетического разнообразия для выявления закономерности микроэволюционных процессов.

Типы фенов:

Морфологические;
Физиологические;
Биохимические;
Этологические

Свойства фенов:

Дискретность;
Способность маркировать существенные особенности генотипа;
Частота встречаемости фенов;
Масштабность фенов.