Экологияда популяция деп – үлкен аймақта тіршілік ететін және өзара байланыста болатын бір түрдің особьтарының (дараларының) тобын айтады. Популяция сөзі латынның «populus» - халық, қоныс деген сөзінен шыққан. С.С.Шварцтың анықтамасы бойынша: популяция – қоршаған ортаның ұзақ уақыт бойы және үнемі өзгеру жағдайында өздерінің санын сақтау үшін, барлық қажетті жағдайлары бар, организмдердің белгілі бір түрлерінің қарапайым топтары.

Популяция – биота түзілуінің, қалыптасуының негізі болатын «ұяшығы»: мұнда тірі ағзалардың өзіндік қайталануы, көбеюі жүзеге асады, ол бейімделушілік сапасының тұқым қуалаушылығына байланысты түрдің тірі қалуын қамтамасыз етеді, ол жаңа популяциялардың және түр түзілу процестерінің басын береді. Яғни эволюциялық процестердің элементарлы бірлігі болып табылады, өйткені түр оның сапалы кезеңі.

Сапалы сипаттағы проблемалардың көбін шешуге мүмкіндік беретін сандық сипаттамалардың ролі ерекше.

Белгілі бір жағдайда организмдер сандарының қалыпты ұстауын популяция гомеостазы деп атайды. Әртүрлі түрлерде популяцияның гомеостатикалық мүмкіншілігі түрліше. Олар да особьтардың қарым - қатынасы арқылы іске асады.

Популяцияның негізгі сипаттамалары

Топтық ерекшелік – бұл популяцияның негізгі сипаттамасы. Оларға: особьтардың кеңістікте таралуы, популяция саны, популяция тығыздығы, туылым, өлім – жітім, өсу қарқыны, популяцияның жыныстық және жас ерекшелік құрылымы, популяцияның этологиялық құрылымы жатады. Популяцияға белгілі ұйымдасушылық тән. Территорияда особьтардың таралуы, олардың жыныс және жас ерекшеліктері бойынша қатынасы, морфологиялық – физиологиялық, мінез-құлықтық және генетикалық ерекшеліктері-популяцияның құрылымын көрсетеді. Популяцияның құрылымы бір жағынан түрлердің жалпы биологиялық қасиеттері негізінде, екінші жағынан ортаның абиотикалық факторларының және басқа түрлердің популяцияларымен қарым – қатынас жасау нәтижесінде қалыптасады. Сондықтан популяция құрылымы бейімделушілік сипатта.

Популяцияның кеңістіктік таралуы

Популяцияның тіршілік ететін кеңістігі оның тіршілігіне қажетті жағдайды береді. Популяцияны құрайтын особьтардың қолайлы және қолайсыз орта жағдайына реакцияларында және бәсекелестік қатынаста көрінетін кеңістіктік орналасуының әртүрлі типі болады. Особьтар мен олардың топтарының кеңістікте кездейсоқ, бірдей немесе біркелкі және топтық таралу түрлері болады.

Популяцияның статикалық көрсеткіштері

Статикалық көрсеткіштер уақыттың осы кезеңіндегі популяцияның күйін, жағдайын сипаттайды.

Популяцияның статикалық көрсеткіштеріне олардың саны, тығыздығы мен құрылымның көрсеткіштері жатады.

Популяция саны

Бұл берілген территориядағы немесе берілген көлемдегі особьтардың жалпы саны, яғни өсімдіктің немесе жануардың басының саны, мысалы кейбір кеңістіктік бірліктегі өзен жағалауындағы, теңіз акваториясындағы, судағы, аймақтағы және т.б. ареалдардағы ағаштар немесе жануарлар саны.

Кейбір жануарлардың санын әртүрлі әдістермен анықтайды. Мысалы, самолетпен немесе вертолетпен. Гидробионттардың санын тормен аулауды (балықтар), микроскоптық организмдер (фитопланктон, зоопланктон) үшін арнаулы өлшегіш ыдыстарды қолданады.

Адам популяциясының санын мемлекеттің бүкіл халқын санақ жүргізу жолымен анықтайды. Халықтың санын және құрылымын білудің экономикалық және экологиялық мәні зор.

Популяция тығыздығы                     

Популяция тығыздығы оны мекендейтін особьтардың аудан немесе көлем бірлігіндегі санымен анықталады. Мысалы 1 га жерде 150 қайың немесе 1 м судағы 0,5 г циклоп – осы түрдің популяция тығыздығын сипаттайды.

Популяция тығыздығы аудан немесе көлем бірлігіне келетін особьтер саны, мысалы, тұрғындар тығыздығы - бір шаршы километрге шаққандағы адам саны немесе гидробионттар үшін бір литр немесе кубометр көлем бірлігіндегі особьтар саны.

Популяцияның тығыздығының мысалдары: 1 гектар ормандағы 500 ағаш, 1 кубометр судағы 5 млн дана хлорелла, 1 га су қоймасының бетіне келетін 200 кг балық.

Популяцияның тығыздығы аудандағы немесе көлемдегі особьтердің біркелкі емес таралуын есептемей анықтайды, яғни аудан бірлігіндегі халықтың, ағаштың, жануардың немесе көлем бірлігіндегі микроскоптық балдырлардың орташа тығыздығын табамыз.

Популяцияның динамикалық көрсеткіштері

Динамикалық көрсеткіштер белгілі бір уақыт аралығында популяцияда жүретін процестерді сипаттайды. Популяцияның негізгі динамикалық көрсеткіштеріне туылым, өлім - жітім және популяцияның өсу жылдамдығы жатады.

Туылым

Көбею нәтижесіндігі уақыт бірлігінде пайда болған жаңа особьтар саны. Тірі организмдерде көбеюдің зор мүмкіншілігі бар. Мысалы, бактерия әрбір 20 минут сайын бөлінеді. Мұндай қарқындылықпен көбейсе, бір клетка 36 сағатта бүкіл планетаны жабатын ұрпақ береді. Сол сияқты бақбақ 10 жылдың ішінде егер бүкіл тұқымдары өссе, өз ұрпақтарымен бүкіл жер шарын қаптайды. Бірақ табиғатта іс жүзінде организмнің мұндай өнімділігі жүзеге аспайды. Туылым немесе туылым жылдамдығы - популяция санының ұлғаюы белгілі уақыт аралығында туылған және иммиграцияланған особьтерге байланысты, ал сандардың азаюы - өлім мен особьтердің эмиграциясына байланысты.

Өлім – жітім

Белгілі бір уақыт аралығында популяциядағы өлген особьтер саны. Бірақ популяциядағы организмдердің санының көбеюі немесе азаюы туылым мен өлім-жітімге ғана емес, сонымен қатар олардың иммиграциясы мен эммиграция жылдамдығына, яғни белгілі бір уақыт аралығындағы популяцияға келген және кеткен особьтер санына да байланысты болады. Өлім-жітім туылымға қарама-қарсы шама.

Өсу қарқындылығы

Популяцияның өсу қарқындылығының өзгеруі - әр түрлі болуы мүмкін. Көбеюдің жоғары потенциалы түрлердің тірі қалуында үлкен роль атқарады. Саны төменгі деңгейдегі популяция қолайлы жағдайларға ауысуының нәтижесінде тез қайта қалпына келуі мүмкін. Кейбір түрлер тек жаппай көбеюі арқасында оларды тұтынушыларға қарсы тұра алады. Түрлердің жаңа кеңістікті тезірек игеруіне жоғары көбеюі көмектеседі.

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Өсімдіктердің белгілі түрлерінің тығыздық индексін есептеу

Мақсаты: популяция тығыздығын анықтаудың қарапайым тәсілімен танысу.

Құрал–жабдықтар: рулетка және ауданды анықтайтын басқа құрал, жұмыс дәптері, қалам;

Жұмыс барысы:

Популяция особьтарын толық есептеу әдісі

1. Мектеп ауласында өсіп тұрған ағаштардың 2 түрін таңдап алыңыздар. Әрбір түрдің ағаштарының санын есептеңіздер.
2. Мектеп ауласының ауданын есептеңіздер.
3. Ағаштардың әрбір түрі үшін тығыздығын есептеңіздер.

Сынама аудандар әдісі

1. 1м х 1м көлемде мектеп ауласының әр бөлігінен 5 аудан таңдап алыңыздар.
2. Шөптесін өсімдіктердің түрлік құрамын анықтаңыздар. Аудандағы әрбір түрдің өсімдіктерінің санын есептеңіздер
3. Әрбір аудандағы бір түрдің өсімдіктерінің тығыздығын есептеп, оны әртүрлі аудандағы әрбір түрдің өсімдіктерінің тығыздығымен салыстырыңыздар.
4. Мектеп ауласындағы барлық ауданда есептеулер жасаңыздар.

Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.
ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Популяцияның жас ерекшелік спектрін зерттеу

Мақсаты: популяция жас ерекшелік спектрін анықтауды үйрену.

Құрал–жабдықтар: әр түрлі өсімдіктер (үйеңкі, шетен, шаған), сызғыш, қалам, жұмыс дәптер.

Жұмыс барысы:

Өсімдіктердің бүкіл тіршілік циклі төрт кезең: тыныштық кезең (тұқым); вегетативті кезең (жас өсімдіктер), генеративті кезең (жеміс беретін) және сенильді кезең (кәрі – өлетін өсімдіктер) болып бөлінеді.

1. Территорияда кең таралған ағаш өсімдігінің бір түрін таңдаңыздар (үйеңкі, шетен, шаған).
2. Әрбір төрт кезеңде өсіп тұрған особьтердің санын есептеңіздер
3. Берілген популяция үшін жас ерекшелік спектрін құрастырыңыздар.
4. Жас ерекшелік спектрін талдау негізінде популяцияның дамуын және өзін – өзі қолдау қабілеттілігін бағалаңыздар.

Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Популяция тығыздығының организмдер тiршiлiгiне әсерi

Мақсаты: популяцияның орташа және экологиялық тығыздықтарының олардың тiршiлiктерiне әсерiн анықтау.

Құрал-жабдықтар: KMnO₄ ерiтiндiсi, ақ қағаздар, шелек, су сепкiш, пинцет.

Жұмыс барысы:

Популяцияның тығыздығын анықтау үшiн жауын құрттарын пайдалануға болады.

1. Калий перманганатының шамалы мөлшерiн суда ерiтiп, ерiтiндi көлемiн 5 литрге дейiн жеткiзедi.
2. Ерiтiндiнi су сепкiшке құйып, алдын ала белгiленiп алынған, ауданы 0,5 м² жерге сеуiп, оны 20 минуттан кейiн топырақтан жауынқұрттарының шығуын бақылаймыз.
3. Сонан соң, топырақтың осы аудан бөлiгiндегi жауын құрттарын санап, төмендегi формула бойынша популяцияның орташа тығыздығын табады:

Х = n /0,5: мұндағы: n-особьтардың нақты сандары: 0,5 – жер көлемi.

Орташа тығыздықты анықтаған соң шектеулi аудандағы особьтар санын есептеп, экологиялық тығыздықты табу керек. Сонан соң орташа және экологиялық тығыздықтарды салыстыра отырып, популяция тығыздығының особьтардың дене мөлшерi мен белсендiлiгiне қалай әсер ететiнiне назар аударыңыз.

Қорытындысы дәлiрек шығуы үшiн тәжiрибенi бiрнеше варианттар мен әртүрлі топырақ бөлiктерiмен жасау қажет. Тәжiрибе нәтижелерiн дәптерге жазыңыздар.

Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Популяцияға әсер етуші қарым – қатынастың берік моделін оқып – зерттеу

Мақсаты: екі популяцияның өзара әсерлерін әртүрлі жағдайларда оқып-зерттеу.

Құрал–жабдықтар: Петри шәшкесі, ақ нан, апельсин, мукор және пенициллин саңырауқұлақтарының жіпшесі (мицелий), қалам, жұмыс дәптері, сызғыш, кескіш.

Жұмыс барысы:

1. Нанды ұсақтап және апельсинді кесектеп кесіңіздер. №1 Петри шәшкесіне ақ нанды, №2 апельсиннің кесектерін, №3 ақ нан мен апельсин кесектерін салыңыздар.
2. Әрбір Петри шәшкесіне бір-бірінен 2см қашықтықта мукор және пенициллин жіпшесін орналастырыңыздар.
3. Кейін Петри шәшкесінің қақпағын жауып, +22 +25⁰С қойыңыздар.
4. Әрбір саңырауқұлақтың жіпшесінің өсуі мен дамуын бақылаңыздар және оларды кестеге толтырыңыздар.

Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.

ПРАКТИКАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырыбы: Популяция тығыздығының шыбындардың көбеюiне әсерi

Мақсаты: организмдердiң өсiп-өнуiнiң популяция тығыздығына байланысты екенiне көз жеткiзу.

Құрал-жабдықтар: Жемiс шыбындары, пластикалық тығындар, пробиркалар, бинокулярлар, ашытқы.

Жұмыс барысы:

1. Сабақ басталардан 12 сағат бұрын личинкаларға арналған қоректiк ортаны ашытқы түсірмей 6 пробиркаларға (1 см³) құйыңыздар.

Пробиркалардың тығынын төмен қаратып төңкерiп ұстау қажет. Өйткенi ұрғашы шыбындар қоректiк ортаға өз жұмыртқаларын салуы тиiс, ал ересек шыбындар тiрi ашытқысы бар қосымша дайындалған пробиркаларға аударыңыздар.

2. Сонан соң пробиркадағы өлген шыбындарды есептеп, аталық және аналық особьтардың сандарын есептеңіздер.
3. Әр пробиркаға салынған шыбындардың жалпы санына байланысты өлген шыбындар санының пайызын табамыз. Осылайша аналық пен аталықтың да сан пайызын шығарыңыздар.
4. Тәжiрибе жүргiзiлген қоректiк орта бар пробирканың жоғарғы бетiн бөлшектерге бөлiп сызып, пробиркаға салынған жұмыртқаларды бинокуляр арқылы санап, бiр аналыққа қанша жұмыртқадан келетiнiн есептеңіздер.
5. Барлық сандарды анықтап болғаннан кейiн, популяция тығыздығының өсуiне байланысты жалпы жұмыртқалар санының және бiр аналыққа шаққандағы жұмыртқалар санының қисық сызық өзгерiсiн сызып, олардан шыққан қисық сызықтарды салыстырыңыздар.

Жұмыс нәтижелері бойынша қорытынды жасаңыздар.

Тапсырмалар

1. ХХ ғ. екінші жартысында дүниежүзілік тұрғындар санының күрт өсуіне не әсер етті?

а) туу деңгейінің өсуі;

б) санитарлы – гигиеналық жағдайлардың және тамақтану жағдайларының жақсаруының арқасында өлім деңгейінің төмендеуі;

в) өндірістік революция;

г) энергияның жаңа көздерін пайдалану;

д) әйелдер білімінің жақсаруы.

Жауабы: б

2. Юхнов аң аулау шаруашылығының ауданы 39000 га құрайды. Бұл аудандағы ормандар орта сапалы ормандарға жатады. Шаруашылықта орман 73% құрайды. Бұл жерде бұғылардың саны шамамен 421 особы құрайды. Бұғылардың популяциясының тығыздығын есептеңіз. Егер орта сапалы ормандарда әр 1000 гектарда бұғылар 3 – 5 особь құраса, осы жердегі бұғылардың популяция тығыздығын анықтаңдар (оптимальды, төмен, жоғары, өте жоғары).

Жауабы: Жаңа жағдайларға акклиматизацияланған мангустар өз отанымен салыстырғанда сиымды ортаға тап болды. Аралдарды олардың санын реттеушілер болмады, нәтижесінде, ол өте қатты көбейді. Мангустар егеуқұйрықтарды ғана емес, басқа да қант қызылшасының зиянкестері- буынаяқтылардың табиғи жауы болатын жануарлармен қоректенді.

3. Ресейдің солтүстік еуропа бөлігінде 27 жылда ақ қояндардың терісін дайындау өзгерісінің графигін салыңыз (дайындау көлемі балмен беріледі). Балдар: 2, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 15, 30, 80, 100, 60, 55, 0, 1, 1, 1, 2, 8, 90, 100, 100, 130, 10, 2, 1, 2. Ақ қояндар санының динамикасында бір цикл қанша жылға созылады?

Жауабы: Шамамен 12 жыл.

4. Популяция тығыздығының көрсеткішін бағалайтын шаманы таңдаңыз:

а) 20 особь;

б) 1гектарға 20 особь;

в) көбейетін 100 аналыққа 20 особь;

г)  20%;

д) 100 тұзаққа 20 особь;

е) жылына 20 особь.

Жауабы: б

5. Туу (немесе өлу) популяция көрсеткішін бағалайтын шаманы таңдаңыз:

а) 100 особь;

б) жылына 100 особь;

в) гектарға 100 особь;

г) 100.

Жауабы: б

6. Ересек жеміс беретін шыршаны қоршайтын жердегі 10 м² ауданда майда кішкене шыршалардың өскіндерінің саны 700-900-ге жетеді. 20 жылдан кейін осы ауданда 2-3 жас шырша қалады. Неге шыршалардың көпшілігі тіршілігін жойған? Бұл құбылыстың биологиялық мәнін түсіндіріңіз.

Қосымша материалдар мен ақпараттар

1. Верхоянскіде тіршілік ететін ақ қоян популяциясы Волга ауданында мекендейтін популяциядан ерекшеленеді. Мысалы, олардың қоректік тағам құрамы әртүрлілігіне байланысты ішектерінің ұзындығы да әртүрлі болады: оңтүстіктегісі жапырақтарды кеміреді, ал солтүстіктегісі қылқан жапырақтылар, жемісті бұталар мен шөптерді жейді, бірақ олардың екеуінде де ұзын соқыр ішек болады. Солтүстік популяцияда көбею кезеңі қысқарған, аналығы жаз бойына тек бір ғана ұрпақ, ал оңтүстіктегі қоян екі – үш ұрпақ береді. Популяцияның жас ерекшелік құрамы да әр түрлі.
2. Түрлердің қоныстану жылдамдығын популяция мүшелерінің көбею орны мен туылу орнының арасындағы қашықтықпен сипаттауға болады. Кірпі үшін ол әр түрлі жағдайларда 200-1000 м аралығында, көртышқан үшін 170 м, ақ қоян үшін 400 м, ор қоян үшін 3 км, кәдімгі тиін үшін 7 км, бұлғын үшін 19 км. Кейбір жыл құстары туған жерінен 1000 – 1500 км ара қашықтықта көбейеді. Өсімдіктер тұқым, спора, тозаң арқылы таралады.
3. Лена өзенінің төменгі ағысында тіршілік ететін ұзындығы 70м болатын бекіре 12–14 жасынан бастап көбеюге қабілетті. Салмағы 13 кг-дай болатын кәрі особы 50 жылға дейін тіршілік етеді. Алдан өзенінде тіршілік ететін ұзындығы 58 см болатын бекіренің аналығы уылдырығын 10–12 жасында шашады. Ал бұлардың ең кәрі особы – 21жастан аспайды.
4. Қаршыға – қырғи ұясына 4-6 жұмыртқа салады. Ата – аналары барлық балаларын бірдей қоректендірмейді. Сондықтан олардың ішіндегі бір бөлігі өліп қалады. Балаларының орташа саны, ұядан шығаратыны әдетте үшеу. Россияның батысында ересек құстардың өлімі тіршілігінің бірінші жылында 50 %, екінші жылында 40%. Ұядан ұшқаннан кейінгі тіршілігінің орташа ұзақтығы 2 жыл, жоғары шама – 9 жыл. Қырғи өз ұяларын бір – бірінен үлкен ара қашықтықта орналастырады. Мұндай жағдайда көбею және өлім саны үлкен шамада емес, 2–4 рет болады. Осындай тіршілік ерекшеліктеріне байланысты қырғи популяцияларының туылым мен өлім жітім процестерін сипаттаңыздар.
5. Әр түрлі жануарларда тіршілік ететін учаскелерін қорғау әдісі түрліше. Кейбір түрлер, мысалы, сарышұнақ, территорияға бөлек организмдердің енуіне белсенді түрде жауап береді. Оларда аталық пен аналық бөлек учаскелерді иемденеді, бірақ жердің тек бір бөлігін қорғап, ал басқаларын көршілерімен бірге пайдаланады. Олар шекара бұзушылармен төбелесіп, қуып шығады. Көптеген түрлер мекендеген территорияларының шекарасына нәжісімен немесе арнаулы бездерінің бөлінділерімен белгі салады. Қаршығаның бұл бездері табанында, суырларда аналь тесігінің маңында орналасады. Құстарда дыбыстық сигнализация дамыған. Аталықтарының көктемгі ән салуы – ұя участогінің бос еместігінің белгісі.
6. Шегірткелердің кейбір түрлерінде: жалғыз және үйірлік өмір сүру кездеседі. Жалғыз өмір сүрген шегіртке отырыңқы тіршілік етеді және орташа қоректенеді. Ал үйірлік түрі мазасыздығымен және орын ауыстырғыштығымен ерекшеленеді. Шегірткенің үлкен топтары алдымен жерде қозғалып, кейін қанатталып, үлкен бұлт құрып, туған жерінен жүздеген және мыңдаған ара қашықтыққа ұшады. Кейбір үйірдің салмағы бірнеше млн тоннаға жетеді.