ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ

КАФЕДРА ЗООЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ

Энергетика особи и демография популяций

(Энергетический баланс особи и его связь с демографическими популяционными параметрами)

 

     Современные прогностические модели в экологии популяций и сообществ включают природные лимитирующие факторы и ответ на их изменения на уровне организма, влекущий определённые демографические последствия. Многие закономерности в организации сообществ, прежде всего видовое разнообразие, связаны с разной степенью ограниченности демографических реакций сосуществующих популяций на совокупность внешних воздействий. Основу ограниченности диапазона таких реакций составляют консервативные механизмы перераспределения энергии между различными функциями на уровне индивидуума, имеющие онтогенетическую и филогенетическую природу.

     Задача курса состоит:

     в ознакомлении слушателей с основными компонентами энергетического баланса особи и методами их определения, с зависимостями скорости и эффективности процессов поступления и расхода энергии от внешних и внутренних факторов, с пределами варьирования этих компонентов у живых организмов;

     в установлении связи энергетического баланса молодых и половозрелых особей с демографическими популяционными параметрами (рождаемостью, смертностью, скоростью роста популяции, её продуктивностью);

     в оценке степени приспособленности определенных "стратегий" энергетических вкладов у животных в местообитаниях с различным сочетанием лимитирующих факторов.

 

     1. Интенсивность обмена особей. Скорость потребления кислорода как показатель интенсивности обмена. Единицы измерения обмена. Оксикалорийный коэффициент. Составляющие обмена: основной, "стандартный", активный. Их соотношение в разных группах организмов.

     Зависимость обмена от температуры. Показатель Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса, "нормальная" кривая Крога. Реакция на температуру адаптированных и неадаптированных пойкилотермных животных. Отсутствие "холодовой адаптации".

     Зависимость обмена от концентрации пищевых ресурсов. Активный обмен и скорость питания. Специфическое динамическое действие пищи. Соотношение энерготрат на поддержание и на рост в зависимости от концентрации ресурсов.

     Зависимость обмена от массы тела. Природа аллометрических зависимостей. Снижение удельного обмена с ростом массы особи. "Закон Рубнера" и "правило Бергмана" - насколько они соответствуют современным данным?

     2. Скорость питания особей. Рацион и единицы его измерения. Максимальный рацион. "Пороговые" режимы питания в градиенте концентрации ресурса: начальная лимитирующая концентрация и концентрация нулевого рациона. Три типа функциональной реакции потребителя на ресурс. Уравнение Ивлева, "уравнение дисков" Холдинга и его сводимость к уравнению Михаэлиса-Ментен-Моно. Избирательность питания: потребление взаимозаменяемых, незаменимых и переключающих ресурсов.

     Зависимость рациона от температуры. Меньшие значения коэффициента Q10 и возможности адаптации к температурным диапазонам по сравнению с обменом.

     Аллометрическая зависимость рациона от массы тела. Снижение удельного рациона с ростом массы особи.

     3. Индивидуальная продукция (рост) особи. Соматическая и генеративная
продукция. Эффективность роста: показатели К1 и К2. Усвояемость пищи. Скорость роста как функция достигнутой массы тела: уравнения Броди, Шмальгаузена, Берталанффи, параболический рост, балансовые модели роста. Удельная скорость весового роста. Изменение эффективности роста с возрастом.

     Зависимость скоростей развития и роста от температуры. Правило "сумм температур" и его связь с другими температурными характеристиками биологических процессов. Зависимость эффективности роста от температуры.

     Рост и его эффективность как функции концентрации ресурса и рациона особей. "Пороговые" режимы ростовых процессов и процесса питания. Смертность особей и перераспределение энергии между продукцией и поддержанием при лимитировании ресурсами. Совместное влияние температуры и обеспеченности пищей на ростовые процессы и смертность. "Цена" размножения: прямые и отложенные траты. "Плюсы" и "минусы" большой массы тела. Гигантизм как тупиковая ветвь эволюции. "Цена" потомка, её связь со смертностью молоди.

     Удельная скорость роста - эволюционно оптимизируемый параметр. Почему эффективность роста не достигает максимальных величин у всех организмов? "Плюсы" и "минусы" активного и пассивного питания, теплокровности и холоднокровности, быстрого и медленного роста.

     4. Динамические популяционные параметры. Рождаемость, смертность и удельная скорость роста. Методы оценки рождаемости по параметрам жизненного цикла. Границы применения и допущения, лежащие в основе расчетных формул. Влияние на рождаемость энергетического бюджета особей. Факторы, лимитирующие величину рождаемости.

     Удельная скорость роста численности как функция параметров жизненного цикла. Уравнение Эйлера-Лотки и его производные. Использование скорости роста в оптимизационных моделях. Ограниченность этого параметра как меры приспособленности популяции.

     Продукция популяции - параметр, интегрирующий индивидуальные и популяционные ростовые процессы. Методы расчёта продукции. Возможности использования продукции в оптимизационных моделях.

 

     5. Стратегии жизненного цикла - совокупность признаков, определяемых энергобюджетом особей. Представление об оптимальной стратегии, обеспечивающей максимальную продукцию и экологическую эффективность. Сосуществование видов - реализация нескольких стратегий в условиях невозможности достижения единственного оптимума. Роль динамики лимитирующих ресурсов и нарушений в поддержании сосуществования видов.

 


Составитель -  старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Юрий Эдуардович Романовский (кафедра Общей экологии Биологического ф-та МГУ)

*Спецкурсы

На сайт Биологического ф-та МГУ
На сайт МГУ

Дизайн сайта: Сергей В. Огурцов, 2005-2010

E-mail: compclass7@yandex.ru

На начальную страницу