|
Популяция и экосистема
Природные сообщества состоят из
популяций различных организмов,
способных к
самовоспроизведению.
Каждая популяция представляет собой
группировку особей одного вида,
расположенную на
определенной
территории. Вид, как правило,
включает
множество популяций,
изоляция между которыми никогда не
бывает абсолютной. Особи популяции
способны к миграции и
расселению, их
распределение зависит от
географических
преград в пределах
ареала вида, а также от характера
местообитания, численности вида. В
пределах вида существуют
обособленные группировки: например,
популяции многих
млекопитающих
состоят из семейных групп или стад. От
взаимоотношений особей в популяции
между собой и со средой
обитания
зависит структура популяции и
динамика
численности.
Популяция состоит из многих частей,
которые находятся в определенных
соотношениях. Так,
возрастная
численность определяется
соотношением особей
разного
возраста; половая структура -
соотношением
количества самок и
самцов; генетическая и фенетическая
структура - соотношением в популяции
особей с разными
генотипами и
фенотипами. Пространственная
структура
определяется особенностями
размещения особей в пространстве.
Часто особи одного вида образуют
скопления или группы,
которым
свойственно территориальное
поведение. Животные
охраняют свою
территорию, сигнализируют другим
особям о том,
что участок занят.
Пространственная структура популяции
может изменяться во времени: она
зависит от сезона года,
численности и
возраста популяции и т.д. Динамика
численности
популяции - это
изменение числа особей в популяции, а
численность (или поголовье) - общее
число особей в
популяции. В связи с
трудностью определения общей
численности популяции на практике
определяют плотность
популяции -
число особей, приходящихся на
единицу площади
(или объема - при
обитании в толще воды или почвы).
Численность в популяции изменяется
вследствие миграции,
смены поколений,
изменения соотношения прибыли новых
особей
благодаря рождению и
вселению из других популяций, а также
в
результате убыли - гибели или
выселения особей. Изучение
динамики
численности популяций имеет важное
значение в целях
предсказания
вспышек численности вредителей или
промысловых
животных.
Способность организмов к увеличению
численности за данный промежуток
времени называют
биотическим
потенциалом вида. Прирост крупных
млекопитающих
невелик - в
благоприятных условиях их численность
возрастает
лишь в 1.05-1.1 раза, тогда
как у ракообразных (например, тлей,
дафний) численность за год может
вырасти в 1016-1030 раз.
Численность
бактерий или одноклеточных
водорослей в
идеальных условиях будет
расти в геометрической прогрессии
(экспоненциальный рост). Абсолютной
скоростью роста
численности называют
величину изменения численности за
единицу времени, а удельной
скоростью роста - скорость
прироста на
душу населения; эта величина и
отражает
биотический потенциал. Как
правило, экспоненциальный рост
наблюдается короткий период времени
и при избытке ресурса
(пищи, места для
размножения, отсутствия
неблагоприятных
факторов среды). По
мере ухудшения условий удельная
скорость
роста снижается и, достигнув
определенной плотности, численность
популяции перестает расти. Такую
предельную плотность,
которую
достигает популяция в конкретных
условиях, называют
емкостью среды.
При плотности популяции, равной
емкости
среды, скорость потребления
ресурсов равна скорости их
возобновления, т.е. численность
популяции будет колебаться
вблизи
некоторого среднего уровня. В случае,
когда плотность
становится больше
емкости среды и ресурсов становится
мало,
в популяции возрастает
смертность.
В популяциях многоклеточных
организмов удельная скорость роста
зависит от рождаемости и
смертности,
тогда как в популяциях
микроорганизмов скорость
роста
зависит от скорости деления клеток
(исходные клетки
делятся на дочерние,
что определяет рост численности). У
многоклеточных организмов различают
удельную рождаемость (ее
выражают в
числе особей на особь в единицу
времени -
например, у человека
выражают рождаемость детей в год на
1000 человек) и абсолютную
рождаемость (число особей,
появившихся в популяции в единицу
времени), а также
смертность
(абсолютную и удельную) - скорость
убыли
численности популяции
вследствие гибели особей от хищников,
болезней, старости и других причин.
Если рождаемость выше
смертности, то
удельная скорость роста будет
положительной,
если же смертность
выше рождаемости, то скорость роста
будет
отрицательной - численность
популяции убывает. Рождаемость,
смертность и динамика численности
популяции напрямую связаны
с
возрастной структурой популяции.
Поэтому чтобы предсказать
изменения
численности реальной природной
популяции, следует
знать ее
возрастную структуру, половой состав,
а также
плодовитость особей разного
возраста. Для таких расчетов
используют различные математические
модели. Они достаточно
сложны и
требуют для расчетов применение
вычислительных
машин.
В природных условиях изменение
численности популяции носит
колебательный характер.
Амплитуда
колебаний зависит от особенностей
вида и от
условий существования. У
многих крупных позвоночных (при
относительно постоянных условиях
окружающей среды)
численность
колеблется всего в несколько раз, тогда
как,
например у насекомых, колебания
численности популяции шире - в
40-50
раз, а в отдельные годы, при
благоприятных условиях,
возникают
резкие вспышки численности, когда она
возрастает в
десятки и даже в
миллионы раз. Например, вспышки
численности
саранчи, происходящие с
интервалом, примерно, в сорок лет.
Кроме нерегулярных вспышек
численности, могут иметь место и
регулярные вспышки, которые будут
обусловлены различными
факторами
среды (температура, пищевые ресурсы
и т.п.).
Факторы, влияющие на
численность популяции, делят на не
зависящие (абиотические факторы) и
зависящие (биотические
факторы -
конкуренция, хищничество,
обеспеченность пищей,
распространение инфекций и т.д.) от
ее плотности.
Множественность
механизмов регуляции численности
популяции в
природных условиях
способствует тому, что в природных
популяциях редко наблюдается
катастрофический рост
численности,
подрыв ресурсов и гибель
популяции.
Все приспособительные реакции
организмов в природе направлены на
то, чтобы повысить
вероятность
выживания и оставления потомства.
Экологическая
стратегия - общая
характеристика роста и размножения
данного
вида. Она включает темп
роста особей, время достижения
половой зрелости, плодовитость и
другие характеристики.
Экологическая
стратегия зависит от многих факторов,
но
особенно важны те, которые
оказывают влияние на стратегию роста
и размножения, т.е. факторы,
влияющие на смертность.
Экологические стратегии весьма
разнообразны, но выделяют в
основном
два крайних типа стратегии,
получивших название r-
и К-стратегии
(символы взяты из уравнения
логистического
роста численности
популяции). r-стратегия определяется
отбором на повышение скорости роста
популяции в периоды ее
низкой
плотности, а К-стратегия возникает под
действием
отбора на повышение
выживаемости при высокой плотности
популяции, близкой к емкости среды.
К-стратеги медленно
развиваются,
имеют более крупные размеры и
большую
продолжительность жизни,
образуют небольшое число более
крупных, хорошо защищенных
потомков; r-стратегия чаще
встречается у организмов, живущих в
среде с резкими
изменениями условий
среды - в эфемерных (существующих
очень
недолго) биотопах, в
пересыхающих лужах. Численность в
таких
популяциях резко колеблется, но
наблюдается высокая скорость
размножения, так как благоприятный
период времени очень
недолог и
особям выгодно быстро достигать
половозрелости.
К-стратегия
характерна больше для популяций,
обитающих в
стабильных условиях
среды или в условиях закономерно
меняющихся (например, сезонные
изменения). Поэтому у
К-стратегов
потомство менее многочисленно, но
зато
конкурентноспособное. Между r- и
К-стратегиями много переходов,
но
выделение этих двух основных типов
стратегий помогает
объяснить связь
между разнокачественными
характеристиками
популяции и
условиями среды.
|
<Общая биология>
|
