Динамика популяции

В природе совокупность особей вида, группируются в популяции. Популяции населяют какие-то отдельные небольшие участки ареала.

Популяция — это группа одновидовых организмов, занимающих определённый участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.

Популяция обладает «биологическими особенностями», которые она разделяет со всеми составляющими её организмами, ― растёт, подразделяется на более мелкие подгруппы, изменяется вместе с изменением условий жизни.

Одновременно она обладает «групповыми особенностями», которые служат уникальными характеристиками группы и присущи только группе особей в целом.

Например, такие демографические показатели, как численность организмов, плотность, рождаемость, смертность, возрастной состав, нельзя применить к отдельным организмам, они могут характеризовать только популяцию в целом.

Важно знать, как изменяются те или иные популяции, для того чтобы можно было прогнозировать эти изменения и регулировать их.

Например, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок.

Но для начала необходимо изучить саму популяцию. То есть изучить характер изменения основных демографических показателей.

Самый важный показатель популяции это ее численность?

Численность популяции и количество особей в ней может меняться из-за изменения каких-либо факторов, например климатических. Но сами популяции как таковые все равно сохраняются.

Для определения численности популяции применяются различные методы. Если речь идёт о крупных и хорошо заметных организмах, применяется аэрофотосъёмка. В других случаях применяется метод мечения. Животных ловят, метят и отпускают обратно в природу. Через некоторое время производят новый отлов и по доле меченных животных определяют численность популяции.

По результатам строятся графики и определяется динамика численности популяции или колебания численности.

На графике показана динамика численности популяции сайгака, которая занимает площадь около 10 тыс. кв. км на территории Калмыкии.

На графике видно, что динамика численности имела циклический характер: за ростом следовала депрессия.

Пик численности был зафиксирован в середине 50-х годов, затем в конце 70-х численность вновь увеличилась. Начавшийся в конце XX века очередной подъем остановился, после чего популяция резко деградировала.

С численностью популяции неразрывно связана ее плотность.

Плотность популяции ― это численность особей, приходящаяся на единицу площади или объёма (на 1 м2, на 1 га, в 1 мм2 и т.д.).

Не следует путать понятия «численность» и «плотность».

Например, 100 деревьев могут расти на площади 1 га — это невысокая плотность. И 100 деревьев могут расти на площади 0,5 га — это вдвое большая плотность.

Численность популяции бука на всей ее территории составляет 1,5 тыс. деревьев при плотности 150 деревьев на 1 га.

Плотность определяет насыщенность территории представителями данного вида. Особенно важно знать, увеличивается или уменьшается плотность, определяющая направление развития популяции, от чего зависит ее существование.

С увеличением численности плотность популяции возрастает. При расширении свободной территории для расселения плотность может снижаться.

Такое явление в природе наблюдается часто, каждое живое существо пытается выжить и улучшить условия своего существования, а каждый вид — расширить свой ареал.

Для определения плотности необходимо знать пространственное распределение особей популяции. Оно может быть случайным, равномерным и пятнистым.

Изменение плотности популяции растений происходит за счёт рождаемости и смертности.

А изменение плотности популяции животных происходит за счёт рождаемости, смертности и миграции. 

Рождаемость также является важным показателем динамики популяции.

Рождаемость ― это скорость прироста численности, число особей, родившихся за некоторый промежуток времени. Данный промежуток времени у разных популяций разный.

Например, для популяции бактерий единицей времени может быть несколько часов, для планктонных водорослей ― сутки, для насекомых ― недели или месяцы, для крупных млекопитающих ― годы.

Скорость возрастания популяции при сложившихся условиях жизни называется экологической рождаемостью.  

Однако, экологическая рождаемость не постоянна и изменяется в зависимости от физических условий среды и состава популяции.

Смертность также влияет на развитие популяции.

Смертность ― это скорость сокращения численности в результате гибели особей за определённое время.

Иногда гибель отдельных организмов может улучшить качественный состав популяции, повысить ее выживаемость. Например, больная косуля становится жертвой волка. В данном случае изъятие больной особи препятствует распространению болезней, которые могли быть губительны для всей популяции.

Если рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти.

Динамику смертности популяции в зависимости от возраста отображают на кривых выживания.

Существуют три основных типа этих кривых:

I. Сильно выпуклая кривая характерна для видов, у которых смертность резко повышается лишь к концу жизни, а до этого она остаётся низкой. Такой тип кривой характерен для многих видов крупных животных, а также и для человека.

II. Волнообразная кривая характерна для таких видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остаётся более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы. Такой тип кривой можно построить, изучая динамику смертности птиц, мышей, кроликов и других организмов.

III. Сильно вогнутая кривая получается, если смертность очень высока на ранних стадиях жизни. Хорошей иллюстрацией этого типа служат рыбы, устрицы или другие двустворчатые моллюски.

Ещё один немаловажный показатель популяции ― это возрастной состав популяции.

Возрастная структура подразделяется на три основные группы: предрепродуктивную (до размножения), репродуктивную (в период размножения) и пострепродуктивную (после размножения).

В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. В популяциях, находящихся в неподвижном состоянии, возрастное распределение относительно равномерное. А в популяциях, численность которых снижается, содержится большая доля старых особей.

Таким образом, зная все характеристики популяции, мы можем прогнозировать ее изменения и регулировать их.

Динамика популяции.

Динамика популяции ― это изменения основных демографических показателей популяции во времени ― численно

сти, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава) ― под влиянием действующих на них факторов.

Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто рост популяции), который происходит при освоении организмами новых мест обитания или после перенесённой катастрофы.

Выделяют 3 типа динамики популяции.

1.      Для стабильного типа динамики характерна незначительная изменчивость численности. Период колебания численности в среднем составляет 10–20 лет. Стабильный тип динамики характерен для крупных млекопитающих. Например, для слонов.

2.      Лабильный тип (изменчивый). Он характерен для менее крупных животных. Например, для крупных грызунов, которые в отличие от слонов, имеют отличаются меньшую продолжительность жизни. И амплитуда их колебаний укладывается в 5–11 лет. И численность исходя из графика, меняется достаточно значительно.

3.      Эфемерный (взрывной) тип динамики характерен для недолго живущих видов (2–3 года) ― насекомых и мелких грызунов. Данный тип динамики нестабилен. Колоссальные изменения численности могут происходить в течении одного сезона.

Численность популяций в силу различных причин постоянно меняется… происходит колебание численности.

Иногда колебания происходят регулярно, и их можно назвать циклами. Изучать их трудно, для этого требуется длительное время, так как данные о диких организмах часто приходится собирать в течение нескольких лет.

Циклические колебания численности характерны для многих мышевидных грызунов (мышей полёвок, леммингов) и их хищников (полярной совы, песцов).

Примеры значительных колебаний численности демонстрируют некоторые виды северных млекопитающих. Классическим примером 9-10-летних колебаний служит изменение численности зайца-беляка и рыси в Канаде, причём пики численности зайца на год или более предшествуют пикам численности рыси.

Периодические изменения численности популяций — «популяционные волны» — одна из важных характеристик популяции как элементарной эволюционной единицы.

Важное эволюционное значение популяционных волн состоит в том, что они приводят к резкому колебанию концентраций разных генотипов в популяции, что очень важно для естественного отбора.

Часто популяции при помощи механизма обратных связей способны сами регулировать свою численность с тем, чтобы она не превысила предел, за которым может наступить катастрофа. Так, гусеницы некоторых бабочек массово гибнут, если выходят из яиц до окончания холодов (когда они погибают от переохлаждения) либо через длительное время после распускания листьев (тогда они погибают от голода). Если гусеницы появляются вовремя, то популяции грозит перенаселение.

В это время так же на уменьшение численности влияют хищники или паразиты, которые начнут их уничтожать. В данном случае действие регулирующего фактора зависит от плотности популяции.

Плотность популяции, как и численность, очень изменчива. Разным группам организмов свойственны разные уровни и пределы изменений плотности. Например, плотность популяции зяблика в лесу на 1 га может достигать нескольких десятков, а плотность популяции дождевых червей несколько десятков и сотен тысяч особей также на 1 га. В популяции зяблика невозможна плотность даже в несколько сотен птиц на гектар, как и не может существовать популяция дождевых червей при плотности в несколько десятков особей на 1 га.

По уровню плотности популяции можно судить о состоянии и перспективах ее развития. При плотности, близкой к верхнему пределу, в популяции возникает угроза перенаселения, падает рождаемость, возрастает смертность и эмиграция, чем создаются предпосылки для падения численности.

При плотности близкой к нижнему пределу затрудняется контакт разнополых особей, возникает угроза вымирания или длительной депрессии. А повышение рождаемости и усиление иммиграции особей из соседних популяций могут привести к возрастанию плотности.

Плотность популяции увеличивается до тех пор, пока не начинают действовать факторы, ограничивающие рост численности популяции. Ограничение может быть связано с полным использованием потребляемых популяцией ресурсов или с иными видами ограничений. В конце концов достигается биологическое равновесие, которое и сохраняется. Значительные колебания плотности и численности популяций сопровождаются физиологическими и генетическими изменениями составляющих их особей.