Популяции

Вид — это совокупность особей, с наследственным сходством морфологических, физиологических, экологических и генетических особенностей. Особи вида свободно скрещиваются, и дают плодовитое потомство, приспособленное к определенным условиям жизни и занимающее определенный ареал.

Ареал — это территория, на которой обитает и развивается вид.

Для существования какого-либо вида необходимы определенные условия обитания. Поэтому виды занимают ту территорию, которая наиболее приспособлена для их жизни.

На этих территориях виды группируются, образуя сообщества на отдельных участках своего ареала. Такое сообщество называется популяцией. 

Популяция — это основная единица вида. Именно в популяции происходит воспроизведение видов. Наследственная передача потомкам его свойств и признаков.

Другими словами, популяция – это исторически сложившаяся совокупность особей одного вида, более или менее длительное время занимающая определённое пространство (ареал) и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.

Биологические виды обычно представлены множеством популяций, которые часто друг от друга изолированы.

Популяция же занимает ту часть ареала, в которой отсутствуют изоляционные барьеры. Каждая популяция приспосабливалась (адаптировалась) к среде своего обитания. Характерные черты этого приспособления передаются из поколения в поколение.

Таким образом, из-за разных условий обитания в отдельных популяциях могут накапливаться свойства, отличающие их друг от друга, иногда такие изменения могут привести к образованию нового вида.

Представим образование новых видов на примере серой и черной вороны. Когда-то они имели общего предка и один ареал.  Потом между популяциями возникла географическая преграда, вероятно, ледник, и на изолированных территориях в разных условиях существования за счет естественного отбора в популяции, возникли новые подвиды, а затем и виды. В дальнейшем географическая изоляция исчезла. Образовалась контактная зона, и в ней у серой и черной ворон, появились гибридные популяции. Это свидетельствует о близком родстве видов, и общности их происхождения.  

Значит, популяции обладают изменчивостью. Изменчивость популяции – это важный фактор эволюции. Она повышает внутреннее разнообразие вида. Позволяет закрепиться виду в новых местах обитания.

Таким образом, изменчивость приводит не только к разнообразию в популяции. Но и к образованию новых подвидов и видов. Это процесс исторический. И очень сложный. Он длится многие миллионы лет.

Примером может служить лисица, она образует несколько видов… Обыкновенная лисица заселяет, хотя и с разной плотностью, все ландшафтно-географические зоны, начиная с тундры и субарктических лесов вплоть до степи и пустынь, включая горные массивы во всех климатических зонах. А степная лисица обитает в степи и лесостепи. Несмотря на внешние отличия между ним возможно скрещивание. А вот обыкновенный писец, распространён в Тундре и Евразии. Голубой писец (медновский) населяет остров Медный (Командорские острова).

Разрыв ареала у вида уменьшает вероятность скрещивания у подвидов. Это обстоятельство ведёт к морфологическим изменениям, и постепенному образованию новых подвидов.

Границы популяции размыты и часто зависят от численности животных.

К примеру, возьмём полёвок, это мелкие мышеобразные грызуны с длиной тела 7—50 см. Популяции полёвок расширяются при увеличении количества особей, и сокращаются при ее снижении.

Так же популяциям одного вида и разных видов свойственно пересекаться. Например, популяции одного и того же вида птиц контактируют на местах зимовок или во время миграции.

Миграция – это переселение животных в другую среду обитания, вызванное изменениями условий существования в местах прежнего обитания, либо изменениями требований животного к этим условиям на разных стадиях развития.

Популяциям свойственно пересекаться. Таким образом они взаимодействуют друг с другом, образуя – биотические сообщества. 

Биотические сообщества — это совокупность популяций, которые населяют определённую территорию (биотоп).

Термин биотическое сообщество используется также для обозначения естественных группировок различного размера — от древесного ствола до морских глубин или бескрайнего леса.

При изучении популяций часто возникают вопросы: от чего зависит численность и распределение организмов в популяциях тех или иных видов? Как виды уживаются и какое влияние они оказывают друг на друга?

Структуру и характеристики популяции изучает наука экология.

Экология – это наука о взаимодействиях живых организмов и их сообществ между собой и с окружающей средой.

Первым экологом, начавшим изучать биотические сообщества, был Шелфорд Виктор Эрнест американский зоолог, специалист в области экологии, главным образом водных организмов.

Шелфорд Виктор Эрнест

Чем больше популяция, тем большее влияние она оказывает на окружающую природу. От популяции зависит круговорот веществ, энергетический обмен между живой и неживой природой.

Каждый организм популяции в отдельности обладает биологическими свойствами (например, ростом и развитием). А группа организмов, то есть целая популяция, обладает групповыми свойствами, которые присущи только популяции в целом.

Перечислим такие свойства.

Рождаемость (скорость прироста численности).

Смертность (скорость сокращения численности в результате гибели особей). 

Общая численность особей, либо общая биомасса и количество для растений.

Возрастная структура (соотношение численности разновозрастных особей).

Все перечисленные показатели в купе называются демографическими.

Изучение демографических показателей имеет большое практическое значение. Например, при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок.

В данном случае нас интересуют прежде всего изменения популяции в целом, возможность прогнозировать эти изменения, регулировать их.

Поэтому для начала необходимо узнать причины и скорость популяционных изменений. Уметь измерять различные показатели природных объектов.

Для определения численности популяции применяются различные методы.

Если речь идет о крупных и хорошо заметных организмах, применяется аэрофотосъемка.

Аэрофотосъёмка — это фотографирование территории с высоты от сотен метров до десятков километров при помощи аэрофотоаппарата, установленного на атмосферном летательном аппарате (самолёте, вертолёте, дирижабле).

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.

В качестве меток применяют ленту сигнальную ножную, ушные бирки, кольца для окольцовки птиц и другие.  

Плотность популяции является количественным показателем оценки популяции.

Плотность популяции – это численность особей, отнесенная к единице занимаемого пространства.  Данный показатель рассчитывается при помощи методов математической статистики.

Таким образом пространственное распределение особей может быть случайным. Такое распределение особей вида с равной вероятностью может встретиться в любой точке биотопа. Этот тип распределения, очевидно, наблюдается в условиях однородной среды при отсутствии достаточно сильных взаимодействий особей.

Распределение может быть также равномерным. При таком распределении особи вида встречаются примерно через равные промежутки, т.е. находятся друг от друга на одном и том же расстоянии. Равномерное распределение наблюдается в тех случаях, когда распределение вида определяется главным образом взаимодействием особей, например, конкуренцией за площадь питания.

Распределение также может быть пятнистым. В таком случае особи образуют отчетливые скопления в одних участках биотопа и отсутствуют или малочисленны в других.

Примерами распределений могут быть, 500 деревьев произрастающие на 1 га леса, 5 млн особей хлореллы находятся на 1 кубометре воды; или 200 кг рыбы, которые обитают на 1 га поверхности водоема.

В популяции всегда происходит смена поколений. Поэтому рассчитывают показатели рождаемости и смертности.

Рождаемость – это 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. Если рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Например, когда мелкие грызуны заселяют склады зернохранилищ.

Рождаемость в эти периоды у грызунов достигает максимума, так как условия существования благоприятные.

В дальнейшем, по мере роста численности популяции, условия жизни особей начинают ухудшаться. Рост численности популяции замедляется, а в конечном итоге она достигает уровня, соответствующего сложившимся экологическим условиям. Одновременно происходит и снижение рождаемости.

Можно сказать, что рождаемость напрямую зависит от условий обитания.

Смертность же оценивается числом особей, погибших за определенное время.

Иногда гибель отдельных организмов может улучшить качественный состав популяции, повысить ее выживаемость.

Например, больная косуля становиться жертвой волка. В данном случае изъятие больной особи препятствует распространению болезней, которые могли быть губительны для всей популяции.

Возрастная структура популяции подразделяется на три основные группы: пререпродуктивную (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.