Популяциялар экологиясы – демэкология

Демэкология немесе популяциялық экология биоэкологияның бөлімшесі болып табылады және тірі организмдердің популяцияларын, популяция аралық қауымдастықтардың ішінде де, өзінде де жануарлар мен өсімдіктердің тіршілік әрекетін зерделейді.

3.1 Популяция ұғымы

Популяция – бұл белгілі кеңістікті ұзақ уақыт бойы мекендейтін, ортақ генофонды, еркін айқасу мүмкіндігі бар және сол немесе басқа дәрежеде осы түрдегі басқа популяциялардан оқшауланған, бір биологиялық түрлі дарақтар-дың жиынтығы.

«Популяция» терминін алғаш рет даниялық генетик В. Иогансен 1903 ж. қолданды. Популяция биологиялық жүйелер иерархиясында екі жақты орын алады: ол генетика-эволюциялық иерархияның басында және бір мезгілде функционалды-экологиялық иерархияның басында болады (1.4-сурет).

Популяция – тіршілік етудің және табиғаттағы түр эволюциясының элементар түрі. Географиялық және экологиялық популяцияларды ажыратады. Популяциялар монолитті болуы немесе субпопуляциялық деңгейдегі топтама-лардан – отбасылардан, рулық қауымдардан, табындардан, үйірлерден және т.с.с. тұруы мүмкін.

1.4-сурет – Биосфера биожүйелері құрылымындағы популяцияның орны

Популяцияларды зерделеу қазіргі заманғы биологияның экология мен генетика тоғысындағы маңызды бөлімі болып табылады. популяциялық экологияның практикалық маңызы мынадан тұрады: популяциялар биомони-торингтің, табиғи экожүйелерді пайдалану мен қорғаудың нақты бірліктері болып табылады. Адамдардың табиғи ортада немесе шаруашылық бақылауда болатын организмдермен өзара әрекеттесуі тәртіп бойынша, популяциялар арқылы болады.

3.2 Популяциялардың статистикалық сипаттамалары

1. Саны және тығыздығы. Популяцияның саны және тығыздығы деп орта есеппен аудан немесе көлем бірлігіне келетін дарақтардың санын түсінеді. Сыртқы және ішкі факторларға байланысты популяциялардың саны және тығыздығы уақытта ауытқиды – жыныстар бойынша, маусымдар бойынша, ұрпақтан ұрпаққа. Табиғи популяциялардың дәл саны тек жақсы оқшауланған жағдайларда ғана анықталуы мүмкін. Өсімдіктер мен жануарлардың әр түрлі популяцияларында бірнеше ондаған және миллиондаған дарақтар болуы мүмкін; олар бірнеше квадрат метр және көптеген мың квадрат километр аумақты иеленуі мүмкін.

2. Биомасса. Популяция биомассасы деп белгілі аумақты мекендейтін тірі заттың мөлшерін түсінеді. Биомасса г/м² немесе г/м³ өрнектеледі. Биомасса биологиялық өнімділікке – организмдермен уақыт бірлігінде өндірілетін органикалық заттың мөлшеріне байланысты болады.

Құрлықтың биомассасы – 6,5∙10¹² т, мұхиттың биомассасы 2,9∙10⁹ т құрайды. Құрлықта өсімдіктер массасы – 98%, жануарлар массасы 2% құрайды.

3. Жас және жыныс құрамы. Популяцияның жыныстық құрылымы – бұл ондағы әр текті дарақтардың ара қатысы. Оның жыныстық бисексуалды-лығы анық көрсетілген түрлер үшін елеулі маңызы бар – басым көпшілігінде бунақ аяқтылар және омыртқалы жануарлар үшін. Мұндай жануарлардың көпшілігінде жыныстардың ара қатысы ерлер және әйелдер дарақтары хромо-сомалары жұптарының бірінде айырмашылық пайда болғанда анықталады. Жыныстың мұндай екі факторлы хромосомалық анықталуы жыныстардың тең санын қамтамасыз етеді (жыныстардың бірінші реттік ара қатысы). Бірқатар жағдайларда жыныстардың ара қатысы ортаның генетикалық емес, ұрықтану-дан кейін әрекет ететін физиологиялық, гормоналдық факторларымен және шарттарымен анықталады (жыныстардың екінші реттік ара қатысы). Мысалы, көптеген рептилияларда, сондай-ақ құмырсқалар мен термиттерде жыныстың қалыптасуы эмбриондық даму температурасына едәуір байланысты болады. Экологиялық жағдайлардың өзгеруі ұрғашылар мен еркектердің өліміне әр түрлі әсер ететін мысалдар белгілі. Бұл олардың ара қатысының жылдан жылға ауытқуына әкеледі; бір түрдегі әр түрлі популяцияларда ұрғашылар мен еркектердің ара қатысы әр түрлі болуы мүмкін (жыныстардың үшінші ара қатысы).

Популяциялардың жас құрылымы – популяция құрамындағы бір немесе бірнеше ұрпақтың бір немесе әр түрлі төлін білдіретін, әр түрлі жастағы дарақтардың ара қатысы. Популяциялардың жас құрылымы көбею қарқынды-лығын, өлім деңгейін, ұрпақтар ауысымының жылдамдығын көрсетеді. Кез келген популяцияның жас құрамы көптеген факторларға: жыныстық жетілуге жету уақытына, жалпы өмір ұзақтығына, көбею кезеңінің ұзақтығына, ұрпақтардың жалғастығына, әр түрлі жыныстық жасты топтардағы өлімнің сипатына, сан динамикасының типіне байланысты болады.

3.3 Популяциялардың кеңістіктік орналасуы

Популяцияның кеңістіктік құрылымы – бұл популяцияның жеке мүше-лерінің және олардың популяциялық аймақтағы (ареалдағы) топтамаларының орналасу және үлестірілу сипаты. Популяцияда аймақтылық принципі жүзеге асырылады: барлық дарақтар және олардың топтары белсенді физика-химиялық немесе тәртіптік ажырату нәтижесінде пайда болатын жеке және топтық кеңістікті иеленеді. Мысалы, әр түрлі функцияларға сәйкес құстар мен сүт қоректілерде ұялық аумақтарды, некелік аумақтарды, азықтық аумақтарды ажыратады.

Аумақтылық дарақтардың желімденуімен немесе топталуымен жиі үйлеседі, ол жеке организмдер арасындағы бәсекелестікті күшейтеді, бірақ жалпы алғанда топтың тірі қалуына мүмкіндік туғызады. Осылай үйірлер, табындар, мекендер және дарақтардың басқа бірлестіктері құрылады.

Дарақтардың популяцияларда кездейсоқ, біркелкі және топтық үлестірілуін ажыратады (1.5-сурет).

1.5-сурет – Популяцияның кеңістіктік құрылымы

Әр түрлі организмдер үшін қоректік, азықтық белсенділіктің белгілі жеке аудандары мен радиустары және ұрпақтану белсенділігінің радиустары – түзілу (туу және көбею) орны арасындағы орта ара қашықтық. Сәйкесінше маршрут-тардың ұзақтығы, жылжымалылық және тағамдық тәртіп пен популяция ішіндегі қатынастар кезіндегі энергия шығындары ажыратылады.

В. Олли дарақтардың популяцияда желімдену принципін (популя-цияның жалпы тығыздығын) тұжырымдады: дарақтардың жиналуы олардың арасындағы тағам ресурстары және өмір сүру кеңістігі үшін бәсекелестікті күшейтеді, бірақ топтың тірі қалуға қабілетін арттыруға әкеледі. Басқаша айтқанда, жануарлардың әрбір түрі үшін топтың оңтайлы мөлшері және популяцияның оңтайлы тығыздығы болады.

3.4 Популяцияның динамикалық сипаттамалары

Популяцияның динамикалық сипаттамаларына: туу, өлім, тірі қалу қисықтары, өсу жылдамдығы жатады.

Егер мүмкін жылыстауды назарға алмаса, онда популяция саны туудың және өлімнің ара қатысымен анықталады, оларға сыртқы және ішкі популя-циялық факторлар әсер етеді. Жалпы туу – бұл ∆t уақытында қосылған жаңа дарақтардың саны ∆N_n. Ол бар дарақтардың санына байланысты болатын-дықтан, популяция санын анықтау үшін меншікті туу көрсеткішін b=∆N_n/∆tN пайдаланған жақсы, мұнда N – популяцияның бастапқы саны. Максимум мүмкін туу қандай да бір шектеулер жоқ болғанда ғана іске асырылады. Сәйкесінше, жалпы өлім – бұл уақыт бірлігінде өлетін дарақтардың саны (∆N_m); меншікті өлім m=∆N_m/∆tN. Минимум өлім тек мінсіз жағдайларда ғана болуы мүмкін. Ортаның кедергісі оны нақты (экологиялық) өлімге дейін жоғарылатады. Ортаға кедергі келтіру факторлары: тамақтың жетіспеуі, жағым-сыз абиотикалық факторлардың әсері, бәсекелестік, дамудағы ауытқу, аурулар, паразиттер, жыртқыштар, кеңістіктің жетпеуі және т.с.с. болып табылады.

Көптеген организмдерде көбеюге потенциалды қабілеттілік өте көп. Қарапайым қолайлы жағдайларда тізбекті бөліктер арасындағы аралық бірнеше минутқа дейін қысқартылуы мүмкін. Жүгеріде паразиттелетін склеропор саңырауқұлағы күніне бір өсімдікке 6 млрд. спораға дейін тудырады.

Қандай да бір кезеңде популяциялар санының өзгеруі туу және өлімнің салыстырмалы шамаларының айырымымен анықталады. Бұл «лездік» меншік-ті жылдамдық немесе санның өсу тұрақтысы. Оны биотикалық немесе ұрпақтану потенциалы деп атайды:

r = b-m = (∆N_n - ∆N_m)/∆tN = ∆N/∆tN.

Ортаға кедергі толығымен жоқ болғанда популяцияның экспоненттік өсуі байқалады, себебі дарақтар санының өсімі ∆N/N олардың бар N санына пропор-ционал (1.6-сурет, а). Мұны дифференциалдық теңдеумен өрнектеуге болады:

, немесе басқаша айтқанда: ,

мұнда N₀ – дарақтардың бастапқы саны.

Әрбір екі күн сайын 10 есе ұлғаятын микроорганизмдер популяциясында, тәулігіне r = 1,15 дарақ. Қамбалық біз тұмсық, дала тышқаны және адам үшін r сәйкесінше жылына 39,6; 4,5 және 0,02 құрайды; бұл популяцияның сәйкесінше жылына 1 аптадан, 8 аптадан және 35 жылдан кейін екі еселенетінін білдіреді. Ұрықтану потенциалы және ұрпақтану уақыты арасында әр түрлі организм-дерде нақты айқындалған кері тәуелділік бар болады.

Табиғи жағдайларда популяцияның өсуі ерте ме немесе кеш пе ортаға кедергі келуінен тоқтатылады, ол популяция саны неғұрлым көп болса, соғұрлым үлкен болады. Сондықтан нақты өсу қисығы логистикалық тәуелді-лікке бағынып, S тәрізді пішінді қабылдайды (1.6-сурет, б):

,

мұнда К – ортаның сыйымдылығына сәйкес келетін «шекті» сан.

Бастапқы логарифмдік фазадан кейін өсу қисығы максимум сан деңгейіне және өлім тууға тең болғанда (b=m) қанығу тығыздығына асимптотикалық түрде жақындайды. Мұндай жағдайларда r коэффициенті тұрақты болып қалмайды, популяция санына (мекендеу тығыздығына) байланысты өзгереді.

1.6-сурет – Популяциялар санының өсу қисықтары

Популяция өлшемі К жанында әр түрлі тәсілдермен сақталады. Ортаның кедергісі жоғары мекендейтін орны сенімсіз жерлерде тіршілік ететін түрлерде ұрықтану потенциалы өте үлкен болуы тиіс. Керісінше, ортаның кедергісі аз тұрақты экожүйелерде тіршілік ететін түрлер немесе ұрпағы туралы қамқор-лығы дамыған, ұрпақтар немесе табындар құрайтын түрлердің өлім деңгейі төмен болады және аз ұрықтану потенциалын иеленеді.

Орта жағдайларының өзгеруіне байланысты популяциялардың саны және тығыздығы үнемі өзгереді. Әдетте бұл өзгерістер реттелмеген болады және көптеген факторлардың кездейсоқ үйлесуіне байланысты болады. Бірақ кез келген жағдайда популяция тығыздығы ортаның орташа сыйымдылығы деңгейінің жанында ауытқиды. Егер ортаға келтірілетін кедергі, мысалы, қолайлы ауа-райы және тамақтану жағдайларының арқасында ұзақ уақыт бойы азайтылған болса, онда ұрпақтары асып түсетін түрлерде жылдам көбею байқалуы мүмкін. Осылай жәндіктерде санның күрт көбеюі болады. Кейбір популяцияларға белгілі уақыт интервалдарынан кейін – үш жылдан он жылға дейін көтерілу мен құлдырау алмастырылған салыстырмалы реттелген ауыстырулар тән болады. Мұндай циклділіктің себебі популяция ішіндегі ұрпақтану қалпы немесе жыртқыш пен құрбан популяцияларының өзара әсер етуі болып табылады.

Дата добавления: 2014-01-04