Популяционный анализ

ЛЕКЦИЯ 8

Пространственная структура популяций. Рациональное использование ресурсов среды популяций достигается упорядоченным размещением особей на занимаемом участке. Большинство популяций имеет постоянную территорию и временные поселения. Постоянную территорию называют «ядром» популяции, а временные поселения, «периферию» занимают микропопуляции, которые образуются при возрастании численности в годы, наиболее благоприятные для размножения. Различают типы пространственного размещения особей в популяции: равномерное (а), диффузное (б) и мозаичное (в) – рис. 1.1-4.

Рис.1.1-4. Типы пространственного распределения особей в популяциях: А-равномерное, Б-диффузное, В-мозаичное

В понятие пространственной структуры входит и социальная организация. Для нее свойственен определенный стереотип поведения. Она регламентирует использование пространства и пищи. Различают два типа социальной организации популяций: одиночную (семейную) и групповую. При одиночной организации территория принадлежит одной. Члены семейства могут метить и строго охранять границы этой территории. У многих животных индивидуальные участки сохраняются в течение всех сезонов и на протяжении всей жизни. Для других животных и растений характерно групповое использование пространства. Они образуют стаи или колонии, обеспечивая более благоприятные условия микроклимата (например, муравейник или колония пингвинов). Колониями являются и гнездования птиц с тесно расположенными гнездами, что обеспечивает защиту от врагов и микроклимат. Причины, вызывающие увеличение популяций приводят к её миграции (стаи саранчи, млекопитающих). Млекопитающие парнокопытные образуют стада, на период спаривания распадающиеся на прайды и кланы.

Половая структура популяций. Популяции большинства видов состоят из особей мужского и женского пола, если это не однодомные растения или не партеногенетические животные. Особям мужского и женского пола свойственны отличия в протекании биохимических и физиологических процессов, и поэтому они по-разному осваивают среду и ее ресурсы, на них в разной степени влияют одни и те же факторы среды. Различна роль самцов и самок в обеспечении выживаемости молодняка. Половая структура популяций млекопитающих изменяется в результате следующих процессов:

1) Неравномерного отмирания самцов и самок; разной продолжительностью их жизни;

2) неравномерного распределения полов уже при рождении (но к половозрелому возрасту соотношение обычно выравнивается 1:1).

Таким образом, у каждого вида организмов, образующих популяцию, свой темп полового размножения, число семян или детенышей в потомстве, свои скорость отмирания популяции и продолжительность жизни. Эти характеристики называются демографическими показателями популяции. К ним относятся также общая численность, плотность расселения и скорость роста популяций. Каждая поп имеет особые характеристики, присущие только ей и неприменимые к отдельным организмам. Наилучшим образом популяцию как группу организмов характеризует обилие — определенное число особей на данной площади. Мерой обилия особей какой-либо популяции может быть общая численность популяции или её биомасса, что более применимо к растительным организмам. Однако измерить общую численность некоторых популяций на практике бывает довольно трудно, поэтому пользуются таким понятием, как плотность популяций— это число особей (или биомасса), приходящееся на единицу площади или объема жизненного пространства (в воде или почве). Зная плотность популяций в момент времени, можно судить о росте размножении, старении популяции.

Рождаемость — это способность популяции к увеличению численности размножением особей. Показатель рождаемости — число новых особей (яиц, семя родившихся в популяции за определенный промежуток времени. Различают максимальную (абсолютную, физическую) и экологическую рождаемость.

Правило максимальной рождаемости, или воспроизводства гласит: в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение ограничивается физиологическими особенностями вида. Обычно существует экологическая, или реализуемая, рождаемость, возникающаяв условиях среды.Максимальная рождаемость — тот предел, который характерен для скоростей увеличения числа особей в популяции.

Смертность — это показатель состояния популяции, противоположный рождаемости, для того чтобы популяция не исчезла совсем и не возрастала выше необходимого уровня. Существует определенное равновесие процессов рождаемости и смертности. Организмы умирают, даже когда условия жизни вполне благоприятны, а влияние внешних факторов не изменяется в худшую сторону. При появлении новых неблагоприятных факторов среды смертность возрастает.

Таким образом, возрастание смертности — это сигнальный показатель неблагоприятного изменения внешних воздействий (ухудшения условий окружающей среды).

Как правило, смертность высока на ранних стадиях развития, затем снижается и вновь возрастает к старости. Каждый организм характеризуется своей индивидуальной продолжительностью жизни, уровнем рождаемости и смертности. Это можно отразить кривыми выживания (рис. 1.1-5). Их разделяют на три типа:

I-Выпуклая кривая (человек и многие животные) получается, когда смертность увеличивается резко к концу жизни, а до того времени остается низкой.

II-Средняя кривая (птицы, мышы, кролики) отражает изменение смертности у промежуточного типа животных и мало меняется с возрастом.

III -Сильно вогнутая кривая характерна для (рыбы, устрицы, дуб и т.д.) получается в том случае, когда смертность очень велика на ранних стадиях жизни. Смертность велика как у плавающих мальков, так и у прорастающих желудей. Когда особи подросли и приспособились к условиям среды, смертность резко снижается.

Динамика популяций. В процессе жизни внутри каждой популяции происходят изменения, связанные с рождением новых, старением взрослых, отмирания старых особей, то есть в ходе эволюции популяции живых организмов обретают новые свойства.

Например, некоторые организмы приобретают способность существовать в суровых условиях: в пустынях (саксаул, тамариск), в полупустынях, в зоне тундры (мхи, карликовые деревья). Такие популяции не приспособлены к резко меняющимся условиям и факторам среды антропогенного характера. Они очень чувствительны к возрастающим воздействиям человека, легко уязвимы и трудно поддаются восстановлению. Другие организмы, в основном жители умеренных зон, особенно популяции животных (большинство насекомых) и однолетних растений (травы), способны выдерживать значительные нарушения условий жизни. Их численность может колебаться в очень широких пределах. Максимальная численность в благоприятные годы и минимальная — в неблагоприятные может различаться в десятки, сотни и даже тысячи раз.

Рост популяций и колебание численности. Характер увеличения численности популяций может быть различным. Выделяют несколько типов роста популяций. Например, два из них показаны на рис. 1.1-6, отображающем возрастание численности особей по во временном интервале. Параболической кривой описывается темп роста популяции при возрастающей плотности до тех пор, пока не начнет действовать фактор, ограничивающий рост (например, полностью использованные ресурсы питания или воздуха).

S-образная кривая описывает события, когда рост популяции вначале увеличивается медленно, затем стремительно растет, но под влиянием сопротивления среды постепенно замедляется и исчезает вовсе. Наступает равновесие или стационарное состояние, когда число особей не увеличивается. Теперь число особей слабо отклоняется от некоторой более или менее постоянной величины. Эти небольшие колебания численности обусловлены сезонными или годовыми изменениями температуры, влажности, количества пищи (например, популяции комаров, мух и т. д). Примером циклических колебаний численности могут служить циклы трех- и четырехлетней периодичности северных грызунов (мышей, леммингов) и хищников (полярной совы, песцов).

Увеличение популяций приводит к миграции, изменению физиологического состояния, например, нейро-эндокринной системы. Это отражается на снижении устойчивости к стрессам, приводит к увеличению заболеваний, возрастанию смертность. Такие механизмы, как внутренние регуляторы численности, настроены на некоторые пороговые значения. Сезонные колебания численности иногда обеспечиваются действием этих же механизмов.

Известен принцип скопления особей В. Олли: скопление (агрегация) особей усиливает конкуренцию между индивидами, но способствует выживанию группы в целом; следовательно, как перенаселенность, так и недонаселенность, препятствующая агрегации могут служить лимитирующими факторами. Процессы поддержания определенной численности и плотности обусловлены гомеостазом, а процессы изменения численности популяций во времени, вызваны популяционной динамикой.

Дата добавления: 2014-01-06