Популяция как биологическая экосистема. Пространственные и временные характеристики популяций

Примерами плотности  популяции могут быть 5 млн особей хлореллы на 1 м3 воды, 550 деревьев сосны обыкновенной на 1 га леса.

При возрастании  численности плотность популяции  не увеличивается только тогда, когда  возможно ее расселение, т. е. расширение ее ареала. Расселение продолжается до тех пор, пока популяция не встретится с какой-либо преградой.

II. Временные (динамические) характеристики популяции: рождаемость, смертность, скорость роста и кривая роста.

Данные показатели характеризуют процессы, протекающие  в популяции за некоторый промежуток времени (At). Динамические характеристики всегда строятся по конкретным изменениям, которые произошли в статических структурах. Поэтому классификация популяций по статическим структурам чрезвычайно важна.

Основными статическими показателями структуры популяций  являются численность и распределение  организмов в пространстве, а также  соотношение разнокачественных  особей. В популяции выделяют половые  и возрастные группы и соответственно различают половую и возрастную структуру популяций. Обе эти  характеристики иногда объединяют, говоря обобщенно о демографической  структуре популяции.

А. Рождаемость — число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения.

Показатель  рождаемости — это число новых особей (также яиц, семян), родившихся (вылупившихся, отложенных) в популяции за определенный промежуток времени.

К факторам, влияющим на рождаемость можно  отнести:

а) количество организмов, способных в данный период времени к размножению, которое определяется половой и возрастной характеристиками популяции;

б) соотношение периода размножения к величине популяции;

в) состояние физических условий среды;

г) плотность популяции;

д) плодовитость особей.

Плодовитость  особей — это эволюционно сложившаяся способность животных приносить свойственный каждому виду приплод, компенсирующий в нормальных условиях естественную смертность.

Плодовитость  зависит от возраста, сезона года, степени  обеспеченности животных пищей, заботы о потомстве, вскармливания детенышей, обеспеченности яиц желтком в  цитоплазме, условий окружающей среды.

Рождаемость популяции  не может быть прямо пропорциональна  плодовитости. Например, взрослая самка  трески выметывает миллионы икринок, из которых в среднем доживают до взрослого состояния лишь 2 особи. Отсутствие заботы о потомстве у  рыб компенсируется очень большим числом откладываемых икринок.

Большая плодовитость вырабатывается в ходе эволюции как  способ компенсации численности  особей при высоком уровне смертности (у видов, менее приспособленных  к неблагоприятным условиям среды).

В благоприятных  условиях плодовитость обычно низкая. Например, самки калифорнийских кондоров откладывают только 1 или 2 яйца. Это  делает данный вид более уязвимым к вымиранию, чем такие виды, как  утки и куропатки, которые откладывают  и высиживают от 8 до 15 яиц одновременно.

Рождаемость видов  также зависит от того, сколько  раз в году самки проходят через  полный цикл размножения, и от продолжительности  беременности. Например, полевка с  периодом беременности всего лишь в 21 день может производить большое  количество детенышей. Африканский  слон имеет период беременности почти 2 года и не рожает более до тех  пор, пока его детеныш не станет достаточно взрослым. Таким образом, у слонов рождается всего 1 детеныш как минимум каждые 2,5 года.

Когда плотность  популяции, живущей на конкретной территории, падает ниже определенного уровня, у особей могут возникать трудности  в поиске партнеров и рождаемость  может упасть. И наоборот, если плотность  популяции становится слишком высокой  для достаточного обеспечения пищей, то это сказывается на здоровье репродуктивных особей. При перенаселенности и стрессовых условиях некоторые виды, крысы например, испытывают резкое падение рождаемости, даже если наблюдается избыток пищи. 

Все приспособительные  реакции организмов в природе  направлены на повышение вероятности  выживания и оставления потомства.

Б. Смертность— показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени.

Смертность в  популяции зависит в первую очередь  от генетической и физиологической  неполноценности особей. К другим факторам, влияющим на смертность, можно  отнести межвидовую и внутривидовую  конкуренцию за пищевые и другие ресурсы.

Смертность  может также повыситься:

■ из-за наличия  хищников, болезней и паразитов;

■ от стресса;

■ от перенаселенности;

■ из-за потери или ухудшения естественной среды  обитания в результате человеческой деятельности;

■ из-за природных  катаклизмов, таких как засухи, землетрясения, ураганы, пожары и наводнения.

На разных этапах онтогенеза эти причины действуют  на популяцию в разной степени, и  до естественной смерти доживает мало видов.

В основном смертность и возрастная структура в популяциях зависят от того, какие шансы для  выживания имеют особи в различных возрастных группах.

Выживаемость  — это число особей, сохранившееся в популяции за определенный промежуток времени.

Каждый организм характеризуется своей индивидуальной продолжительностью жизни, которая  может изменяться в некоторых пределах.

Чем больше смертность, тем меньше средняя продолжительность  жизни. Графики, характеризующие изменение  численности и предельный возраст  организмов в случаях различной  интенсивности смертности, называются кривыми выживания. Обычно при их построении по оси абсцисс откладывают  время или возраст, а по оси  ординат — число выживших особей.  

Кривые  выживания бывают трех типов:

1. Очень выпуклая кривая (рис. 9А) характерна для видов, у которых смертность в течение жизни остается низкой, а к концу жизни возрастает, когда увеличивается гибель взрослых, старых особей. Такие кривые характерны для крупных животных и человека.

2. К промежуточному типу (рис. 9Б) относят кривые выживания видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается более или менее постоянной в течение всей жизни (например, гидры, рептилии, птицы, мыши, кролики).

3. К третьему типу относят сильно вогнутые кривые (рис. 9В). Они получаются, когда смертность очень высока на ранних стадиях развития (в стадии семян — у растений, личинок — у рыб, устриц, двустворчатых моллюсков). Но как только особи подрастают, их смертность резко снижается. У многих рыб, например, до взрослого состояния доживает 1-2%  от числа выметанной икры, у насекомых — 0,3-0,5% от отложенных яиц. 

В. Рост популяции — это разница между рождаемостью и смертностью. Он может быть как положительным, так и отрицательным.

Темп  роста — это средний прирост за единицу времени.

Если через N  обозначить число особей в популяции, а через d — разность, тогда:

— коэффициент роста;

- коэффициент роста на одну особь. 

Если dN означает только рождение новых особей в данной популяции, тогда:

- коэффициент рождаемости (в определенный  момент времени). 

Если dN — это число погибших особей в данной популяции, тогда:

— коэффициент смертности.

              
 
 
 

Разница между  коэффициентами рождаемости и смертности называется  коэффициентом прироста изолированной популяции, в которой  нет миграций (за определенный промежуток времени):

Рост популяции  нужно знать для понимания  ее способности к восстановлению численности и для выяснения  некоторых свойств динамики популяций. Характер увеличения численности популяции  может быть различным. В связи  с этим выделяют два типа роста  популяций.

Кривая 1 (J-образная) отражает  экспоненциальный рост численности  популяции, который возможен, пока биотический  потенциал реализуется полностью, т. е. плотность популяции увеличивается  с возрастающей скоростью до тех  пор, пока не начинают действовать факторы, ограничивающие ее рост. Такая кривая хорошо показывает рост популяций некоторых  микроорганизмов, например дрожжей, одноклеточных  водорослей. 

Способность к  экспоненциальному росту свойственна  любой популяции. Но со временем всегда возникает нехватка природных ресурсов и происходят неблагоприятные изменения во внешней среде, тогда этот рост прекращается внезапно. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература:

1. http://abc.vvsu.ru/Books/ekologija/page0009.asp;
2. http://big-archive.ru/bio/general_ecology_and_meditsienskaya/12.php;
3. http://afonin-59-bio.narod.ru/2_heredity/2_heredity_lec/her_lec_11.htm;
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Популяция.