Характеристика та структура популяції

Натомість, горобець живе лише 1,5-2 роки, але за літо встигає відкласти  три кладки по 5-10 яєць.

Для захисту яєць і пташенят птахи  в'ють гнізда, які в деяких видів  мають складну конструкцію. Дбаючи про пташенят, батьки годують їх, допоки вони не зможуть добувати корм самі.

Особливо дивують своєю турботою про потомство комахи. Найтурботливішими серед них є бджоли, терміти, мурашки, в яких на кожному висотному рівні є всі умови, необхідні для розвитку личинок. Після виходу мурашок із коконів їх в перші дні годують, а потім вони включаються у спільну роботу.

Дуже цікава форма інстинктивної  турботи про потомство в одиноких ос. Самки уколами жала паралізують  великих павуків, відкладають на їхнє тіло яєчко, з якого виходить личинка, що живиться цим павуком. Це явище вперше дослідив французький ентомолог Ж. Фабр.

Варто зауважити, що ссавці відзначаються низькою плодючістю. Так, слон народжує одне маля в 4 роки, він має найнижчу плодючість. Статева зрілість наступає у 14—16 років у самок і у 20 років у самців.

По одному маляті приносять раз  у 2-3 роки кити, по 1-2 малят – білий і бурий ведмеді. Їхня турбота про малят, високий розвиток нервової системи, значна тривалість життя (в середньому 50-60 років) забезпечують значну чисельність виду.

Найплодючіші серед ссавців зайцеподібні і гризуни. Так, сірі полівки у південних районах можуть давати до 10 виводків, у кожному з них від 5 до 15 малят. За рік одна самка може дати до 68 мишенят. Статева зрілість їх наступає на 20-25-й день. Завдяки інтенсивному розмноженню сіра полівка є одним з найчисельніших гризунів-шкідників зернових культур.

Формою турботи про нащадків у ссавців є вигодовування  малят молоком, самовідданий захист їх від ворогів, привчання до самостійного життя.

Висока плодючість тварин вимагає підвищеної витрати енергії батьків для вигодовування нащадків, а дуже низька — загрожує зниженню чисельності популяції (виду) нижче допустимої критичної величини. Тому в природі груповий відбір поєднується з індивідуальним.

Плодючість рослин є не менш цікавим пристосуванням до збереження свого видового різноманіття. Особливо високою плодючістю відзначаються бур'янові рослини, яким загрожує знищення, оскільки вони небажаний компонент посівів культурних рослин. Для відновлення своєї чисельності і збереження популяції бур'яни продукують велику кількість насіння, схожість якого зберігається протягом багатьох років. Ним завжди насичений орний шар ґрунтів.

Високою насіннєвою продуктивністю (так  називають плодючість рослин) характеризується лобода біла. Одна рослина дає понад 100 тис. насінин двох типів: бурувате насіння проростає незабаром після достигання, а чорне - значно пізніше, після промерзання, і зберігає схожість у ґрунті 7-8 років.

До   декількох   десятків   тисяч   насінин   утворюють  різні  види   амарантових   (щириця, амарант), їхнє насіння багате на поживні речовини, тому окремі види культивуються для кормових цілей.

Для розширення своїх популяцій  і збільшення чисельності при  високій насіннєвій продуктивності насіння або плоди багатьох видів  мають різні пристосування для їхнього розповсюдження.

Щільність популяцій

З чисельністю популяції нерозривно пов'язана її щільність. Під щільністю (густотою – у рослин) розуміють середню кількість особин (або біомасу), яка припадає на одиницю площі або об'єму (на 1 м² , на 1 га, в 1 мм² тощо). Не треба плутати поняття чисельність і щільність. Для прикладу: чисельність популяції бука на всій її території становить 1,5 тис. дерев при щільності 150 дерев на 1 га; щільність риби - 200 кг на 1 га поверхні ставка; 5 млн. особин хлорели в 1 м води.

Окремо слід виділити поняття мінімальна, максимальна, середня і екологічна щільність популяції.

Мінімальна щільність  особин на даній території не може забезпечити подальший ріст популяції, оскільки не створює необхідних умов для їхнього розмноження та можливостей для існування популяції в межах певної екосистеми.

Максимальна щільність  - така кількість особин, яку екосистема не може підтримувати через нестачу території і кормових ресурсів.

Середня щільність  - середня кількість особин (біомаси), що припадає на одиницю (об'єм) всієї території популяції.

Щільність визначає насиченість  території представниками даного виду. Особливо важливо знати, збільшується чи зменшується щільність, що визначає напрям розвитку популяції, від чого залежить її існування.

Отже, поняття чисельність і  щільність популяції чітко розмежовані: 100 дерев можуть рости на площі 1 га – це невисока щільність; 100 дерев на 0,5 га – це вдвічі більша щільність.

Із збільшенням чисельності  щільність популяції зростає. У випадку, коли є вільна територія для розселення, щільність може навіть знижуватись. Таке явище в природі спостерігається часто, кожна жива істота намагається вижити і покращити умови свого існування, а кожен вид - розширити свій ареал.

Оскільки склад популяції зумовлюється не випадковою комбінацією особин, а певними взаємозв'язками виду з навколишнім середовищем, визначають також екологічну щільність. Вона виражається числом особин (або біомасою) на одиницю доступної для заселення частини території (чи об'єму).

Середня і екологічна щільність  нетотожні і характеризують різні  стани популяції. Зі зміною розмірів території популяції при одній  і тій же чисельності особин, щільність  її змінюється. На основі порівняння середньої  і екологічної щільності риб  у зв'язку зі зміною умов середовища і циклом розмноження лелеки в національному парку Еверглейдс (Флорида) Коль (1964) встановив, що середня щільність дрібних риб зі зниженням рівня води зменшується. Екологічна щільність їх зростає, оскільки скоротилась площа водного дзеркала, і число риб на одиницю водної поверхні водойми збільшується. Лелека виступає як хижак, що живиться рибою. Тому він приурочує відкладання яєць до часу найвищої екологічної щільності риб, щоб полегшити годування пташенят.

При вивченні популяційної щільності необхідно враховувати екологічний стан її середовища на момент дослідження.

Від щільності популяції залежить вплив її на екосистему, незалежно  від того, з яких представників  складається популяція. Якщо один дикий  кабан, зубр, лось припадає на кілька гектарів лісу, це не завдасть йому суттєвої шкоди. Декілька особин цих видів на 1 га є небажаними.

Щільність популяції  дуже мінлива, але її ріст обмежений. Існують верхні і нижні межі числа особин, зумовлені розмірами живих істот, їхнім способом життя та резервом кормів. Наприклад, у лісі може жити в середньому 100 птахів на 1 га, 20 тис. ґрунтових членистоногих на 1 м² і лише 10 дощових черв'яків на 1 га. Верхня межа щільності визначається трофічними зв'язками і потоком енергії в екосистемі. Нижня межа щільності становить таку мінімальну кількість особин певного виду, яка забезпечує гомеостаз у стабільних екосистемах і можливість існування в ній даної популяції.

Отже, важливо при вивченні популяції  в певних екосистемах (біогеоценозах) враховувати їхню максимальну і мінімальну щільності.

Точно визначити щільність популяції  важко у зв'язку з тим, що особини  на її території часто розподілені  окремими групами, нерівномірно.

Це однаково стосується рослин і  тварин. Щодо останніх, то значну трудність становить і той факт, що тваринам властивий рухомий спосіб життя і міграція з однієї популяції в іншу.

У таких випадках визначають відносну щільність. Показники відносної щільності широко використовують для популяцій великих тварин і наземних рослин. Такі дані необхідні для щорічного регулювання полювання на водоплавних птахів, промислових звірів, можливостей і норм лісозаготівлі тощо.

Народжуваність

Важливими груповими ознаками, які  визначають стан популяції, є народжуваність і смертність.

Народжуваність - це здатність популяції до збільшення чисельності особин і розмірів популяції. Вона характеризується числом особин, що з'явилися в популяції за певний проміжок часу внаслідок розмноження.

Розрізняють народжуваність максимальну  і реальну (екологічну).

Максимальна народжуваність - це потенціальна здатність популяції давати максимальну кількість нових особин в ідеальних умовах при відсутності лімітуючих факторів.

Вона є теоретичною, нездійсненною  в природі. Максимальну народжуваність називають абсолютною або фізіологічною, оскільки вона обмежується лише фізіологічними особливостями особин. Для кожної популяції її величина є постійною, зумовленою біологічними особливостями виду.

Отже, максимальна народжуваність - це теоретично можлива верхня межа збільшення кількості особин, яку популяція могла б досягти. Вона є критерієм для співставлення з реалізованою в конкретних природних умовах народжуваністю, тобто співставлення числа нащадків, що могла б дати одна пара особин чи популяція, і реального числа нащадків.

Для практичних цілей максимальну народжуваність можна наближено визначити експериментально. Наприклад, найвищу середню продукцію, яку дала люцерна (чи інша культура) в найсприятливіших умовах температури, вологості і забезпеченості ґрунту поживними речовинами, можна умовно прийняти за максимальну. Спеціалісти можуть скористатися такими експериментами для розробки оптимальних умов для рослин в польових умовах з метою підвищення їх продуктивності.

Оцінка максимальної народжуваності буде найдостовірнішою тоді, коли не тільки відсутні лімітуючі фактори, а й розміри популяції є оптимальними.

Реалізована або екологічна народжуваність означає збільшення чисельності популяції через розмноження за фактичних умов середовища. Вона відзначається мінливістю, оскільки мінливе середовище може бути сприятливим або несприятливим.

Відношення кількості особин, які  народилися за рік до загальної кількості  особин у популяції становить питому народжуваність. Вона є важливою властивістю популяції, що свідчить про її здатність до росту і збільшення чисельності за рахунок свого репродуктивного потенціалу в конкретних екологічних умовах.

Смертність 

Смертність - це кількість особин, які загинули в певний період часу. Розрізняють мінімальну і екологічну смертність.

Мінімальна смертність - це постійна величина, яка характеризує загибель особин в ідеальних умовах існування, за яких на популяцію не діють лімітуючі фактори. Максимальна тривалість життя особин за таких умов дорівнює її фізіологічній тривалості. Отже, смертність є ознакою популяції, яка детермінується не тільки біологічними властивостями виду, а й залежить від багатьох факторів, у тому числі і від тривалості життя і виживання в різних умовах середовища існування. Тому більшу зацікавленість викликає смертність, виживання і тривалість життя залежно від умов середовища, або екологічна смертність.

Реалізована, або екологічна смертність - це непостійна величина, що характеризує загибель особин у певних умовах середовища. Відповідно, екологічна тривалість життя значно нижча від фізіологічної.

Специфічну смертність виражають як відсоток числа особин, які загинули за певний час, від початкової чисельності популяції (або на 1000 особин).

У зв'язку з цим велику зацікавленість становить визначення специфічної  смертності для окремих вікових  груп і стадій розвитку особин популяції. Це дасть можливість визначити стійкість особин виду на різних етапах життєвого циклу та вплив екологічних факторів середовища.

Смертність у популяціях також  залежить від багатьох причин: генетичної і фізіологічної повноцінності особин, дії хижаків, паразитів, захворювань, впливу несприятливих умов середовища. Всі вони по-різному діють на різних стадіях життєвого циклу організмів.

Якщо на осі абсцис відкласти  інтервали віку особин, а на осі  ординат відповідно число (відсоток) особин, що вижили на початку кожного вікового періоду із 1000 новонароджених, то отримаємо на графіку криву виживання. Вона свідчитиме про те, на яких вікових стадіях той чи інший вид найбільше піддається негативному впливу несприятливих факторів.

Важливою для існування популяції є здатність особин до виживання як на ранньому періоді життя, так і в несприятливому середовищі.

 

2. Просторова структура популяції

Кожна популяція займає певну територію  і існує в нерозривній єдності  з її екологічними умовами, взаємодіє з іншими популяціями.

Територією називають площу, яку займає одна особина, або велике їх число і яка охороняється цими особинами від інших членів того ж, або іншого виду. Цілісність території визначається не тільки її простором, а й наявністю їжі, сховищ, місць для спорудження гнізда. Тут тварина повинна мати умови для харчування, вирощування потомства без втручання інших особин. Розміри території залежать від величини особин виду та способу їх життя. У тварин територіальна прив'язаність значно менша, ніж у рослин. Особливо це стосується рослиноїдних тварин, які мають більший доступ до кормів. У хижаків така прив'язаність сильніша, в зв'язку з особливостями харчування.

Територія поширення популяції  рослин зумовлена їхнім прикріпленим способом життя, її називають екологічним полем.

Просторова структура  популяції - це такий характер розміщення її особин, який забезпечує найраціональніше використання території, зайнятої нею.

Найоптимальніше використовують екологічні особливості території зелені рослини. У рослинних популяціях розрізняють горизонтальну і вертикальну структуру.

Просторова горизонтальна структура  популяції рослин визначається поодиноким їх розміщенням на території або  групами, біологічними особливостями  виду і характером умов місцезростання. Скупчення особин одного виду називається парцелами. Вони дають можливість краще пристосуватися до несприятливих умов та міжвидової конкуренції. Прикладом може бути горизонтальна структура берези, липи, граба та трав'янистих рослин: яглиці, копитняку, плюща у грабово-буковому лісі.