Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Экология

Лекция 3. Динамика популяции  Просмотрен 19

 

1) Основные показатели динамики популяции: рождаемость, смертность, миграция, кривые выживания.

2) Закономерности роста популяции.

3) Регуляция численности популяций.

4) Популяционные стратегии.

Популяции подвержены постоянным изменениям, даже если кажутся неизменными экосистемы, в которые они входят. По мере того, как вид подстраивается к сезонам года, абиотическим и биотическим факторам среды, меняется величина, плотность, возрастная структура, смертность и рождаемость популяции. Изменения в популяции представляют основной предмет интереса популяционной экологии; раздел, их изучающий и именуется динамикой популяций.

Наиболее разработанный аспект динамики популяций – динамика величины и плотности популяций. Прежде чем приступить к изложению основных закономерностей динамики популяций, следует рассмотреть относящиеся к ней категории – такие, как рождаемость, смертность и миграции.

Рождаемость отражает способность популяции к увеличению численности. Различают рождаемость абсолютную (=физиологическую) и реализуемую (=экологическую).

Абсолютная рождаемость – это теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях (при отсутствии лимитирующих внешних факторов, когда размножение ограничивается только пределом физиологических возможностей).

Экологическая рождаемость отражает прирост популяции за счет рождения новых особей при фактически имеющихся условиях среды.

Если абсолютная рождаемость – величина постоянная, то экологическая – варьирует в зависимости от состава популяции и условий среды.

Рождаемость определяют либо как скорость (путем деления общего числа родившихся особей на время), либо как число вновь появившихся особей в единицу времени на 1 особь в популяции (удельная рождаемость). Следует иметь ввиду, что удельная рождаемость рассчитывается не относительно размножающихся особей, а по отношению ко всем особям популяции. Стало быть, при большой доле особей пострепродуктивного возраста удельная экологическая рождаемость будет ниже.

- В демографии (у людей) рождаемость обычно выражают числом рождений на 1000 человек за год. В республике Беларусь удельная рождаемость следующая: 1950 г. – 25,5/1000 человек;

1984 г. – 17/1000 чел.;

1994 г. – 10,8/1000 чел.,

1996 – 9,3/1000 чел.

Колебания этих цифр отражают влияние, во-первых, социальных факторов, во-вторых, в какой-то время отражают демографические тренды, связанные с нарушением возрастного состава населения, обусловленным последней войною.

Смертность – показатель, отражающий гибель особей в популяции. Как и рождаемость, может выражаться общим числом особей популяции, погибших за данный период времени, и как удельная смертность (скажем, на 1000 особей в год).

Тоже различается экологическая, или реальная смертность – гибель особей в данных условиях среды, - и теоретическая минимальная смертность, т.е. гибель особей в идеальных условиях, при которых популяция не подвергается лимитирующим воздействиям. Возраст, в котором особи умирают от старости, называется физиологической продолжительностью жизни, которая зачастую намного превышает экологическую продолжительность жизни.

Доля в популяциях особей, избежавших гибели за какой-то промежуток времени, характеризует выживаемость (если М – смертность, то выживаемость – 1- М).

Один из важных факторов, влияющих на размер популяции – процент особей, погибающих до репродуктивного возраста. Чтобы численность популяции оставалась стабильной, в среднем только два потомка каждой пары должны доживать до репродуктивного возраста.

Смертность (и выживаемость) особей в популяциях наглядно отражаются т.н. кривыми выживания. Кривую можно получить, если, исходя из совокупного числа новорожденных особей в популяции, затем отмечать число (или %) выживших в зависимости от времени.

 

График

 

 

У разных популяций и особенно у различных видов свойственны характерные кривые выживания. Большинство видов животных и растений подвержены старению, которое проявляется в снижении жизнеспособности с возрастом после периода зрелости. В основе повышения смертности в этом возрасте лежит уменьшение сопротивляемости организма к действию неблагоприятных факторов (например, болезням). Кривая А характеризует те популяции, в которых старение служит главным фактором, влияющим на смертность (например, популяции человека в современной развитой стране). Отклонения от этой кривой могут вызываться разными факторами (у человека, например, повышенной детской смертностью, а также максимумом смертности в результате автомобильных катастроф в возрасте 20-30 лет). Этот же тип кривой характерен для однолетних растений, особенно культурных, у которых гибель особей на ранних стадиях невелика.

Кривая типа Б характерна для популяций организмов с высокой смертностью в ранний период жизни, - например, для копытных млекопитающих, а также для человека в стране с высоким уровнем детской смертности.

Тип В – кривая популяция, имеющей высокую смертность в течение свей жизни, когда гибель определяется в основном случайными факторами; характерна для большинства беспозвоночных, многих растений, для мышевидных грызунов.

Эта кривая была получена для «популяции» стаканов в одном кафе.

Популяции, величина которых зависит только от соотношения рождаемости и смертности, именуются замкнутыми популяциями. Однако зачастую, кроме этих двух характеристик, отмечается и влияние еще одного фактора – миграций, т.е. перемещение особей за пределы ареала популяции (эмиграция) и прихода особей из других популяций (иммиграция). Эти явления представляют интерес не только по причине их влияния на размеры популяции, но еще и потому, что определяют важное с генетической точки зрения явление – поток генов между популяциями. Интересно, что далеко не всегда внешний поток генов в популяцию соответствует масштабу иммиграции. Связано это с повышенной, как правило, смертностью особей-иммигрантов, что объясняется как трудностями их адаптации к новым условиям, так и повышенной агрессивностью по отношению к «пришлым» местных особей. Ярко иллюстрирует сказанное пример с домовыми мышами: наблюдения за 2 демами этого вида, поставленное число как ♂♂ , так и ♀♀ перебегает на «чужую территорию». Однако подсчеты показали, что 91 % ♂♂ и 73 % ♀♀ оказались закусаны до смерти особями-резидентами.

 

Рост численности популяции

Простейший показатель роста популяции – т.н. врожденная скорость естественного прироста популяции (= мальтузианский параметр) – r.

r является мерой удельной (т.е. рассчитанной на 1 особь в единицу времени) скорости изменения размера популяции и выражается числом особей в единицу времени.

Определяется: в замкнутой П: удельная рождаемость в единицу времени минус удельная смертность за то же время. в незамкнутой П: r= (рождаемость+иммиграция) – (смертность+ эмиграция).

Когда удельная рождаемость превысит удельную смертность, r положительно (популяция растет); когда смертность превышает рождаемость, r отрицательно (популяция сокращается).

Максимальная скорость увеличения П. варьирует у разных видов в пределах нескольких порядков; самые высокие значения rmax у мелких, недолго живущих организмов (например, простейших); у крупных же, с большой продолжительностью жизни (например, человека), rmax на несколько порядков ниже.

Если численность популяции увеличивается линейно, то скорость увеличения – постоянна:

ΔN

скорость роста П.= –––––––––– = const.

Δt

 

 

График

 

Такая популяция характеризуется экспоненциальным ростом. Скорость роста такой П. зависит от ее численности, и чем больше N, тем быстрее растет П.

Но ни одна П. не может очень долго расти экспоненциально. Раньше или позже каждая П. столкнется с неподходящими условиями обитания или с нехваткой ресурсов, необходимых для дальнейшего размножения.

Существует понятие т.н. предельной плотности насыщения (К): - плотность П. (т.е. число особей на единицу площади или объема), при которой скорость увеличения П. равна 0.

При таких условиях можно полагать, что скорость роста П. линейно уменьшается по мере увеличения П. и становится равной 0 при N=K:

Это т.н. логистический рост численности П. Однако и такой характер роста П. в природе выдерживается крайне редко сколько-нибудь долго. Причины – во влиянии ряда факторов.

 

График

 

Эти факторы могут быть зависящими от плотности П. и независящими от нее.

Примеры независимых факторов – климатические, антропогенные.

Зависящие от плотности факторы могут действовать с положительной и отрицательной направленностью. Так, смертность в большинстве случаев возрастает с возрастанием плотности П. (положительная, т.е. прямая зависимость), а рождаемость – уменьшается (обратная, или отрицательная зависимость).

Действие зависящих от плотности факторов приводит к равновесной плотности, при П. перестает расти.

Подобным образом действуют на П. например, такие биотические факторы, как хищники (специализация при высокой плотности), болезни (эпизоотии), каннибализм.

Периодические нарушения среды, такие, как пожары, наводнения, ураганы и засухи, часто приводит к катастрофической смертности, внезапно сокращающий плотность П. до крайне низкого уровня П. многих насекомых быстро растут весной и летом, а с наступлением холодов их численность резко сокращается. Подобные популяции, в процессе своего роста дают регулярные или случайные всплески, называются оппортунистическими.

Противоположный пример являют т.н. равновесные популяции (особенно характерны для многих позвоночных) – те, что обычно находятся в состоянии, близком к состоянию равновесия со своими ресурсами, и их плотности гораздо более устойчивы (если не меняется количество ресурсов).

Значение разделения П. на эти 2 типа состоит в

Предыдущая статья:ТЕМПЕРАТУРА. Теплота лежит в основе кинетики химических реакций, из которых складыв.. Следующая статья:Характеристики биоценоза.
page speed (0.0084 sec, direct)