Популяции

Популяцией называют любую способную к самовоспроизведению совокупность особей одного вида, более или менее изолированную в пространстве и времени от других аналогичных совокупностей одного и того же вида. Популяция  это именно та ячейка биоты, которая является основой ее существования: в ней происходит самовоспроизводство живого вещества, она обеспечивает выживание вида благодаря наследственности адаптационных качеств, она дает начало новым популяциям и процессам видообразования, т.е. является элементарной единицей эволюционного процесса, тогда как вид является качественным этапом эволюции.

Статические показатели популяций

Статические показатели характеризуют состояние популяции в данный момент времени. К статическим показателям популяций относят их численность, плотность и показатели структуры.

Плотностью называют число особей, приходящихся на единицу площади или на единицу объема (для гидробионтов).

Показатели структуры делятся на половой (численное соотношение особей разного пола), размерный (соотношение количества особей разных размеров), возрастной (соотношение количества особей различного возраста в популяции).

Каждое животное соблюдает баланс энергии, затрачиваемой на охрану территории, добывание пищи и получаемой от потребления пищи. При уменьшении количества корма животные расширяют свою территорию. Такое поведение животных называют территориальным поведением. Чем крупнее животное, тем в большей площади для добычи пищи оно нуждается; поэтому, чем больше размеры тела особи, тем меньше плотность популяции.

Территориальные границы области обитания популяции могут изменяться. В значительной степени постоянными являются границы у популяций немигрирующих животных (грызуны, моллюски), которые создают т.н. локальные популяции. Границы обитания популяций мигрирующих животных определить значительно сложнее,  например, у лосей, а тем более у птиц, которые легко мигрируют и расселяются на больших территориях. Ограничивают возможность расселения как биотические, так и абиотические факторы. Из биотических факторов среды таковыми являются, прежде всего, наличие хищников и конкурентов, нехватка пищевых ресурсов; влияние же абиотических факторов определяется толерантностью популяции к факторам среды.

Угнетающее влияние хищников особенно сильно, когда в коэволюции хищник  жертва равновесие смещается в сторону хищника, и ареал жертвы сужается. Межвидовая конкурентная борьба тесно связана с нехваткой пищевых ресурсов, она может принимать форму и прямой борьбы, например, хищников за пространство как ресурс, но чаще всего выражается в форме вытеснения вида, которому на данной территории пищи не хватает, видом, которому этого же количества пищи вполне достаточно.

Важнейшим условием существования популяции является ее толерантность к факторам среды. Разные особи характеризуются несколько отличающимися диапазонами толерантности, поэтому толерантность популяции значительно шире, чем у отдельных особей.

Динамические показатели популяций

Динамические показатели популяций характеризуют случайные процессы, протекающие в популяции с течением времени.

Рождаемость (скорость рождаемости)  это среднее число особей, рождающихся в популяции за единицу времени, выражается отношением , гдеN_р  число особей (яиц, семян), родившихся (отложенных, продуцированных) за промежуток времени t. Удельной рождаемостью называют отношение рождаемости к исходной численности популяции . Наконец,мгновенной удельной рождаемостью называют величину , к которой стремится удельная рождаемостьпри. Эта величина зависит от интенсивности размножения особей.

При рассмотрении экосистем пользуются другим динамическим показателем  продукцией  суммарным приростом массы всех особей из множества популяций биогенного сообщества за определенный промежуток времени.

Смертностью (скоростью смертности) называют среднее число особей, погибших в популяции за единицу времени . Соответственно, вводится понятиеудельной смертности и мгновенной удельной смертности .

Убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только от рождаемости или смертности, но и от скорости их иммиграции и эмиграции, т.е. от количества особей, прибывших в популяцию или убывших из популяции в единицу времени. Увеличение численности популяции зависит от количества рожденных и иммигрировавших особей, а убыль численности  от гибели и эмиграции особей.

Скорость изменения численности популяции равна , амгновенная удельная скорость изменения численности:

Если b = d, то популяция находится в стационарном состоянии.

Продолжительность жизни особей данного вида сильно зависит от условий жизни. Специальные таблицы, содержащие сведения о характере распределения смертности по возрастам, называют таблицами выживания или демографическими таблицами. Такие таблицы делятся на динамические и статические.

Динамические таблицы строятся по данным прямых наблюдений за продолжительностью жизни большой группы особей, рожденных за один и тот же короткий промежуток времени. Такие таблицы удобно строить для видов с малой продолжительностью жизни.

Статические таблицы выживания составляются по данным наблюдений за относительно короткий промежуток времени за смертностью в отдельных возрастных группах. Такие таблицы представляют собой временной срез популяции.

На основе данных таблиц выживания строятся кривые выживания (кривые дожития), которые представляют собой зависимость числа доживших особей от возраста. Выделяют три основных типа кривых, к которым в той или иной мере приближаются все известные кривые выживания.

Кривая I типа имеет место, когда на протяжении всей жизни смертность ничтожно мала, резко возрастая в конце жизни. Такая кривая характерна для насекомых, которые гибнут после кладки яиц; к ней приближаются кривые выживания человека в развитых странах, а также некоторых крупных млекопитающих.

Кривая II типа (диагональная) характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни.

Кривая III типа отвечает случаю массовой гибели особей в начальный период жизни. Так, гидробионты и некоторые другие организмы, не заботящиеся о потомстве, выживают за счет огромного количества личинок, икринок, семян и т.д.