2.4 Экология популяций (демэкология)

2.4.1 Популяция как основной элемент эволюции живого

Популяция – это совокупность особей одного биологического вида, населяющих одну территорию, имеющих общий генофонд и возможность свободно скрещиваться. Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены взаимно полезные и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи – это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

В состав одного вида организмов может входить несколько, иногда много популяций, в большей или меньшей степени изолирован­ных друг от друга. Если представителей разных популяций одного вида поместить в одинаковые условия, они сохранят свои разли­чия.

Популяция – элементарная форма существо­вания вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции видов и видообразования.

Различают половую, возрастную, генетическую, простран­ственную и экологическую структуры популяций.

Половая структура популяции – соотношение в ней особей разного пола. У многих организмов соотношение полов определя­ется различием хромосомных наборов мужских и женских особей.

Возрастная структура популяции – соотношение в составе популяции особей разного возраста, представляющих один или разные приплоды одного или нескольких поколений. Возрастная структура популяции отражает интенсивность раз­множения, уровень смертности, скорость смены поколений.

Генетическая структура популяции определяется изменчиво­стью и разнообразием генотипов, частотами вариаций отдельных генов. В небольших изолированных и стабильных популяциях закономерно возрастает частота близко­родственного скрещивания, что уменьшает генетическое разнооб­разие и увеличивает угрозу вымирания.

Пространственная структура популяции – это характер разме­щения и распределения отдельных членов популяции и их группи­ровок на популяционной территории (ареале). В популяции реали­зуется принцип территориальности: все особи и их группы обладают индивидуальным и групповым пространством, возникающим в результате активного физико-химического или поведенческого разобщения.

Экологическая структура популяции – это подразделенностъ всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодейст­вующие с факторами среды. Легко выявляются группировки по питанию, так как особи разного пола и возраста обладают различ­ным пищевым предпочтением.

Являясь групповыми объединениями особей, популяции обладают рядом специфических показателей, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. При этом выделяют две группы количественных показателей – статические и динамические.

Состояние популяции на данный момент времени характеризуют статические показатели. К ним относятся следующие.

Численность популяции – общее количество особей на выделяемой территории или в данном объеме. Этот показатель популяции никогда не бывает постоянным, он зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности.

Плотность популяции – среднее число особей (или биомассы) на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства. Плотность популяции также изменчива, она зависит от численности.

Для реализации нормальной структуры популяции она должна обладать некоторой минимальной численностью и плотностью, т. е. числом особей, приходящихся в среднем на единицу площади или объема.

Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются он также через взаимоотношения особей.

Динамические показатели популяции включают рождаемость, смертность, прирост и темп роста популяции.

Рождаемость (плодовитость) – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения. Живые организмы обладают огромной способностью к размножению. Она характеризуется так называемым биотическим потенциалом, представляющим собой скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем. Это важнейший, хотя и условный, показатель имеет самые различные значения. Так, для слонов он составляет 0,3 м/с, а для некоторых микроорганизмов – сотни метров в секунду. Удивительный факт: один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земную поверхность, если все семена прорастут (Р. Дажо, 1975). На практике такая громадная плодовитость никогда не реализуется.

Смертность популяции – число погибших в популяции особей в определенный отрезок времени. Подобно плодовитости, смертность изменяется в зависимости от условий среды обитания, возраста и состояния популяции; смертность выражается в процентах к начальной или чаще к средней величине ее.

Прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть положительным, нулевым и отрицательным.

Темп роста популяции – средний прирост ее за единицу времени.

Устойчивость и жизнеспособность популяций. Высокая плодовитость компенсируется гибелью подавляющего большинства из-за сопротивления среды: недостатка пищи, конкуренции, болезней, паразитов, хищников, действия неблагоприятных абиотических факторов ит. п.

В связи с изменением условий среды численность и плотность популяций постоянно изменяются, но в любом случае колеблются около уровня средней емкости среды.

Для поддержания длительного существования популяций главными факторами устойчивости являются:

– сохранение определенного уровня разнообразия и дрейфа генов в популяции, для чего необходима связь между популяциями одного вида;

– сохранение нормального соотношения между всеми параметрами популяционной структуры, а также между ними и совокупностью экологических условий;

– сохранение эффективной численности популяции.

В общем случае ожидаемая продолжительность существования популяции, как критерий ее «жизнеспособности» зависит от средней величины биотического потенциала (разности между удельной рождаемостью и удельной смертностью). Исследования показали, что для высокой, 95%-ой, вероятности выживания в течение ближайших 100 лет популяция слонов должна иметь численность не ниже 100, а популяция мышей – не ниже 10000.