1.7 Популяция, ее структура и динамика

Все живые организмы существуют в форме популяций. Популяция - совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется обмен генетической информацией.

Популяции - это исторически сложившиеся естественные совокупности особей данного вида, связанные определенными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определенного района или иного местообитания. (Б.А. Кузнецов и А.З. Чернов).

Каждая популяция структурирована в отношении возраста особей; в отношении полов особей; пространственная структура ( колонии, стаи, семьи).

Популяции характеризуются численностью и амплитудой колебаний этой численности, которые зависят от условий жизни в данном месте, от того насколько эти условия соответствуют потребностям организмов, составляющих популяцию.

Человеческая деятельность, влияет на экологические факторы и среду обитания различных популяций. Иногда это приводит к гибели популяций - пример, животные, занесенные в Красную Книгу.

Охрана природы заключается, таким образом, в сохранении экологических факторов окружающей среды при которых не нарушаются экологические ниши, обеспечивающие нормальное функционирование популяций живых организмов, которые соответственно составляют сообщества природных экосистем.

Плотность и численность популяций

В популяциях растений и животных поддерживается, сохраняется та численность особей, которая оптимально отвечает условиям воспроизводства. Колебания численности зависят от управляющих экологических факторов. Численность или «объем популяции» определяется количеством особей. Количество особей может быть очень велико (миллиарды бактерий) или несколько десятков особей. Знания о численности популяций отдельных видов необходимы в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве. Эти знания необходимы при наблюдениях за редкими и исчезающими видами.

В популяционной экологии пользуются таким относительным показателем как плотность, т.е. численность популяции, отнесенная к единице площади или объема, занимаемого этой популяцией пространства.

Пример: плотность популяции лося или кабана - число особей на 10 тыс. га, популяция мелких беспозвоночных - на 1 кв. м. Популяция бактерий - число особей в 1 см³ жидкости.

Изменение плотности популяций свидетельствует о том, как изменяется численность: растет или падает.

Кроме этого большую роль играют взаимоотношения между различными видами животных, между животными и растениями, так как они являются биотическими факторами среды друг для друга. Плотность зависит и от абиотических факторов среды.

Плотность зависит от вида живых организмов. Для каждого вида существуют оптимальные пределы плотности его популяции. Изменение плотности зависит от состояния всей экосистемы, то есть от всего комплекса биотических и абиотических факторов.

Закономерности изменений численности популяций

Численность популяции в определенный момент времени определяется е. рождаемостью и смертностью. Соотношение этих показателей определяет баланс популяции. На практике важен не количественный показатель популяции, а скорость изменения численности.

Поэтому рождаемость и смертность анализируют используя показатель скорости.

Рождаемость - это численно выраженная способность популяции к увеличению. Эта способность зависит от числа самок в популяции, от плодовитости, числа поколений в году, от условий размножения и т.д. Эта способность различна для разных видов. Крайние примеры. Крупные теплокровные: 3-4 года - поколение, 1-2 детёнышей. Простейшие бактерии: размножаются простым делением, многократно в течение нескольких часов. Рождаемость может быть = 0, больше, но не меньше 0.

Скорость роста популяции может иметь любой знак.

Пример: В популяции 500 особей, способных к размножению, N₀ = 500, в течение 10 дней: Т = 10, родилось к примеру. 50 новых: N₀ = 50, тогда рождаемость:

Р = 50 : 10 = 5, в пересчете на одну особь:

Р = N/ТN = 50/10500 = 0,01.

Смертность выражается в количестве особей, погибших за определенный отрезок времени. Но всегда в популяции сохраняется некоторое число выживших особей, поэтому Выживаемость характеризует состояние популяции.

Выживаемость- это доля особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения.

Е сли в среде нет лимитирующих факторов, то теоретически скорость естественного роста популяции характеризуется экспоненциальным законом, где N – численность популяции .

В реальной жизни такой рост невозможен, так как имеются такие лимитирующие факторы среды: нехватка пищи, заболевания и т.п. С учетом лимитирующих факторов численность популяции стабилизируется и уравнение экспоненты принимает вид:

dN./ dt = r*N * (K-N)/ K ,

где К - максимальное число особей, которое может поддерживаться в данных условиях среды. К называют поддерживающей емкостью среды.

Если N>K , то скорость роста отрицательная. Если К>N, то скорость роста больше 0 и численность популяции NK, т.е. стремится к соответствию с емкостью среды.

Если N=K, то скорость роста равна 0, то есть численность популяции остается постоянной.

(K-N) называют сопротивлением среды. Это совокупность факторов, препятствующих неограниченному росту численности популяции. При ограничивающем действии факторов экспонента переходит в S – образную кривую

Численность разных видов колеблется во времени неодинаково. существуют два основных типа динамики численности: периодический и непериодический. Периодические колебания численности популяций растений или насекомых некоторых видов (вредителей сельскохозяйственного производства) принято называть осцилляциями.

Динамика численности популяций происходящая без периодичности называется флуктуациями численности. Изменения численности популяций возникают при меняющихся факторах среды, вызванных, например, антропогенными воздействиями, которые могут изменить эволюционно сложившуюся динамику. Такими воздействиями являются тепловые загрязнения окружающей среды, химическое (ксенобиотики) и т.п.