Вопрос 32. Социальная структура популяции.

Социальная структура — важное эволюционное достижение: она позволяет ослабить конкуренцию внутри сообщества и эффективнее бороться с конкурентами за его пределами. Специализация индивидуумов, которая случается при любых социальных отношениях, позволяет более полно использовать ресурсы среды и вырабатывать стратегию борьбы с чужаками. Однако до сих считалось, что формировать социум и распределять между собой роли могут только растения и животные: птицы, звери, рыбы, насекомые и т. д., но уж никак не одноклеточные прокариоты.

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) показали, что бактерии как раз тоже способны вступать в некое подобие социальных отношений. Тут можно вспомнить феномен кворум-сенсинга, когда бактерии реагируют на плотность собственной популяции и предпринимают какие-то меры для её регуляции.

До сих пор считалось, что бактерии действуют по принципу «каждый за себя», то есть у каждой отдельной клетки есть всё необходимое, чтобы дать отпор конкуренту. Действительность оказалась иной: в каждой популяции есть группа клеток, которые синтезируют антибиотик, губительный для чужаков. При этом остальные члены сообщества этот антибиотик не вырабатывают, зато обладают устойчивостью к нему. В итоге получается нечто вроде социальной структуры, где «мирное население» группируется вокруг индивидуумов, располагающих химическим оружием.

Практически всем видам свойственна тенденция к агрегации, то есть к сближению, концентрации, консолидации с образованием определенных социальных структур. 

Важнейшим результатом агрегации является высокая выживаемость в группе. Например, группа растений способна лучше противостоять ветру или эффективнее уменьшать потери воды, чем отдельные особи. Рыбы в группе более эффективно противостоят действию токсичных веществ, чем отдельные особи. Пчелы в улье способны поддерживать нормальный температурный режим, даже если за пределами улья стоит зима. Все это примеры так называемого эффекта группы, или эффекта стаи (стада, толпы и т.п.).

У некоторых позвоночных, а также у общественных видов насекомых, агрегация выражается в форме социальной организации, для которой характерно наличие социальной иерархии и специализации. Эти явления могут иметь иногда достаточно простые формы, например, в виде определенной очередности клевания, кто-то в это время несет функции охраны, предупреждая стаю о приближении опасности, потом происходит смена, и т.д. В таких группах могут присутствовать и признанные лидеры, но очень часто роль лидера достаточно быстро переходит от одной особи к другой.

Очень интересен в этом плане феномен синхронных движений особей в стае, до сих пор вызывающий множество споров, связанных с поиском “тайных” сигналов, с помощью которых либо особи моментально обмениваются между собой, либо эгрегор стаи руководит каждой особью. Суть его в том, что птицы в стае, или рыбы в косяке могут синхронно все разом менять направление движения. Одна из попыток объяснить этот феномен состоит в стратегии “слежения” друг за другом, при этом признанным лидером становится тот, который в данный момент ведет себя так, как будто он “знает, что делать”, остальные повторяют его движения, пока роль лидера не возьмет на себя кто-нибудь другой. Хотя эта теория объясняет далеко не все, она, вероятно, близка к истине, так как оказывается созвучной с принципом подобия, о котором мы говорили в начале курса. Вопрос 33. Динамика популяций в пространстве и времени. Управление популяционными процессами.

К числу основных свойств популяций относится динамика характерных для них численности особей и механизмы регулирования. Любое значительное отклонение численности особей вида в популяциях связано с негативными последствиями для ее существования. В связи с этим популяции, как правило, обладают адаптационными механизмами, способствующими как снижению численности, если она существенно превышает оптимальную, так и ее восстановлению в том случае, если она уменьшается ниже нормальных значений.

Различают динамику популяций, независимую от численности ее особей и зависимую. Для первого типа характерна экспоненциальная кривая роста. Для второго – логистическая. При независимом от численности типе динамика обусловливается главным образом абиотическими факторами, зависимая от плотности динамика популяций – биотическими факторами. Чем больше численность, тем сильнее срабатывают механизмы, обусловливающие ее снижение. Конкуренция находится и в основе внутри-популяционного гомеостаза. Она может проявляться в жестких и смягченных формах. Смягченные формы проявляются чаще через ослабление части особей. При высокой скученности особей в популяциях регулирующим фактором численности могут быть стрессовые явления.

Миграции как фактор гомеостаза проявляются в основном в двух видах. Первый – массовый исход особей из популяции при явлениях перенаселенности (особенно характерны для леммингов, белок). Второй вид миграций связан с постепенным (спокойным) уходом некоторой части особей в другие популяции.

Важная роль в регуляции численности и плотности популяции принадлежит поведенческим факторам. Например, в популяциях многих грызунов повышение в крови концентрации гормона адреналина, наблюдаемое при большой плотности популяции, вызывает агрессивность, различные гормональные расстройства (у самок может происходить рассасывание эмбриона). В результате численность грызунов снижается.

Другая форма поведения — защита индивидуального участка (территориальности) — также направлена на регулирование численности. Мечение и охрана участков, не допускающие размножения на них «чужих» особей, приводит к рациональному использованию территории. Избыточная часть популяции при этом не размножается или вынуждена выселяться за пределы занятого пространства.

Существует ряд других исторически сложившихся механизмов, задерживающих рост популяций и обеспечивающих тем самым их устойчивость. К ним относятся химические взаимодействия особей (например, головастики выделяют в воду вещества, которые задерживают рост других головастиков); изменения в физиологии и поведении при увеличении плотности, что приводит к проявлению инстинктов массовой миграции; распространение заболеваний (вероятность передачи инфекций возрастает с ростом плотности популяции) и др.

Таким образом, благодаря множеству механизмов размах всех суточных, сезонных и годовых изменений численности и уровня плотности популяций, как правило, меньше теоретически возможного, соответствующего реализации всего биотического потенциала. Перенаселенность всегда неблагоприятна для любого вида, так как может привести к быстрому подрыву ресурсов среды, нехватке пищи, убежищ, пространства, что неминуемо повлечет за собой общее ослабление популяций.