15.2. Популяция и окружающая среда

Основными биотическими компонентами естественных экологических систем являются не организмы, а популяции. На структуру и динамику популяции влияют как абиотические, так и биотические факторы среды. У особей популяции формируются адаптации, соответствующие условиям той местности, где они обитают. Следовательно, популяция представляет собой развивающуюся единицу. Кроме того, это важнейшая экологическая единица. Популяция может существовать в регионе при наличии подходящего климата, питательных веществ и источника энергии, входя в состав пищевой сети, характерной для этой области экосистемы. Таким образом, популяция обладает не только самостоятельной эволюционной судьбой, но и является основным биотическим элементом экосистем.

Каждая популяция имеет ряд признаков, формирующих ее структуру и отсутствующих у отдельных ее членов. Для популяции характерны следующие групповые свойства: генофонд; генетическая приспособленность, позволяющая занять определенную экологическую нишу; рождаемость и (соотношение особей разного возраста) и половая (соотношение особей разного пола) структура, плотность.

15.2.1. Регуляция плотности популяции. Емкость среды

Плотность популяции, т.е. число особей, или биомасса, отнесенная к единице занимаемой ею площади или объема, может изменяться от максимальных (когда большая плотность уже не могла бы поддерживаться данной экосистемой) до минимальных (когда при меньшей плотности отсутствуют шансы на встречу партнеров при половом размножении) величин. Численность популяции в основном определяется соотношением рождаемости и смертности особей, входящих в состав данной популяции. До определенной степени сказываются также и миграционные процессы. Рождаемость и смертность, в свою очередь, зависят от влияния абиотических и биотических факторов среды.

Для каждой популяции характерен репродуктивный потенциал, т.е. скорость размножения, с которой ее численность могла бы возрастать при полном отсутствии факторов, препятствующих росту и размножению. В идеальных условиях (в сверхобильном количестве всех необходимых ресурсов среды) число организмов увеличивается в геометрической прогрессии. В каждую единицу времени к популяции добавляется все возрастающее число особей. Например, когда в Австралию завезли из Европы кроликов, численность их резко возросла. Однако в природных условиях рост популяции рано или поздно прекращается из-за сопротивления среды. Продолжая рассматривать пример с кроликами, следует представлять, что когда их стало очень много, то значительная часть не могла найти себе пищи. Кроме того, возросла смертность за счет хищников, распространения заболеваний и др. Превышение смертности над рождаемостью приводит к сокращению численности популяции. Численность популяции может опять возрасти и затем вновь снизиться.

В природных условиях численность популяции колеблется вблизи уровня, соответствующего поддерживающей емкости среды. Емкость среды – это количество особей какого-либо вида, которое данная среда может обеспечивать всем необходимым в течение неопределенно долгого времени. Так как сопротивление среды меняется (большинство экологических факторов подвержено колебаниям), то изменяется также и ее емкость. Приспосабливаясь к изменениям емкости среды, плотность популяции тоже все время колеблется.

Таким образом, воздействуя на рождаемость и смертность, абиотические и биотические факторы среды регулируют плотность популяций, причем действие абиотических факторов не зависит от плотности популяции. Они тормозят или ускоряют рост популяции всегда в степени, пропорциональной исходной плотности. При неблагоприятном воздействии климатических факторов, например наступлении холодов, засухе, урагане, численность какой-либо популяции снижается. Благоприятные климатические факторы могут приводить к массовому размножению организмов также независимо от того, низкой или высокой была исходная плотность.

Действие большинства биотических факторов (конкуренция, паразитизм, хищничество, болезнетворные агенты и др.) зависит от плотности популяции. Они влияют на рост популяции только лимитирующим образом, т.е. обусловливают гибель большей доли особей при высокой плотности популяции, чем при низкой. Например, хищники, паразиты, патогены вызывают повышенную смертность при более высокой численности популяции, видимо, вследствие того, что хищнику, паразиту или болезнетворному организму легче найти жертву или организм хозяина при большем числе особей на единицу площади.

При высокой плотности фактор скученности может влиять также на плодовитость и жизнеспособность особей, они бывают физически слабее и мельче. Это может понизить их сопротивляемость заболеваниям, сделать более доступными для хищников. Вследствие конкурентного исключения организмы стремятся к более или менее равномерному распределению в пространстве – дисперсии. После завершения развития повышенная двигательная активность молодых животных приводит к ненаправленным миграциям и перемещению в менее населенные зоны. У более высоко организованных животных в процессе эволюции сформировалось врожденное стремление к свободе передвижения в некотором минимальном пространстве, например защита гнезд у птиц, наличие у многих хищников охотничьего участка и др.