5. Динаміка чисельності та біомаси популяцій.

Основна закономірність самовідтворення популяцій полягає в постійній тенденції до підвищення чисельності і біомаси особин. Середовище, змінюючись, стає то більш, то менш сприятливим для даної популяції, і її чисельність пристосувально змінюється, чим досягається максимальна утилізація сприятливих умов, що складаються в певні відрізки часу в окремих ділянках ареалу. Паралельно збільшенню чисельності особин за сприятливих умов прискорюється їх ріст, і в результаті цих двох процесів сумарна біомаса популяції різко зростає. З погіршенням умов існування чисельність і біомаса популяцій палають, тобто їх відтворення звужується до ьежі, яка відповідає конкретним можливостям.

Тип динаміки популяцій визначається характером взаємодії взаємозалежних процесів розмноження, росту, розвитку та убутку особин. У зв’язку з тим, що убуток і поповнення популяцій в різні відтинки часу мають різну кількісну вираженість, чисельність виду зазнає тих або інших коливань, або флуктуацій. Флуктуації тим сильніші, чим коротші життєві цикли організмів та чим менш стабільне їх середовище.

Основний фактор, що обмежує ріст популяцій, - забезпеченість їжею. Звичайно, це не принижує ролі інших факторів: нестача кисню, суворі температурні умови, виїдання, зараженість паразитами тощо. Але кількість їжі – найбільш універсальний регулятор чисельності, бо організми можуть пристосуватися до багатьох несприятливих умов, але тільки не до відсутності їжі.

До найважливіших факторів, що визначають величину популяції, крім їжі, відноситься виїдання особин, особливо у випадку їх слабкої захищеності від ворогів. У зв’язку з ритмікою геофізичних циклів, що обумовлюють періодичність зміни умов розмноження і виживання особин, чисельність і біомаса популяцій зазнають періодичних змін. Ці коливання мають в основному добовий, сезонний та річний характер.

5.1. Добова та сезонна динаміка. Добові зміни чисельності і біомаси притаманні популяціям дрібних організмів з дуже коротким життєвим циклом – бактерій, одноклітинних водоростей і найпростіших, у яких має місце добова ритміка розмноження або смертності. Нічний убуток популяцій водоростей пов'язаний з енергійним виїданням їх ракоподібними, що піднімаються для живлення з глибин до поверхні в темний час доби. Зростання кількості водоростей вдень обумовлене розмноженням, яке перевищує убуток.

Сезонні коливання численності і біомаси популяцій гідробіонтів в основному пов’язані зі змінами інтенсивності сонячної радіації як безпосереднього джерела енергії для фотосинтезуючих рослин і як фактора, що впливає на терміку водойм. Зміни в кількості падаючого світла, обумовлюючи періодичність розвитку водоростей, визначають і циклічність динаміки чисельності тварин-фітофагів.

Біологічна весна характеризується рясним фітопланктоном, але кількість зоопланктону ще не досягає свого максимуму. Співвідношення біомаси фітопланктону до біомаси зоопланктону (так званий сезонний показник) виражається в цей час дуже високою величиною, що лежить в інтервалі від 10 до 100. В зоопланктоні у великій кількості знаходяться яйця і личинки бентос них тварин – це період їх розмноження.

Біологічне літо пов’язане з настанням максимальної освітленості, температура води підвищується, кількість біогенів знижується. В біологічному відношенні воно характеризується різким зменшенням сезонного показника, який стає рівним одиниці або ще більше знижується. Біомаса зоопланктону досягає максимуму, з нього щезають весняні та з’являються літні види.

Біологічна осінь настає за максимальних річних температур, які потім починають знижуватись. Помітно зменшується тривалість та інтенсивність сонячної радіації. Кількість біогенів спочатку дещо підвищується за рахунок розкладу весняного й літнього планктону, а потім знову падає. Сезонний показник в полярних морях менший за одиницю або дорівнює їй, в помірних та південних - коливається від 1 до 10. В планктоні з’являються найбільш термофільні види.

Біологічна зима настає при зростаючому похолоданні, поверхня полярних морів вкривається льодом, інтенсивність освітлення мінімальна, кількість міогенів невпинно зростає в результаті розкладу органіки та підняття глибинних вод до поверхні. В біологічному відношенні вона характеризується мінімумом планктону, сезонний показник менший за одиницю. В зоопланктоні домінують дорослі особини або їх зимуючі стадії; нові генерації не утворюються.

У водоймах різних широт одні й ті ж біологічні сезони мають різну протяжність й припадають на різні місяці. Вегетаційний період, що відповідає біологічним весні, літу й осені, з 12 місяців в екваторіальних морях скорочується до 1-2 місяців в полярних; біологічної зими, навпаки, немає в тропіках, а в полярних водах вона сягає 10-11 місяців.

5.2. Річна динаміка та неперіодичні зміни. Часто у водоймах або їх окремих ділянках протягом кількох років відбуваються циклічні зміни чисельності і біомаси популяцій. Зазвичай вони пов’язані з періодичними коливаннями інтенсивності сонячної радіації, багаторічними коливаннями рівня водойм, зі змінами їх солоності, кисневого режиму та інших властивостей. Найбільш часто має місце періодичність річних коливань чисельності у зв’язку зі змінами сонячної активності – 9-12 років.

Іноді річні коливання чисельності гідробіонтів не пов’язані з ритмикою геофізичних циклів. До них, зокрема, відносяться ті періодичні зміни, які виникають в результаті взаємодії популяцій жертви і хижака. Також подібна динаміка чисельності може виникати в популяціях промислових об’єктів внаслідок перевилову.

Річні коливання чисельності більш різко виражені у форм з коротким життєвим циклом.

У ряді випадків чисельність і біомаса популяцій зазнають суттєвих змін, які не супроводжуються поверненням до вихідного стану. Такі неперіодичні зсуви обумовлені ациклічними змінами режиму водойм. До них відносяться насамперед ті, що спричинюються діяльністю людини (гідробудівництво, зміна рівня водойм, скидання промислових та побутових стоків тощо). В результаті популяції одних гідробіонтів зростають, а інші стають нечисленними або й зовсім щезають.