Лекция 5 ппуляция и сообщество

5.1. Вид и популяция

Вид – это совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область – ареал. Виды, обладающие широким ареалом, называются космополитами (мышь полевая, пырей, крыса, воробей). Вида, обладающие узким ареалом, называются эндемиками (муха це-це, кенгуру, утконос, сахарный тростник).

Характерные для вида признаки и свойства называют критериями вида. Различают несколько критериев вида: морфологический, физиологический, биохимический, генетический, географический, экологический.

Популяцией называют совокупность особей одного вида, живущих на одной территории длительное время и свободно скрещивающихся между собой. Популяция характеризуется такими показателями, как численность, плотность, рождаемость, смертность, естественный прирост, половая структура, возрастная структура, распределение в пространстве, миграционные процессы, динамика численности и др. Под численностью популяции понимают общее число особей в пределах их естественных мест обитания. Под плотностью популяции понимают число особей, приходящихся на единицу площади или объема. Рождаемость – это увеличение числа особей в популяции за счет размножения на некоторой территории за определенный период. Смертностью называют интенсивность процесса гибели особей в популяции. Естественный прирост популяции – разность между числом родившихся и числом умерших.

Половая структура – соотношение численности самцов и самок. Особи разного пола имеют различную экологическую значимость, поэтому их вклад в жизнеспособность популяции будет различной. Существенное изменение соотношения полов в ту или иную сторону имеет большое экологическое значение. Например, увеличение числа самок может привести к быстрому росту популяции, а увеличение числа самцов – увеличить внутривидовую конкуренцию.

Возрастная структура – соотношение численности особей различного возраста. При характеристике популяций выделяют, как правило, три возрастных группировки: с момента рождения до половой зрелости; с начала половой активности и до ее окончания; со времени прекращения размножения до смерти. Для сравнения возрастного состава популяций используют возрастные пирамиды. В быстрорастущих популяциях значительную долю составляют молодые особи; в популяциях, находящихся в стабильном состоянии, возрастное распределение относительно равномерно; в отмирающих популяциях молодые особи составляют меньшую долю от общей численности популяции.

Пространственная структура – закономерность распределения в пределах ареала: определяется разнородностью ресурсов среды. Распределение особей может быть равномерным, мозаичным, случайным.

5.2. Динамика численности популяций

Динамика численности популяции – это изменение общего числа особей в популяции. Для интерпретации динамики численности используют математические модели. Известны две модели кривых роста численности популяции: модель экспоненциального роста и модель логистического роста.

Модель экспоненциального роста. Численность популяции при отсутствии каких-либо экологических ограничений будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Рост происходит сначала медленно, так как неизбежно тратится энергия на адаптацию к новым условиям. Затем, когда адаптация завершена, число особей стремительно увеличивается. Такая модель роста популяции возможна только в искусственных условиях, когда все экологические факторы поддерживаются на оптимальном для данной популяции уровнях.

Модель логистического роста. Рост численности популяций в природе никогда не бывает бесконечным. Ресурсы среды, за счет которых существуют виды (пища, места для жилища) на любой территории имеют пределы. Эти пределы называются емкостью среды – максимальный размер популяции одного вида, который экологическая система способна поддерживать в определенных условиях неопределенно долго. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля.

В реальных условиях популяции обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность. Поддержание в популяции численности особей, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостаз обеспечивается действием модифицирующих и регулирующих факторов. Модифицирующие факторы – это только абиотические факторы. Модифицирующие факторы, вызывая изменение численности популяции, сами не изменяются (гибель части особей, популяции во время пожара, снижение численности популяции лютика в результате похолодания). Регулирующие факторы – это только биотические факторы. Регулирующие факторы сдерживают колебания численности популяции на уровне оптимальном. Если скорость роста численности популяции невелика, то ее регулирует деятельность хищников. Возросшая плотность популяции становится благоприятной для массового размножения паразитов, инфекционных болезней. Одновременно включаются механизмы, зависящие от плотности популяции: стрессовые реакции, ужесточение внутривидовой конкуренции.

Виды, у которых численность из года в год находится на уровне поддерживающей емкости среды, имеют достаточно стабильные популяции. Подобное постоянство в размерах популяции характерно для видов, обитающих в стабильных условиях среды.

Некоторые виды каждые три-четыре года или каждые десять лет, или в иные постоянные временные интервалы резко увеличивают число особей, что затем сопровождается резким падением численности популяции. Данные виды относятся к популяциям с циклическим ростом численности.

Ряд видов (грызуны, саранча) имеют достаточно стабильные популяции, однако время от времени их численность возрастает до наивысшего значения, а затем резко падает. Такие виды относятся к популяциям со скачкообразным ростом численности. После превышения емкости среды, в популяции возрастает смертность, и ее размеры сокращаются.