2.6.1. Популяция, ее динамика, численность и количественная оценка

Все живые организмы существуют только в форме популяций.

Популяцией называют совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией.

Каждая популяция, имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности.

Численность (или, как иногда говорят, объем) популяции того или иного вида характеризуется определенным количеством особей.

Популяции могут быть более или менее многочисленными: у одних видов они представлены десятками экземпляров, у других - десятками тысяч.

Популяции бактерий или простейших в активном иле аэротенков состоят из миллиардов особей.

Не зная фактической численности и состояния популяций невозможно вести работы по их охране и воспроизводству.

Прямо или косвенно влияя на животный и растительный мир, человек всегда воздействует на популяции, меняет их параметры и структуру. В ряде случаев это может привести к гибели популяции. Типичный пример - резкое снижение численности многих животных, которых ныне заносят в красную книгу.

В любой природной экосистеме устанавливается та численность особей животных и растений, которая в наибольшей степени отвечает интересам их воспроизводства.

Для того чтобы сравнить численность отдельных популяций или оценить изменение численности одной и той же популяции в разные отрезки времени, пользуются таким показателем, как плотность, т.е. численность популяции, отнесенную к единице занимаемого ею пространства

Зная изменение плотности популяции во времени или в пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность ее особей и представляет или нет данная популяция угрозу хозяйственным интересам.

В первую очередь плотность меняется в зависимости от колебаний абиотических факторов среды.

Например, если соотносить количество рыбы в пруде с его площадью (или объемом) в зависимости от сезонных колебаний массы воды, то окажется, что средняя плотность рыбного населения в пруде будет примерно постоянной или даже может понизиться. А экологическая плотность будет увеличиваться к осени, так как в эту пору года в пруде станет меньше воды из-за ее интенсивного испарения летом.

Подобные особенности сказываются и на животных.

Например, птицы, питающиеся рыбой, устраивают гнезда и откладывают яйца в такое время года, чтобы период выкармливания потомства совпадал с максимальной экологической плотностью популяции рыбы, т.к. в этом случае легче добывать рыбу.

Изменение численности особей внутри популяции есть одновременно и изменение плотности популяции.

И поскольку плотность меняется в практически неизменном пространстве среды обитания, то увеличение численности особей популяции возможно лишь до определенного предела, который допускается емкостью экологической ниши.

Число особей популяции в конкретный момент времени есть отражение рождаемости и смертности.

В зависимости от соотношения этих показателей говорят о балансе популяции.

Если рождаемость выше, чем смертность, то популяция численно растет.

Если рождаемость ниже чем смертность ,то популяция деградирует.

При этом специалистов больше всего интересуют не только и не столько собственно количественные изменения, сколько их скорость, или темп. Поэтому и рождаемость, и смертность выражают и анализируют в показателях некоторой скорости.

Под рождаемостью понимают численно выраженную способность популяции к своему увеличению, или рост числа новых особей за счет размножения. Эта способность зависит от многих факторов:

от числа самок в популяции,

от количества половозрелых особей в популяции,

от их плодовитости, т.е. числа поколений в году,

от условий размножения и др.

Например, некоторые насекомые способны давать 2 - 4 поколения в год и откладывать яйца в количестве нескольких сотен.

Мыши, имеющие период беременности около месяца и короткий период становления половой зрелости, дают 5-6 поколений в год.

Крупные теплокровные вынашивают плод несколько месяцев, достигают способности к воспроизводству на 3 - 4-й год и рожают всего 1-2 детенышей.

Простейшие и бактерии размножаются делением, повторяют этот акт многократно в течение нескольких часов. Темпы их размножения на много порядков выше, чем темпы размножения млекопитающих.

Рождаемость может быть нулевой или положительной, но не может иметь отрицательный знак. А скорость роста популяции может иметь любой знак.

Так, если в популяции имеется 500 способных к размножению особей (N_o= 500), и в течение 10 дней (ΔТ = 10) родилось, например, 50 новых (ΔN = 50), то рождае­мость составит Р = 50 / 10 = 5, или в пересчете на одну особь Р = ΔN_o / (ΔTN₀ ) = 50/(10x500) = 0,01.

Смертность С, как и рождаемость, можно выразить в количестве особей, погибших за определенный отрезок времени. Тогда прирост равен r = Р - С.

Учитывая в практических задачах численность популяций, мы всегда имеем дело с выжившими на данный момент времени особями. Поэтому выживаемость фактически и характеризует жизненное состояние популяции.

Под выживаемостью понимают долю особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения.

Широкие и относительно быстрые флуктуации численности свойственны только популяциям консументов на фоне относительной стабильности популяции продуцентов.

Многие животные имеют тенденцию к более или менее регулярным изменениям своей численности в зависимости от изменения абиотических и биотических факторов.

Амплитуда численности может быть исключительно широкой. Так, численность популяций мышей или некоторых видов саранчи периодически увеличивается в тысячи раз. При этом происходят массовые перемещения (миграции) размножившихся особей на большие расстояния.

Некоторым растениеядным насекомым свойственны периодические вспышки массовых размножений в лесных экосистемах, когда личинки этих насекомых почти наголо съедают ассимиляционный аппарат фотосинтетиков (листья, хвою).

Иногда после таких повреждений деревья погибают на обширных территориях.

Исследования динамики численности популяции рыси в Северной Америке выявили периодические (через 9-10 лет) увеличения числа особей рыси, следующие за ростом численности популяции зайца-беляка, являющегося основным кормом для рыси. А заяц-беляк наилучшим образом размножается в годы, изобилующие растительной пищей. Такие флуктуации,происходящие с правильной периодичностью называют осцилляциями.

Колебания численности животных в природных и антропогенных экосистемах имеют большое значение с точки зрения интересов человека.

В период массового размножения насекомых в лесах или на сельскохозяйственных культурах, при резких возрастаниях численности грызунов (мышей, крыс) в населенных пунктах наносится существенный ущерб урожаю, приросту древесины, запасам продуктов.

Поэтому перед человеком периодически возникает задача борьбы с вредителями, защиты урожая.

Для этого требуются большие затраты сил, энергии и материалов. Следовательно, очень важно предвидеть вспышки размножения той или иной популяции в конкретной экосистеме, чтобы принять меры по предотвращению ущерба.

А для этого необходимо знать причины, по которым они происходят, и закономерности, по которым они развиваются.

Очевидно, что во всех случаях причинами являются динамичные во времени и пространстве экологические факторы. Поэтому появилось множество теорий динамики численности животных (в основном растениеядных), целью которых является прогнозирование и управление их численностью.