2.3.3. Динамика численности популяций.

Экологические механизмы динамики численности в принципе просты и заключаются в изменении соотношения процессов рождаемости и смертности особей, входящих в состав данной популяции.

При сбалансированной интенсивности процессов рождаемости и смертности формируется стабильная популяция.

В стабильной популяции смертность компенсируется приростом и численность популяции, а также ее ареал удерживаются на одном уровне. Однако, фактически в природе не известно ни одной популяции, которая сохранялась бы неизменной хотя бы на протяжении короткого промежутка времени.

Это связано прежде всего с воздействием абиотических факторов на интенсивность роста и размножения, на смертность. Немаловажную роль в данном процессе играют и биотические взаимодействия (конкурентные взаимоотношения, уничтожение хищниками жертв, влияние паразитов на жизнедеятельность хозяев).

В природе чаще встречаются растущие популяции, в которых отмечается превышение рождаемости над смертностью, что приводит к увеличению численности.

Резкий подъем численности часто наблюдается у популяций, оказавшихся в новом местообитании, при этом численность популяции может возрасти до такой степени, что может наступить вспышка массового размножения особей, что особенно характерно для мелких животных.

Например:

- массовое размножение и распространение ондатры в Европе, начавшееся в 1905 году в окрестностях Праги, когда там было выпущено всего лишь 5 особей;

- когда в Австралию завезли из Европы несколько кроликов, то их численность вскоре резко возросла;

- увеличение численности популяции характерно для колорадского жука, быстро расселившегося из Франции до Украины, Беларуссии и даже до Центральных районов России;

- в прудах Подмосковья отмечается столь значительный рост численности ротана, попавшего сюда случайно, что он начинает вытеснять остальных рыб.

Однако при чрезмерном росте популяции ухудшаются условия существования особей (недостаток пищи, хищники, распространение заболеваний и др.), что приводит к резкому возрастанию смертности, и в результате численность популяции начинает сокращаться.

Если смертность начинает превышать рождаемость, то это приводит к сокращению численности и популяция становится сокращающейся.

Например:

- хорошо известны случаи резкого сокращения численности популяций промысловых видов животных, усиленно уничтожаемых человеком;

- распашка степей привела к сокращению численности и ареалов многих птиц и животных;

- реликтовая фауна - также пример сокращающихся популяций в связи с изменением среды обитания популяций.

Однако сокращаться безгранично популяция также не может. При определенном уровне численности интенсивность смертности начинает падать, а рождаемости повышаться.

В результате сокращающаяся популяция, достигнув какой-то минимальной численности, превращается в свою противоположность - в растущую популяцию. Рождаемость в такой популяции постепенно растет и в определенный момент времени выравнивается со смертностью, т.е. популяция на короткий промежуток времени становится стабильной, а затем растущей.

В логистической модели популяционного роста прямолинейный участок кривой означает установление равновесия между процессами рождаемости и смертности, т.е. популяция является стабильной.

Однако в реальной обстановке конкретные величины как рождаемости, так и смертности испытывают постоянные колебания, соответственно этому меняется и уровень численности популяции и тенденции ее изменений во времени.

Поэтому численность естественных популяций не остается постоянной даже при выходе на прямолинейный участок логистической кривой, а постоянно колеблется вблизи уровня, соответствующего экологической емкости среды.

Различают непериодические (незакономерные) и периодические (закономерные) колебания численности.

Непериодические (незакономерные) колебания прямо связаны с положительным или отрицательным влиянием каких-либо факторов среды и носят непредвиденный характер.

Например:

- резкое сокращение численности американской сельди. С 1900 года ее ежегодно добывали по 2000 тонн, затем уловы снизились на 98%. В 1944 году численность сельди по неизвестным причинам внезапно резко возросла и уловы достигли 2500 тонн;

- с 1966 года у берегов Австралии, вблизи Филиппин начала катастрофически увеличиваться численность популяции морской звезды, что привело к настоящему бедствию. Эти морские животные беспощадно уничтожали коралловые острова. В результате чего произошло обеднение биоценозов коралловых рифов. Причины, вызвавшие массовое размножение морской звезды, не установлены.

- вспышки массового размножения ондатры, кроликов, колорадского жука, связанные с освоением новых местообитаний.

- нашествие кактуса-опунция на Австралийский континент;

- распространение водяного папоротника-сальвиния в Австралии и Юго-Восточной Азии (остров Тайвань)

К непериодическим колебаниям относятся также антропогенные воздействия человека (тепловое загрязнение, внесение пестицидов, промысловая охота, распашка степей, нарушение режимов экологических факторов).

Периодические (закономерные) колебания происходят под влиянием закономерно меняющихся факторов внешней среды, а также связаны с особенностями, присущими самой популяции.

Периодические колебания численности популяций могут происходить в течение нескольких лет (многолетние) или одного сезона (сезонные).

К наиболее известным примерам периодических колебаний можно отнести:

- циклические колебания с подъёмом численности в среднем через 3-4 года зарегистрированы у таких тундровых животных, как песец, полярная сова и особенно у северных мышевидных грызунов (мышей, полевок, леммингов);

- сезонные колебания численности характерны для многих насекомых, мышевидных грызунов, птиц, мелких водных организмов, а также для растений. Вспышки массового размножения этих видов происходят в конце каждого сезона размножения за счет появления молодых особей.

В современной экологии факторы, ответственные за периодические колебания численности популяций, принято делить на две группы: факторы, не зависящие от плотности популяций и факторы, зависящие от нее.

К факторам, не зависящим от плотности популяций, относятся абиотические факторы среды (прежде всего это климатические факторы: температурный режим, освещенность, влажность, давление, химизм среды и др.), постоянно действующие на популяцию.

Климатические факторы (продолжительная засуха, суровая зима, ураган и т.д.) могут способствовать резкому снижению численности самых разных популяций, причем независимо от их первоначальной плотности.

Влияние этих факторов характеризуется тем, что они действуют на уровне организма и поэтому эффект их воздействия не зависит от таких специфических популяционных параметров, как численность и плотность населения.

Таким образом, действие этих факторов имеет односторонний характер: они влияют на численность и плотность популяции, но сами не зависят от ее численности и плотности.

Поэтому климатические факторы относятся к категории модифицирующих факторов.

К факторам, зависящим от плотности популяции, относятся биотические факторы: прежде всего это внутривидовая и межвидовая конкуренция, обостряющаяся при возрастании численности популяций, а также деятельность паразитов, хищников, болезни, наличие пищи и др.

Характер влияния биотических факторов принципиально отличается от абиотических факторов: действуя на численность популяций других видов, они сами испытывают влияние с их стороны.

Поэтому, биотические взаимодействия относятся к категории регулирующих факторов, поскольку только живые организмы способны реагировать на изменение плотности как собственной, так и популяций других организмов и по мере увеличения плотности действие регулирующих факторов усиливается.

Действие зависимых от плотности факторов лежит в основе автоматической регуляции численности популяций.

Абиотические факторы, независимые от плотности популяции, не могут регулировать численность популяции и обеспечивать ее устойчивую стабильность, если они действуют изолированно от биотических.