Продолжительность жизни

Продолжительность жизни вида зависит от условий (факторов) жизни. Различают физиологическую и максимальную продолжительность жизни.

Физиологическая продолжительность жизни – продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими возможностями организма.

Максимальная продолжительность жизни – продолжительность жизни, до которой может дожить лишь малая доля особей в реальных условиях среды.

Смертность и рождаемость у организмов весьма существенно изменяется с возрастом. Увязав смертность и рождаемость с возрастной структурой популяции, можно вскрыть механизмы общей смертности и определиться со структурой продолжительности жизни. Такую информацию можно получить с помощью таблиц выживания.

Таблицы выживания («демографические таблицы») содержат сведения о характере распределения смертности по возрастам.

Таблицы выживания бывают динамические и статистические.

Динамические таблицы строятся по данным прямых наблюдений за жизнью когорты, т.е. большой группы особей, рожденных в популяции за короткий промежуток времени относительно общей продолжительности жизни изучаемых организмов, и регистрации возраста наступления смерти всех членов данной когорты.

Статистические таблицы выживания составляются по данным наблюдений за относительно короткий промежуток времени за смертностью в отдельных возрастных группах.

Данные таблиц выживания позволяют построить кривые выживания, которые отражают зависимость количества доживших до определенного возраста особей от продолжительности этого интервала с самого момента рождения организмов.

Основные типы кривых выживаемости:

I

II

III

IV

1000

100

10

1

Возраст, % продолжительности жизни

1. Сильновыпуклые кривые (I) - характерны для видов организмов в популяциях, смертность которых почти до конца жизненного цикла остается низкой (характерен для многих видов крупных животных и для человека);

2. Сильновогнутые кривые (IV) - характерны для видов организмов в популяциях, смертность которых чрезвычайно высока на ранних стадиях развития, а в дальнейшем становится низкой;

3. Кривые промежуточного типа (II-III) - относятся к тем видам, у которых смертность для каждой возрастной группы - величина постоянная.

Одной из самых важных характеристик популяции является ее возрастная структура, определяющая кривую роста популяции, степень ее зрелости и стабильности.

Динамика роста численности популяции

Еще в XVII в. было установлено, что численность популяций растет по закону геометрической прогрессии.

II

I

III

Поддерживающая емкость среды

Рост численности популяции в условиях, при которых смертность организмов до достижения ими половозрастного состояния незначительна, называется экспоненциальным (I).

Экспоненциальный рост численности организмов описывается уравнением:

N_t = N_o• e ^rt

N_t - численность популяции в момент времени t

N_o – численность популяции в начальный момент времени t_o

e – основание натурального логарифма (2,7182)

r – показатель, характеризующий темп размножения особей в данной популяции

Экспоненциальный рост возможен, когда r имеет постоянное численное значение, т.к. скорость роста популяции пропорциональна самой численности:

∆ N / ∆ t = r • N, r – const

Численность популяций растет до тех пор, пока не будут исчерпаны все имеющиеся ресурсы, затем рост ограничивается катастрофами (голод, болезни, взрывы насилия).

Тип роста популяции с резкими изменениями численности называется взрывным или мальтузианским (II).

Часто размеры популяции увеличиваются сначала экспоненциально, затем следует период стабилизации численности на уровне, соответствующем поддерживающей емкости среды (К). Такой тип роста называется логистическим (III).

В основе логистической модели лежит простое допущение, что скорость роста популяции (r) линейно снижается по мере роста численности до нуля при численности (К).

При начальной численности (близкой к нулю) скорость роста имеет максимальное значение – r _max, а при N = K, r_a = 0 .

В результате решения уравнения логистической кривой получаем зависимость:

N_t = K / ( 1 + e ^{a- r max • t} )

N_t - численность популяции в момент времени t

e – основание натурального логарифма (2,7182)

a – постоянная интегрирования

C увеличением размеров и сложности системы пропорционально увеличивается энергетическая стоимость поддержания структуры и функционирования системы.

При увеличении размеров системы вдвое увеличивается количество энергии, необходимой для поддержания структурной и функциональной сложности.

При увеличении размеров и сложности системы проявляется закон уменьшения отдачи - экономии, связанной с масштабами (например, повышаются качество и устойчивость системы к нарушающим воздействиям).

С увеличением размеров и сложности экосистемы растет доля валовой продукции, которую сообщество вынуждено расходовать в процессе дыхания на самоподдержание, и снижается доля, которую можно расходовать на дальнейшее увеличение системы. Когда между поступлением и расходом энергии наступает равновесие, рост системы прекращается.

Количество биомассы, которое может поддерживаться в этих условиях, называется максимальной поддерживающей емкостью среды.

N

К- уровень К1

К2

J Оптимальный прирост

t

N -численность популяции; t –время

Экологическая стратегия популяции - это ее общая характеристика роста и размножения, т.е. стремление организмов к выживанию.

При изложении материала роста популяций и кривых роста были использованы символы « r и К ». Быстро размножающиеся виды имеют высокое значение « r » и называются « r »-видами. Виды с относительно низким значением « r » называют « К » - видами.

Экологические стратегии очень разнообразны, но можно выделить два крайних типа: « r » - стратегия – это отбор на повышение скорости роста популяции в периоды ее низкой плотности; « К »- стратегия - возникает под воздействием отбора на повышение выживаемости при высокой плотности популяции, приближающейся к предельной.