4. Сучані підходи до вивчення популяцій рослин.

В науці склались два розуміння популяції:

- генетичне;

- екологічне.

Генетична популяція – це сукупність особин одного виду, які зв’язані відносинами панміксії (обміну генами). У такої популяції спільний генофонд. Такі популяції ще називають менделівськими. Встановити в природі генетичну популяцію практично неможливо. Тому в екології використовують інше розуміння популяції – локальне.

Локальна популяція – це сукупність особин одного виду в межах однорідного екотопу. Оскільки однорідний екотоп зайнятий одним фітоценозом то межі локальних популяцій співпадають з межами фітоценозів. Такі локальні популяції рослин називають фітоценотичними або ценопопуляціями. І далі ми будемо говорити про них.

Для опису популяції рослин використовують багато ознак, головними з яких є її щільність (кількість особин на одиницю площі) і гетерогенність – наявність в її складі особин різних за віком, житєвістю тощо.

Дж. Харпер (1973) сформулював уяву про 2 полярні типи регулювання щільності популяції рослин:

1. залежністю від смертності;

2. пластичністю.

При регулюванні за 1 типом з віком число особин в популяції зменшується і зводиться до певного кінцевого значення, яке є підсумком взаємодії потенціалу виду і «опору середовища». Цей тип регуляції властивий для популяцій багаторічних рослин.

При регулюванні за 2типом із збільшенням кількості особин на одиницю площі, зменшуються їхні розміри (відбувається мініатюризація). Цей тип властивий передусім для популяцій одно-дворічних рослин – бурянів і рудералів.

Основними типами розподілу рослин в популяції є:

• випадковий;

• регулярний;

• контагіозний (плямистий).

Для багатьох видів випадковий розподіл вказує на оптимальність умов, а відхилення від випадкового – на несприятливість умов: вид витісняється сильнішими конкурентами в окремі групи.

Ю.А. Злобін (1996) вважає головними параметрами оцінки стану виду на рівні популяції рослин наступні:

- чисельність особин в популяції;

- запас фітомаси в популяції рослин;

- розмір популяційного поля;

- щільність популяції;

- структуру популяції – співвідношення особин різного віку, розміру, життєого стану, статі, які формують різні спектри.

- тип розташування особин по популяційному полю (контагіозний, стохастичний, регулярний)

Гетерогенність рослин всередині популяції – найважливіша властивість природних популяцій, яка підвищує повноту використання ресурсів.

Основними формами різноманіття особин всередині популяції Ю. Злобін вважає:

1. вікову, обумовлену різним віком особин у складі популяції.

2. генетичну, пов’язану з наявністю у складі популяції генетично різних особин (екотипів)

3. розмірну – пов’язану з наявністю у складі популяції особин різного розміру, що відображає різний рівень життєвості.

Варіювання розмірів рослин найважливіший компонент неоднорідності популяцій. Джерелами неоднорідності рослин за розмірами в межах популяції Ю. Злобін вважає:

• різницю в якості насіння;

• варіювання умов проростання насіння;

• різницю в темпах росту рослин, яка є результатом дії 2-х перших факторів і залежить також від генотипу рослин;

• діяльність фітофагів.

Для характеристики гетерогенності популяцій рослин сьогодні використовують 2 основні підходи:

• дослідження вікового спектру популяцій;

• аналіз морфологічної гетерогеності популяцій, яка відображає їхнй віталітет.

Найбільший вклад у вивчення вікових спектрів популяцій рослин зробили московські ботаніки Работнов, Уранов та їхні послідовники. Ними розроблені спеціальні ключі для визначення вікового стану рослин. В онтогенезі рослинних організмів виділяють 4 періоди і 11 вікових станів:

Періоди: латентний, віргінільний, генеративний, сенільний.

Латентному періоду відповідає такий віковий стан як насіння.

Віргінільному :-проростки;

- ювенільні особини;

- іматурні особини;

-віргінільні особини.

Генеративному: - молоді генеративні

- середні генеративні

- старі генеративні

Сенільному: - субсенільні

- сенільні

- відмираючі.

За співвідношенням представників різних вікових груп рослин у популяції Работнов (1950) виділив 3 типи популяцій рослин:

1. інвазійні – складаються переважно з молодих рослин

2. нормальні – в їхньому складі більш-менш рівномірно представлені всі вікові стани

3. регресивні – представлені в основному сенільними особинами.

Віталітет – це життєвість, ступінь процвітання або пригнічення організму. Кількісну схему оцінки віталітету популяцій рослин на основі оцінок віталітетів особин, які входять до її складу запропонував Ю.А. Злобін. Він розробив 2 варіанти оцінки віталітету:

• одномірний ( за однією ознакою)

• багатомірний

В першому випадку найбільш прийнятним показником є вага особин. В другому випадку кожна особина, яка включена у вибірку для характеристики популяції рослин, оцінюється за багатьма ознаками, далі в процесі факторного аналізу виявляються ознаки які найбільше варіюють і вибираються ключові ознаки, які є індикаторами віталітету.

Досліджують також екологічну структуру популяцій, яка визначається на основі типів поведінки популяцій щодо зміни екологічних чинників. На основі цього визначають стратегії видів. Широко відомі класифікації стратегій видів Раменського, Грайма, Уіттекера, які спробував обєднати Б.М. Міркін. Виділяють 3 основні типи стратегій:

1. віоленти або силовики (леви) – види, які своїм впливом визначають поведінку інших видів (едифікатори, домінанти у рослин; хижаки у тваринному світі)

2. патієнти або пристосуванці (верблюди) – види, що ростуть у граничних, екстремальних умовах і таким чином уникають конкуренції. Наприклад у тріщинах скель росте едельвейс, на солончакових грунтах – солонець європейський, на пісках – осока колхідська. У тварин це верблюд, степова черепаха, сліпак.

3. Експлеренти або наповнювачі (шакали), котрі швидко розмножуючись, заповнюють вільні еконіші, але так само швидко зникають при посиленні конкуренції. Це рослини однорічники з родів лобода, щириця, осот. З тварин – миша домова, заєць-русак.

Загалом віталітет та вікова структура це ті основні параметри популяцій, які найчастіше визначають для того щоб встановити ступінь загрожуваності виду в тих чи інших умовах та розробит адекватні заходи для відновлення таких популяцій і видів.

Чому популяціям приділяється така велика увага при дослідженні біорізноманіття? Тому що популяція є структурною одиницею, яка входить до складу 3-х рівнів біорізноманіття: генетичного, організмового і екологічного.

Екологічний Організмовий Генетичний

1. Біоми 1) царства 1) популяції

2. Біорегіони 2) типи (відділи) 2) організми

3. Ландшафти 3) родини 3) хромосоми

4. Екосистеми 4) роди 4) гени

5. Місцезростання 5) види 5) нуклеотиди

6. Еконіші 6) підвиди

7. Популяції 7) популяції

8. Організми 8) організми

Як видно з цієї схеми, популяція є базовою структурою, яка повязує між собою всі три рівні.