18. Структура популяцій
Структура – це склад і співвідношення між окремими частинами системи. Структура зазвичай визначається за певним критерієм.
Структура – відносно стійка єдність елементів, їх відношень і цілісності об’єкта.
Для структури популяцій характерний стан динамічної рівноваги (постійне коливання відносно певного стану рівноваги).
Розрізняють статеву, вікову, територіальну, етологічну та деякі інші види структури (напр., родова).
Вікова структура – співвідношення особин різних вікових груп. Формування вікової структури відбувається в результаті спільної дії процесів народжуваності та смертності. З часом навіть у межах однієї і тієї ж популяції можуть відбуватися значні зміни вікової структури. У таких випадках «включаються механізми», які автоматично повертають популяцію до деякого нормального для даної популяції віковою розподілу.
Типи вікових розподілів:
Нормальний – вікові групи представлені відносно рівномірно;
Регресивний, або вимираючий – в популяції переважають старечі особи;
Інвазійний – представлені переважно молодими особинами.
Екологічні вікові групи (за Одумом):
Пререпродуктивна
Репродуктивна
Пострепродуктивна
Віковий спектр – набір вікових груп.
Статева структура – співвідношення особин різної статі. У більшості видів генетичний механізм забезпечує приблизно рівне співвідношення особин різної статі при народженні. Однак воно порушується в результаті відмінностей фізіологічних, поведінкових та екологічних реакцій самців і самок, що викликають нерівномірну смертність.
Просторова структура – закономірне розміщення особин популяцій у певному просторі і часі.
Розрізняють наступні види розподілів особин по території:
Випадкове (однорідне середовище, відсутність тенденцій до групування);
Рівномірне (наявність сильної внутрівидової конкуренції чи антагонізму);
Нерівномірне (групове) (формування різних скупчень – зустрічається найчастіше).
В залежності від характеру використання простору:
Осілі
Кочові (мозаїчний, пульсуючий, циклічний терит. розподіли)
Етологічна структура – відображає різноманітні форми співіснування особин в популяціях.
Способи життя:
Одиночний;
Сімейний;
Зграя – тимчасове об’єднання тварин з певною метою (захист, добування їжі, міграції тощо) (риби, птахи);
Стадо – довготривале або постійне об’єднання тварин, в якому здійснюються всі основні життєві функції. Характерні особливості – наявність вожака(ів), порядок переміщення (копитні, примати);
Колонія – групове поселення осілих тварин на тривалий час або період розмноження (мурахи, бджоли).
19. Динаміка популяцій
Динаміка популяції – це сукупність процесів змін її основних біологічних показників (чисельності, біомаси, структури) в часі під впливом екологічних факторів. Динаміка є одним з найважливіших біологічних та екологічних явищ.
Динаміку чисельності популяції визначають переважно для тварин. Для дослідження динаміки рослин частіше застосовують порівняння біомаси.
Типи популяційної динаміки:
Відносно спокійний хід чисельності (високоорганізовані тварини);
Сезонний (комахи);
Багаторічний зі спалахами масового розмноження (лемінги).
Особливості динаміки чисельності – див. пит. №20.
Крива виживання являє собою графік залежності від часу числа особин, що вижили на даний момент особин для деякої початкової групи новонароджених . Кожному біологічному виду властива власна характерна крива виживання. При побудові графіка по осі абсцис відкладають відносний вік, а по осі ординат абсолютна кількість виживши особин або їх відсоток від вихідної кількості.
20. Коливання чисельності популяцій
Коливання чисельності популяції визначається співвідношенням таких показників як народжуваність, смертність (найголовніші) і міграції.
Коливання чисельності популяції відбуваються завжди, проте лише в певних межах. Вони (межі) зберігаються в умовах стабільного середовища життя як завгодно довго.
Періоди різкої зміни чисельності носять назву «популяційних хвиль», або «хвиль життя», «хвиль чисельності». Причини таких коливань до кінця не з’ясовані. (фактор харчування, погодно-кліматичні явища, сонячна активність або комплекс взаємопов'язаних факторів).
Будь-яке значне відхилення чисельності особин у популяціях від оптимальної пов'язано з негативними наслідками для її існування. У зв'язку з цим популяції зазвичай мають адаптаційні механізми, що сприяють як зниженню чисельності, якщо вона значно перевищує оптимальну, так і її зростанню, якщо вона опускається нижче оптимальних значень.
Якщо при незначній міграції народжуваність перевищує смертність, то популяція буде рости. Зростання популяції є безперервним процесом, якщо в ній існують всі вікові групи.
Якщо допустити, що ріст популяції не залежить від її щільності (відсутність лімітуючих факторів середовища), то приріст чисельності буде поступово збільшуватиметься, а сама кількість особин стрімко зростатиме по експоненті (графік матиме j-подібну форму). Ця властивість організмів називається біотичним потенціалом.
В реальних умовах при обмеженості ресурсів (опір середовища) експоненціальний ріст поступово припиняється. Зі збільшенням щільності швидкість росту популяції знижується до нуля, і крива набуває S-подібної форми. Будь-які зміни чисельності популяції є результатом порушення рівноваги між її біологічним потенціалом і опором середовища.
Загальна чисельність та щільність населення популяцій регулюється правилом максимальної народжуваності (відтворення): в популяції присутня тенденція до формування теоретично максимально можливої кількості нових особин.
Для стабільних популяцій є справедливим твердження, що в них «народжуваність урівноважена смертністю». Один з головних факторів, що впливає на розміри популяцій, - це відсоток особин, що гинуть до досягнення статевозрілого віку.
Для популяцій різних видів існують допустимі межі зниження чисельності особин, за якими існування популяції стає неможливим. Критичні значення чисельності залежать від розміру особин (чим дрібніші особи, тим вищі критичні значення ), ймовірності зустрічі статевих партнерів, відособленості груп всередині популяцій тощо.
Гомеостаз – це стан динамічної рівноваги чисельності популяції. Він забезпечується завдяки внутрішньопопуляційним механізмам саморегуляції. Забезпечення гомеостазу є однією з найважливіших властивостей популяції. Рівновага досягається завдяки взаємодії модифікуючих (абіотичних) та регулюючих (біотичних) факторів.