25 50 75 100% Ності, Наведвно на рис. 6.6.
Динаміка зміни чисельності особин в популяціях може мати різноманітний характер. Якийсь час ріст популяції може бути екс-поненційним, але більш реалістичні моделі сигмоїд-ного росту або j-подібного. Ріст популяцій відповідно до сигмоїдних кривих найчастіше спостерігається в популяціях бактерій та дріжджів. Він може бути описаний рівнянням:
де dN/dt – швидкість зміни чисельності особин у популяції в часі, г – природжена швидкість росту популяції, що визначається біологічними особливостями виду. Високі значення г вказують на високу швидкість розмноження. К — ємність середовища щодо даної популяції, вона чисельно може бути рівною максимально можливій у даних умовах кількості особин у популяції.
Стан популяції при її сигмоїдному рості залежить від співвідношення параметрів N та К. Якщо N*> К, швидкість росту популяції стає від’ємною величиною і кількість особин у ній зменшується. При N < К швидкість росту популяції додатна і кількість особин у ній прогресивно зростає. При N = К розміри популяції стабільні.
Криві /’-подібного росту популяції описуються рівнянням
dN м = rN.
dt
У цьому випадку при додатних значеннях популяція зростає експоненційно, а при від’ємному значенні – кількість особин у ній зменшується. Ріст популяцій за /-подібною кривою іноді називають ростом типу «бум/крах». Дійсно, у цьому разі зростання кількості особин у популяції відбувається швидко, але потім у момент виснаження ресурсів починається різкий спад. У цього типу росту немає положення стабілізації чисельності особин у популяції.
Є два основні варіанти росту популяції: незалежний та залежний від густоти. У першому варіанті кількість особин у популяції зростає незалежно від густоти популяції, у другому -відтворення має зворотний зв’язок: чим більша густота популяції, тим нижча народжуваність. За певної порогової величини показника густоти народжуваність дорівнює смертності, і кількість особин у такій популяції стабілізується.
Задля стійкого існування популяції оптимальною є певна специфічна для даного біологічного виду і типу середовища густота. При розрідженому заселенні популяційного поля ускладнюються зустрічі партнерів по розмноженню, територію важко оберігати від вторгнення конкуруючих особин. Перенаселення, навпаки, створює дефіцит поживних речовин, а у тварин викликає стреси та досить часті сутички між особинами. Перенаселення настільки несприятливе, що в процесі еволюції виробилося багато різних механізмів його запобігання.
6.10. Популяція як об’єкт використання, моніторингу та управління
При всіх видах використання природних ресурсів – лікарських, сировинних, рибних, мисливських і т.п. – об’єктом діяльності людини виявляються, у першу чергу, популяції рослин та тварин. В усіх таких випадках використання спирається на здатність природних популяцій до автономної регуляції чисельності.
Після вилучення з популяції тієї чи іншої частини особин, їхня чисельність у популяції поступово відновлюється. Більш того, помічено, що в багатьох випадках вилучення з популяції деякої кількості особин веде до збільшення потенціалу її відтворювання. A.B. Яблоков (1987) підкреслював, що визначення меж відведення особин та біомаси з популяції є центральним завданням природокористування.
Популяція як елементарна біосферна одиниця життя є першим акцептором, який сприймає всю різноманітність порушень, які вносить у навколишнє середовище діяльність людини. Якщо антропогенна діяльність навіть і не спрямована прямо на ту чи іншу популяцію, остання опосередковано сприймає такі дії. Оцінка порогу стійкості популяцій до таких опосередкованих впливів -це теж важливе прикладне завдання.
Перевищення порогів використання популяцій завжди загрожує серйозними наслідками. Найбільш яскравим прикладом є вісім популяцій атлантичного оселедця, що знаходиться в акваторії Північно-Західної Атлантики. У 1975 році спеціалісти виявили критичне зниження чисельності особин та потенціалу відтворення оселедців у цих популяціях. Проте масовий промисел не був припинений. У результаті до початку 1980-х років чисельність оселедців у цих популяціях знизилася настільки, що їх промисловий вилов став нерентабельним. Підірвані колись популяції атлантичного оселедця до цього часу не відновили свою базову чисельність, і людство втратило досить важливий ресурс харчів.
Популяція живих організмів практично завжди виступає як базова одиниця використання та управління. Крім чисельності особин, стійкість популяцій в умовах користування визначається і рядом інших параметрів – статевою, віковою та розмірною, просторовою структурою та ін. При постійному спостереженні (моніторингу) за популяційними параметрами та контролі за величиною вилучення з популяції особин популяції можуть існувати і зберігати свої корисні властивості необмежено довгий час.
Управління чисельністю особин у популяціях є актуальним і для видів рослин і тварин, які називаються шкідниками. Еко-лого-популяційний підхід повністю виключає таке поняття, як знищення популяції, або, ще більше, біологічного виду як шкідливого для людини. Замість цього зусилля мають бути спрямовані на знаходження таких порогів чисельності популяції, за яких вони б стійко існували в природних або штучних біоценозах, але не завдавали економічно помітних збитків людині.
У наш час десятки тисяч видів рослин та тварин потребують охорони. При біомоніторингу опора на популяційні параметри
стає найбільш надійним засобом отримання широкої інформації про стан видів рослин і тварин у різних екосистемах.
Питання для самоперевірки
Дайте визначення популяції та назвіть критерії виділення популяцій.
Поясніть відмінність між біотопом популяції та екологічною нішею.
У чому полягає відмінність між фундаментальною та реалізованою екологічними нішами?
Які механізми забезпечують репродуктивний потенціал популяцій?
Як хижаки впливають на чисельність особин у популяції жертви?
Поясніть причини досить стабільної чисельності популяцій рослин і тварин у природних екосистемах.
Розкрийте відмінність понять «чисельність» та «густота».
Назвіть головні структури популяцій (статева, вікова та розмірна).
Розкрийте суть поняття генетичного поліморфізму.
Питання для обговорення
На чому побудований метод біологічної боротьби зі шкідниками сільського господарства? Наведіть приклади.
Розгляньте можливі причини спалахів чисельності в популяціях рослин та тварин. Зіставте їх з демографічним спалахом чисельності населення Землі в кінці XX століття.
Проаналізуйте проблему «надмірної чисельності» тих чи інших видів рослин та тварин. Сформулюйте своє ставлення до неї.
Біологічна продуктивність