5. Колебание и регуляция численности популяции

Размеры популяции могут возрастать в результате иммиграции (прибавляются особи извне) или за счет размножения особей. На колебание численности существенное влияние имеют климатические условия, (факториальная экология - температура, влажность и т.д.). Нередко лимитирующим фактором, как мы понимаем, выступают враги, пища и. т.д. Колебание численности проходит циклически и эти колебания можно назвать циклами. Но исследование таких циклов требует долгого периода времени и зависит какого вида колебания и какую популяцию, мы стараемся установить. Если учесть период наступления половой зрелости, беременность то мы увидим, что у каждого вида она разная. У маленького животного, такого как бурозубка, эти периоды будут намного короче, тех, которые имеют место у копытных, слонов. Т.е., чтобы проследить этот процесс, экологу необходимо владеть информацией за тот отрезок времени, за который проходит многочисленное изменение генераций (поколений) и знать условия существования данной популяции. Намного проще эту информацию можно получить в лабораторных условиях, где в процессе постановки эксперимента исследователь иногда искусственно, а

порой и подсознательно создает благоприятные условия существования (крыса, дрозофила и т.д.). Колебание численности графически можно изобразить в виде синусоиды для построения которой необходимо проводить исследование на протяжении длинного периода времени. Данная синусоида будет состоять из фрагментов, которые могут отвергаться от идеальной кривой. Важным моментом является тот факт, в котором колеблющийся процесс будет происходить вокруг мысленной линии, которая и будет идеальным графическим выражением численности популяции. Также нужно отметить, что колебание численности особей популяции возможно в определенных границах, т.е., существует понятие минимальной численности популяции. Если численность особей достигает показателей низших от минимальной численности, то она исчезает.

Размеры популяции могут быть непостоянными в результате изменения плодородности, смертности, а нередко и того и другого. При изучении размеров популяций и их изменений всегда стараются установить ключевой фактор - фактор, который отвечает за наибольшую часть изменений, которые происходят при изменении поколений. Как правило, этот ключевой фактор влияет на смертность.

Следует понимать, что колебание размеров популяции проходит не хаотически. На самом деле существует ряд факторов, которые удерживают состояние популяции в определенных границах. Эти факторы снижают численность и содействуют смертности. Они эффективно действуют при увеличении плотности. Такими факторами могут быть недостаточное количество пищи, увеличение количества врагов и т.п.

6. Рост численности популяции, кривые роста и выживания

Если рождаемость в популяции будет превышать смертность, то данная популяция будет возрастать. Ярким примером такого явления есть рост народонаселения Земли. Было подсчитано, что только за период XX ст. состоялся рост народонаселения более чем вдвое. Т.е., вследствие качественного прыжка человечества, научно-технического прогресса человечество создало определенные условия, которые и привели к такому резкому росту.

Общий ход изменения численности особей в популяции определяется уравнением:

N.+1 = ї\ + В - ОБ + І - Е ,

где N - численность особей в популяции, В - рождаемость, ОБ -смертность, І - иммиграция, Е - эмиграция. Размеры популяции могут возрастать или за счет большой рождаемости, или за счет высокой иммиграции, или за счет объединения обеих этих факторов. Снижает размер популяции смертность и эмиграция особей за ее границы.

Чтобы ясно себе вообразить закономерности роста популяции, целесообразно рассмотреть модель роста популяции дрожжей, которые попали на свежую культурную среду)

Модель роста численности популяции дрожжей.

В такой новой и благоприятной среде условия для роста; оптимальные и наблюдается рост популяции. После попадания в свежую питательную среду рост будет идти постепенно, достигая - максимальной численности. Задержка роста популяции на начальных стадиях связана с адаптацией к новым условиям среды. Нарисованная нами кривая – это экспоненциальная или логарифмическая кривая. В следующих этапах жизнедеятельности популяции наступает период, когда экспоненциальное развитие невозможно. Такое может происходить по разным причинам уменьшения резерва питания, накопление продуктов метаболизма и т.п. Как следствие процесс роста популяции постепенно замедляется и кривая роста приобретает S форму.

Существует и другой тип роста численности популяции, когда экспоненциальный рост продолжается до внезапного уменьшения количества организмов.

Данное явление может происходить по счет резкого уменьшения ресурса, территории и т.п. Такой тип кривой роста получил название J - подобной кривой. Нужно отметить, что в обоих случаях экспоненциальный рост отмечается на начальных этапах роста. Итак, мы рассмотрели две модели роста популяции. Вместе с тем, нужно отметить, что построение таких кривых возможно только при условии более менее стабильного существования экосистемы. Т.е., там, где факторы системы действуют как лимитирующие относительно роста популяции. Обрисованные нами модели в чистом виде, как правило, в природе не существуют. С некоторыми сходствами мы можем встретиться в природе при расселении и освоении видом новых территорий, который наглядно можно проиллюстрировать расселением горлицы кольчатой в Центральной Европе, на территориях, где виды интродуценты уже вошли в состав экосистем, такого наблюдаться не будет. Вместе с тем, данные модели дают нам возможность понимать закономерности роста численности популяций, прогнозировать поведение вида в новых условиях, управлять и корректировать численность "полезных'' и "вредных" видов.

Одним из основных факторов, которые влияют на размеры популяции, есть процент особей, которые гибнут к достижению ими половой зрелости. Для того чтобы численность популяции оставалась постоянной, в среднем только два потомка каждой пары должны доживать до репродуктивного возраста. Чтобы получить кривую выживания, нам необходимо начать с определенной популяции новорожденных особей и потом отмечать количество особей, которые выжили в зависимости от времени.

Строя кривые выживания для отдельных видов, мы можем определять смертность для особей разного возраста и, таким образом, выяснить, в каком возрасте данный вид наиболее уязвим. Если мы установим причины смерти, то можем понять, как регулируется величина популяции.

Кривую выживания можно получить, если начав с определенной популяции новорожденных особей в будущем отмечать число или процент особей, которые остаются жить в зависимости от времени. Большинство животных и растений стареют, что в первую очередь проявляется в уменьшении количества особей после достижения репродуктивного периода. Причинами этого явления является большое количество факторов, но, как правило, в пост-репродуктивный период организм постепенно теряет свою защитную способность. Кривая А - характерно для видов, где смертность есть более менее постоянной единицей во все периоды развития. Для большинства бесхребетных есть типичной такая кривая. Что-то подобное было получено для „популяции" чашек в кафетерии. Кривая Б - характерна для популяций организмов с высокими показателями смертности в ранний до-репродуктивный период. Такая кривая характерная для муфлонов, горных коз. Кривая В - близкая к идеальной кривой, так как видим, что смертность длительный период времени уступает возрасту, а старение являются главным фактором смертности. Примером может быть популяция людей на нашей планете. Большое количество людей умирает вследствие старения, но средний возраст не превышает 75 лет. Небольшое отклонение на начальных фазах связано с детской (до репродуктивной) смертностью.

Завершая рассмотрение вопросов динамики численности популяции, нужно отметить, что процесс колебания численности непрерывный и может изменяться во времени, как следствие адаптационных изменений. Исчезновение этого явления возможно только в связи с исчезновением вида. Вопрос динамики популяций основной для понимания более широко вопросов, таких как динамика группировки, экосистемы, биосферы в целом.

Выводы

Популяция есть первокирпичиком, из которого, и начинается собственно экология организмов любой экосистемы, есть первой надорганизмовой биологической системой.

Выделение структурных элементов популяции дает возможность проводить более эффективный анализ состояния популяции того или иного вида.

Различают три основных типа распределения особей в популяции: равномерное, случайное, групповое неравномерное.

Динамику численности популяции и механизмы ее определения важно знать для того, чтобы руководить развитием популяции, особенно полезных или вредных для людей.

Понимание законов жизни популяций довольно важное для экологии. Популяции - это саморегулировочные биосистемы с определенными границами саморегуляции и устойчивости. Все живые организмы в природе существуют лишь в форме популяций. Популяционная экология имеет широкое прикладное значение.