16. 3. Экология отдельных популяций – популяционная экология

Следующий уровень организации живого – популяционный. Сведения о связи вида с условиями среды приложимы преимущественно к особям, взятым изолированно. Теперь следует перейти к следующей стадии экологического анализа и установить, как реагирует популяция, то есть совокупность особей одного вида, на условия существования. В этом анализе элементом, далее неделимым, будет популяция.

Существует такое определение популяции: популяцией называют совокупность особей одного вида, живущих исторически долго на определенной территории и могущих беспрепятственно обмениваться генетической информацией. Популяция обладает определенными признаками, такими как плотность, рождаемость, смертность, распределение организмов по возрастам, характер распределения их по территории и пр.

Пространственное распределение. Особи, составляющие популяцию, могут иметь различные типы пространственного распределения. Это зависит от благоприятных физических условий для гнездования, кормности территории, наличия конкурентов. Встречается равномерное распределение особей по всей территории. Оно связано с острой внутривидовой конкуренцией за пищу. Такой тип распределения встречается у хищных рыб. Отмечен он и у пластинчато-жаберного моллюска телины, который живет на песчаных пляжах по берегам Ла-Манша.

Случайное распределение встречается только в однородной среде и у видов, не обнаруживающих склонности к скоплениям. Примером может быть распределение особей мучного червя в муке. Наиболее распространено распределение пятнами и группами. Группы, в свою очередь, могут распределяться случайно или образовывать скопления.

Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема. Плотность крупных млекопитающих чаще всего определяют с помощью учетов на маршруте. Учетчик всегда следует одним и тем же маршрутом и записывает всех животных, которых он видит. Далее число животных делят на длину маршрута и получают средние величины, и плотность животных в этом случае получается в виде дробных чисел. Так, на маршрутах в парке Альберта (Африка) считали крупных животных. В степи получили такие цифры  слонов на километр маршрута – 0,22; бегемотов–1,5; буйволов – 25,0; болотных козлов – 40,6; тростниковых козлов – 0,16 и т.д. Таким образом, плотность, переведенная на определенную площадь, дает представление о численности на ней животных. Получить представление о численности животных можно и по косвенным данным – по числу попавших в ловушку животных за единицу времени. Можно оценить, много ли здесь животных, по количеству следов их деятельности (погрызы, экскременты, следы и пр.).

Рост популяции. Он определяется двумя противоположными процессами – рождаемостью и смертностью. Данные такого рода у свободноживущей популяции получить трудно (куда проще это сделать для популяции, целиком обитающей в лаборатории). Тем не менее, эти характеристики для популяций получают косвенным способом. Представление о росте популяции может дать пирамида возрастов. Для ее построения распределяют всех особей на возрастные группы. Соотношение возрастных групп дает представление о возможностях роста или сокращения популяции. Ориентируются при этом на соотношение репродуктивных (могущих принести потомство) и не репродуктивных возрастов. Если в популяции более всего стариков и детей, то эта популяция сокращает свою численность.

Колебания численности популяции. У живой материи очень высокая способность к распространению. Это можно назвать «давление жизни». Ч. Дарвин приводил пример с бациллой Коли. Она делится каждые 20 минут, а при таком темпе размножения (если никто не дохнет из этих бацилл) достаточно 36 часов, чтобы этот микроб покрыл весь земной шар. Одна инфузория-туфелька могла бы за несколько дней произвести такую массу особей, которая в 10 тысяч раз превысила бы объем земного шара. Все это могло бы произойти при отсутствии тормозящих причин. На Земле же имеется множество факторов, ограничивающих рост популяции и часто сводящих его к нулю. Неравномерность действия ограничивающих рост популяции факторов приводит к колебаниям ее численности. Изменения численности могут быть случайными – когда происходит какая-нибудь катастрофа, и особи вымирают. Могут они быть и постоянными, происходящими под действием какого-нибудь периодического фактора

Простейшая модель таких колебаний – взаимодействие популяции зайца с популяцией лисицы. Лиса при этом ест зайца. Рост численности зайцев дает много корма лисице. Из-за этого она тоже обильно размножается, пищи-то хватает на много лисят и выводки большие. Наконец, поедание зайцев становится таким интенсивным размножившимися лисицами, что число съеденных зайцев начинает превосходить число родившихся. Количество зайцев из-за этого начинает уменьшаться. Их уже недостаточно для прокормления массы хищниц. Лисицы, при недостатке зайцев, голодают и их выводки из-за плохого питания сокращаются. Когда лисиц становится мало, число родившихся зайцев начинает превышать число съеденных. Тогда снова наблюдается подъем численности зайцев. Он опять вызывает рост численности лисиц. Таким образом, численность лис и зайцев непрерывно колеблется.

Таких примитивных процессов в природе, конечно, не бывает, мы сконструировали простую модель взаимообусловленных колебаний двух популяций. Обычно же и рост, и падение численности обусловлены многими причинами, как внешними по отношению к популяции (климат, хищники, кормовая база), так и внутренними (снижение плодовитости, изменение скорости размножения и пр.)

Закономерности динамики численности – это традиционная и центральная проблема популяционной экологии. Эти закономерности определяют развитие и регуляцию в популяции, определяют темпы и пути ее эволюции. Однако общей теории, объясняющей динамику численности популяции животных, пока не существует

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какая группа особей называется популяцией?

2. Какие обязательные признаки должна иметь популяция?

3. Как могут быть распределены особи в пространстве?

4. Что такое плотность популяции?

5. В каких единицах можно измерять численность?

6. От каких внутрипопуляционных процессов зависят изменения численности в популяции?

7. Какие внешние воздействия приводят к динамике численности?

8. Что такое взаимодействие «хищник-жертва»?