Типы динамики популяций, эфемерный тип. Домашнее задание по экологии
.docПопуляцию определяют как группу организмов одного вида, занимающую конкретное пространство (ареал) и функционирующую как часть биотического сообщества. Основной признак популяции как функциональной единицы эволюции - вероятность обмена генетической информацией, которая существенно выше, чем средняя внутривидовая.
Популяция представляет собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность его к конкретным условиям среды обитания, включая взаимоотношения с другими видами.
Основными экологическими характеристиками популяции являются:
Величина популяции по занимаемому пространству (ареалу) и по численности особей;
Структура популяции - возрастная, половая, пространственная;
Динамика популяции - изменение признаков с течением времени.
Популяция обладает многими признаками, которые характеризуют ее как целое: численность, рождаемость, смертность, возрастной и половой состав, характер распределения в пределах ареала.
Динамика популяций - это процессы изменения основных биологических показателей во времени в зависимости от экологических факторов. Считается, что биотический потенциал практически любого, из живущих на Земле видов достаточен, чтобы заселить всю планету при достатке пищи, воды, пространства, постоянстве условий среды и отсутствии хищников. Эта идея была выдвинута в 1798 г. английским демографом и экономистом Томасом Р. Мальтусом (1766 - 1834), в труде «О законе роста народонаселения», установившим, что численность популяции человека растёт по экспоненте (в геометрической прогрессии). Соответствующая математическая модель носит название "модель Мальтуса" или модель экспоненциального роста. Такая модель основана на допущении, что рост популяции не зависит от её плотности – то есть перенаселение пространства невозможно.
Иное развитие получает ситуация при ограниченности пищевых ресурсов либо при скоплении токсичных продуктов (отходов) метаболизма. Первоначальный экспоненциальный рост в исходных условиях продолжаться не может и постепенно замедляется. Плотность популяции - т.е. численность особей на единице площади (ед. объёма)- регулирует состояние пищевых ресурсов, степень накопления токсикантов - и поэтому влияет на рост численности. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля и S-образная кривая выходит на некоторый стабильный уровень. Этот вариант развития популяций впервые описан бельгийским математиком Пьером Франко Ферхюльстом (1804 - 1849) в 1838 г. (задолго до возникновения экологии как целостной науки) и независимо от него - американскими исследователями Раймондом Пирлом (1879 - 1940) и Лоуэллом Дж. Ридом (1886 - 1866) в 1920 г. Соответствующая модель роста популяции с учетом внутривидовой конкуренции носит название "модель Ферхюльста", а уравнение логистического роста чаще всего называют уравнением Ферхюльста – Пирла.
Когда популяция достигает максимума численности, её плотность обнаруживает тенденцию к флуктуациям относительно верхнего асимптотического уровня роста. Такие флуктуации могут возникать либо в результате изменений физической среды, вследствие чего повышается или снижается верхний предел численности, либо в результате внутрипопуляционных взаимодействий, либо, наконец, в результате взаимодействия с соседними популяциями. После того, как верхний предел численности популяции окажется достигнутым, плотность может некоторое время оставаться на этом уровне или сразу резко упасть. Это падение окажется ещё резче, если сопротивление среды увеличивается не постепенно, по мере роста популяции, а проявляется внезапно. В таком случае популяция будет реализовывать биотический потенциал.
Однако экспоненциальный рост не может происходить долго. Когда экспонента достигает парадоксальной точки стремления к бесконечности, как правило, происходит качественный скачок - быстрое увеличение численности сменяется массовым отмиранием клеток или гибелью особей.
Пример подобных флуктуаций - размножение и гибель водорослей - «цветение" водоёмов. Возможна и такая ситуация, при которой численность популяции превышает предельный уровень, если питательные вещества и другие, необходимые для жизни факторы, накоплены ещё до начала роста популяции. Этим, в частности, можно объяснить, почему новые пруды и озера часто богаче рыбой, чем старые.
В освоенном местообитании выделяют три основных типа динамики численности популяции: стабильный, лабильный и эфемерный.
Типы динамики численности популяций: 1) стабильный тип динамики численности (небольшие колебания хорошо адаптированных к среде популяций. Период колебаний 10-20 лет); 2) лабильный тип динамики численности (с периодом колебаний 5-11 лет); 3) эфемерный тип (резкие частые колебания за период 4-5 лет).
К стабильному типу динамики численности принадлежат крупные и долгоживущие животные с небольшим количеством потомков и низкой ежегодной смертностью: киты и дельфины, человекообразные обезьяны, орлы, некоторые рептилии, крупные копытные и другие животные. Лабильный тип динамики характерен для животных, доживающих до 10 – 15 лет, с более высокой плодовитостью и смертностью: крупные грызуны, зайцеобразные, некоторые хищники, многие птицы, насекомые с длинным циклом развития. Эфемерный тип характерен для короткоживущих (до 3-х лет) плодовитых животных с высокой степенью гибели: мелкие грызуны, насекомые и другие.
Эфемерный тип динамики отличается резко неустойчивой числен-
ностью с глубокими депрессиями, сменяющимися вспышками «массового
размножения», при которых численность возрастает подчас в сотни раз.
Перепады её от минимума до максимума осуществляются очень быстро
(иногда в течение одного сезона); столь же быстро происходит спад
численности, который в таком случае часто называют «крахом популя-
ции». Общая длина цикла обычно составляет до 4-5 лет, в течение которых
«пик» численности занимает чаще всего не более одного года; у некоторых
животных (например, у мелких грызунов) на эти короткие циклы «накла-
дываются» более продолжительные (10-11 лет, но часто такие «большие
волны») более выражены охваченным вспышкой пространством, чем
уровнем численности. Резко выражены сезонные колебания обилия
особей. Такой тип характерен для короткоживущих (не более 3 лет) видов
с несовершенными механизмами индивидуальной адаптации и соответст-
венно с высокой нормой гибели. Это некрупные животные, отличающиеся
большой плодовитостью. Наиболее характерен такой тип динамики для
мелких грызунов и многих видов насекомых с коротким циклом развития,
но встречается и в других группах животного мира.
Разные типы динамики фактически отражают разные жизненные стратегии.
Список литературы:
1. Салтыков А.В. Биоэкология: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000. - 88 с.
2.http://www.dvgups.ru/METDOC/ENF/BGD/EKOL/UMK_DO/6/ITEM2_1.HTML