Российский государственный гидрометеорологический университет
Дисциплина «Экология» Мультимедийный курс.
Лекция 8.
Популяции.
Количественные характеристики
Классификации популяций Структура популяции
Динамика популяций
Кафедра Экологии и биоресурсов
|
Определение популяции |
|||
|
|
|
|
|
|
Популяция - исторически сложившаяся естественная |
|||
|
совокупность |
особей живых организмов одного вида, |
||
|
связанных генетически, населяющих общие места |
|||
|
обитания и имеющие сходные адаптации к условиям |
|||
|
среды. |
|||
|
Слово «популяция» происходит из французского языка |
|||
|
и означает «народ, население». Каждая популяция |
|||
|
является составной частью биотического сообщества, |
|||
|
состоящего из множества видов. |
|||
|
Члены одной популяции способны оказывать друг на |
|||
|
друга не меньшее воздействие, чем факторы неживой |
|||
|
природы или организмы других видов. |
|||
|
Для популяции характерны взаимовыгодные и |
|||
|
конкурентные отношения между особями. |
|||
|
Популяция является формой жизни конкретного вида |
|||
|
организмов в условиях среды их обитания. |
|||
|
Популяция является структурной единицей биогеоценоза |
|||
|
(экосистемы), выполняет одну из главнейших его |
|||
|
функций, а именно ее члены участвуют в биологическом |
|||
|
круговороте веществ в природе. |
|||
|
Популяция есть форма существования вида и |
|||
|
элементарная единица эволюции. |
|||
Количественные характеристики популяции
Популяции обладают рядом характеристик, которые не присущи отдельно взятой особи или просто группе особей.
Косновным характеристикам популяции относятся:
1. Численность популяции – количество особей организмов входящее в ее состав. Численность популяции не должна быть ниже определенного предела, при достижении которого популяция прекращает свое воспроизведение. Такая минимальная численность популяции называется критической.
При определении критической численности нужно учитывать не всех особей, а только тех, которые принимают участие в размножении – это эффективная численность популяций. Любая популяция способна устойчиво существовать длительное время, если ее численность находится на оптимальном уровне – она должна быть выше критической, но при этом не чрезмерной. Численность популяций может измеряться сотнями, тысячами, и даже миллионами особей.
У большинства крупных млекопитающих и человека критическая численность популяций составляет около 200 особей. При снижении численности популяции ниже критического уровня через несколько поколений за счет близкородственного скрещивания резко возрастает частота негативных генетических изменений и популяция вырождается. 
Количественные характеристики популяции
|
2. Плотность популяции определяется как среднее |
|
|
|
|
|
число особей на единицу площади или объема |
|
|
занимаемого популяцией пространства. |
|
|
Плотность можно выражать также как массу (биомассу) |
|
|
||
|
членов популяции на единице площади или в единице |
|
|
объема. Сравнительно многочисленные популяции могут |
|
|
обладать низкой плотностью. |
|
|
Существует три основных типа зависимости численности |
|
|
популяции от ее плотности. При первом типе, |
|
|
численность популяции возрастает по мере увеличения |
|
|
ее плотности, т.е. большее количество особей популяции |
|
|
в данном пространстве обеспечивает успех размножения |
|
|
популяции. Такая ситуация наблюдается, например, в |
|
|
колониях размножающихся морских птиц, плотность |
|
|
которых может достигать 3 гнезда на 1 м кв. |
|
|
Большая плотность помогает не только легко найти |
|
|
партнера для размножения, но и способствует |
|
|
организации групповой обороны от атак хищников. |
|
|
Стремление организмов формировать значительные по |
|
|
плотности популяции имеет выраженное адаптационное |
|
|
значение и приводит к возникновению эффекта группы. |
|
|
За счет достаточно плотного совместного |
|
|
сосуществования особей, возможно формирование |
|
|
особого локального микроклимата. |
|
Количественные характеристики популяции
Второй тип зависимости численности популяции от ее плотности означает наилучшие условия для воспроизводства при плотности, близкой к среднему значению.
Если популяция слишком малочисленна, это
затрудняет встречу особей разных полов у животных, даёт мало возможностей для защиты
молоди от хищников, снижает вероятность опыления у растений и т.д. Однако при слишком
высокой плотности может наступить нехватка необходимых ресурсов среды.
Поэтому у большинства видов скорость роста
популяции максимальна при средних значениях плотности.
В данном случае умеренная плотность вполне
обеспечивает возможность нахождения партнера
при половом размножении и в то же время
обычно не приводит к обострению внутривидовой конкуренции за пространство и пищу. 
Количественные характеристики популяции
Третий тип зависимости
численности популяции от ее плотности соответствует уменьшению численности популяции при росте ее плотности.
Негативное влияние возрастания плотности популяции может выражаться в резком усилении конкурентной борьбы, что особенно характерно для крупных активных животных, накоплении токсичных продуктов метаболизма и т.д. Такой характер зависимости проявляется у видов, для которых успех в размножении при низком начальном уровне численности не ограничивается необходимостью группового образа жизни, что характерно для организмов, способных размножаться партеногенезом (например, низшие планктонные ракообразные).
Количественные характеристики популяции
|
3. Рождаемость – это число новых особей, появляющихся |
|
в популяции за единицу времени. Различают абсолютную и |
|
относительную рождаемость. Абсолютная рождаемость – |
|
это абсолютное число новых особей: например, в |
|
популяции грачей в течение года родилось 100 птенцов. |
|
Относительная (удельная) рождаемость – отношение числа |
|
новых особей к числу имевшихся особей; относительная |
|
рождаемость может рассчитываться или на одну особь, или |
|
на 1000 особей. Например, в популяции северных оленей в |
|
начале года было 10 000 особей, а в течение года |
|
родилось 156 новых особей; тогда относительная |
|
рождаемость равна 156 : 10000 = 0,0156 на одну особь, |
|
или 0,0156 · 1000 = 15,6 на тысячу особей. |
|
Существуют моноциклические (у растений |
|
монокарпические) виды, представители которых |
|
размножаются один раз в жизни, и полициклические |
|
(у растений поликарпические) виды, представители |
|
которых размножаются неоднократно. |
|
Численность популяции может увеличиваться не только за |
|
счет рождаемости, но и за счет иммиграции особей из |
|
других популяций. Существуют также зависимые и |
|
полузависимые популяции, которые поддерживают |
|
и увеличивают свою численность именно за счет |
|
иммиграции. |
|
|
Количественные характеристики популяции
4. Смертность – это понятие, противоположное рождаемости.
Различают абсолютную смертность (количество погибших особей за единицу времени) и относительную (удельную) смертность (количество погибших особей за единицу времени в расчете на одну особь или на 1000 особей).
В отличие от рождаемости смертность наблюдается постоянно.
Характер смертности описывается таблицами и кривыми выживаемости, которые показывают, какая часть новорожденных особей дожила до определенного возраста.
Численность популяции может уменьшаться не только за счет смертности, но и за счет эмиграции особей.
|
|
Классификации популяций |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Существуют различные принципы, исходя из которых |
||||||
|
экологи классифицируют популяции. |
||||||
|
1. Согласно профессору Н.П. Наумову, автору одного их |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первых отечественных |
||||||
|
учебников по экологии животных, вид |
||||||
|
представляет собой соподчинённую систему популяций |
||||||
|
различного ранга. Наиболее крупные территориальные |
||||||
|
группировки вида – это подвиды, или географические расы. |
||||||
|
Ареалы подвидов у подвижных форм могут занимать весьма |
||||||
|
значительные пространства. Например, такой массовый вид в |
||||||
|
мировом океаническом рыболовстве, как треска, формирует |
||||||
|
тихоокеанскую и атлантическую расы. В границах |
||||||
|
атлантической расы трески выделяются географические |
||||||
|
популяции Северного, Балтийского и других морей. Они в |
||||||
|
свою очередь слагаются из более мелких популяций, |
||||||
|
адаптировавшихся к отдельным районам. Это так |
||||||
|
называемые местные популяции. Соответствующим примером |
||||||
|
здесь может являться выделение в рамках географической |
||||||
|
популяции трески Балтийского моря двух основных местных |
||||||
|
популяций – западно-балтийской и восточно-балтийской, для |
||||||
|
каждой из которых характерно наличие своих |
||||||
|
морфологических и поведенческих адаптаций. |
||||||
|
В целом, чем ниже ранг популяции, тем в большей степени |
||||||
|
выражены адаптации к конкретным условиям среды. При |
||||||
|
этом генетические связи между популяциями различных |
||||||
|
рангов, обеспечивают единство вида и обогащение его |
||||||
|
наследственного фонда. |
||||||
Классификации популяций
2. Профессор В.Н. Беклемишев и его последователи использовали другой подход к выделению популяций. По их мнению, популяции по способу размножения и генетической целостности делятся на
панмиктические, т.е. с перекрёстным половым размножением, наиболее генетически целостные, клональные, т.е. с преобладанием бесполого вегетативного размножения и
клонально-панмиктические, т.е. популяции тех организмов, у которых происходит чередование или сочетание полового и бесполого типов размножения. По способности к самовоспроизведению различают постоянные популяции, которые не нуждаются в притоке особей своего вида извне для поддержания своей численности на оптимальном уровне, далее полузависимые, когда такой приток существует, но популяция может существовать длительный срок и без него, и
временные популяции, в которых смертность особей превосходит собственную рождаемость и их существование зависит от мигрантов. Временные популяции, как правило, располагаются в районах с экстремальными природными условиями.