Ріст чисельності популяції, криві росту та виживання

Якщо народжуваність у популяції буде перевищувати смертність, то дана популяція буде зростати. Яскравим прикладом такого явища є ріст народонаселення Землі. Було підраховано, що тільки за період XX ст. відбувся зріст народонаселення більш ніж удвічі. Тобто, внаслідок якісного стрибка людства, науково-технічного прогресу людство створило певні умови, які і призвели до такого різкого зросту.

Загальний хід зміни чисельності особин В популяції визначається рівнянням:

Nt+1 = Nt + B - D + I - E

де N - чисельність особин в популяції,

В - народжуваність,

D - смертність,

І - імміграція,

Е - еміграція,

t - час.

Розміри популяції можуть зростати або за рахунок великої народжуваності, або за рахунок високої імміграції, або за рахунок поєднання обох цих факторів. Знижує розмір популяції смертність та еміграція особин за її межі.

Щоб ясно собі уявити закономірності росту популяції, доцільно розглянути модель росту популяції дріжджів, які потрапили на свіжу культурну речовину (мал. 4.)

Рис 4. Модель росту чисельності популяції дріжджів

В такому новому та сприятливому середовищі умови для росту популяції оптимальні і буде спостерігатись експоненціальний ріст популяції. Після попадання у свіже поживне середовище ріст буде йти поступово, досягаючи максимальної чисельності. Затримка росту популяції на початкових етапах пов'язана із адаптацією до нових умов середовища. Намальована нами крива - це експоненціальна або логарифмічна крива. В наступних етапах життєдіяльності популяції настає період, коли експоненціальний розвиток неможливий. Таке може відбуватись з різних причин зменшення ресурсів живлення, накопичення продуктів метаболізму тощо. Як наслідок - процес росту популяції поступово уповільнюється і крива росту набуває 8 - подібну форму.

Існує і інший тип росту чисельності популяції, коли експоненціальний ріст продовжується до раптового зменшення кількості організмів (мал. 5.). Дане явище може відбуватись за рахунок різкого зменшення ресурсу, території тощо. Такий тип кривої росту дістав назву 3 - подібної кривої. Слід відмітити, що в обох випадках експоненціальний ріст відмічається на початкових етапах росту.

Рис. 5. Модель росту чисельності популяції

Отже, ми розглянули дві моделі росту популяції. Разом з тим, слід відмітити, що побудова таких кривих можлива тільки за умови більш менш стабільного існування екосистеми. Тобто, там, де чинники системи не діють як лімітуючі на ріст популяції. Змальовані нами моделі в чистому вигляді, як правило, в природі не існують. Якщо з деякими схожостями ми можемо зустрітись в природі при розселенні і освоєнні видом нових територій, що наглядно можна проілюструвати розселенням горлиці кільчастої в Центральній Європі, то на територіях, де види інтродуценти вже ввійшли до складу екосистем, такого спостерігатись не буде. Разом з тим, дані моделі дають нам змогу розуміти закономірності росту чисельності популяцій, прогнозувати поведінку виду в нових умовах, управляти і корегувати чисельність "корисних" і "шкідливих" видів.

Одним із основних факторів, які впливають на розміри популяції, є процент особин, які гинуть до досягнення ними статевої зрілості. Для того щоб чисельність популяції залишалась сталою, в середньому тільки два потомки кожної пари повинні доживати до репродуктивного віку. Щоб отримати" криву виживання, нам необхідно почати з певної популяції новонароджених особин і потім відмічати кількість особин, що вижили в залежності від часу.

Будуючи криві виживання для окремих видів, ми можемо визначати смертність для особин різного віку і, таким чином, вияснити, в якому віці даний вид найбільш вразливий. Якщо ми встановимо причини смерті, можемо зрозуміти як регулюється величина популяції.

Рис. 6. Типи кривих виживання

Криву виживання можна отримати, якщо розпочати з певної популяції новонароджених особин і на майбутнє відмічати число або відсоток особин, які залишаються жити в залежності від часу. Більшість тварин та рослин старіють, яке в першу чергу проявляється у зменшенні кількості особин після досягнення репродуктивного періоду (мал. 3.). Причинами цього явища є велика кількість факторів, але, як правило, в пост-репродуктивний період організм поступово втрачає свою захисну здатність. Крива А - характерна для видів, де смертність є більш менш сталою одиницею у всі періоди розвитку. Для більшості безхребетних є типовою така крива. Щось подібне було отримано для „популяції" чашок в кафетерії. Крива Б - характерна для популяцій організмів з високими показниками смертності в ранній до-репродуктивний період. Така крива характерна для муфлонів, гірських кіз. Крива В - близька до ідеальної кривої, так як бачимо, що смертність довгий період часу уступає віку, а старіння є головним фактором смертності. Прикладом може бути популяція людей на нашій планеті. Велика кількість людей помирає внаслідок старіння, але середній вік не перевищує 75 років. Невелике відхилення на початкових фазах пов'язано із дитячою (до-репродуктивною) смертністю.

Завершуючи розгляд питань динаміки чисельності популяції, слід відмітити, що процес коливання чисельності неперервний і може змінюватись в часі, як наслідок адаптаційних змін. Зникнення цього явним можливе тільки у зв'язку із зникненням виду. Питання динаміки популяцій є основою для розуміння більш широких питань, таких як динаміка угруповання, екосистеми, біосфери в цілому.

Резюме.

Популяція є цеглиною, з якої і починається власне екологія організмів будь-якої екосистеми, є першою надорганізмовою біологічною системою.

Виділення структурних елементів популяції дає змогу проводити більш ефективний аналіз стану популяції того чи іншого виду.

Розрізняють три основних типи розподілу особин у популяції: рівно­ мірне, випадкове, групове нерівномірне.

Динаміку чисельності популяції і механізми її визначення важливо знати для того, щоб керувати розвитком популяції, особливо корисних або шкідливих для людей.

Розуміння законів життя популяцій досить важливе для екології. Популяції - це саморегулювальні біосистеми з певними межами саморегуляції та стійкості. Всі живі організми в природі існують лише у формі популяцій. Популяційна екологія має широке прикладне значення.

Контрольні запитання

1 Дати визначення генофонду та генофонду

2 Пояснити ріст чисельності популяції, криві росту та виживання

3 Охарактеризувати динамічні показники

Література 1, 2,150-229 3,62-72

ЛЕКЦІЯ № 3

Тема: Реакція організму на вплив факторів середовища

План: Синекологія – наука про екосистеми. Біоценоз та екосистема. Структури біоценозів: просторова, видова, трофічна. Сукцесії, клімакс та еволюція екосистем.

Мета: знати основні поняття біоценозу та екосистеми; вміти пояснити структури біоценозів; знати суть сукцесії, клімаксу та еволюція екосистем.