Что такое популяция?
Определение 1
Популяция – это совокупность особей одного биологического вида, длительное время населяющих определенное пространство, имеющих общий генофонд, возможность свободно скрещиваться и в той или иной степени изолированных от других популяций этого вида.
Организмы каждого вида представлены несколькими популяциями, населяющими различные территории. Между популяциями одного вида существуют разнообразные связи, поддерживающие вид как одно целое. Однако если по каким-либо причинам популяция попадает в изоляцию от других популяций своего вида, это может привести к формированию нового вида живых организмов. Под воздействием условий среды обитания формируются физиологические, морфологические, поведенческие особенности организмов. При этом свойства организмов, принадлежащих разным популяциям, будут различаться между собой тем сильнее, чем более несходны условия их обитания и чем слабее между ними обмен особями.
Смертность
Естественная смертность – это гибель особей популяции в единицу времени при отсутствии лимитирующих факторов. В противоположность ей, экологическая, (реализуемая) смертность – это показатель гибели особей в единицу времени при реальных условиях среды. Эти показатели могут очень существенно отличаться. Например, у мелких птиц в природе популяция почти полностью обновляется за 2-3 года, тогда как потенциально они способны жить около 12-15 лет.
Разность рождаемости и смертности дает результирующий параметр – естественный прирост (может быть положительным или отрицательным), определяющий динамику численности популяции.
Замечание 1
Хотя на динамику численности популяции оказывают влияние как рождаемость, так и смертность, но в природе обычно ключевым фактором динамики является изменение смертности, поскольку смертность в большей степени является функцией среды, тогда как рождаемость – функцией самой популяции (хотя обе они в какой-то степени определяются как внешними, так и внутренними факторами).
Миграции
Важным фактором динамики численности популяций являются миграции. Среди них наиболее известны периодические (с правильным, регулярным периодом), например, ежегодные миграции перелетных птиц. Во время миграций у животных часто увеличивается смертность.
Однако наибольшее воздействие на динамику численности оказывают непериодические миграции или миграции с неопределенным периодом. Наиболее известным примером таких миграция является образование стай перелетной саранчи, хотя они происходят и у других животных. Такие миграции являются по существу выселением избытка особей, появившегося при предшествующих благоприятных для размножения условиях, за пределы ареала. Фактически, участвующие в них особи почти поголовно обречены, хотя они могут и оставить потомство, и даже образовать на новых местах самостоятельные популяции, способные существовать несколько поколений.
Замечание 2
Ареал большинства видов включает три основные зоны. В его центре рождаемость преобладает над смертностью, эти территории служат источником миграций. На периферии ареала преобладает смертность, вид здесь поддерживается за счет притока особей из центральной зоны. Между центром и периферией находится промежуточная зона, где рождаемость и смертность относительно уравновешивают друг друга. При изменении экологических факторов размер и конфигурация этих зон могут меняться.
Отдельной формой миграции являются инвазии. Они характерны для так называемой номадной динамики численности. В этом случае животные постоянно перемещаются по ареалу, останавливаясь для размножения на непродолжительный срок (максимум несколько лет). При этом в каждом конкретном месте динамика численности оказывается неопределенной – годы высокой численности могут следовать один за другим, или быть разделенными десятилетиями. Это характерно, например, для чижей, клестов и некоторых других птиц в таежных лесах.
Существуют и миграции-выселения, которые происходят при различных катастрофических явлениях.
*§ 39—1. Динамика численности популяций
Типы роста численности популяций
Все живые организмы теоретически способны к очень быстрому увеличению численности. Как вы уже знаете, при оптимальных условиях среды в популяциях проявляются максимальная рождаемость и минимальная смертность, и, как следствие, наблюдается максимальная скорость роста численности. Врожденная способность особей к увеличению численности при отсутствии лимитирующих факторов называется биотическим потенциалом вида. Понятие биотического потенциала ввел в науку в 1928 г. американский натуралист Р. Чепмен. Этот показатель отражает теоретически возможный максимум потомков от одной пары (или одной особи) за единицу времени (например, за год или за весь жизненный цикл).
! Это интересно
У разных видов биотический потенциал разный. Например, у крупных млекопитающих в благоприятных условиях численность может возрастать за год лишь в 1,05—1,1 раза, у мелких беспозвоночных (рачки, дафнии) более чем в 1000 раз, а у бактерий и одноклеточных водорослей еще быстрее.
График изменения численности при реализации биотического потенциала представляет собой экспоненту, поэтому такой тип роста численности называется экспоненциальным (нелимитированным) ростом. В лабораторных условиях наблюдать такой рост можно в популяциях протистов, бактерий на начальных стадиях роста. В природе нелимитированный рост наблюдается при вспышках численности саранчи, шелкопряда непарного и других беспозвоночных, если особи располагают в избытке всеми необходимыми ресурсами. Экспоненциально может расти численность животных, заселенных в новую местность, где у них мало врагов и много пищи (классические примеры — рост численности кроликов и опунции в Австралии, жука колорадского в Европе).
Во всех случаях экспоненциальный рост в популяциях наблюдается в течение относительно коротких промежутков времени, после чего скорость роста численности резко снижается. Быстрый темп размножения приводит к превышению емкости среды и быстрому истощению ресурсов, нехватке пищи, убежищ, территории, что неминуемо влечет за собой резкое падение численности популяций.
В естественных условиях вероятность того, что все условия окажутся благоприятными для популяций, очень низка. Как правило, один или несколько абиотических (неоптимальная температура, pH среды, соленость, влажность) и биотических (присутствие хищников, паразитов, болезнетворных организмов, нехватка пищи) факторов становятся лимитирующими. Сочетание лимитирующих факторов, ограничивающих рост численности популяций, называется сопротивлением среды. В таких условиях будет наблюдаться логистический (лимитированный) рост численности популяций. Этот тип роста численности свойствен природным популяциям большинства видов.
В популяциях с лимитированным типом роста численности можно выделить три этапа. На начальном этапе рост популяции почти не зависит от ресурсов, пространства и характеризуется высокими темпами. В течение среднего этапа на рост популяции влияют лимитирующие факторы среды, поэтому замедляются темпы роста популяции из-за уменьшения рождаемости, или увеличения смертности, или обеих этих причин. На последнем этапе численность популяции стабилизируется на уровне допустимой в естественных условиях.
