Популяционные волны: что это такое

Популяционные волны, или волны жизни, представляют собой колебания численности особей в пределах одной популяции. Это явление характерно для всех видов растений и животных. Волны могут быть как периодическими, повторяющимися через определенные промежутки времени, так и непериодическими.

Причины популяционных волн обычно кроются в изменениях условий среды. Например, суровые зимы приводят к сокращению численности популяций, а благоприятные условия - к их росту. Также на колебания влияют взаимодействия хищник-жертва, паразиты, болезни.

Причины и виды волн

Популяционные волны, или волны жизни – это колебания численности особей одного вида, длительное время занимающих определенный ареал. Они могут наблюдаться как на их увеличение, так и на спад. Бывает периодическим и непериодическим. Это явление можно наблюдать среди любых видов организмов, даже одноклеточных.

Чаще всего причиной популяционных волн становятся изменения факторов окружающей среды: суровые зимние условия, дефицит кормовой базы, избыток паразитов и хищников, болезни. К примеру, сначала наблюдается увеличение численности полевых зайцев за счет достаточного количества пищи в течение нескольких лет. Затем наступает суровая зима с глубоким снежным покровом, затрудняющим добычу корма. В результате происходит массовая гибель ослабленных особей. После этого цикл повторяется.

По периодичности различают сезонные (периодические) и несезонные (апериодические) популяционные волны. Первые повторяются через одинаковые промежутки времени, например ежегодно или раз в несколько лет. Вторые имеют случайную периодичность.

По амплитуде волны делят на большие и малые. Амплитуда показывает степень колебаний численности между пиками и спадами. У плодовитых видов мелкого размера она гораздо выше и может достигать 10 000 раз. У сравнительно крупных, но быстро размножающихся животных амплитуда тоже значительна. К примеру, популяция зайца-беляка за цикл может увеличиться в 1000 или даже 2500 раз.

• сезонные (периодические) волны;
• несезонные (апериодические) волны;
• волны с большой амплитудой;
• волны с малой амплитудой.

Влияние на эволюцию

Популяционные волны оказывают значительное влияние на эволюционные процессы в популяциях. Во время подъемов численности резко возрастает общее количество особей данного вида. Соответственно повышается вероятность появления мутировавших особей. Это создает потенциал для ускорения естественного отбора.

Когда численность спадает, выживают наиболее приспособленные особи. Они передают свои полезные признаки следующим поколениям. Так происходит закрепление адаптаций. Если амплитуда волны очень велика, популяция может сократиться настолько, что практически полностью потеряет генетическое разнообразие. Это негативно сказывается на выживаемости в дальнейшем.

Сезонные колебания способствуют формированию приспособленности к определенному типу сезонных изменений. К примеру, у белок на Севере выработалась способность запасать орехи и семена на зиму. У северного оленя произошла смена шерстного покрова на более густой в холодное время года.

Несезонные, случайные по периодичности волны заставляют популяции адаптироваться к резким непредсказуемым сменам условий среды обитания. Это обеспечивает им большую экологическую пластичность по сравнению с видами, не испытывающими сильных колебаний численности.

Примеры популяционных волн

Одним из наиболее известных примеров являются популяционные волны среди зайца-беляка на севере Канады. У этого вида период колебаний численности составляет 9-10 лет. Амплитуда может достигать 2500 раз. После нескольких лет высоких показателей, когда зайцы заполняют все доступные места обитания, наступает резкий спад. Массовая гибель происходит из-за нехватки пищи, распространения болезней и роста численности волков как основных хищников.

Популяционная волна возникает по следующей схеме: положительная фаза → пик численности → отрицательная фаза → падение до минимального уровня. После того как численность зайцев падает, снижается доступность корма для хищников. Их популяция тоже уменьшается. Затем в популяции зайцев снова начинается подъем – положительная фаза следующей волны. Таким образом процесс повторяется многократно.

Еще один показательный пример – динамика популяций рыси и зайца-беляка на севере Канады. Рысь является основным хищником по отношению к зайцу в данном регионе. Популяционные волны обоих видов находятся в противофазе: когда численность зайцев растет, рысь находится в спаде и наоборот. У рыси период колебаний составляет 9-10 лет.

До появления человека популяционные волны рыси и зайца поддерживали относительное постоянство экосистемы этой местности. Однако в XX веке промысел пушных зверей истребил большую часть рыси. Из-за этого цикл нарушился. Без контроля со стороны хищника популяция зайцев выросла настолько, что они нанесли урон растительности. Пришлось проводить отстрел зайцев, чтобы восстановить баланс.

Яркий пример популяционных волн демонстрируют сибирский шелкопряд и другие виды насекомых. Обычно эти циклы повторяются каждые 8-12 лет. За период подъема их численность может увеличиться в миллионы раз. После пика следует массовая гибель. Так, популяция майского жука за цикл возрастает в 1 млн раз. У сибирского шелкопряда амплитуда составляет 12 млн особей.

Стоит отметить пример австралийских кроликов, завезенных в 1859 году. Изначально их было всего 24 особи. Через несколько десятилетий популяция насчитывала миллиарды благодаря отсутствию естественных хищников и благоприятным условиям. Кролики нанесли катастрофический ущерб сельскому хозяйству и экосистемам Австралии.