Первый закон экологии гласит – всё взаимосвязано, причем не только между собой, но абсолютно со всем. Нельзя шага ступить, чтобы не задеть что-то. Человек постоянно нарушает баланс в окружающей среде. Каждый человеческий шаг губит десятки микроорганизмов даже в обычной луже, не говоря уже об испуганных насекомых, вынужденных менять свои миграционные пути, снижать свою продуктивность. Окружающая среда загрязнена, природные ресурсы истощены, связи в экосистемах нарушены. Всё это переросло в глобальные проблемы. Многие популяции находятся на грани выживания. Если человек не изменится, то и его популяция рискует через пару-тройку поколений исчезнуть. Что же такое популяция и каким образом прослеживается её численность, пойдёт речь в этой статье.
Определение популяции
Организмы, принадлежащие к одному виду, способные к обмену генетической информацией внутри этой группы, занимающие конкретное пространство, являющиеся частью биотического сообщества и функционирующие внутри него – это популяция. Она имеет ряд признаков, единственным носителем которых является группа, а не отдельные особи, принадлежащие этой группе.
Как динамика зависит от плотности?
Такой фактор, как динамика численности популяции, зависит от её плотности. Существует три типа такой зависимости:
- Скорость возрастания популяции уменьшается с увеличением плотности. Это явление широко распространено и показывает причину устойчивости некоторых популяций. При увеличении плотности снижается рождаемость. Например, если на 1 га земли плотность большой синицы меньше 1 пары, то в одном гнезде можно насчитать около четырнадцати вылупившихся птенцов, при плотности до 18 пар – в одном гнезде вылупляется до 8 птенцов. Интересно, что динамика численности популяции зависит от того, что плотность влияет на половую зрелость особей. Это отлично видно на слонах, способность к размножению у которых может наступить в возрасте от 12 до 18 лет. Если плотность маленькая, то можно говорить о рождении одного слонёнка раз в четыре года, при высокой – один слонёнок в семь лет.
- Темпы роста популяции достигают максимума при средней плотности. Это особенно характерно для видов, у которых отмечается групповой эффект.
- При третьем типе, от которого зависит динамика численности популяции, темпы роста остаются неизменными до того момента, пока не достигнута высокая плотность, после чего она резко начинает снижаться. Эта зависимость хорошо видна на популяции леммингов. Она на пике плотности начинает мигрировать.
Биотические факторы
В равновесных популяциях регуляция численности определяется в основном биотическими факторами. Главным из них в таком случае является конкуренция внутри вида. Яркий пример: борьба за гнездование (его место). Такая конкуренция может стать причиной эффекта шоковой болезни (физиологического эффекта). Такая динамика численности популяции отлично прослеживается у грызунов. При слишком большой плотности физиологический эффект приводит к понижению плодовитости и повышению смертности. Именно так численность популяции возвращается к естественному нормальному уровню.
Факторы, влияющие на численность
Есть некоторые виды животных, у которых взрослые особи поедают собственный приплод. Такое функционирование популяции и динамика ее численности называется каннибализмом. Он регулирует численность популяции в сторону уменьшения. Примером такого явления могут служить окуни в озерах Западной Сибири. Пища взрослых особей на 80% состоит из молодняка своего же вида. Сам молодняк употребляет в пищу планктон.
Взаимодействия между видами тоже важны для контроля плотности популяций. Хищники и жертвы, паразиты и их хозяева – это весомые факторы динамики численности популяции у многих видов живых организмов. От таких фактов часто зависит плотность популяции.
К другим факторам можно отнести болезни. Разного рода вирусы способны свести популяцию определённых особей к тем показателям, которые, скорее всего, на тот момент актуальны. Это касается всех живых организмов, в том числе и человека. Быстрее всего инфекции распространяются в популяциях с повышенной плотностью.
Типы динамики
Поскольку динамика численности популяции – это изменения численности особей в этой самой популяции, то, хоть и трудно найти две схожие (одинаковые по динамике) популяции, всё же можно их приблизительно, с небольшими погрешностями, свести к трём типам динамики численности:
- Стабильный.
- Флюктуирующий.
- Взрывной.
Описание стабильного и флюктуирующего типа
Стабильный тип – характерен для большинства крупных птиц и млекопитающих. Эффективные регуляторные механизмы в сочетании с биотическим потенциалом внутри популяции и в отношениях внешних между другими популяциями, могут дать некоторые колебания в численности, но незначительные, в несколько раз, но не порядков. Главная роль в системе регуляции отведена взаимоотношению между популяциями хищников и жертв и внутренним популяционным механизмам поведения, таким как иерархия, территориальность и тому подобные.
Флюктуирующий тип – характерен для популяций, численность и плотность которых колеблется в пределах от двух до трех порядков. Слабо инерционные механизмы и внутрипопуляционная конкуренция в системе регуляции численности у таких организмов, имеет очень важное значение. Такой тип характерен, к примеру, для многих насекомых ксилофагов.
Ещё короеды продолговатые – это флюктуирующие типы динамики численности популяций, которые прогрызают маточные ходы и откладывают в древесине сибирской лиственницы свои яйца.
При таком типе динамика проходит три стадии:
- Насекомые особи нападают на деревья, которые имеют слабое отделение смолы. Они выделяют феромоны, привлекая других особей. Они метят территорию, и дерево дальше ослабляется. При повышении плотности начинается миграция на соседние деревья.
- Плотность насекомых продолжает увеличиваться и у самок уменьшается количество яиц, откладываемых ими. Личинки начинают умирать в большем количестве.
- Снижается плотность популяции, и происходит стабилизация численности до оптимального уровня.
На популяцию короедов оказывают колоссальное влияние жуки хищники. Но оно парадоксально: когда численность жуков держится на низком и среднем уровнях, рост популяции короедов сдерживается. Только численность жуков становится большой – они снижают внутривидовую конкуренцию, что способствует сохранения высокого уровня численности.
Взрывной тип и его отличительные черты
Взрывной тип – характерен для популяций со вспышками массового размножения, когда численность увеличивается на очень много порядков. Это особи имеют довольно высокий уровень биотического потенциала. Плотность на короткое время может превышать емкость среды обитания. Тогда и начинается массовая миграция. Это в первую очередь относится к саранче, мышевидным грызунам и подобным популяциям.
Трудно переоценить значение изучения динамики численности популяций для будущего всей планеты.
Если наблюдается массовое размножение, значит, говорят о неподконтрольности межвидовых отношений. Тогда возврат к стабильному состоянию, регуляция численности в основном происходит за счет внутрипопуляционных механизмов. Исключением являются массовые заболевания, когда наблюдается переуплотнение популяции.
Динамичной характеристикой популяции является гомеостаз. Это совокупность фактов и факторов, зависимых от плотности и вызывающих модификации. Гомеостаз обеспечивает колебания численности особей популяции в пределах нормы (не допускает истощения ресурсов среды). Таким образом обеспечивается экологический баланс, биотическое и абиотическое окружение.
Практическое значение динамики численности
В каждой популяции численность постоянно изменяется. Когда происходит под воздействием окружающей среды отклонение от стандартных показателей численности (среднего уровня), говорят о процессе модификации. Возвращение к среднему уровню численности называется регуляцией. Плотность всегда меняет своё значение, когда идёт речь об изменении численности популяции.
Можно сказать, что динамика численности популяции – понятие, определяющееся величиной биотического потенциала.
Воздействие экологических факторов на организмы, которые позволяют регулировать численность популяции, зависит от её плотности. К ним относятся биотические взаимоотношения и факторы-ресурсы абиотической среды. Под воздействием таких факторов устанавливается популяционный гомеостаз.
Закономерности гомеостаза
- Основу гомеостаза составляет система модификация-регуляция, т. е. система исправления ошибок.
- Большая часть факторов оказывают регуляторное одностороннее воздействие, направленное на активное ограничение роста численности популяции.
- Численность увеличивается за счёт снижения давления факторов регуляции.
- При разных значениях плотности в популяции меняется роль разных регулирующих факторов.
От того, насколько эффективны гомеостатические механизмы, зависит тип динамики численности в каждой популяции. Теоретически, любая популяция способна к неограниченному росту численности, если она не лимитируется факторами внешней среды. Тогда скорость увеличения популяции определяется размерами биотического потенциала.
