Популяция, как форма существования вида

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Плотность популяции

Организация на популяционном  уровне связана в основном с регулированием численности и плотности популяций. Плотность популяции – это  величина, определяемая числом особей или биомассой по отношению к  единице пространства. Например, 400 деревьев на 1 га, 0,5 циклопов на 1 куб. м. воды. Нередко важно различать среднюю плотность, т. е. численность или биомассу на единицу всего пространства, и удельную или экологическую плотность — численность или биомассу на единицу обитаемого пространства, доступной площади объема, которые фактически могут быть заняты популяцией. Различие между средней плотностью и экологической плотностью можно рассмотреть на примере лесного аиста в Нацинальном парке Эверглейс (Флорида), представлено на рис. 5.

Рис.5. Экологическая и средняя плотность рыб, служащихдобычей аисту в период его размножения, в Нациоальном парке Эверглейс (Флорида), по М. П. Колю, 1964.

В этой местности плотность  мелких рыб с падением уровня воды в период сухого зимнего сезона вцелом снижается, а экологическая плотность возрастает, т.к. по мере сокращения зеркала воды увеличивается число рыб, приходящихся на единицу водной поверхности. Аисты откладывают яйца в такое время, что появление птенцов совпадает с циклом экологической плотности рыб. Это облегчает родителям ловлю рыбы, составляющей основную пищу птенцов. В мире людей также наблюдается во многом сходная картина. Здесь в расчет принимаются в большей степени высококачественная энергия и пищевая продукция, сосредоточенная на 15-20% земли, где возможно получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но не рассеянные и труднодоступные территории  для добывания ресурсов.

Плотность популяции  изменчива и зависит от ее численности. Различают три типа распределения особей внутри популяции (рис.6) : равномерное, случайное и групповое.

Равномерное распределение  в природе встречается редко.Чаще бывает, что она связана с острой конкуренцией между разными особями (хищные рыбы, колюшки).

Случайное распределение  встречается только в однородной среде.Так,на первых порах распределяется тля на поле.

Групповое распределение  встречается наиболее часто.Такое  распределение обеспечивает более  высокую устойчивость по отношению  к неблагоприятным условиям по сравнению с отдельной особью.

Границы же популяций  невсегда четко выражены. Так у более подвижных особей популяции, как правило, происходит перемешивание популяции, что и приводит к стиранию границ между ними. У пассивно передвигающихся и малоподвижных организмов, наоборот, популяции четко разграничены.Однако нельзя предложить универсальный критерий, который позволил бы четко устанавливать границы между соседними популяциями одного вида.

Знание типа распределения  организмов имеет большое значение при оценке плотности популяции  методом выборки (в случае группового размещения площадь выборки должна быть большая). Возьмем n выборок. Среднее число особей в каждой выборке, обозначив через m, получим рассеяние или дисперсию по формуле:

 

При равномерное распределении дисперсия  равна нулю, т.к. число особей в каждой выборке постоянно и равно среднему. В случае случайного распределения среднее m и дисперсия равны. При групповом распределении рассеяние выше среднего, и разница между ними тем больше, чем сильнее тенденция животных к образованию скоплений [3].

 

 

 

7. Внутривидовые и межвидовые взаимоотношения  в популяциях

Связи в популяции складывались по мере образования и развития вида, как целой системы. Поэтому все особи, входящие в популяцию, обладают и общностью происхождения, и многочисленными специфическими приспособлениями к совместной жизни. Приспособления были названы А. С. Северцовым (1951) конгруэнциями, охватывают морфологические и этологические (поведенческие) черты [3].

Рис. 7. Информационая нагрузка разных поз собак.

Взаимоотношения в популяции  зависят прежде всего от того, одиночный  или групповой образ жизни  свойствен виду.Формы существования  особей в популяции различны.

Одиночный образ жизни  характерен для многих видов, на определенных стадиях жизненного цикла. Особи таких популяций обособлены и независимы друг от друга. Подобный образ жизни ведут отдельные водные обитатели  с наружным способом оплодотворения, при котором нет необходимости в непосредственной встрече партнеров. Усиление контактов между особями характерно в период, предшествующий размножению в популяциях .

Семейный образ жизни  усиливает связи между родителями и их потомством. Простейшим видом такой связи является забота одного из родителей о потомстве. В зависимости, кто из родителей берет на себя уход за потомством, различают семьи отцовского, материнского и семейного типов [3].

Дальнейшее усложнение поведенченских связей в популяции приводит к  формированию более  крупных объединений  животных – колоний, стай, стад.

Колонии – групповые поселения  оседлых животных, которые могут  существовать длительное время или  создаваться на период размножения, как у птиц (гуси, грачи, гагары,  чайки  и т.д.). Члены колонии  действуют на основе постоянного  обмена информацией друг с другом.

Стаи – временные обединения животных, которые проявляют биологически полезную организованность действий. Стаи облегчают выполнение каких-либо функций в жизни вида (добычу пищи, защиту и т.д.). Действия стаи, по способам координации действий, делятся на две категории:

1. Эквипотенциальные –  без выраженного доминирования  отдельных членов (рыбы, мелкие птицы,  перелетная саранчи).

2. Стаи с лидерами, где  животные ориентируются на поведение  одной или нескольких, как правило,  наиболее опытных особей. Существует постоянная сигнализация, звуковая и зрительная связь между особями в стаях оседлых птиц, которая используется для обнаружения благоприятных мест ночевок  и отдыха, источников корма, восходящих потоков воздуха и т.д. В стаях млекопитающих значительна роль вожаков и соответственно специфичны отношения между отдельными особями, что сближает данные групповые образования со стадами.

Стада – более длительные и постоянные объединения животных по сравнению со стями. Одним из вариантов  организации стада являются группы с, временными или относительно постоянными, лидерами. Выделяются объединения в крупных стадах, которые представляют семейные или возрастные группы с внутренними, более дружелюбными контактами, чем с членами других аналогичных групп. Независимо от общего лидерства во внутривидовых группировках могут складываться отношения администрирования – подчинения.

Межвидовые взаимоотношения. Они могут быть безразличными, вредными или полезными для партнеров. При нейтрализме, оба вида живут на одной территории, невступая в отношения друг с другом. Может существовать конкуренция за одинаковую пищу или жизненное пространство. Конкурирующие  особи могут принадлежать к одному и тому же , или к разным видам. Объектом конкуренции обычно служит какой-нибудь ресурс, запасы которого, в данной среде, ограничены. Конкуренция – это скорее пассивный процесс, в котором наиболее эффективно функционирующая особь, получает основную массу данного ресурса [1].Мутуализм приносит выгоду обоим партнерам – при симбиозе жизненно важную, при протокооперации – не очень значительную [3].

Взаимоотношения  хищник – жертва. В естественных условиях возникает следующая временная  и причинно-следовательная цепь: размножение  жертвы размножение хищника резкое сокращение численности жертвы падение численности хищника размножение жертвы и т.д. Эта кибернетическая система приводит к устойчивому равновесию.

Большой вклад внесли работы В. Вольтерра (1931) в изучении взаимоотношений  хищник – жертва. Такие законы он вывел, которые описаны в учебнике для вузов „Общая экология“  А.С. Степановских :

1. Закон периодического  цикла – процесс уничтожения  жертвы хищником нередко приводит  к периодическим коледаниям численности  популяций обоих видов, зависящим  только от скорости роста популяции  хищника и жертвы, и от исходного  соотношения их численности.

2. Закон сохранения средних величин – средняя численность популяции для каждого вида постоянна, независимо от начального уровня, при условии, что специфические скорости увеличения численности популяции, а также эффективность хищничества, постоянны.

3. Закон нарушения средних  величин – при сокращении популяции  обоих видов пропорционально  их численности, средняя численность  популяции жертвы растет, а популяции  хищников – падает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Устойчивость, жизнеспособность и  экологические стратегии популяций

Способность многих форм к  быстрому размножению создает иллюзию  того, что для «продолжения рода»  довольно одной пары. В действительности это возможно лишь в исключительных случаях. Для поддержания длительного  существования природных популяций  нужны другие условия .

Главными факторами устойчивости популяций являются:

• сохранение полного контроля над генетической структурой популяции со стороны естественного отбора, в частности, сохранение определенного уровня разнообразия и дрейфа генов в популяции, для чего необходима связь между популяциями одного вида;
• сохранение   нормального  системного  соотношения  между всеми параметрами популяционной структуры, а также между ними и свойственной для популяции совокупностью экологических условий;
• сохранение эффективной численности популяции, а также минимальный риск перехода за границу минимальной допустимой численности при сохранении репродукционного потенциала.

В общем случае ожидаемая продолжительность существования популяции Т , как критерий ее «жизнеспособности» зависит от средней величины биотического потенциала r и от ее дисперсии s_r при максимальной численности популяции (Гудмен, 1989). Исследование модели показало, во-первых, что вымирание популяции возможно при условии s_r > 2r, во-вторых, что и r, и N_m можно представить как функции от массы тела. Из этих данных следует, в частности, что для высокой, 95%-ной вероятности выживания в течение ближайших 100 лет популяция слонов должна иметь численность не ниже 100, а популяция мышей - не ниже 10000 [4].

Популяция вида жизне стойкая, если существует равномерный поток  особей, протекающий через все  возрастные классы данной популяции  от рождения до биологической старости. Если смертность будет превышать  численость приходящих на смену старых молодых видов будет превышать  смертность – популяция будет  распротраняться и вытеснять  другие виды [7].

Приспособления особей в  популяции , в конечном счете, направлены на  повышение вероятности выживания и оставление потомства. Экологическая стратегия популяции – это ее общая характеристика роста и размножения. Сюда входят темпы роста ее особей, время достижения половой зрелости, плодовитость, периодичность размножения  и т.д.

Экологические стратегии популяций отличаются большим разнообразием.Так быстро размножающиеся виды называют r-видами. Как правило, эти виды обитают на r-отбиращих местообитаниях, т.к. они благоприятствуют росту численности r-видов.

Виды с относительно низким значением рождаемости называют К-видами. Скорость их размножения чувствительна  к плотности популяции и остается близкой к уровню равновесия, определяемому  величиной К. Об этих двух типах видов  говорят, что они используют соответственно r-стратегию и К-стратегию. Некоторые характерные особенности r- и К-стратегий приведены в табл.2  
Таблица 2 [3]. Продолжение таблицы 2. 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Популяция является формой жизни конкретного вида в определенных условиях среды их обитания. Анализируя работу, можно сделать следующие выводы:

1. Важнейшая функция популяции –это обеспечение выживания особей, которые ее составляют, и воспроизведение вида в данных условиях.

2. Различают половую, возрастную, генетическую, пространственную и экологическую структуры популяций.

3.Численность популяции — зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности.

4. Поддержание определенной численности или равновесное состояние получило название гомеостаза популяций. Рост, снижение или постоянство численности популяций зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей).

Популяция является не только формой существования видов, но и структурной единицей биогеоценоза (экосистемы) . Таким образом , популяция выполняет также одну из важнейших функций, принимая участие в биологическом круговороте, на который влияет прежде всего количество воды в окружающей среде и ее температура, углегрод  фосфор и сера- вот , на мой взгляд , основные элементы, необходимые для живых организмов и их сбалансированое наличие в минеральном питании.

А это даст, в свою очередь , возможность для здоровой и правильной миграции живых существ , что приведет к обогащению флоры и фауны новыми видами.

Также стоит отметить, что исследования в этой области давно не проводились. Последние данные датируются 2007 годом.

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Солбриг, О. Популяционная биология и эволюция / О. Солбриг ; пер. с англ. Т.И. Штилькинда ; под ред. А.Д. Базыкина. - М. : Мир, 1982. - 488 с.