Рост популяции. Типы роста популяций

Вводный урок бесплатно ;
Большое число опытных преподавателей (нейтивов и русскоязычных);
Курсы НЕ на определенный срок (месяц, полгода, год), а на конкретное количество занятий (5, 10, 20, 50);
Более 10 000 довольных клиентов.
Стоимость одного занятия с русскоязычным преподавателем - от 600 рублей , с носителем языка - от 1500 рублей

Динамические показатели популяции

Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды. Даже самый медленно размножающийся вид способен в короткое время произвести столько особей, что для них не хватит места на земном шаре. Всего за пять поколений, т. е. за 1–1,5 летних месяца, одна единственная тля может оставить более 300 млн. потомков. Если бы все зародыши сохранялись, а все потомство выживало, численность любой популяции через определенные интервалы увеличивалась бы в геометрической прогрессии , и это несмотря на то, что одни производят за всю жизнь всего несколько яиц или детенышей, а другие – тысячи и даже миллионы зародышей. Рост в геометрической прогрессии выражается на графике экспоненциальной кривой . В.И. Вернадский назвал этот процесс «давлением жизни» .

Фактически во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно. Эта способность делает жизнь очень мощной силой на Земле. Огромная живая масса организмов поддерживает круговорот веществ на планете, создает горные породы, почвы, регулирует состав вод и атмосферы. Но в природе биотический потенциал популяции никогда не реализуется полностью. Главный ограничитель на пути к беспредельному размножению организмов – нехватка ресурсов , самых необходимых: для растений – минеральных солей, углекислого газа, воды, света; для животных – пищи, воды; для микроорганизмов – разнообразных потребляемых ими соединений. Запасы этих ресурсов не бесконечны, в разных частях планеты они имеют свои пределы, и этим сдерживается размножение видов. Второй ограничитель – влияние неблагоприятных условий , замедляющих рост и размножение организмов, даже если есть необходимые для этого ресурсы. Наконец, гибель зародышей или подрастающих молодых особей от врагов и болезней . Так, тысячи желудей, которые ежегодно производит один большой дуб, оказываются съеденными белками, кабанами, сойками, мышами, насекомыми, или поражаются плесневыми грибками и бактериями, или гибнут на стадии проростков по разным причинам. В результате лишь из считанных желудей вырастают взрослые деревья.

Общие изменения численности популяции складываются за счет четырех явлений: рождаемости, смертности, вселения и выселения особей (иммиграция и эмиграция).

Рождаемость (скорость рождаемости) – число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения.

Различают максимальную и фактическую рождаемость. Максимальная рождаемость – максимальная реализация возможности рождения при отсутствии лимитирующих факторов среды. Фактическая рождаемость – реальная реализация возможности рождения.

Различают абсолютную и удельную рождаемость. Абсолютная (общая) рождаемость, или скорость рождаемости – число особей (яиц, семян и т. п.), родившихся (отложенных, продуцированных и т. д.) за некоторый промежуток времени.

Удельная рождаемость – отношение скорости рождаемости к исходной численности. Эта величина зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий – час, для фитопланктона – сутки, для насекомых – неделя или месяц, для крупных млекопитающих – год.

Величина рождаемости зависит от многих причин. Большое значение имеет доля особей, способных в данный период к размножению, что определяется соотношением полов и возрастных групп. Важна также частота последовательности генераций. Так, среди насекомых различают моновольтинные и поливольтинные виды. Первые дают одну, вторые – несколько генераций за год. Например, у тлей за сезон насчитывается до 15 партеногенетических поколений. По числу периодов размножения в течение жизни различают моноциклические и полициклические виды. Моноцикличность, или однократное размножение, свойственна обычно видам с короткой продолжительностью жизни в половозрелом состоянии (лососевые рыбы, поденки, майские жуки и многие другие насекомые). Полицикличность характеризуется повторным размножением особей и присуща большинству позвоночных животных и ряду беспозвоночных, например ракообразным.

У растений выделяют монокарпические и поликарпические виды, т. е. с однократным и многократным размножением в течение жизни.

Размножаемость популяции, как правило, не бывает прямо пропорциональна плодовитости. Плодовитость сильно зависит от степени развития заботы о потомстве или обеспеченности яиц питательными материалами. Среди рыб наибольшее количество икринок выметывают виды с пелагической икрой – сельди, тресковые, камбаловые и др. Например, сахалинская сельдь продуцирует 38–46 тыс. мелких, в доли миллиметра, икринок. У лососевых, зарывающих икру в грунт, развивается меньшее число яиц, но более крупных размеров. Средняя плодовитость амурской горбуши 1300–1500 икринок диаметром 4–6 мм. Наиболее крупная икра у акул и химер, до 6–8 см. Яйца этих рыб имеют к тому же плотную защитную оболочку. Количество их очень невелико – несколько штук на одну самку.

У видов, оберегающих и выкармливающих свой молодняк, плодовитость резко понижена. Размер кладки у птиц разных видов варьирует уже не в тысячи раз, как у рыб, а в пределах от одного яйца (у некоторых хищников, пингвинов, чистиков и др.) до 20–25 (максимальное количество яиц у куриных, например, у серой куропатки).

Большая плодовитость вырабатывается у видов также в условиях более высокой смертности, особенно при сильном давлении со стороны хищников. Отбор на плодовитость компенсирует высокую норму гибели в популяциях. Поэтому при высокой плодовитости рост численности популяции может быть весьма низким. В различных популяциях одного вида плодовитость обычно тем выше, чем более неблагоприятны занимаемые ими места обитания. Так, у многих млекопитающих – зайцев, мышей, полевок – число детенышей в помете на границах ареала больше, чем в его центре.

Гипотеза дифференцированной специализации полов (В. А. Геодокян) – дифференциация полов происходит по двум основным направлениям эволюции: изменению (мужской пол) и сохранению (женский пол). Чем больше в популяции женских особей, тем лучше сохраняется ее генотипическая структура; чем больше мужских особей, тем больше скорость или величина изменения этой структуры.

Смертность (скорость смертности) – число особей, погибших в популяции за единицу времени (от хищников, болезней, старости и других причин). Смертность – величина обратная рождаемости.

Различают минимальную и фактическую смертность. Минимальная смертность – минимально возможная величина смертности. Фактическая смертность – реальная величина смертности.

Различают абсолютную и удельную смертность. Абсолютная (общая) смертность, или скорость смертности – число особей, погибших за промежуток времени.

Удельная смертность (а) – отношение скорости смертности к исходной численности.

Скорость роста популяции – изменение численности популяции за единицу времени. Скорость роста популяции может быть положительной, нулевой и отрицательной. Она зависит от показателей рождаемости, смертности и миграции (вселения – иммиграции и выселения – эмиграции). Увеличение (прибыль) численности происходит в результате рождаемости и иммиграции особей, а уменьшение (убыль) численности – в результате смертности и эмиграции особей.

Различают абсолютную и удельную скорость роста популяции. Абсолютная (общая) скорость роста – изменение численности популяции за промежуток времени.

Удельная скорость роста – отношение скорости роста к исходной численности.

При отсутствии лимитирующих факторов среды удельная скорость роста равна величине, которая характеризует свойства самой популяции и называется удельной (врожденной) скоростью роста популяции или биотическим потенциалом вида.

Величина биотического потенциала очень различается у разных видов. Например, самка косули способна произвести за жизнь 10–15 козлят, трихина отложить 1,8 тыс. личинок, самка медоносной пчелы – 50 тыс. яиц, рыба-луна – до 3 млрд. икринок.

Однако в природе, в связи с действием лимитирующих факторов, биотический потенциал популяции никогда не реализуется полностью. Его величина обычно складывается как разность между рождаемостью и смертностью в популяции.

Рост популяции связан с такими характеристиками, как рождаемость и смертность, и представляет собой увеличение численности особей (или биомассы) во времени. Данная величина может быть как положительной (превышение рождаемости над смертностью), так и отрицательной (преобладание смертности над рождаемостью) и характеризуется приростом. Прирост характеризует скорость роста популяций, которая может быть постоянной или затухающей.
Прирост популяции — разница между ее величиной в начале и конце определенного промежутка времени.
Положительный прирост популяции зависит от потенциала размножения, играющего большую роль в выживании видов. Популяции, численность которых была сведена к низкому уровню, при благоприятной перемене условий могут восстановиться в результате высокого биотического потенциала.
Биотический потенциал — индивидуальные особенности вида, гипотетически определяющие скорость роста популяции, показывающий теоретический максимум потомков за определенный период времени.
Благодаря массовому размножению некоторые виды способны противостоять выеданию различными потребителями. Также высокая рождаемость обеспечивает быстрое освоение видом новых пространств. Помимо положительных моментов массового размножения имеются и опасности, связанные с превышением емкости среды. Подрыв ресурсов (нехватка пищи, убежищ, территории) может привести к ослаблению популяции. Таким образом, перенаселенность неблагоприятна для любого вида. Популяция, являющаяся открытой саморегулирующейся системой и находящаяся в постоянном взаимодействии со средой, способна контролировать свой рост.
Так, например, при повышении обеспеченности рыб пищей возможны следующие пути саморегуляции численности:
1) увеличение скорости роста, более ранняя половозрелость, сокращение возрастного ряда впервые созревающих особей, увеличение плодовитости;
2) увеличение жирности;
3) уменьшение поедания собственной молоди;
4) повышение жизнестойкости и уменьшение смертности личинок на первых этапах активного питания;
5) повышение количества оплодотворенной икры самок, подходящих к нерестилищам;
6) уменьшение амплитуды изменчивости размеров икринок.
Обратный процесс отмечается при сокращении пищевых ресурсов. При этом наблюдается:
1) уменьшение скорости роста, более поздняя половозрелость, увеличение растянутости ряда впервые созревающих рыб, уменьшение плодовитости одноразмерных особей;
2) уменьшение жирности;
3) увеличение поедания собственной молоди;
4) понижение жизнестойкости и снижение выживания личинок на первых этапах активного питания;
5) снижение количества оплодотворенной икры самок, подходящих к нерестилищам;
6) увеличение амплитуды изменчивости размеров икринок.
Мускулус черный (Musculus niger) обитает на песчано-илистом и гравийно-илистом грунте, окружая неглубокую нору биссусным гнездом. Молодь вынашивается в нитевидных кладках, прикрепленных к биссусные нитям гнезда.
По законам природы каждая родительская пара в каждом поколении должна оставлять по паре потомков. Если в среднем численность репродуктивной группы следующих поколений хотя бы на небольшой процент превышает численность предыдущего поколения, то она будет расти. В противном случае она вымрет.
Таким образом, динамика численности и биомассы популяции — результат взаимодействия условий жизни и видовых приспособительных свойств популяции. Она определяется соотношением показателей рождаемости и смертности особей, а также их миграции.
Данный факт должен учитываться при планировании эксплуатации популяций гидробионтов. Особенно это связано с выловом рыб. Установлено, что величина уловов претерпевает периодичность. Динамика численности промысловых рыб может быть связана с температурными показателями, что проявляется в изменении кормовой базы, условий нереста, зимовки и т. д. Такая зависимость определена для осетровых, лососевых, сельдевых, тресковых. С учетом этих особенностей устанавливаются квоты вылова.
На прилавках магазинов мы привыкли видеть скумбрию величиной с селедку. Настоящая скумбрия, например самая распространенная японская, нередко достигает 60 см. В состав этого же семейства входят тунцы
Смертность и выживаемость
В результате естественного отмирания, уничтожения другими организмами или гибели из-за неблагоприятных факторов окружающей среды уменьшается численность особей каждого поколения. Темп этого снижения характеризует смертность популяции.
Смертность — темп снижения численности популяции.
Различают смертность за тот или иной срок, за единицу времени и уровень смертности. В определенной мере показателем смертности служит плодовитость популяции. Если средняя численность особей на протяжении значительных отрезков времени остается сходной, это значит, что отмирает столько организмов, сколько их образуется. Плодовитость можно рассматривать как адаптацию к той или иной смертности. У некоторых гидробионтов она выражается астрономическими цифрами: луна-рыба, например, за один раз выметывает до 300 млн икринок. В популяциях крупных животных ведущую роль может приобретать отмирание старых особей.
Величина смертности не характеризует специфику гибели организмов разных возрастных групп в популяции. Ее отражает кривая смертности, которая типична для каждой популяции.
Кривая смертности популяции — величина, показывающая степень снижения численности особей данной генерации с момента рождения до конца жизненного цикла.
Та или иная смертность на разных стадиях развития связана не только с возрастными изменениями конституциональной защищенности организмов (увеличение размеров, скорости движения, образование защитных структур и т. д.). Существенное значение может иметь смена образа жизни той или иной стадии развития, например переход личинок из толщи воды на грунт или заглубление в него. Повышенная смертность часто обусловлена не снижением защитных свойств организма, а увеличением числа его потребителей или резким ухудшением абиотической среды. Для популяций гидробионтов наиболее обычен тип смертности, характеризующийся снижением гибели организмов по мере их роста и усиления эффективности различных защитных средств.
Величина, обратная смертности, характеризует число особей, доживающих до того или иного возраста. Это выживаемость.
Выживаемость популяции — величина, характеризующая число особей, доживших до определенного возраста.
Выживаемость зависит от экологических условий. Различаются характеристики выживаемости зародышей и выживаемости в постэмбриональный период. Снижение смертности зародышей обеспечивается условиями окружающей среды, а также зашитой от уничтожения другими организмами. Сохранность потомства во многом определяется их защищенностью от врагов. Наибольшая выживаемость зародышей наблюдается в случае живорождения. Чаше оно встречается у организмов, обитающих в крайних условиях абиотической среды, в частности в водоемах с низкими температурами. Выживаемость в постэмбриональный период достигается использованием разных способов развития. В благоприятных условиях чаще встречаются виды с непрямым развитием, а в более суровых — с прямым. Развитие с метаморфозом, т. е. существованием вида в форме особей, резко отличающихся друг от друга по своему строению и потребностям, имеет большое значение для увеличения численности популяций.
Морские змеи (рис. 25) живут только в Тихом и Индийском океанах. Обогнуть мыс Доброй Надежды на южном берегу Африки им мешает холодная вода. Для змей оптимальной является температура +24 °С. Уже при 20 °С они теряют подвижность.
Выживаемость особей зависит от характера и темпа их роста. В соответствии с условиями среды и состоянием популяции скорость роста и его характер у особей могут существенно меняться, обеспечивая маневренность использования жизненных ресурсов и наибольшую выживаемость организмов. Так, при неблагоприятных условиях среды многие гидробионты прекращают активное существование, приобретают в это время большую устойчивость к внешним воздействиям и за счет снижения темпа развития повышают свою выживаемость. В неблагоприятных условиях рост особей замедляется, и популяция может полностью выключаться из процесса своего воспроизводства.

Обратная картина наблюдается при улучшении условий среды: темп роста повышается, и популяция, используя сложившуюся обстановку, быстро увеличивает свою биомассу. Таким образом, возникает периодичность роста у особей популяций, обитающих не только в высоких, но и в низких широтах.

Естественные популяции — это не раз и навсегда застывшая совокупность особей, а динамическое единство находящихся во взаимоотношениях организмов. Изменение в численности, структуре и распределении популяций как реакция на условия окружающей среды называется динамикой популяции.

Динамика популяций в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность. Это наиболее важные популяционные характеристики, на основании анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции.

Рождаемость определяется как число особей, рожденных в популяции за некоторый промежуток времени (час, день, месяц, год). Термин «рождаемость» относится к особям любых видов, независимо от способов появления их на свет: будь это прорастание семян подорожника или овса, появление детенышей из яиц у курицы или черепахи, рождение потомства у слона, кита либо человека.

Экологи выделяют максимальную рождаемость в условиях отсутствия лимитирующих экологических факторов (добиться этого весьма сложно, даже невозможно). Под максимальной рождаемостью понимается теоретически возможный максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях. Размножение организмов сдерживается только их физиологическими особенностями. Теоретическая скорость размножения различных видов может быть довольно высокой. Если взять за основу такой показатель, как время захвата видом всей поверхности Земли, то для бактерии холеры Vibrio cholerae он будет составлять 1,25 суток, для диатомовой водоросли Nitschia putrida — 16,8, для домашней мухи Musca domestica — 366, для курицы — около 6000, для слона — 376 000 суток. Следует подчеркнуть, что максимальная рождаемость — понятие теоретическое. Ни один вид в природе не может бесконтрольно и безгранично размножаться, иначе не избежать экологической катастрофы.

В отличие от максимальной экологическая , или реализованная , рождаемость (или просто рождаемость) характеризует прирост или увеличение численности популяции при фактических или специфических условиях среды.

Смертность — это число особей, погибших в популяции за единицу времени. Подобно рождаемости, смертность можно выразить числом особей, погибших за данный период (число смертей в единицу времени), или в виде удельной смертности для всей популяции (или ее части). При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти (умерли ли они от старости или погибли в когтях хищника, отравились ядохимикатами или замерзли и т.д.).

Кривые роста популяций

Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды. В таком гипотетическом случае скорость роста популяции будет зависеть только от величины биотического потенциала , свойственного виду.

Рождаемость - число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени в расчете на определенное число ее членов.

Различают абсолютную и удельную рождаемость. Первая характеризуется общим числом родившихся особей. Удельную рождаемость вычисляют как среднее изменение численности особей за определенный период времени, деленное на их первоначальное число.

Наиболее часто в природе встречается повышенная смертность особей в ранний период жизни.

Расселение (выселение) особей из популяции или пополнение ее пришельцами — закономерное явление, основанное на одной из важнейших биологических черт вида — его расселительной способности. В каждой популяции часть особей регулярно покидает ее (дисперсия популяции), пополняя соседние или заселяя новые, еще не занятые видом территории.

Современная теория рассматривает темп роста численности популяций как авторегулируемый процесс. Любой популяции организмов в конкретных условиях свойствен определенный средний уровень численности, вокруг которого происходят колебания.

В одном случае темп роста с самого начала высокий и постоянный, не зависящий от нарастающей плотности, что соответствует лавинообразному, по экспоненте, увеличению численности популяции (рис. 6.2а). Его графически описывает простейшая кривая, характеризующая изменение численности популяции, движущейся к равновесию, при условии изобилии пиши. При достижении же определенной плотности рост популяции прекращается. Если лимитирующий фактор среды обитания действует весьма быстро, то рост популяции прекращается внезапно (кривая «Б» на рис. 626).

Однако оказывает ограничивающее влияние не резко, а постепенно, что приводит к 5-образной кривой роста (рис. 6.2#). Такая форма кривой роста наблюдается при внедрении популяции в новую территорию. В этом случае вначале происходит ускоренный рост (по логарифмическому закону). Затем, под влиянием сопротивления среды обитания, рост замедляется, и в популяции наступает фаза равновесия.

Если же популяция испытывает внешние воздействия (например, нападение хищников), то при постоянной удельной скорости изъятия особей в природе устойчиво существуют взаимодействующие популяции хищник — жертва (кривая «Г» на рис. 6.2и), но при меньшем уровне численности: N из меньше N max .

Рис. 6.2. Кривые роста популяции: А — экспоненциальная; 5 — экспоненциальная с прекращением роста; В — логистическая; Г — логистическая с изъятием особей без превышения квоты; Д — с превышением квоты. N — численность популяции (N mах — максимальная); (U из - реальная скорость изъятия, U max — критическая для популяции скорость изъятия продукции; t — время

Удельная скорость изъятия — число изъятых особей в единицу времен, отнесенных к численности популяции. Если же человек изымает биопродукцию из популяции с постоянной (интегральной, но не удельной) скоростью, то возникает понятие квоты.

Следовательно квота представляет собой скорость отлова. Когда квота не превышает установленной критической величины, то равновесие популяции сохраняется. В этом случае отлов можно вести сколь угодно долго без губительных последствий для популяции. S-образная кривая называется логистической кривой роста, поскольку она получена путем интегрирования уравнения, основанного на логически обоснованных допущениях. Если квота превышает критическую величину отлова, то происходит полный отлов популяции за конечное время: популяция не успевает самовосстановиться и гибнет (рис. 6.2г).

Весьма интересны для ученых-экологов циклические популяции, подверженные закономерным колебаниям численности. Однако единой теории удовлетворительно объясняющей закономерности в циклических популяциях пока нет.

У растений, ввиду особенностей их роста, регуляция плотности популяции происходит обычно не только путем изменения численности особей на единице площади, но и путем изменения их вегетативных возможностей.

У животных жесткие формы регуляции плотности популяций проявляются обычно лишь в тех случаях, когда запасы пищи, воды или других ресурсов резко ограничены, а животные либо не способны в данный период к поискам ресурсов на другой территории, либо эти поиски неэффективны.

Среди механизмов, задерживающих рост популяций, у многих видов большую роль играют химические взаимодействия особей.

Другой механизм ограничения численности популяций — такие изменения физиологии и поведения при увеличении плотности, которые, в конечном счете, приводят к проявлению инстинктов массовой миграции.

Наиболее эффективным механизмом сдерживания роста численности популяции на данном ареале является определенная система инстинктов — мечение и охрана участков, не допускающие размножения на них «чужих» особей.

Генетические процессы в популяциях. В настоящее время известно, что все природные популяции гетерогенны и насыщены мутациями. Генетическая гетерогенность любой популяции при отсутствии давления внешних факторов должна быть неизменной, находиться в определенном равновесии.

Положение о генетическом единстве популяции является одним из наиболее важных выводов популяционной генетики: любая популяция представляет сложную генетическую систему, находящуюся в динами ческом равновесии.

Факторы, ограничивающие рост популяций

Несмотря на то, что потенциал роста популяций у всех видов организмов весьма высок, в естественных условиях обычно роста как такового не происходит, по крайней мере в течение продолжительного времени. Численность популяций либо довольно стабильна, либо отличается периодическими колебаниями с довольно большой амплитудой вокруг некоторого среднего уровня. Это происходит за счет целого ряда факторов, которые ограничивают рост популяции.

Готовые работы на аналогичную тему

Курсовая работа 450 руб.
Реферат Потенциальная скорость естественного роста популяции 280 руб.
Контрольная работа Потенциальная скорость естественного роста популяции 230 руб.

Потенциал размножения

Составляющими потенциала размножения популяции являются: продолжительность дорепродуктивного периода особей, кратность размножения в течение жизни, продолжительность жизни, количество потомства, производимого за один раз, продолжительность одного репродуктивного цикла. Все эти параметры у разных популяций меняются в широких пределах .

Дорепродуктивный период (включая сюда эмбриональное и постэмбриональное развитие) может составлять от десятков минут (некоторые прокариоты), до полутора десятков лет (человек, слоны, некоторые рыбы, беспозвоночные с длительным личиночным развитием, многие деревья и т.д.).

В течение жизни количество репродуктивных циклов может быть определенным и неопределенным. Минимальное число репродуктивных циклов равно единице. Это характерно для однолетних растений, многих беспозвоночных, некоторых рыб. Для многих растений и большинства позвоночных характерно неопределенное число репродуктивных циклов, зависящее от условий обитания организма. Так, долгоживущие деревья, многие рыбы, некоторые рептилии, птицы могут размножаться не менее нескольких десятков раз за свою жизнь.

Продолжительность жизни организмов также меняется в широких пределах – от десятков минут (интервал между делениями некоторых прокариот) до сотен или даже тысяч лет (некоторые растения). Для некоторых из долгоживущих организмов характерен пострепродуктивный период, когда в старости они теряют способность к размножению. У других он отсутствует или очень слабо выражен.

За один прием размножающаяся особь может производить одного потомка (при делении большинства одноклеточных), или даже менее одного (при размножении пары некоторых высших животных, у которых за один раз появляется один детеныш), или значительное их количество. Рекорд среди животных здесь принадлежит некоторым рыбам, откладывающим при нересте десятки миллионов икринок, а среди растений – размножающимся спорами.

Замечание 1

Продолжительность одного репродуктивного цикла у разных организмов составляет от десятков минут (некоторые прокариоты) до 3-5 лет.

Динамика популяций – это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от экологических факторов. ДП – это приспособительный ответ на условия существования вида, одно из наиболее значимых биологических и экологических явлений, т.к. жизнь популяции проявляется в ее динамике.

Важным процессом динамики популяций является рост численности (или просто «рост популяции»), который происходит при освоении организмами новых мест обитаний или после перенесенной катастрофы. Характер роста бывает различным.

Рост популяций у любых видов, от бактерий до человека, имеет общие закономерности. Теоретически численность любого вида может расти бесконечно в силу того, что размножение обычно происходит в геометрической прогрессии. Число потомков, которое может оставить после себя одна особь, носит название биотический потенциал вида . Потомков может быть всего два, как при простом делении клетки надвое (бактерии, амебы, инфузории), а может быть – сотни миллионов (количество икринок, откладываемых за жизнь рядом плодовитых рыб, число мелких семян у многих древесных растений и т.п.).

Динамика роста популяции

N t = N t -1 + B – D + C – E

Nt– число особей в моментt,

Nt-1- число особей в предыдущий момент,

B- число родившихся,

D- число погибших,

C- число иммигрантов,

E- число эмигрантов

Кривые роста .

Выделяют две основные формы кривых роста - чисто экспоненциальную (J-образную) и сигмоидную (S-образную).

Сигмоидная, или S-образная , кривая описывает ситуацию, при которой в новом для популяции местообитании ее плотность сначала возрастает медленно (лаг-фаза, соответствующая периоду адаптации к условиям), а затем быстро. По прошествии некоторого времени скорость роста замедляется и становится в конечном итоге нулевой: рождаемость полностью уравновешивается смертностью. Говорят, что кривая выходит на плато. Замедление роста популяции объясняется увеличением внутривидовой конкуренции за ресурсы, например, пищу или места гнездования. В результате по механизму отрицательной обратной связи повышается смертность особей и замедляется их размножение (меньший процент спаривающихся животных, рост числа вызванных стрессом выкидышей и т. п.).

Экспоненциальный рост без выхода на плато (J-образная кривая ) соответствует ситуации, при которой после начального адаптационного периода (лаг-фазы) численность особей резко возрастает, но затем рост внезапно прекращается, когда начинает проявляться отсутствовавшее прежде сопротивление среды. Такой рост популяции называют независимым от плотности, поскольку он ничем не сдерживается до последнего момента, за которым следует массовая гибель особей. Эта гибель в свою очередь может вызываться либо наступлением неблагоприятного сезона, либо окончанием сезона размножения самих организмов или их основных жертв.

Рис. 5 Типы кривых роста численности популяции (модели роста популяции):

а – J-образная; б – S-образная; K – поддерживающая емкость среды (максимальный размер популяции, которая может существовать определенном объеме и при регулярной подкормке).

Факторы динамики численности популяций.

Сдерживание роста популяций в природе происходит в результате действия целого ряда факторов. Их делят на две принципиально различные категории: модификаторы и регуляторы:

Факторы-модификаторы воздействуют на численность популяции односторонне, сами не испытывая никакого влияния с ее стороны. Это, прежде всего, абиотические явления: засухи, проливные дожди, наводнения, бури, низкие температуры и т.п. Рост и плодовитость особей подчиняется правилу оптимума, поэтому все отклонения от него изменяют (модифицируют) численность популяций в сторону уменьшения, а приближение к оптимуму стимулирует увеличение численности.

Факторы-регуляторы не только влияют на численность популяций, но и сами изменяют силу своего действия в зависимости от ее плотности. С падением численности воздействие регуляторов ослабевает, с возрастанием – усиливается. Возникает так называемая отрицательная обратная связь , которая способна сдерживать рост популяции. Следует отметить, что чрезмерный, неконтролируемый, рост численности в конечном итоге губителен для любого вида, т.к. может полностью истощить и подорвать ресурсы среды. В эволюции возникло множество механизмов регулирования размножаемости видов.

Типы динамики численности.

1. Стабильный тип – характеризуется малой амплитудой и длительным периодом колебаний численности. Внешне она воспринимается как стабильная. Такой тип свойствен крупным животным с большой продолжительностью жизни, поздним наступлением половозрелости и низкой плодовитостью. Это соответствует низкой норме смертности. Например, копытные (период колебания численности 10-20 лет), китообразные, гоминиды, крупные орлы, некоторые рептилии.

2. Лабильный (флюктуирующий) тип – отличается закономерными колебаниями численности с периодом порядка 5-11 лет и значительной амплитудой (в десятки, иногда сотни раз). Характерны сезонные изменения обилия, связанные с периодичностью размножения. Этот тип свойствен животным с продолжительностью жизни 10-15 лет, более ранним половым созреванием и высокой плодовитостью. Сюда относятся крупные грызуны, зайцеобразные, некоторые хищные, птицы, рыбы и насекомые с длинным циклом развития.

3. Эфемерный ( взрывной тип) динамики отличается неустойчивой численностью с глубокими депрессиями, сменяющимися вспышками массового размножения, при которых численность возрастает в сотни раз. Ее перепады осуществляются очень быстро. Общая длина цикла обычно составляет до 4-5 лет, из них пик численности занимает чаще всего 1 год. Этот тип динамики характерен для короткоживущих (не более 3 лет) видов с несовершенными механизмами адаптации и высокой гибелью (мелкие грызуны и многие виды насекомых).