Естествознание
10 класс

§ 34. Популяции и процессы их регуляции

...Каждое единичное органическое существо,
можно сказать, напрягает все свои силы,
чтобы увеличить свою численность...
Ч. Дарвин

Каковы основные признаки популяций? Как распределяются особи в популяции? Какие параметры определяют численность популяции? Что такое кривые выживания? Какие факторы влияют на изменение характеристик популяций?

Урок-лекция

Анри Руссо. В тропическом лесу

ВАЖНЕЙШИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦИИ. Популяция — это элементарная единица надорганизмен-ного уровня организации живого, которая, как мы определили в § 28, представляет собой совокупность особей одного вида на определенной территории.

Важнейший параметр популяции — это ее численность. Поскольку подсчитать всех особей данной популяции, как правило, невозможно, то для оценки численности в экологии принято оперировать понятием «плотность популяции», т. е. числом особей, приходящихся на единицу площади или обьема. Изменения численности популяции в первую очередь связаны с соотношением двух противоположенных явлений — рождаемости и смертности В меньшей степени на динамику численности популяции оказывают влияние процессы иммиграции и эмиграции. Рождаемость напрямую зависит от плодовитости особей, составляющих популяцию. Плодовитость определяют как число потомков, которых производит одна особь (одна женская особь у двуполых организмов) или в ходе одного размножения, или за всю свою жизнь. Значения этого параметра у особей разных видов различаются очень сильно.

Самки морских рыб (например, сельдь, треска) выметывают миллионы мелких икринок и не проявляют ни малейшей заботы о них. В результате до взрослого состояния доживают единицы. А вот самка императорского пингвина откладывает в сезон размножения только одно яйцо, которое бережно согревается и охраняется самцом весь долгий период антарктической зимы. И после выклева птенца родители обеспечивают его кормом и обучают необходимым для самостоятельной жизни навыкам.

Изменения численности популяции зависят от сочетания явлений рождаемости и смертности, которые, в свою очередь, тесно связаны со стратегией размножения, характерной для вида.

Какая же стратегия размножения лучше: произвести огромное число малоприспособленных потомков при минимальном вкладе родителей в каждого из них («стратегия трески») либо же, наоборот, вложить все в одного крупного и относительно хорошо приспособленного потомка («стратегия пингвина»)? В первом случае большинство вложенной родителями в размножение энергии тратится впустую, поскольку 99% потомков не доживает до репродуктивного возраста, т. е. до возраста. когда организм способен к размножению. Во втором же случае гибель единственного потомка приводит к полной потере сезона размножения для родителей и может иметь катастрофические последствия для популяции, если произойдет сразу у многих пар, да еще и несколько лет подряд (например, при крайне неблагоприятных погодных условиях). Неудивительно, что стратегии размножения большинства живых существ располагаются между этими двумя крайностями. Замечательно, что тяготение в сторону «стратегии пингвина» характерно для более высокоорганизованных животных.

Смертность тесно связана со стратегией размножения, характерной для особей данной популяции, и может быть графически представлена в виде кривых выживания.

За точку отсчета при их построении берут число новорожденных за тот или иной временной интервал (например, родившиеся в какой-то год), а затем рассчитывают процент особей этой группы, которые доживают до определенного возраста (рис. 47).

Рис. 47. Типы кривых выживания: I — смертность до определенного возраста низкая, а затем чрезвычайно быстро возрастает; II — смертность относительно постоянна для разных возрастов; III — смертность на ранних стадиях развития очень высокая, а в более поздний период низкая

РЕГУЛЯЦИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ. Исследуя популяции живых организмов, ученые заметили, что некоторые из них длительное время сохраняют более или менее стабильную численность (рис. 48, а), другие же, напротив, испытывают периодические или случайные всплески численности (рис. 48, б). С чем это связано?

Рис. 48. Варианты изменения численности популяций: ста бильная численность (а); всплески численности (б)

Обнаружилось, что численность популяций контролируется множеством экологических факторов, среди которых можно выделить не зависящие и зависящие от плотности популяции. К первым относят климатические факторы, катастрофы (пожар, извержение вулкана, засуха, наводнение и т. п.), доступность мест обитания (например, численность птиц-дуплогнездовиков в лесу ограничивается числом дупел) и др. А вот зависящие от плотности факторы всегда связаны с взаимодействиями между живыми существами. Это могут быть внутривидовая конкуренция за пищу, убежища, места для гнездования и т. п.; межвидовые взаимоотношения, такие, как воздействие хищников и паразитов, инфекционные заболевания. Действие этих факторов усиливается с увеличением плотности популяции и ограничивает ее рост.

Колебания численности популяции могут быть непериодическими и периодическими. Первые носят непредвиденный характер. Определить вызвавшую их причину не просто, если речь не идет о стихийных бедствиях (ураган, пожар и др.). Периодические колебания могут быть сезонными (см. выше) либо же иметь период в несколько лет. Последнее характерно для популяций многих грызунов (леммингов), полярной совы, песца, атлантического лосося, саранчи и др.

Причины таких колебаний обычно связаны с каким-то периодически воздействующим фактором. Например, в Финляндии максимумы численности клеста наблюдаются с периодичностью в три года, что совпадает с урожаем еловых шишек, семенами которых клесты питаются.

Численность популяций живых организмов регулируется экологическими факторами, зависящими или не зависящими от ее плотности. Различное сочетание этих факторов определяет наблюдающиеся в природе колебания численности популяций, которые носят непериодический или периодический характер.

Что произойдет с популяцией при отсутствии сдерживающих рост ее численности факторов? Легко догадаться, что численность популяции любого вида увеличивалась бы беспредельно, пока не истощила бы все ресурсы окружающей среды.

ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА НА ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ. В настоящее время одним из важнейших экологических факторов (не зависящим от плотности популяции), влияющих на численность популяций живых существ, является деятельность человека. Для любой популяции существует определенная критическая численность; если число особей становится ниже, то популяция обречена на вымирание, так как все механизмы поддержания стабильности популяции перестают действовать. Какова же эта критическая величина? Она различна для разных видов. Например, на грани вымирания находятся обезьяны орангутаны, хотя их численность составляет примерно 5000 экземпляров. Гигантский варан на острове Комодо сохранился в числе около 300 особей, и его численность, несмотря на принимаемые меры охраны, в последние годы не увеличивается. С тех пор как натуралисты начали описывать растения и животных, с лица Земли исчезло 53 вида птиц. 77 видов млекопитающих и множество других живых организмов, в большинстве случаев — по вине человека. Есть о чем задуматься!

Увеличение численности городских популяций таких видов животных, как вороны, крысы, мыши, является показателем загрязненности окружающей среды. Содержите город, где вы живете, в чистоте.

Для любой популяции (и вида, если его составляет одна или несколько малочисленных популяций) существует минимальный порог численности, ниже которого естественные механизмы поддержания оптимальной численности действовать уже не могут. Такая популяция или вид. если не принимать мер по охране, неминуемо вымрет.

  • Какие явления лежат в основе изменения численности популяций?
  • Что такое критическая численность популяции?
  • Возможен ли в природе беспредельный рост численности какой-либо популяции? Ответ поясните.

Рейтинг@Mail.ru