Динаміка популяції і її регуляція

Будь популяція характеризується змінами у часі: відбуваються коливання її чисельності, щільності, співвідношення самців і самок, молодих і дорослих особин і т. П. Розмах таких коливань може бути дуже великим. Всю сукупність таких змін називають динамікою популяції.

Типи динаміки популяцій. На динаміку популяцій впливають різні абіотичні і біотичні фактори, включаючи і внутріпопуляціонной. Залежно від характеру коливань виділяють такі типи динаміки популяцій: стабільний, мінливий і вибуховий (рис. 251). Стабільний тип характерний для видів із значною тривалістю життя, низькою плодючістю і виживанням більшості нащадків, наприклад для пінгвіна Аделі. Різких коливань чисельності та інших показників в таких популяціях не спостерігається: чисельність змінюється всього в кілька разів. Мінливий тип динаміки властивий популяціям, чисельність яких змінюється в десятки разів. Наприклад, в популяціях дикого європейського кролика в окремі роки в залежності від тиску хижаків – орлів і лисиць – чисельність коливається в досить широких межах. Вибуховою тип динаміки зустрічається в популяціях, чисельність яких змінюється в сотні і тисячі разів. Як зазначалося раніше, при таких коливаннях відбувається спалах розмноження, що приводить до різкого збільшення чисельності популяції. Вибуховою тип динаміки характерний для деяких комах, наприклад метелики коконопряда соснового – шкідника хвойних порід тайги.

Оцінка чисельності популяції. Оцінити чисельність тієї або іншої популяції виду в певному местообитании і в конкретний час (п) можна, використовуючи наступну формулу:

N = N + В – D + С – Е,

де N – кількість особин в момент часу п; Nn_l – кількість особин в попередній момент часу; В – показник народжуваності популяції (число народжених особин); D – показник смертності популяції (число померлих особин); С – показник імміграції (число вселилися в популяцію особин); Е – показник еміграції (число залишили популяцію особин).

З наведеної формули видно, що найважливішими показниками, що визначають чисельність популяції, є народжуваність і смертність. Вони залежать від багатьох чинників, діючих на популяцію ззовні, а також від її властивостей. Об’єктивний показник здатності організмів збільшувати свою чисельність – швидкість приросту популяції. Даний параметр обернено пропорційний розмірам і тривалості життя організмів. Невеликі організми, що живуть недовго, мають більш високу швидкість приросту популяції в порівнянні з великими організмами, що відрізняються значною тривалістю життя. Великі організми надійніше захищені від хижаків, що забезпечує кращу їх виживання.

Криві виживання. Здатність популяції до збільшення чисельності залежить від її вікового складу. Тривалість життя особин в популяції можна оцінити, використовуючи криві виживання. Для кожного виду характерний певний тип кривої виживання, форма якої залежить від смертності статевонезрілих особин в популяції протягом усього часу її існування (рис. 252).

Перший тип (крива А) відповідає ситуації, коли більшість особин має однакову тривалість життя і помирає протягом дуже короткого часу (ссавці, деякі комахи, наприклад дрозофіла та ін.). Такі ж криві виживання властиві й людині, причому крива виживання для чоловіків порівняно з аналогічною кривою для жінок менш опукла. Другий тип (крива Б) характерний для видів з постійним показником смертності протягом усього їхнього життя (50% за певну одиницю часу), тому крива виживання набуває вигляд прямої. Це буває тоді, коли головним чинником, що визначає смертність, стає випадок, причому особини гинуть до початку старіння (гідра, багаторічні рослини та ін.). Третій тип (крива В) відображає високу смертність особин в ранньому віці (багато безхребетних, риби та птиці).

Викреслюючи криві виживання для різних видів, вчені визначають смертність для особин різного віку в популяціях і з’ясовують, в якому віці даний вид найбільш вразливий до дії абіотичних і біотичних факторів середовища проживання. Встановивши причини смертності, можна зрозуміти, як регулюється чисельність популяції.

Регуляція чисельності популяції. Опір середовища проживання биотическому потенціалу популяції є основою для включення механізмів регуляції її чисельності – тиску хижаків, паразитів, внутрішньовидової конкуренції, які називають факторами смертності.

Головний сигнал наближається переповнення популяції особинами – збільшення її щільності. Зростання чисельності популяції при цьому сповільнюється, так як умови для розмноження особин стають менш сприятливими. Гранична щільність, яка може бути досягнута тієї чи іншої населенням, визначається ємністю середовища. Для різних популяцій одного виду ємність середовища може розрізнятися. Наприклад, для популяції лося Дрібнолисті ліс

з осик і беріз з добре вираженим підліском і трав’янистим покривом володіє значно більшою ємністю, ніж хвойний ліс, в якому менше його основної їжі – трави, гілок і кори листяних дерев.

Деякі фактори смертності, що регулюють чисельність популяції, залежать від її щільності, а інші – ні. До перших відносять біотичні фактори, які викликають велику загибель особин при високій щільності популяції, ніж при низькій. В умовах скупченості окремі організми виявляються фізично слабше, що знижує їх опірність хижакам і хвороб (рис. 253). У рухливих тварин при зростанні щільності популяцій частина особин мігрує на нові території. Наприклад, це характерно для лемінгів (рис. 254). В арктичній тундрі один раз в 3-6 років самки лемінгів з середини зими починають приносити по шість приплодів, в кожному з яких буває до 13 дитинчат. Через 20 днів виросли лемінги досягають статевої зрілості і самі починають розмножуватися. Кількість гризунів в результаті цього стрімко зростає, їжі не вистачає і значна частина особин мігрує у пошуках корму. При цьому величезна кількість лемінгів гине від ворогів (полярних сов, ласок, горностаїв) і несприятливих кліматичних умов. У решти популяції лемінгів, що продовжує розмножуватися, посилюється внутрішньовидова конкуренція. Тваринки починають битися через їжу, серед них поширюються інфекційні хвороби, народжуваність знижується, а смертність зростає. У результаті чисельність гризунів скорочується і потім протягом декількох років коливається приблизно на одному рівні, обумовленому ємністю середовища (див. Рис. 254).

Природним відбором в ході еволюції поставлені різноманітні заслони на шляху катастрофічного збільшення чисельності популяцій, створено безліч механізмів регуляції їх чисельності. Наприклад, при звичайних коливаннях чисельності растительноядного комахи, коли темп зростання популяції невеликий, стримуючим фактором служать багатоядні хижаки, у яких даний вид становить лише частину раціону харчування. При більш швидкому збільшенні чисельності комах хижаки, не встигаючи виїдати весь приріст, втрачають регулюючу роль. Однак висока щільність популяції сприятлива для діяльності спеціалізованих хижаків і паразитів, яким стає легше знаходити господарів. При ще більш швидкому темпі росту популяції паразити також втрачають регулюючу роль, але підвищується ймовірність спалаху інфекційних захворювань, так як збудники хвороб швидко распро-

страняется при частих контактах особин. Поряд з цим починають діяти внутріпопуляціонной фактори регуляції чисельності, зокрема конкуренція за ресурси середовища (рис. 255).

До факторів смертності, не залежних від щільності популяції, відносять всі абіотичні впливи середовища. Так, дощове літо знижує чисельність комах і призводить до масової загибелі пташенят комахоїдних птахів. Сувора зима з високим сніговим покривом може стати причиною зменшення чисельності звірів і осілих птахів, що годуються на землі.

Множинність механізмів регуляції чисельності популяції призводить до того, що в природі рідко відбувається її катастрофічне зростання, виснаження ресурсів середовища проживання і загибель великої кількості особин.

Динаміка популяції; типи динаміки: стабільний, мінливий, вибуховий; криві виживання; фактори смертності; ємність середовища.

Посилання на основну публікацію