ОСНОВЫ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ЭКОЛОГИИ

Раздел 7. ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ

7.3. Типы роста численности популяции

 

Популяция любого вида потенциально способна к неограниченному росту численности в идеальных условиях. Скорость ее роста при этих условиях будет зависеть только от биотического потенциала особей данного вида. В природе, как уже отмечалось, биотический потенциал популяции полностью не реализуется.

Общие изменения численности в зависимости от действия различных факторов отражены в четырех ее типах: показниковий, логистический, циклический и стабильный.

Показниковий тип роста численности (рис. 7.3) характеризуется интенсивным ростом численности в геометрической прогрессии (экспоненциально) при отсутствии лимитирующих факторов.

Однако безграничное размножение таит в себе и большую опасность для любой популяции, так как может привести к быстрому подрыву ресурсов среды, нехватке пищи, убежищ, пространства и тому подобное. А это неизбежно вызовет общее ослабление популяции. Перенаселенность неблагоприятная для любого вида.

 

Рис. 7.3. Экспоненциальный рост популяции, не лимитируется в своем развитии условиями окружающей среды.

 

В основе этого типа лежит способность организма чрезвычайно быстро воспроизводить себе подобных. Но для такого интенсивного размножения нужны не только соответствующий биотический потенциал, а и соответствующие оптимальные условия. Этот тип роста численности был воссоздан в опытах российского эколога Г.Гауз (1945) в лабораторных условиях с туфелькой (Paramecium caudata), которая размножается нестатевим способом (делением на две особи). Его можно выразить уравнением темпа роста популяции за единицу времени:

 

где N0 - начальная плотность популяции,

N1 - плотность популяции через определенное единицу времени,

R - величина, на которую каждая плотность (N) может вырасти за определенную единицу времени.

Увеличение количества особей за единицу времени

 

Nt = No·Rt.

 

Такой экспоненциальный рост численности популяции продолжается до достижения максимума, после чего начинают действовать лимитирующие факторы среды и рост популяции внезапно прекращается. Этот тип роста численности популяции можно графически описать J- образной кривой. В естественных условиях такой тип не наблюдается.

Логистический тип роста (рис. 7.4) свойственный популяциям, которые начинают заселять территорию. их рост графически выражается S-образной (сигмоподібною) кривой. Увеличение численности популяции происходит сначала медленно, потом довольно быстро, а впоследствии, под влиянием лимитирующих факторов среды, рост ее численности постепенно замедляется и наступает относительное равновесие.

 

 

 

Рис. 7.4. Сигмоподібний рост популяции, развитие которой лимитируют условия окружающей среды.

Пунктирная линия отражает экспоненциальный рост популяции с той же скоростью, но без ограничивающего влияния окружающей

среды.

 

В популяциях такого типа можно выделить три этапа. На начальном этапе рост популяции еще почти не зависит от ресурсов еды и пространства и происходит высокими темпами. В течение среднего этапа на рост популяции проявляется влияние лимитирующих факторов среды, от чего замедляются темпы роста популяции в результате уменьшение рождаемости или увеличение смертности, или из обоих этих причин. На последнем этапе рост численности популяции стабилизируется на уровне допустимой в природных условиях. Этот тип роста свойственен популяциям многих видов млекопитающих и человеку.

Такая зависимость была впервые предусмотрена французским математиком Верхюльстомв середине прошлого века для населения людей, а позднее доказана англичанином Перлом (Perl R., 1925, 1927) для популяции животных в среде, где кормовые ресурсы имеют определенную черту заполняемости.

b>Циклический тип характеризует динамику численности популяции, которая регулярно, через определенный период времени повторяется под воздействием циклических изменений условий в среде ее существования(колебания температуры, холодные и теплые зимы, сухое теплое, влажное прохладное лето и тому подобное). Большинство аналитиков склоняется к мысли, что циклические изменения численности популяции связаны также с взаимодействием хищник - жертва. Примером циклического типа роста, который подается в экологической литературе, может служить периодическое роста численности рыси и зайца-беляка в хвойных лесах Канады. Регулярные подъемы и спады численности зайца-беляка через каждые 9-10 лет связаны с соответствующими колебаниями численности хищника-рыси, которая питается зайцами. Как только численность зайцев критически уменьшается, погибает от голода и рысь. При избытке пищи и малом количестве хищников зайцы снова быстро размножаются.

По мнению других специалистов, которые анализировали детально ход роста популяции этих животных, цикличность в динамике их численности может быть связана также с периодическими понижениями качества и количества растений, которыми питается заяц. это приводит к сокращению популяции зайца (и соответственно популяции рыси), создавая условия для восстановления растительности.

Такие циклические колебания численности присущие многим видам мелких грызунов (в урожайные и неурожайные годы злаковых культур).

Стабильный тип (рис. 7.5) охватывает популяции, которые развиваются в стабильных условиях среды и имеющих выработан механизм регулирования численности. Относительная неизменность условий среды может обеспечить соответствующее равновесие численности и выживания видов, которые влияют друг на одного в составе экосистемы. Механизм поддержания стабильности популяции проявляется в уничтожении части особей или уменьшении или увеличении рождаемости каждой особью.

 

 

Рис. 7.5. Равновесный станпопуляції птиц

Усредненные данные для 200 птиц в возрасте половой зрелости, распределенных на 100 га леса. Из этого количества 120 птиц гніздуються 60 парами и дают 200 яиц ежегодно. Предполагается, что ежегодная смертность составляет 50% в каждом возрастном классе, а также для яиц и птенцов.

Таким образом, популяционный фонд птиц возраста половой зрелости в течение каждого года получает 100 молодых особей и губит 100 старых птиц. Такое соотношение дает возможность количества птиц популяции оставаться относительно постоянной (по В.Кудрявыми, 2000).

Достижение и поддержание относительной стабильности популяции у разных видов осуществляется по-разному. Одни из них являются стабильными при достижении и сохранении верхней границы ее численности. Многие виды продолжают свое существование при нижний пределы численности, поскольку зависимость от плотности предотвращает их вымиранию. Механизмы регулирования относительной стабильности популяции отдельных видов в условиях природных группировок является следствием действия естественного отбора.

Изменения численности популяций в разные периоды и в различных условиях зависят от биотического потенциала, рождаемости, смертности, а также миграции особей.

Биотический потенциал видов в природе реализуется только частично, потому его величина будет зависеть от выживания рожденных. Реальный биотический потенциал определяется разницей между рождаемостью и смертностью особей. Соответственно, реальный прирост популяции (r) за определенный период времени составит разницу между количеством родившихся и погибших особей в ней:

 

r = b - d.

 

На общую динамику численности популяции имеет влияние число особей, поступающих в данную популяцию из других и эмигрируют из нее. Однако, они не должны учитываться такие показатели, как темп росгу и прирост популяции, потому что не связаны с размножением.