Общеколичественные характеристики популяций.

«Быть или не быть» – этот риторический вопрос применительно к популяциям и целым видам живых организмов имеет не только философское значение. Красная книга иллюстрирует это печальное утверждение. От общей численности популяции во многом зависит возможность ее существования. Прежде всего, низкая численность увеличивает вероятность вымирания популяции в силу случайных причин (вне зависимости от степени адаптированности организмов). Представим себе две гипотетические популяции растений, произрастающие на склонах вулкана. Пусть одна популяция – Вулканции многочисленной - насчитывает 1000 особей, а другая – Вулканции мелкотравчатой - 10 особей. Гибель 10 организмов каждой популяции при извержении вулкана будет иметь принципиально разные последствия: популяция Вулканции многочисленной потеряет 1% особей, что вряд ли серьезно скажется на ее жизнеспособности, а Вулканции мелкотравчатой – исчезнет полностью.

 

Меньшая зависимость популяций с высокой численностью от негативного воздействия случайных факторов – закономерность, характерная для любых организмов.

 

Для организмов с половым способом размножения и перекрестным оплодотворением низкая общая численность популяции чревата дополнительными осложнениями.

Во-первых, уменьшается вероятность встречи половых партнеров, что затрудняет возобновление популяции.

Во-вторых, даже если малочисленные организмы сосредоточены на небольшом "пятачке", низкая численность приводит к близкородственному скрещиванию (инбридингу). При этом увеличивается вероятность проявления наследственных заболеваний. Почему так происходит, вы узнаете из курса генетики.

Численность популяции – динамичная характеристика, способная меняться во времени. Если численность популяции обозначить соответственно Ч₁ и Ч₀, рождаемость – Р, иммиграцию (приток организмов из соседних популяций) – И, смертность – С, а эмиграцию (выселение организмов в другую популяцию или образование эмигрантами новых популяций – т.н. "инвазия") – Э, тогда Ч₁ (численность популяции в следующий момент времени) можно представить таким образом:

Каждый организм расходует на свою жизнедеятельность часть факторов - ресурсов, которые уже не сможет использовать другой организм. Ресурсы среды не безграничны. Это определяет первостепенную важность еще одного общеколичественного показателя - плотности популяции, отражающего количество особей данной популяции, приходящееся на единицу используемого пространства (площади поверхности или объема, в зависимости от среды обитания). Обозначив плотность популяции Пл, а пространство, занимаемое популяцией, - Пр, получаем:

Численность популяции, как мы уже знаем, зависит от рождаемости, смертности, иммиграции и эмиграции организмов. Пространство, которое используют организмы, зависит от особенностей условий среды и длительности существования популяции: при заселении новой территории пригодное для жизнедеятельности пространство может использоваться не целиком. В такой ситуации увеличение численности популяции может не сопровождаться увеличением плотности из-за расселения организмов (дисперсии популяции). Дисперсию популя-ции, приводящую к увеличению занимаемой популяцией части ареала, не следует путать с эмиграцией - выселением в другие части ареала. В результате хозяйственной деятельности человека, стихийных бедствий или массового распространения конкурентов используемое пространство может сокращаться. Обозначив занятое в результате дисперсии пространство - ДПр, а выведенное из использования популяцией пространство - НПр, получим:

Проанализируйте данную формулу. От каких показателей и как зависит плотность популяции?

 

При отсутствии эмиграции и иммиграции рождаемость является единственной причиной роста численности изолированных популяций. Принято различать:

- абсолютную рождаемость (общее число родившихся особей за единицу времени) и

- удельную рождаемость (среднее изменение численности из расчета на одну особь за единицу времени).

 

"В 2001 году популяция Бябебуки мальзявской насчитывала 1000 особей (Чо). За два года (t) родилось (Р) 100 бябебучат. Каковы годичные абсолютная (аР) и удельная (уР) рождаемости популяции этих редких организмов?"

Решение:

Р = 100 бябебучат,

t = 2 года

аР = Р/t = 100/2 = 50 бябебучат в год,

 

 

Теория Ч. Дарвина о естественном отборе в ходе борьбы за существование основана на представлении о том, что любая популяция способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды. При этом численность будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Популяции организмов разных видов серьезно отличаются друг от друга теоретическими темпами размножения (возможной рождаемостью за единицу времени). За один и тот же временной интервал одни организмы способны размножаться единственный раз, а другие - многократно. Количество рожденных организмов (или отложенных яиц) может отличаться на несколько порядков. Иными словами, виды различаются биотическим потенциалами.

 

Биотический потенциал вида - теоретический максимум потомков организма данного вида за единицу времени.

 

Сравните понятия "биотический потенциал" и "удельная рождаемость". Дайте определение удельной рождаемости, используя представление о биотическом потенциале.

 

Графическое изображение изменения во времени численности популяции, реализующей свой биотический потенциал (размножающейся в геометрической прогрессии), будет выглядеть как кривая, быстро увеличивающая крутизну и уходящая в бесконечность (график геометрической прогрессии – экспонента). Различия биотических потенциалов разных видов будут заметны на графике по тому, насколько быстро кривая набирает крутизну (рис. 2.2).

 

Рассмотрите график. Какой из трех видов имеет наибольший, а какой наименьший биотический потенциал? Обоснуйте свое мнение.