Структура івластивості популяцій
Показникиструктури популяцій. Як перша надорганизменная біологічна система,популяція володіє певною структурою і властивостями. Структуру популяціївідображають такі її показники, як чисельність і розподіл особин упросторі, співвідношення груп за статтю і віком, їх морфологічні,поведінкові й інші особливості.
Чисельність - загальна кількість особин в популяції. Ця величинахарактеризується широким діапазоном мінливості, однак вона не може бути нижчедеяких меж. Скорочення чисельності в порівнянні з цими межами можепризвести до вимирання популяції. Вважають ", що якщо чисельність популяціїменше декількох сотень особин, то будь-які випадкові причини (пожежа, повінь,посуха, рясні снігопади, сильні морози і т. д.) можуть скоротити їїнастільки, що залишилися особини не зможуть зустрічатися і залишити потомство.Народжуваність перестане покривати природний спад, і залишилися особини впротягом порівняно короткого часу вимруть.
Щільність - число особин на одиницю площі або об'єму. При збільшеннічисельності щільність популяції, як правило, зростає; вона залишається колишньоюлише у випадку її розселення та розширення ареалу. У деяких тварин щільністьпопуляції регулюється складними поведінковими і фізіологічними механізмами.
Простороваструктура популяції характеризується особливостямирозміщення особин на займаній території. Вона визначається властивостямимісцеперебування і біологічними особливостями виду. Поряд зі випадковим та рівномірним розподілом в природі найбільш часто зустрічається групове розподіл. Група тварин, докладаючи спільні зусилля, може легшезахищатися від хижаків, шукати і добувати корм. Життя в сім'ях, стадах,колоніях, гаремах призводить також до групового розподілу особин.Просторова структура може змінюватися у часі; вона залежить від сезонуроку, від чисельності популяції, вікової і статевої структури і т. д.
Статеваструктура відображає певне співвідношеннячоловічих і жіночих особин в популяції. Генетичний механізм визначення статізабезпечує розщеплення потомства за статтю в співвідношенні 1: 1. У силу різноїжиттєздатності чоловічих і жіночих особин це первинне співвідношення статей призаплідненні часто помітно відрізняється від вторинного (при народженні - уссавців) і тим більше від третинного, характерного для статевозрілих особин.Наприклад, в популяціях людини вторинне співвідношення статей становить 100девочек/106 хлопчиків; до 16-18 років це співвідношення вирівнюється і стаєрівним 1:1, до 50 років-100 женщін/85 чоловіків, а до 80 років співвідношення по підлозістає 2:1 (100 жінок/50 чоловіків).
Змінастатевої структури популяції відбивається на її ролі в екосистемі, так як самці ісамки багатьох видів відрізняються один від одного за характером харчування, ритму життя,поведінці та ін Так, самки деяких видів комарів, кліщів і комах єкровососущими, в той час як самці живляться соком рослин або нектаром.Переважання частки самок над самцями забезпечує більш інтенсивний рістпопуляції.
Віковаструктура відображає співвідношення різнихвікових груп в популяціях, залежне від тривалості життя, часунастання статевої зрілості, числа нащадків в посліді, кількості потомств засезон і ін Якщо яка-небудь вікова група скорочується або збільшується, цепозначається на загальній чисельності популяції. Наприклад, масове винищуваннявеликих статевозрілих особин в результаті промислу призводить до різкого зниженнячисельності популяції внаслідок слабкого поповнення її молодими особинами.Тому присутність в популяції великої кількості особин молодших віковихгруп свідчить про її благополуччя. Якщо ж в популяції переважають старіособини, можна з усією певністю сказати, що дана популяція завершуєсвоє існування.
Екологічнаструктура свідчить про ставлення різнихгруп організмів до умов навколишнього середовища. Наприклад, особини однієї популяціїрослин розрізняються рядом ознак: за розмірами, кількістю пагонів, квіток,плодів, насіння і т. п. Крім того, різні особини цієї ж популяції зацвітаютьнеодночасно, що сприяє більш повному їх запиленню (при одночасному ікороткочасному цвітінні комахи можуть не встигнути обпилити всі квітки). У такийпопуляції менший ризик залишитися без насіння, наприклад у випадку короткочаснихзаморозків (замерзне лише частина квіток).
Динамікапопуляцій. Теоретично будь популяція здатна донеобмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори зовнішнього середовища(Обмеженість ресурсів, хвороби, хижаки і т. п.). У такому гіпотетичному випадкушвидкість зростання популяції буде залежати тільки від величини біотичногопотенціалу, властивого кожному конкретному виду. Біотичний потенціалвідображає теоретично можливе число нащадків від однієї пари (або однієї особини)за певний проміжок часу, наприклад за весь життєвий цикл або за рік.
У різнихвидів величина біотичного потенціалу різко розрізняється. Наприклад, у великихссавців навіть за найсприятливіших умов чисельність можезростати лише в 1,05-1,1 рази за рік. У багатьох комах і ракоподібних (попелиці,дафнії) чисельність за рік збільшується в 10 10 -10 30 раз,а у бактерій ще більше. Однак у цих випадках в ідеальних умовах чисельністьбудь-якій популяції за певний час буде рости в геометричній прогресії(Рис. 14.2). Зростання чисельності з постійною швидкістю називається експоненціальнимзростанням. Крива, що відображає на графіку подібне зростання популяції, швидкозбільшує крутизну і йде в нескінченність.
Рис.14.2. Експоненціальна (теоретична) (а)і логістична (реальна) (б) криві зростання популяцій.
У природнихумовах експонентний ріст популяцій спостерігається вкрай рідко. Наприклад, вінбув відзначений для популяції кролика, завезеного а Австралію, де для ньогомалися необмежені харчові та просторові ресурси за відсутностістримуючого впливу хижаків. Такий тип зростання спостерігається також при спалахахчисельності сарани, непарного шовкопряда та інших комах. Однак періодиекспоненціального зростання зазвичай коротко тимчасові.
Призбільшенні щільності популяції зазвичай спостерігається уповільнення зростання чисельності,оскільки популяція виявляється в умовах з обмеженими ресурсами. Наприклад,тваринам при високій щільності популяції може не вистачати їжі, а рослинипочинають затінювати один одного або їм бракує вологи. Тип зростання популяції приобмежених ресурсах, що характеризується зниженням швидкості по мірі збільшеннящільності популяції, називається логістичним (див. рис, 14.2).
Загальнізміни чисельності популяції визначаються такими процесами, якнароджуваність, смертність та міграція особин.
Народжуваність характеризує частоту появи нових особин в популяції. Середнявеличина народжуваності кожного виду визначилася історично як пристосуваннядля поповнення убутку популяції. Розрізняють абсолютну і питому народжуваність.
Абсолютнанароджуваність - кількість особин,народжених (вилупилися, отпочковавшихся і т. д.) в популяції за одиницю часу. Питома народжуваність - кількість особин, що народилися в популяції заодиницю часу в розрахунку на одну особину. Показник питомої народжуваностідозволяє порівнювати швидкість народжуваності в популяціях з різною чисельністю.
Величинанароджуваності тим вище, чим більше частка особин, що беруть участь врозмноженні, чим вище плодючість, чим частіше слідують один за однимрепродуктивні цикли. Зазвичай народжуваність в кожній популяції урівноваженахарактерною для неї смертністю.
Смертність характеризує швидкість убування чисельності популяції внаслідокзагибелі особин від хижаків, хвороб, паразитів, генетичної та фізіологічноїнеповноцінності, старості і т. п.
Начисельність популяцій істотний вплив робить також міграція особин.
