Самые плодовитые животные. Численность и плотность популяций

9.4.

Рождаемость и смертность популяций

Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности.

Рождаемость- это способность популяции к увеличению численности. Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость абсолютную и удельную.Абсолютная (общая) рождаемость-число новых особей (D Nn ), появившихся за единицу времени (D t ). Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени:

. (9.2)

Так, для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на1000человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждаетсяправилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за10лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые20мин. При таком темпе одна клетка за36ч может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету. Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом (личиночном) возрасте компенсируется значительной плодовитостью.

Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности.Смертность популяции-это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность-это число особей, погибших в единицу времени (D Nm ).

Удельная смертность (d ) выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

Абсолютная и удельная смертность характеризуют скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, старости и т. д.

Различают три типа смертности.Первый тип смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессии). Данный тип смертности встречается редко и только у популяций, которые постоянно находятся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или в молодом возрасте, у многих растений-в стадии произрастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает0,3-0,5%отложенных яиц, у многих рыб- 1-2%количества выметанной икры.

Третий тип смертности отличается повышенной гибелью взрослых, в первую очередь старых, особей. Отличается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине, а также в других местах с благоприятными условиями. В экологии широкое распространение получило графическое построение «кривых выживания» (рис.9.3).

Популяция - это совокупность особей одного вида, дли­тельно существующая на определенной территории (ареале) и отделенная от других популяций той или иной формой изоляции. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.

Популяция является элементарной эволюционной струк­турой. Под действием факторов окружающей среды в попу­ляции постоянно происходят наследственные изменения (мутации). Поскольку мутации передаются потомству, в ре­зультате скрещивания они распространяются в популяции и насыщают ее, популяция становится неоднородной. В ре­зультате действия факторов эволюции выживают и остав­ляют потомство те особи, которые приобрели наследствен­ные изменения, полезные в данных условиях среды. Так формируется экологический критерий популяции и вида в целом.

Основными характеристиками популяции являются: плот­ность, численность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории и темп роста.

Плотность популяции - число особей, приходящихся на единицу площади или объема. Терри­тория, занимаемая разными популяциями одного вида, колеблется и зависит от степени подвижности особей. Каждому виду присуща определенная плотность популяции, отклонения от которой в обе стороны отрицательно ска­зываются на темпах воспроизводства и жизнедеятельнос­ти особей.

Численность - общее число особей на выделяемой территории. Численность или число особей в популяции различно у разных видов и в значительной мере зависит от стабильности экологической ситуации. Численность не мо­жет быть ниже определенных пределов, сокращение чис­ленности за эти пределы может привести к вымиранию по­пуляции. Поддержание численности, оптимальной в данных усло­виях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окру­жающей средой.

Рождаемость - число новых особей, появившихся в результате размножения в единицу времени. Рождаемость определяется многими факторами, Пр., биологиче­ским положением вида. Низкая плодовитость характерна для тех видов, которые проявляют большую заботу о потом­стве. Рождаемость зависит от скорости полового созревания, числа генераций в году, соотношения в популяции самцов и самок. В огромной степени рождаемость в природе опреде­ляется обеспеченностью пищей, возможностью выкормить потомство и влиянием природных условий.

Смертность - показатель, отражающий количество по­гибших в популяции особей за определенный отрезок вре­мени. Она бывает очень высокой и изменяется в зависимо­сти от условий среды, возраста и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей. Факторы смертности очень разнообразны. Она может быть вызвана влиянием абиотических факторов среды (низкие и высокие темпера­туры, ливневые осадки, град, избыточная или недостаточ­ная влажность), биотическими факторами (отсутствие кор­ма, инфекционные заболевания), антропогенными факто­рами (загрязнение окружающей среды, уничтожение жи­вотных, деревьев).

Прирост популяции - это разница между рождаемос­тью и смертностью, прирост популяции может быть как по­ложительным, так и отрицательным.

Темп роста популяции - это средний прирост популя­ции за единицу времени.

Возрастной состав - имеет важное значение для ее суще­ствования. При благоприятных условиях в популяции име­ются все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстро растущих популя­циях преобладают молодые особи, а в сокращающихся - ста­рые, уже не способные интенсивно размножаться. Такие по­пуляции малопродуктивны, недостаточно устойчивы.

Популяции свойственна определенная организация. Рас­пределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, пове­денческим и генетическим особенностям отражают структу­ры популяции. Она формируется, с одной стороны, на осно­ве общих биологических свойств вида, а с другой - под вли­янием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции имеет, Т.о., приспособительный характер. Разные популяции одного вида име­ют как сходные особенности, так и отличительные, харак­теризующие специфику экологических условий в местах их обитания.

При всем желании ученых сосчитать, сколько видов животных населяет планету – сделать это невозможно. Поэтому для анализа применяются описанные виды, имеющие точное название в соответствии с зоологической номенклатурой. Статистика животных позволяет оценить состояние фауны на планете.

Популяция животных на земле

В последние десятилетия отмечается увеличение числа особей за счет мелких простейших форм. По исследованиям ученых в океанах и морях обитает почти в три раза меньше видов и классов, чем на суше:

При этом красная книга собрала тысячи видов, находящихся на грани исчезновения.

Домашние питомцы

Статистика домашних животных дает представление о количестве питомцев в разных странах мира. Больше всего владельцев домашних любимцев отмечено в странах Латинской Америки. В Аргентине более 80% населения содержит питомцев, в Бразилии – около 75%. Третье место заняла Россия, где почти у 73% участвовавших в опросе есть дома животные. В США показатель составляет 70%.

В России и Франции предпочтение отдается кошкам, а в Латинской Америке собакам. Также мужчины часто заводят аквариумных рыбок, а женщины традиционно предпочитают кошек.

Статистика бродячих животных никем не ведется, так как есть много неучтенных мест, где они живут и питаются, но фактически остаются без хозяина. Сюда входят дачные поселки, гаражные кооперативы. В таких местах обитания животных кормят, получают потомство, которое впоследствии становится бродячим.

Статистика бездомных животных ужасает – рождаемость питомцев без владельца значительно превышает возможности людей взять их из приюта.

Согласно исследованиям крупнейшей организации США по защите животных – The Humane Society of the United States (HSUS), ежегодно в приютах страны, оказывается от 6 до 8 млн. особей.

Новых владельцев получают только 3-4 млн. Остальные как показывает животных – усыпляются.

Бродячие животные по статистике погибают на улицах от мороза, болезней, травм. В России, Украине и Казахстане щенков и котят рождается больше, чем могут взять в семьи.

Тотальное вымирание животного мира

Всемирный фонд дикой природы, занимающийся вопросами сохранения и восстановления животного мира, сообщает о значительном сокращении популяции зверей. Если тенденция сохранится, то к 2020 году их численность может сократиться на 2/3. Статистика вымирания животных в мире говорит о том, что более 38% представителей фауны находится под угрозой полного исчезновения. Эти цифры более чем в 100 раз превышает естественные показатели вымирания:

Причины резкого сокращения популяции:

• повышенная человеческая активность (браконьерство, загрязнение окружающей среды).

Статистика исчезновения животных ведет к тому, что скоро может нарушиться круговорот природы.

Причины гибели популяций

Главная причина гибели представителей фауны – жестокое обращение. Статистика животных свидетельствует о существенных потерях в животном мире. Чтобы получить шерсть ежегодно убивают более 2 млн. кошек и собак. А в целом убивают около 100 млн. особей различных видов животных только ради меха.

Статистика жестокого обращения с животными включает также истребление уникальных видов, находящихся в списках вымирающих. И все это делается ради шуб.

С жестоким обращением сталкиваются звери, которые живут в зоопарках, кочевых цирках и в океанариумах. На улице от жестокого обращения погибают тысячи собак и кошек, многие из них ломают кости, сталкиваясь с транспортом. Статистика вымирания животных практически не учитывает такие случаи.

Еще одной опасностью являются перевозки в самолетах. Статистика животных, путешествующих с хозяевами, отмечает стремительный рост. Собаки, которых перевозят в багажном отсеке при авиаперевозках, могут погибнуть прямо во время перелета по вине человека.

Статистика животных, пострадавших от рук своих убийц, утверждает, что большее количество нападений на животных отмечается среди мужчин. Процентное соотношение преступлений по возрасту:

Большинство живодеров воспитывалось в неблагополучных семьях. Статистика смертей животных отмечает, что по количеству случаев издевательств ненамного уступает и проведение экспериментов в медицине и косметологии.

С цифрами не поспоришь – от 25 до 100 млн. особей используют в лабораторных целях (обезьяны, собаки, кролики, кошки, птицы).

Сколько погибает животных по статистике в дикой природе? Каждый год погибает более 3000 горилл, 4000 шимпанзе и сотни бонобо. Они выступают в качестве натуральной пищи для жителей Африки.

Болезни и травмы животных

Одной из причин уменьшения количества особей являются . В России по животных считается одним из самых опасных заболеваний. Однако в последнее время наблюдается значительное снижение количества случаев инфицирования: у собак – на 45%, а у котов – на 30%.

Статистика заболеваемости животных в дикой природе показывает больший процент инфицирования у лис, енотов, куниц, лосей и барсуков.

Сколько животных ломают кости по статистике? Наибольшее количество переломов связано с травмами. Более 70% случаев у собак происходит при , у кошек – около 55% при падении с большой высоты. Кроме переломов животные сталкиваются с заболеваниями зрительной системы. Среди домашних питомцев много больных глаукомой.

Статистика заболевания гастроэнтерита у животных связана с организацией их питания. Так как рейтинг покупок возглавляют товары эконом-класса.

Статистика гепатоза у животных также свидетельствует о нарушениях в питании. Причиной может стать некачественный корм или лекарственные препараты.

Рост рынка кормов

Увеличение спроса на готовую еду для животных стало толчком к развитию индустрии кормов. Только в США каждый год продается продукции более чем на 10 млрд. долларов. В России затраты составляют около 1 млрд. долларов.

Компанией Nielsen было проведено исследование рынка кормов для животных. Статистика утверждает, что его рост продолжается, а разница в затратах жителей СНГ и Европы стремительно сокращается.

По данным компании «Комкон» в России специализированные корма покупают 58,9% владельцев собак и 37,3% обладателей кошек.

Показатели продуктивности

Статистика продуктивности сельскохозяйственных животных за 2016 год красноречиво отражает соотношение количество особей и полученного сырья:

Свиньи считаются самыми продуктивными с точки зрения получения мяса. Но коровы – единственный источник молока, поэтому необходимость их разведения – не менее важна.

Случаи нападения на людей

Статистика нападений животных на людей отмечает, что на 1000 зафиксированных фактов бешенства у зверей регистрируется 28 случаев передачи инфекции человеку. Это может произойти как в лесу, так и в пределах города.

Какая статистика нападения животных по данным Центра Госсанэпиднадзора? За последние пять лет только в Москве зарегистрировано около 150000 случаев нападения собак на людей.

Путем вакцинации ветеринары пытаются сократить количество случаев заражения инфицирования людей. Чего нельзя сказать о диких животных, на которых нереально воздействовать.

В дикой среде нападения животных происходят повсеместно. Статистика смертей от животных в мире свидетельствует о том, что большая часть случаев гибели людей происходит от следующих хищников:

• бегемоты;
• слоны;
• львы, тигры и другие особи семейства кошачьих;
• акулы.

Статистика животных выделяет медведя как самого опасного хищника в российских лесах. Особенно кровожадны шатуны, которые не смогли залечь в спячку. В поисках еды они выходят к населенным пунктам, представляя угрозу для населения. Только на Сахалине происходит 5 нападений в год, а в Сибири показатель в десятки раз выше.

Угрозу несут также земноводные и насекомые. Около 125 тыс. человек ежегодно погибает от укусов ядовитых существ на всех континентах.

Выводы

В противостоянии человека и животных победителя быть не может. Обе стороны зависят друг от друга. Перед зоологами стоит серьезная проблема: попытаться защитить животный мир от вымирания и при этом сделать все, чтобы он не стал угрозой для жизни человека. Тем более, что статистика животных показывает стремительное сокращение отдельных популяций.

Численность и плотность – основные параметры популяции.

Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Плотность – количество особей или их биомасса на единице площади или объема. В природе происходит постоянные колебания численности и плотности.

Динамика численности и плотности определяется в основном рождаемостью, смертностью и процессами миграции. Это показатели, характеризующие изменение популяции в течение определенного периода: месяца, сезона, года и т.д. Изучение этих процессов и причин их обусловливающих очень важно для прогнозов состояния популяций.

Рождаемость различают абсолютную и удельную. Абсолютная рождаемость – это количество новых особей, появившихся за единицу времени, а удельная – то же самое количество, но отнесенное к определенному числу особей. Например, показателем рождаемости человека служит число детей, родившихся на 1000 человек в течение года. Рождаемость определяется многими факторами: условиями среды, наличием пищи, биологией вида (скорость полового созревания, количество генераций в течение сезона, соотношение самцов и самок в популяции).

Согласно правилу максимальной рождаемости (воспроизводства) в идеальных условиях в популяциях появляется максимально возможное количество новых особей; рождаемость ограничивается физиологическими особенностями вида.

Пример: Одуванчик за 10 лет способен заполонить весь земной шар, при условии, что все его семена прорастут. Исключительно обильно семеносят ивы, тополя, березы, осина, большинство сорных растений. Бактерии делятся каждые 20 минут ив течение 36 часов могут сплошным слоем покрыть всю планету. Очень высока плодовитость у большинства видов насекомых и низка у хищников, крупных млекопитающих.

Смертность, как и рождаемость, бывает абсолютной (количество особей, погибших за определенное время), так и удельной. Она характеризует скорость снижения численности популяции от гибели из-за болезней, старости, хищников, недостатка корма, и играет главную роль в динамике численности популяции.

Различают три типа смертности:

Одинаковый на всех стадиях развития; встречается редко, в оптимальных условиях;

Повышенная смертность в раннем возрасте; характерна для большинства видов растений и животных (у деревьев к возрасту зрелости доживает менее 1% всходов, у рыб – 1-2% мальков, у насекомых – менее 0,5% личинок);

Высокая смерть в старости; обычно наблюдается у животных, чьи личиночные стадии проходят в благоприятных мало изменяющихся условиях: почве, древесине, живых организмах.

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции

Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, т.е. процессами рождения (возобновления) и убывания (отмирания), дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается.

В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения, особенно у мелких животных (саранча, 28-точечная картофельная коровка, колорадский жук, грызуны, вороны, воробьи; из растений – амброзия, борщевик Сосновского в северной республике Коми, одуванчик, прилипало гималайское, отчасти – дуб монгольский). Нередко растущими становятся популяции крупных животных в условиях заповедного режима (лоси в Магаданском заповеднике, на Аляске, олень пятнистый в Уссурийском заповеднике, слоны в национальном парке Кении) или интродукции (лось в Ленинградской области, ондатра в Восточной Европе, домашние кошки в отдельных семьях). При переуплотнении у растений (обычно совпадает с началом сомкнутости покрова, кронового полога) начинается дифференциация особей по размерам и жизненному состоянию, самоизреживание популяций, а у животных (обычно совпадает с достижением половой зрелости молодняка) начинается миграция на сопредельные свободные участки.

Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. Чаще всего неумеренно растущими бывают популяции нежелательных видов, сокращающимися – редких, реликтовых, ценных, как в экономическом, так и в эстетическом отношении.

Структура популяций

Под демографической структурой популяции, прежде всего, понимают ее половой и возрастной состав. Кроме того, принято говорить о пространственной структуре популяции - то есть об особенностях размещения особей популяции в пространстве.

Знание структуры популяции позволяет исследователю сделать выводы о ее благополучии или неблагополучии. Например, если в популяции отсутствуют генеративные (то есть способные дать потомство) особи и при этом много старовозрастных (сенильных) особей, то можно сделать неблагоприятный прогноз. У такой популяции может не быть будущего. Структуру популяции желательно изучать в динамике: зная ее изменение в течение нескольких лет, можно намного более уверенно говорить о тех или иных тенденциях.

Возрастная структура популяции

Этот тип структуры связан с соотношением особей различных возврастов в популяции. Особи одного возраста принято объединять в когорты , то есть возрастные группы.

Возрастная структура популяций растений описана очень подробно. В ней выделяют (по Т.А. Роботнову) следующие возрасты (возрастные группы организмов):

• латентный период - состояние семени;
• прегенеративный период (включает состояния проростка, ювенильного растения, имматурного растения и виргинильного растения);
• генеративный период (обычно подразделяется на три подпериода - молодых, зрелых и старых генеративных особей);
• постгенеративный период (включает состояния субсенильного растения, сенильного растения и фазу отмирания).

В популяциях животных также можно выделить различные возрастные стадии. Например, насекомые, развивающиеся с полным метаморфозом, проходят стадии яйца, личинки, куколки, имаго (взрослого насекомого). У других животных (развивающихся без метаморфоза) также можно выделить различные возрастные состояния, хотя границы между ними могут быть и не настолько четкими.

Половая структура популяции

Половая структура, то есть соотношение полов, имеет прямое отношение к воспроизводству популяции и ее устойчивости.

Принято выделять первичное, вторичное и третичное соотношение полов в популяции. Первичное соотношение полов определяется генетическими механизмами - равномерностью расхождения половых хромосом. Например, у человека XY-хромосомы определяют развитие мужского пола, а XX - женского. В этом случае первичное соотношение полов 1:1, то есть равновероятно.

Вторичное соотношение полов - это соотношение полов на момент рождения (среди новорожденных). Оно может существенно отличаться от первичного по целому ряду причин: избирательность яйцеклеток к сперматозоидам, несущим X- или Y-хромосому, неодинаковой способностью таких сперматозоидов к оплодотворению, различными внешними факторами. Например, зоологами описано влияние температуры на вторичное соотношение полов у рептилий. Аналогичная закономерность характерна и для некоторых насекомых. Так, у муравьев оплодотворение обеспечивается при температуре выше 20 С, а при более низких температурах откладываются неоплодотворенные яйца. Из последних вылупляются самцы, а из оплодотворенных - преимущественно, самки.

Третичное соотношение полов - это соотношение полов среди взрослых животных.

Пространственная структура популяции

Пространственная структура популяции отражает характер размещение особей в пространстве.

Выделяют три основных типа распределения особей в пространстве:

• единообразное (особи размещены в пространстве равномерно, на одинаковых расстояниях друг от друга), тип также носит название равномерного распределения;
• конгрегационное , или мозаичное (то есть "пятнистое", особи размещаются в обособленных скоплениях);
• случайное , или диффузное (особи распределены в пространстве случайным образом).

Равномерное распределение встречается в природе редко и чаще всего вызвано острой внутривидовой конкуренцией (как, например, у хищных рыб).

Случайное распределение можно наблюдать только в однородной среде и только у видов, которые не обнаруживают никакого стремление к объединению в группы. Как хрестоматийный пример равномерного распределения, обычно приводят распределение жука Tribolium в муке.

Распределение группами встречается намного чаще. Оно связано с особенностями микросреды или с особенностями поведения животных.

Пространственная структура имеет важное экологическое значение. Прежде всего, определенный тип использования территории позволяет популяции эффективно использовать ресурсы среды и снизить внутривидовую конкуренцию. Эффективность использования среды и снижение конкуренции между представителями популяции позволяют ей укрепить свои позиции по отношению к другим видам, населяющим данную экосистему.

Другое важное значение пространственной структуры популяции состоит в том, что она обеспечивает взаимодействие особей внутри популяции. Без определенного уровня внутрипопуляционных контактов популяция не сможет выполнять как свои видовые функции (размножение, расселение), так и функции, связанные с участием в экосистеме (участие в круговоротах веществ, создание биологической продукции и так далее).

Свойства популяции: самовоспроизводство, изменчивость, взаимодействие с другими популяциями, устойчивость.

Плодовитость у млекопитающих называется рождаемостью, а динамика популяций зависит от результата размножения особей и иммиграции их из соседних популяций. Главный показатель скорости размножения - среднее количество потомков за определённое время у женской особи. Динамика популяций может показывать отрицательные значения в результате смертности и эмиграции (например, у человека). Это касается в основном высоко развитых стран, а вот в странах третьего мира этот показатель неуклонно идёт вверх год от года.

Человеческое общество

Показатели популяции более всего зависят от смертности - это среднее количество смертей в год. Расчёт ведётся в процентах или по количеству на тысячу особей. Статистика смертности показывает самые низкие отметки в странах развитых, где высокий уровень медицинского обслуживания. И напротив, высокий уровень смертности отмечается в странах, где таковое присутствует в недостаточных количествах.

Учёные, исследующие динамику популяций, должны знать не только общее количество умерших, но и отдельно количество особей, которые погибают до того, как успеют достигнуть половой зрелости и оставить потомство. Если два потомка каждая пара успевает оставить и они доживают до взрослого возраста, такая популяция считается стабильной. Статистика смертности в динамике зависит от возраста погибающих особей и отображается в графиках на кривых выживания в обязательном порядке.

Выживание

Используется три главных вида подобных кривых. Первая, отображающая главный фактор смертности, - естественное старение. Вторая кривая показывает раннюю смертность в популяции. И на третьей кривой отображается постоянная смертность в течение всей жизни особей в популяции. Кривые выживания на графиках популяций разных видов обычно занимают промежуточные положения между крайних форм. Параллельно анализируется и прибавление численности особей. Если в изолированной популяции статистика рождаемости показывает превышение смертности, популяция будет расти. Начало роста в кривой - это экспонента.

Но всегда случается так с течением времени, что питание и его запасы исчерпываются в данной зоне обитания. Динамика популяций практически сразу на уменьшение питательных продуктов реагирует. Кривая приобретает форму буквы S. Это, можно сказать, умный биологический вид. В других популяциях рост численности происходит безо всякого контроля, заходя в итоге слишком далеко, пока не происходит катастрофа - обвал численности популяции в связи с истощением ресурсов. Тогда кривая принимает форму буквы J.

Стратегии

Если скорость размножения не зависит от плотности вида, такие популяции называются r-стратегами, их размеры далеки от стабильности и некоторое время могут даже превышать ёмкость данной среды. Обычно это с небольшими размерами и маленькой продолжительностью жизни: мелкие насекомые, микроорганизмы, однолетние растения. Они быстро заселяют новые пространства, но так же быстро и вытесняются конкурентами.

Медленно размножающиеся k-стратеги контролируют плотность собственной популяции, их численность всегда стабилизируется на должном значении, у них определённая структура и динамика развития. Это прежде всего человек, крупные звери и птицы, деревья. Статистика рождаемости показывает, что численность популяции контролируется изменением внешних условий: нехваткой пищи, появлением хищников и тому подобным. Но есть и внутренние факторы, способные сдерживать рождаемость. Например, хорошо изученное территориальное поведение: забота о потомстве у рыб, например, когда они защищают гнездовую территорию от вторжений своих родственников. Также действует перенаселённость, которая резко уменьшает плодовитость и даже степень заботы о потомстве.

Контроль

Причинами массового увеличения рождаемости чаще всего бывают климатические и погодные факторы, а в последние столетия к этому добавляется и деятельность человечества. Большинство популяций имеет механизм обратных связей для регулирования численности. Структура и динамика популяций взаимосвязаны для того, чтобы не превысить предел, за которым наступает катастрофа. Например, гусеницы многих видов бабочек гибнут массово от переохлаждения, если вышли из яиц раньше времени или когда холода ещё не кончились.

Изменение численности

Численность, а также возрастной и половой состав в популяции изменяются, если это обусловлено колебаниями в условиях внешней среды, процессами, которые происходят внутри популяции, во взаимодействиях с другими видами и по многим другим причинам. В общем такие изменения складываются в связи с тремя основными факторами: рождаемостью, смертностью и миграциями.

Последние являются перемещением особей популяции или пополнением пришельцами. Явление это закономерно основывается на важнейшей биологической черте каждого вида - способности к расселению. Какие-то части особей регулярно покидают популяцию, добавляясь в соседние или обживая новые, никем не занятые территории. Так осваиваются новые биотопы и расширяется ареал данного вида.

Расселение

Функции расселения обычно выполняются в определённые периоды жизненного цикла. Например, насекомые используют для этого свою стадию взрослости (имаго), млекопитающие и птицы переселяются в возрасте подрастающего молодняка, растения рассеивают и отдают ветру споры и семена, водные обитатели прикреплённого образа жизни размножаются и расселяются с помощью плавающих личинок и так далее.

Целый ряд популяций, которые занимают места, малопригодные для других, чаще всего не могут поддержать численность размножением и сохраняют популяцию только за счёт миграции. В принципе, абсолютно любой биологический вид способен неограниченно прирастать численностью - чисто теоретически. Однако всегда этот рост лимитируется факторами внешней среды.

Теории и реальность

Если бы такой гипотетический вариант был возможен, то рост популяции и его скорость зависели бы только от величины свойственного виду биотического потенциала. То есть, это тот показатель, который отражает максимум числа потомков от одной особи или одной пары за определённую единицу времени. Если бы выживало всё потомство, численность популяции - абсолютно любой - увеличивалась бы по экспоненциальной кривой, то есть в геометрической прогресии.

Реальная жизнь показывает нам совершенно другие закономерности и, конечно же, кривую роста популяции в виде буквы S. Обычно численность поначалу увеличивается медленно, затем гораздо быстрее, а потом среда начинает сопротивляться, замедляя этот рост. Таким образом достигается равновесие в смертности, рождаемости и миграции. Определённый уровень плотности устанавливается после периода роста, но это не значит, что количественные изменения в популяции прекратились. Динамика популяций не стоит на месте никогда, численность колеблется, а стационарный уровень всегда подвержен флуктуациям.

Природные популяции

Природные популяции характеризуются сезонными изменениями численности, которые сопряжены с условиями среды обитания, а также флуктуациями, связанными с погодичными колебаниями. Первые особенно ярко выражены в жизни многочисленных насекомых и у однолетних растений.

Также значительные колебания в рождаемости и смертности, изменяющие численность популяции, демонстрируют многие виды птиц и млекопитающих в условиях северных широт. Здесь циклы более длинные - от трёх-четырёх до девяти-десяти лет. Например, канадские рысь и заяц-беляк имеют десятилетний цикл колебаний численности, причём, сначала зайцы бывают на пике роста популяции, а на следующий год - рыси.

Растения

Динамическое состояние популяций среди растений оценивают с помощью анализа онтогенетических, то есть возрастных состояний. Наиболее легко определяемым признаком устойчивости является полночленный возрастной спектр, то есть базовый, характерный, определяющий динамически устойчивое (дефинитивное) состояние популяций.

Основными свойствами каждой популяции являются механизмы регулирования численности особей. Все значительные отклонения связаны с нехорошими последствиями для существования популяции. А потому по снижению или восстановлению работают адаптационные факторы, способствующие поддержанию нормальных значений численности особей.

Биотический потенциал

Всякая популяция может характеризоваться биотическим потенциалом, то есть возможным потомством от одной или пары особей, которые способны к биологическому размножению. Чем выше биотический потенциал, тем, как правило, ниже у данного вида организмов уровень организации, позволяющий использовать его только в кратковременные промежутки или в отдельных случаях. Условиями для размножения могут быть среды, богатые питательными веществами. Это экспоненциальный тип роста. Для в современных условиях он тоже характерен - за счёт снижения детской смертности в основном.

Изменения численности имеют свои периоды, то есть популяционные волны или волны численности. Крупные изменения в любую сторону в сравнении со средними значениями в основе своей имеют отрицательные последствия для последующей жизни популяции. Высокая численность - недостаток пищи, малая - угроза вымирания, как, например, у амурского тигра. Динамика популяций может быть разделена на две составляющие: зависимую от численности и нет. Последняя характерна для экспоненциальной кривой роста, а первая - для логистической.

Генотип популяции

Каждая популяция имеет огромное число самых разных генов, образующих генофонд. Гены могут находиться в нескольких формах (так называемые аллели). Число особей популяции, которые несут определённую аллель, и определяют в данном случае частоту этой аллели. Генетическая структура популяции характеризуется частотой генотипов и частотой аллелей. Популяция является наследственной неоднородной совокупностью особей одного и того же вида, и потому ей должна быть противопоставлена чистая линия, то есть то, что называется наследственной однородной совокупностью особей данного вида.

Признаки всех особей, которые входят в популяцию, - это фенотип, а совокупность наследственных задатков - генотип. Однородности не наблюдается ни по одному из типов, потому что генотип складывается условиями существования на платформе взаимодействующих факторов наследственности и отбора (с изменчивостью и изоляцией). Есть географические генетические барьеры (пространственные) и есть экологические - временные, которые препятствуют слиянию популяций.

Забота о потомстве рыб у разных популяций отличается. Многие виды вообще не заботятся о нём, оставляя икру без присмотра. В результате большая часть икринок гибнет. Это потому, что у таких рыб икры очень большое количество - до трёхсот миллионов, например, откладывает рыба-луна.

Если же откладывается икры мало, без заботы о потомстве популяция просто вымрет. Потому у некоторых видов самцы до двух недель защищают гнездо с кладкой, а другие изобретательно прячут икру, например, в мантийную полость моллюсков или даже на собственном теле отращивают специальный мешочек, как самцы морского конька. Тиляпия вообще выращивает потомство у себя во рту. Всё разнообразие популяций, существующих на Земле, никогда не устанет удивлять человека.