Ключевые понятия: популяция- давление среды — емкость среды — динамика численности популяции
Какмы уже отмечали, каждый вид на Земле занимает определенный ареал — в силу того,что каждый вид способен существовать лишь в определенных условиях среды. Однакоусловия обитания в рамках ареала одного вида (особенно, если речь идет обэврибионтном виде — см. определение эврибионтов в предыдущих уроках) могутсущественно отличаться. Это (и не только это) приводит к тому, что натерритории, занимаемой видом, возникают достаточно обособленные группы особей,которые отличаются друг от друга целым рядом признаков.
Этигруппы особей в пределах одного вида получили название популяции.
ПОПУЛЯЦИЯ- элементарная группировка особей одного вида, занимающая определеннуютерриторию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своейстабильности длительное время в меняющихся условиях среды.
Это- определение С.С. Шварца, не трудно заметить, что он определял популяцию сэвлоюционно-экологических позиций. В то же время есть не мало определенийпонятия «популяция» с точки зрения генетики, экологии. Нам будетудобнее использовать определение Николая Федеровича Реймерса:
ПОПУЛЯЦИЯ- это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющихопределенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.
Динамикачисленность популяции и ее структура (возрастной, половой состав) являются ееважнейшими характеристиками. Знание типа роста популяции и ее структуры, как мыувидем ниже, имеет важное экологическое значение. Кроме того, динамикачисленности популяции является излюбленным объектом для создания разнообразныхматематических моделей.
Численностьпопуляции обычно обозначают заглавной N. Отношение прироста N к единице времениdN/dt выражаетмгновенную скорость изменения численности популяции, то есть изменениечисленности в момент времени t.
Нетрудно догадаться, что прирост популяции будет зависеть от двух факторов — рождаемостии смертности. Разумеется, при условии отсутствия эмиграции и иммиграции (такаяпопуляция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d ипредставляет собой коэффициент прироста изолированной популяции:
r=b — d
Различаютмаксимальную мгновенную скорость прироста популяции rmax и фактическуюскорость увеличения популяции ra.При воображаемых идеальных условиях, когда рождаемость максимальна, асмертность минимальна, ra достигает наибольшей величины — rmax.
Еслибы скорость прироста оставалась постоянной, то рост численности популяциипроисходил по экспоненте:
dN/dt=rN;
Nt=N0ert.
ЗдесьNt — численность популяции в момент времени t, N0-начальная численность численность популяции, r — скорость прироста (в расчетена одну особь), а e — основаниенатурального логарифма. Такая экспоненциальная зависимость изображена нарисунке ниже красной линией и носит название биотическогопотенциала, так как, как правило, она отражает лишь тупотенциальную численность, которую бы могла иметь популяция в случае отсутствияразличных ограничивающих ее рост факторов.
/>
Поэтомув естетсвенных условиях обычно наблюдается иная зависимость численностьпопуляции от времени. Это зависимость описывается S-образной логистическойкривой (она изображена на графике зеленой линией). По достижении какого-топредела график выходит на плато, численность стабилизируется и испытываеттолько сезонные и разногодичные флуктуации, связанные с изменением погодныхусловий, численности других популяций (являющихся хищниками или, наоборот,пищевыми ресурсами по отношению к данной популяции) и другими внешнимифакторами.
Чтокасается математического выражения этой зависимости, то она отличается отэкспоненциальной наличием корректирующего фактора: (К-N)/K, где K — максимальновозможная в данных условиях численность популяции. K называется также емкостьюсреды, а область на графике между кривой биотического потенциала илогистической кривой — давлением среды. Соответственно, уравнение для этойзависимости с учетом крректирующего фактора будет выглядеть так:
dN/dt=rN[(K-N)/K].
Наличиеопределенной емкости среды, ограничивающей рост популяции, является важнойэкологической закономерностью. Устойчивое существование всего биотическогосообщества связано с существованием механизмов, регулирующих численностьсоставляющих сообщество популяций. В экологии известно не мало примеров, когданарушение этих механизмов (например, интродукция видов в экосистемы, где у нихнет естественных врагов) приводило к плачевным последствиям.
Хочетсяособо сказать о человеческой популяции. Споры о существовании «пределовроста» и емкости среды применительно к человечеству не утихают до сих пор.Оптимисты уверяют, что человечество может увеличиваться в численности добесконечности: вот изобретем, как получать еду из пыли путем перегруппировкиатомов, расселимся по другим планетам. Пессимисты предсказывают скорый коллапс:как только численность человеческой популяции превысит критический уровень. Воценке этого «критического» уровня и скорости приближения к немуэксперты также расходятся.
Остратегиях выживания человечества мы будем говорить в одном из уроков по глобальнойэкологии. Однако сейчас хочется отметить, что, на мой, возможно субъективный,взгляд, упование на колонизацию других планет, новые технологии и прочее — позиция неконструктивная и во многом утопичная. В определении емкости среды длячеловечества необходимо исходить из существующих реалий и общеэкологическихзакономерностей, о которых мы будем говорить в последующих уроках.
Глоссарий
ВИД
качественнообособленная форма живого — основная единица эволюционного процесса.
ПОПУЛЯЦИЯ
совокупностьособей одного вида, имеющих общий генофод и населяющих определенноепространство с отноительно однородными условиями обитания.
АРЕАЛ
областьраспространения любой систематической группы организмов (вида, рода,семейства).
ДИНАМИКАПОПУЛЯЦИИ
изменениечисленности, полового и возрастного состава популяции, определяемоевнутрипопуляционными процессами и взаимодействием популяций разных видов.
ЭМИГРАЦИЯ
любоеперемещение организма из места, считающегося обычным, в другое место.
ИММИГРАЦИЯ
вселениев какую-либо местность организмов, ранее здесь не обитавших.
ПОТЕНЦИАЛБИОТИЧЕСКИЙ(репродукционный потенциал, потенциал размножения)
потенциальнаяспособность живых организмов увеличивать численность в геометрическойпрогрессии.
ЕМКОСТЬСРЕДЫ
размерспособности природного или природно-антропогенного окружения (среды)обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и ихсообществ без заметного нарушения самого окружения.
ИНТРОДУКЦИЯ
преднамеренныйили случайный перенос особей какого-либо вида живого за пределы его ареала.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта geographer.ru/