Динамика и устойчивость популяции

Динамика популяции – раздел демэкологии, изучающий численность особей популяции и механизмы ее регуляции. Изучение этих демографических признаков необходимо для выявления законов жизни популяции, а следовательно, и основ стабильности экосистемы в целом. К основным статическим характеристикам (т. е. происходящим в момент времени t) динамики популяции относятся:

– численность (nt) – общее количество особей в популяции на данной территории или данном объеме (экз.);

– плотность (Nt) – количество особей на единицу объема или площади (экз/м3, экз/м2);

– биомасса (Bt) – суммарная масса особей в единице объема или на единицу площади.

– средняя масса особи (Wt) – соотношение биомассы и плотности, Bt /Nt;

Динамические характеристики (за период времени ∆t = t2 – t1):

– скорость абсолютного изменения популяционной плотности: dN/dt = (N2 – N1)/∆t, где N1, N2 – значения Nt в моменты t1 и t2;

– скорость абсолютного изменения биомассы популяции: dBt/dt = (В1 – В2)/ ∆t, где В1 и В2 – значения Вt в моменты t1 и t2;

– рождаемость (плодовитость): число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

– смертность: число особей, погибших за определенный период: D = ND* N–1* ∆t –, где ND – убыль популяционной плотности за период ∆t из-за гибели особей;

– продукция популяции: Р = В1 – В2 + Вel, где Вel – биомасса, элиминированная из популяции (т.е. удаленная вследствие гибели или миграции особей) за период ∆t;

– прирост популяции –разница между рождаемостью и смертностью: B – D;

– темп роста популяции – средний прирост за период ∆t.

Выживаемость – средняя для популяции вероятность сохранения особей каждого поколения за определенный промежуток времени. Различают три типа смертности, или «кривых выживаемости», т. е. зависимости количества выживших особей от времени жизни. Каждый вид имеет свою «кривую выживаемости» (рис. 3)

I. Промежуточный тип кривой (почти прямая линия) характерен для видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается почти одинаковой в течение всей жизни. Встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях, например у гидры пресноводной.

II. Сильно выпуклая кривая (характерна для человеческого вида). Выпуклость кривой характеризует повышение смертности к концу жизни, остававшейся до этого низкой.

III. Сильно вогнутая кривая. Вогнутость кривой характерна для видов, смертность которых очень высока на ранних стадиях жизни. Этот тип кривой свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель многих растений происходит на стадии прорастания семян или всходов, а животных – в личиночной фазе или молодом возрасте (многих рыб, птиц).

Численность популяции не бывает постоянной величиной и зависит от интенсивности размножения (плодовитости особей) и смертности.

В замкнутых популяциях (в которых нет миграций) скорость изменения численности определяется только соотношением рождаемости и смертности. Если рождаемость выше смертности, то удельная скорость роста – положительная. При превышении смертности удельная скорость становится отрицательной и численность популяции начинает убывать.

В природе численность популяций всегда испытывает колебания. Амплитуда и период этих колебаний зависят от вида и условий среды обитания. Различают непериодические (хаотические) и периодические (регулярные) колебания численности популяций. Примером хаотических колебаний является резкий подъем численности у популяций, оказавших в новом местообитании.

Периодические колебания повторяются через равные промежутки времени, обычно в течение одного сезона или нескольких лет. Например, у полярной совы зарегистрированы вспышки подъема численности в среднем через четыре года. На периодические колебания численности первым обратил внимание русский генетик С.П. Четвериков (1959), исследовавший изменчивость в природных популяциях. Колебания численности особей, составляющих популяцию, получили название популяционных волн.

КЛИНА, к л и н а л ь на я изменчивость (от греч. klino — наклоняю), количественный градиент какого-либо признака внутри вида, одно из выражений внутривидовой географичекой изменчивости. Автор термина «клина» Дж. Хаксли (1939). Клина может затрагивать как количественные признаки, направленные на увеличение размеров тела позвоночных в более высоких широтах, так и качественные, направленные на относительное увеличение численности «черной» формы двуточечной божьей коровки (Adalia bipunctata) по сравнению с «красной» формой при возрастании континентальности климата. Клина развивается в результате взаимодействия естественного отбора (приспосабливающего каждую популяцию к локальной среде) с потоком генов (ведущим к унификации всех популяций вида). В конечном счете образование клины всегда обусловлено действием естественнного отбора.