Ключевые понятия: популяция - давление среды - емкость среды - динамика численности популяции
Как мы уже отмечали, каждый вид на Земле занимает определенный ареал - в силу того, что каждый вид способен существовать лишь в определенных условиях среды. Однако условия обитания в рамках ареала одного вида (особенно, если речь идет об эврибионтном виде - см. определение эврибионтов в предыдущих уроках) могут существенно отличаться. Это (и не только это) приводит к тому, что на территории, занимаемой видом, возникают достаточно обособленные группы особей, которые отличаются друг от друга целым рядом признаков.
Эти группы особей в пределах одного вида получили название популяции.
ПОПУЛЯЦИЯ - элементарная группировка особей одного вида, занимающая определенную территорию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды.
Это - определение С.С. Шварца, не трудно заметить, что он определял популяцию с эвлоюционно-экологических позиций. В то же время есть не мало определений понятия "популяция" с точки зрения генетики, экологии. Нам будет удобнее использовать определение Николая Федеровича Реймерса:
ПОПУЛЯЦИЯ - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.
Динамика численность популяции и ее структура (возрастной, половой состав) являются ее важнейшими характеристиками. Знание типа роста популяции и ее структуры, как мы увидем ниже, имеет важное экологическое значение. Кроме того, динамика численности популяции является излюбленным объектом для создания разнообразных математических моделей.
Численность популяции обычно обозначают заглавной N. Отношение прироста N к единице времени dN/dt выражает мгновенную скорость изменения численности популяции, то есть изменение численности в момент времени t.
Не трудно догадаться, что прирост популяции будет зависеть от двух факторов - рождаемости и смертности. Разумеется, при условии отсутствия эмиграции и иммиграции (такая популяция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции:
r=b - d
Различают максимальную мгновенную скорость прироста популяции rmax
и фактическую скорость увеличения популяции ra
. При воображаемых идеальных условиях, когда рождаемость максимальна, а смертность минимальна, ra
достигает наибольшей величины - rmax
.
Если бы скорость прироста оставалась постоянной, то рост численности популяции происходил по экспоненте:
dN/dt=rN;
Nt
=N0
ert
.
Здесь Nt
- численность популяции в момент времени t, N0
- начальная численность численность популяции, r - скорость прироста (в расчете на одну особь), а e - основание натурального логарифма. Такая экспоненциальная зависимость изображена на рисунке ниже красной линией и носит название биотического потенциала, так как, как правило, она отражает лишь ту потенциальную численность, которую бы могла иметь популяция в случае отсутствия различных ограничивающих ее рост факторов.

Поэтому в естетсвенных условиях обычно наблюдается иная зависимость численность популяции от времени. Это зависимость описывается S-образной логистической кривой (она изображена на графике зеленой линией). По достижении какого-то предела график выходит на плато, численность стабилизируется и испытывает только сезонные и разногодичные флуктуации, связанные с изменением погодных условий, численности других популяций (являющихся хищниками или, наоборот, пищевыми ресурсами по отношению к данной популяции) и другими внешними факторами.
Что касается математического выражения этой зависимости, то она отличается от экспоненциальной наличием корректирующего фактора: (К-N)/K, где K - максимально возможная в данных условиях численность популяции. K называется также емкостью среды, а область на графике между кривой биотического потенциала и логистической кривой - давлением среды. Соответственно, уравнение для этой зависимости с учетом крректирующего фактора будет выглядеть так:
dN/dt=rN[(K-N)
/K
].
Наличие определенной емкости среды, ограничивающей рост популяции, является важной экологической закономерностью. Устойчивое существование всего биотического сообщества связано с существованием механизмов, регулирующих численность составляющих сообщество популяций. В экологии известно не мало примеров, когда нарушение этих механизмов (например, интродукция видов в экосистемы, где у них нет естественных врагов) приводило к плачевным последствиям.
Хочется особо сказать о человеческой популяции. Споры о существовании "пределов роста" и емкости среды применительно к человечеству не утихают до сих пор. Оптимисты уверяют, что человечество может увеличиваться в численности до бесконечности: вот изобретем, как получать еду из пыли путем перегруппировки атомов, расселимся по другим планетам. Пессимисты предсказывают скорый коллапс: как только численность человеческой популяции превысит критический уровень. В оценке этого "критического" уровня и скорости приближения к нему эксперты также расходятся.
О стратегиях выживания человечества мы будем говорить в одном из уроков по глобальной экологии. 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 для человечества необходимо исходить из существующих реалий и общеэкологических закономерностей, о которых мы будем говорить в последующих уроках.
Глоссарий
ВИД
качественно обособленная форма живого - основная единица эволюционного процесса.
ПОПУЛЯЦИЯ
совокупность особей одного вида, имеющих общий генофод и населяющих определенное пространство с отноительно однородными условиями обитания.
АРЕАЛ
область распространения любой систематической группы организмов (вида, рода, семейства).
ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИИ
изменение численности, полового и возрастного состава популяции, определяемое внутрипопуляционными процессами и взаимодействием популяций разных видов.
ЭМИГРАЦИЯ
любое перемещение организма из места, считающегося обычным, в другое место.
ИММИГРАЦИЯ
вселение в какую-либо местность организмов, ранее здесь не обитавших.
ПОТЕНЦИАЛ БИОТИЧЕСКИЙ(репродукционный потенциал, потенциал размножения)
потенциальная способность живых организмов увеличивать численность в геометрической прогрессии.
ЕМКОСТЬ СРЕДЫ
размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения.
ИНТРОДУКЦИЯ
преднамеренный или случайный перенос особей какого-либо вида живого за пределы его ареала.
Другие работы по теме:
Динамика заработной платы бухгалтера ООО "Парус"
Диаграмма динамики заработной платы бухгалтера на примере ООО "Парус". Фактическое отработанное на производстве время. Часовая тарифная ставка и ее динамика. Динамика структуры затрат на покупку хлеба, затрат по кварталам в процентах, тарифной ставки.
Структура и классификация популяций
Демэкология изучает естественные группировки организмов одного вида - популяции, т.е. элементарные надорганизменные макросистемы. Ее основной задачей является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, структуры, динамики и численности популяции.
Ландшафтный парк сохраняет степные эфемероиды
Анализируя Красную книгу Украины, можно сделать грустный вывод о катастрофическом состоянии популяций эфемероидов в регионе Нижнего Приднепровья в целом и на территории Регионального ландшафтного парка "Панай" в частности.
Экология популяций
Определение популяции. Критические значения численности популяции. Возрастная структура популяций. Половая структура популяций. Пространственная структура популяций. Динамика популяций. Типы роста.
Волки возвращаются в Йеллоустоун
Этим летом посетители Йеллоустоунского национального парка могут услышать звук, отсутствовавший в течение многих десятилетий - вой волков. Федеральная программа по восстановлению природных популяций исчезающих видов животных может привести к возвращению серого волка в Скалистые горы Соединенных Штатов впервые за последние 60 лет.
Проблемы биосферы
Проблемы биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и все остальные экологические проблемы. И состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону.
Колебание численности в популяциях
Свойства популяции: динамика численности особей и механизмы ее регулирования. Рост численности популяции и его последствия. Кривые изменения численности популяции, их циклический и скачкообразный виды. Модифицирующие и регулирующие экологические факторы.
Сукцессия
1. Что такое ? Сукцессия (от лат. наследие, смена поколений, последовательность) – закономерное и необратимое развитие биоценозов, при котором имеет место замещение во времени одного сообщества другим на определенном участке среды.
Становление основных институтов гражданского общества в России
асть популяции при этом не размножается или вынуждена выселяться за пределы занятого пространства. Существует ряд других исторически сложившихся механизмов, задерживающих рост популяций и обеспечивающих тем самым их устойчивость. К ним относятся химические взаимодействия особей (например, головастики выделяют в воду вещества, которые задерживают рост других головастиков); изменения в физиологии и поведении при увеличении плотности, что приводит к проявлению инстинктов массовой миграции; распространение заболеваний (вероятность передачи инфекций возрастает с ростом плотности популяции) и др.
2
Характер изменения генетического разнообразия видов в изменяющихся условиях среды
Отчет 57 с., 3 ч., 8 рис., 10 табл.,109 источников, без прил вРожденный иммунитет, иглокожие, асцидии, приобретенный иммунитет, стволовые клетки, регенерация,
Рожденный иммунитет, иглокожие, асцидии, приобретенный иммунитет, стволовые клетки, регенерация, репарация, проточная цитометрия, цитокины, популяции циркулирующих клеток, межклеточная коперация, продукция активных форм кислорода, фагоцитоз
Кровохлебка лекарственная
Кровохлебка лекарственная— многолетнее травянистое растение семейства розоцветных с укороченными вегетативными и удлиненными генеративными побегами, развивающимися в пазухах розеточных листьев.
Форрестер, Джей
Джей Форрестер (англ. Jay Wright Forrester) — американский инженер, разработчик теории системной динамики. Родился 14 июля 1918 г. в Анселмо, штат Небраска. Окончил университет штата Небраска в Линкольне и Массачусетский технологический институт в Кембридже. После его окончания стал заниматься преподавательской работой.
Бенгальская кошка
Введение 1 Внешность 2 Распространение 3 Охота 4 Гибрид 5 Подвиды Список литературы Введение Бенга́льская ко́шка, или карликовая кошка, или дальневосточный кот[1] (лат. Prionailurus bengalensis) — вид кошачьих из подсемейства малых кошек. Бенгальские кошки обитают в Южной и Восточной Азии.
Египетская черепаха
План Введение 1 Описание 1.1 Внешний вид 1.2 Распространение и среда обитания 1.3 Питание 1.4 Размножение 1.5 Поведение 2 Охрана вида 3 План Введение в неволе
Основные межвидовые взаимодействия, эволюция
Формальная процедура классификации возможных взаимодействий численности популяций в экосистемах. Моделирование логистической структуры в Matlab. Составление дифференциальных уравнений и программы изменения количества популяций биологических сообществ.
Изменчивость природных популяций
Эволюция– это наследственное изменение свойств живых организмов в ряду поколений. Какие факторы делают эволюцию возможной? Как и почему меняются свойства живых организмов? Что обеспечивает устойчивое воспроизведение этих свойств в ряду поколений?
Сущность антропосоциогенеза
Фундаментальным отличием стада животных от человеческого общества является наличие в человеческом обществе формируемых сознанием людей социальных законов.
Чарльз Дарвин. Критерии вида
Чарльз Дарвин высказал мнение, что виды реально а природе существуют и они изменяются. Затем после нескольких лет работы над своей теорией он выявил причины изменения видов.
Как дикие птицы становятся горожанами
Лысуха (Fulica atra) – одна из птиц, обосновавшихся в Москве совсем недавно. Между первыми поселениями (начало 1990-х) и формированием специализированной городской популяции (середина 2000-х) прошло около 15 лет.
Межвидовые взаимоотношения
Межвидовые взаимоотношения Межвидовые взаимоотношения могут быть безразличными, вредными или полезными для партнеров. При нейтрализме межвидовые взаимоотношения происходят на одной территории, не вступая в отношения друг с другом, например, дятлы неподалеку от дроздов в буковом лесу или гидроидные полипы на раковине моллюска.
Структура и свойства популяций
Показатели структуры популяций: численность, распределение особей в пространстве, соотношение групп по полу и возрасту, их морфологические, поведенческие особенности. Динамика популяции, ее биотический потенциал, рождаемость, смертность, миграция особей.
Мутагены
— физические и химические факторы воздействие которых на живые организмы вызывает изменения наследственных свойств (генотипа). Мутагены разделяются на: физические (рентгеновские и гамма-лучи. радионуклиды, протоны, нейтроны и пр.), физико-химические (волокна, асбест), химические (пестициды, минеральные удобрения, тяжелые металлы и др.). биологические (некоторые вирусы, бактерии).
Развитие экосистем
Основанием всем системы современной эволюционной биологии выступает синтетическая теория эволюции, принципиальные положения которой были заложены работами С.С.Четверикова, Р.Фишера, С.Райта, Дж.Холдейна, Н.П.Дубинина и др.