Пространственная и этологическая структуры популяций

 

Пространственная структура (распределение особей на территории). Каждая популяция занимает пространство, обеспечивающее условия жизни для ограниченного числа особей. При изучении пространственной структуры различают случайное, равномерное и неравномерное (групповое) распределения особей на территории (в пространстве).

Случайное распределение (рис., а) в природе встречается редко; оно наблюдается в случаях, когда среда очень однородна, а организмы не стремятся объединяться в группы. Равномерное распределение (рис., б) бывает там, где между особями очень сильна конкуренция или существует антагонизм. Наиболее часто наблюдается неравномерное (групповое) распределение (рис., в) – образование различных скоплений.

Рис. Основные типы распределения особей популяции по территории по Ю.Одуму: а -случайное, б – равномерное, в – групповое распределение

 

В зависимости от характера использования пространства подвижных животных подразделяют на оседлых и кочевых.

Оседлые животные в течение всей или большей части жизни используют довольно ограниченный участок среды, отличаются инстинктом привязанности, при вынужденном переселении – стремлением вернуться (хоминг - от англ. home), например, голуби, скворцы. Оседлый образ имеет недостаток – зависимость от ресурса, с течением времени происходит истощение ресурса.

Кочевые животные совершают постоянные передвижения в пространстве, так как они зависят от запаса корма на данной территории. Кочевой образ жизни характерен преимущественно для стад и стай (стаи рыб, стада слонов, зебр, антилоп, северных оленей и т.д.). Перемещение кочующих видов по площади обычно происходит за сроки, достаточные для восстановления кормовых ресурсов на пастбищных участках. Масштабы и длительность таких миграций определяют обилие пищи и численность стада. Преимущества кочевого образа жизни в независимости от кормов, но вероятность гибели от хищника больше.

Этологическая (поведенческая) структура. Она отражает разнообразные формы существования особей в популяциях.

· факторы, связанные с полом: брачные церемонии, забота о потомстве; территориальность (размеры);

· агрессивность (иерархии – стада с вожаком, групповой эффект).

· конкуренция.

Одиночный образ жизни проявляется в том, что особи в популяциях независимы и обособлены друг от друга (еж, щука). Однако он характерен только для определенных стадий жизненного цикла. Полностью одиночного существования организмов в природе нет, так как в этом случае было бы невозможно размножение.

Семейный образ жизни наблюдается в популяциях с усилением связей между родителями и потомством (львы, медведи), начинает заметно появляться территориальное поведение животных. Путем различных сигналов, маркировки, угроз обеспечивается владение участком, достаточным для выкармливания потомства.

Стая – временное объединение животных, проявляющих биологически полезную организованность действий (для защиты от врагов, добычи пищи, миграции и т.д.). Наиболее широко стайность распространена среди рыб и птиц, встречается и у млекопитающих (например, у собак, волков).

Стадо – длительное или постоянное объединение животных, в котором осуществляются все основные функции жизни вида: добывание корма, защита от хищников, миграция, размножение, воспитание молодняка.

Основу группового поведения в стадах составляют взаимоотношения доминирования. Характерно наличие временного или относительно постоянного лидера, которому подражают особи стада (олени, зебры).

Активное руководство стадом (специальные сигналы или угрозы) осуществляют вожаки. Иерархически организованному стаду свойственен закономерный порядок перемещения, определенные позиции при защите от врагов, расположение на местах отдыха и др. (рис.).

Колония – это групповое поселение оседлых животных на длительное время или период размножения. По сложности взаимоотношений между особями колонии очень разнообразны, наиболее сложные отношения складываются в поселениях для общественных насекомых (термитов, муравьев, пчел, ос и т.д.), возникающие на основе сильно разросшейся семьи. Члены колоний постоянно обмениваются информацией друг с другом.

 

 

Рис.. Походный порядок стада павианов: а - в пути; б - при нападении хищника; В – вожак; Н – самцы низкого ранка; С – самки; М - молодняк

Динамика популяций

 

Динамика популяций – это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от экологических факторов. Динамика популяции в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность. Это наиболее важные популяционные характеристики, на основе анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции.

Жизнь популяции проявляется в ее динамике – одном из наиболее значимых биологических и экологических явлений

Кривые выживания

 

Кривая выживания представляет собой график зависимости от времени числа выживших на данный момент особей для некоторой начальной группы новорожденных. Каждому биологическому виду свойственна своя характерная кривая выживания. При построении графика по оси абсцисс откладывают относительный возраст, а по оси ординат – относительное число выживших особей или их процент от исходного числа (рис.):

 

Выживаемость = %

 

 

Рис.. Кривые выживания: 1 – человек или крупные млекопитающие;

2 – гидра или чернохвостый олень; 3 – устрица или рыба

а – детская смертность, б – наличие долгожителей

 

Все животные и растения подвержены старению, которое проявляется в снижении жизненной активности с возрастом после периода зрелости. Непосредственные причины смерти могут быть разными, но в основном лежит уменьшение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам, например болезням.

Кривая 1 на рис. близка к идеальной кривой выживания для популяции, в которой старение – главный фактор, влияющий на смертность. Так, в современной развитой стране с высоким уровнем медицинского обслуживания и рационального питания большинство людей доживает до старости, но среднюю продолжительность жизни почти невозможно увеличить более, чем до 75 лет. Поскольку даже в наиболее развитых странах детская смертность выше средней, она изображается начальным участком а, а наличие долгожителей – конечным участком б (кривая 1). Кроме того, на кривую выживания влияет фактор «случайной гибели», причины которой с возрастом могут меняться. Например, в Англии наибольшая смертность в результате автомобильных аварий приходится на возраст 20-25 лет.

Кривая 3 иллюстрирует изменения в популяции, у которой прослеживается массовая гибель в начальный период жизни. Причиной смерти преимущественно служит случай, и особи гибнут до начала заметного старения. Кривая, подобная этой, была получена, например, для популяции устриц, дающих огромное потомство, рыб (икра), а также растений, размножающихся благодаря рассеиванию большого числа семян. Большая или меньшая смертность среди молодых особей приводит к изменению крутизны опускания начальной части кривой 3.

К промежуточному типу относят кривые выживания таких видов, для которых смертность мало меняется с возрастом (смертность относительно постоянна в течение всей жизни организмов). В природе существует много видов птиц, ящериц, мелких млекопитающих и других организмов (птицы, пресмыкающиеся), имеющих кривые выживания 2, которые отличаются от прямолинейной диагонали некоторой выпуклостью или волнообразностью.

Форма кривой выживания часто меняется при изменении плотности популяции. С увеличением плотности кривая становится более вогнутой, т.е. при увеличении численности организмов их смертность возрастает.