Рост популяции и кривые роста



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Рост популяции и кривые роста



 

Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом, если в ней существуют все возрастные группы. Скорость роста популяции при отсутствии каких-либо экологических ограничений описывает дифференциальное уравнение:

J – рост ,

где N – число особей в популяции;

t – время;

r –скорость роста популяции.

 

Скорость роста может быть выражена в виде кривой роста популяции (рис. ). Существуют две основные модели роста популяции: J - образная, S – образная.

J –образная модель роста популяции.Если r>0, то со временем численность популяции становится больше. Рост происходит сначало медленно, а затем стремительно увеличивается по экспоненциальному закону, т.е. кривая роста популяции принимает J –образный вид (рис. , а). Такая модель основывается на допущении, что рост популяции не зависит от ее плотности. Однако после превышения емкости среды К произойдет резкое снижение численности.

Считают, что почти любой вид теоретически способен увеличить свою численность до заселения всей Земли при достатке пищи, воды, пространства, постоянстве условий среды и отсутствии хищников (бактерии холеры – 1,25 сут., диатомовая водоросль – 16,8; курица – 6000; слон 376000). Эта идея была выдвинута английским экономистом Р. Мальтусом на рубеже 18-19 в.

Рис. Типы кривых роста численности популяции: а - J -образная кривая;

б - S-образная кривая; К - поддерживающая емкость среды

 

S – образная модель роста популяции.Иное развитие получает ситуация при ограниченности пищевых ресурсов, либо при скоплении токсичных продуктов (отходов) метаболизма. Первоначальный экспоненциальный рост в исходных благоприятных условиях со временем продолжаться не может и постепенно замедляется. Плотность популяции регулирует истощение пищевых ресурсов, накопление токсикантов и поэтому влияет на рост численности. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, и кривая выходит на некоторый стабильный уровень (график образует плато). Кривая такого роста (рис. , б) имеет S-образную форму, и поэтому соответствующая модель развития событий называется S-образной. Она характерна, например, для дрожжей; фактором, ограничивающим их рост является накопление спирта, а также для водорослей.

На рост численности, в которой значительную роль играет пространство, также влияют перенаселенность. Лабораторные опыты с крысами показали, что по достижении определенной плотности популяции плодовитость животных резко снижается даже при избытке пищи. Возникают гормональные сдвиги, влияющие на половое поведение; чаще встречается бесплодие, поедание детенышей и т.д. Резко ослабевает родительская забота, детеныши раньше покидают гнездо, в результате чего снижается вероятность их выживания. Усиливается агрессивность животных.

Скорость роста численности в S-образной модели определяет дифференциальное уравнение:

S – рост

где K – поддерживающая емкость среды, т.е. максимальный размер популяции, который может существовать в данных условиях, удовлетворяя свои потребности неопределенно долго.

 

Если N > K, скорость роста отрицательна. Если N < K, скорость роста положительна и величина популяции N стремится к К. т.е. приводится в соответствие с поддерживающей емкостью среды. Если N = K, скорость роста популяции равна нулю. При нулевом росте популяция стабильна, т.е. ее размеры не меняются, хотя отдельные организмы по-прежнему растут, размножаются, отмирают. Происходящее размножение уравновешивается смертностью.

Развитее дальнейших событий показано на рис. , а, б. После бума с внезапным выходом J –образной кривой за пределы уровня К происходит крах популяции, т.е. катастрофа, приводящая к резкому снижению численности (поэтому в иностранной литературе J –образная модель называется моделью типа «бум – крах»). Причиной краха часто бывает истощение ресурсов, когда ресурс становится лимитирующим; внезапное резкое изменение условий окружающей среды (экологических факторов), понижающее поддерживающую емкость среды. Тогда огромное число особей погибает.

Рис. Варианты завершения роста популяции по J –образной модели:

а – для дафнии на питательной среде; б – преобразование в S-образный вид

Рис. . Преобразование J –образной кривой роста численности в S-образную кривую при ограничивающем воздействии лимитирующих факторов

(по Т.Миллеру, 1993)

 

При наиболее благоприятном для популяции стечении обстоятельств новый уровень численности соответствует поддерживающей емкости среды, или, иначе говоря, кривая роста превращается из J –образной в S-образную (рис. , б). Однако исчерпание пищевых ресурсов может привести также к появлению и других трудностей для популяции, например к развитию болезней. Тогда численность снижается до уровня значительно более низкого, чем поддерживающая емкость среды (рис. , а), а в пределе популяция может даже быть обречена на вымирание.

Следует отметить, что при любой модели вначале характерна фаза экспоненциального роста численности популяции. Поэтому при сочетании благоприятных (оптимальных) значений всех факторов среды возникает «популяционный взрыв», т.е. особо быстрый рост популяции того или иного вида.

 

Применительно к условиям реальной природной среды принято использовать понятия биотический потенциал – совокупность всех экологических факторов, способствующих увеличению численности популяции, или видовая способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды, а также сопротивление среды – сочетание факторов, ограничивающих рост (лимитирующих факторов).



Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.25.42.117 (0.004 с.)