Рост численности и плотность популяции.

Рост численности популяций любого вида никогда не бывает бесконечным. Через определенный промежуток времени популяция неизбежно сталкивается с ограничениями, не позволяющими ей наращивать дальше свое обилие. Ресурсы, которыми пользуется популяция (пища, убежища, места для размножения), имеют свои пределы. Эти пределы называют емкостью среды. Например, еловый лес - более емкая среда для белок, чем смешанный, так как основная пища белок в наших лесах – семена хвойных. В естественных условиях численность популяции колеблется вокруг емкости среды.

Кривая, которая отражает характер роста популяции на новом местообитании, называют S-кривой, так как имеет S-образную форму. Точка А соответствует начальному числу особей, попавших на новую территорию, точка Д – тому, которое устанавливается в соответствии с емкостью среды. Точки В, С и Д отражают критические численности популяции, меняющие темп ее роста. Отрезок АВ, или фаза медленного роста, - очень уязвимый период в развитии популяции. В это время общая численность популяции мала, и любые неблагоприятные факторы могут полностью подорвать популяцию. Следующий этап – фаза интенсивного роста, кривая роста становиться более крутой. Однако, увеличение плотности замедляет рост популяции, и при определенной плотности она перестает расти совсем. Точка Д соответствует стабилизации. Это означает, что в популяции с определенного периода рождаемость и смертность, приток и отток особей начинают уравновешивать друг друга. Такая кривая отражает основные законы роста численности всех живых организмов, от бактерий до высших млекопитающих, в среде с ограниченными ресурсами.

Численность любой популяции чрезвычайно динамична, подвержена постоянным изменениям. Кривая роста численности популяции, показывающая, что она со временем достигает стабильного состояния, идеализирует реальные события. На самом деле численность популяции не застывает на одном месте, а постоянно колеблется вокруг некоторого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями. Размах этих колебаний может быть различным.

Выделяют три типа популяционной динамики: стабильный, изменчивый и взрывной.

Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз. Достаточно стабильными являются колебания численности хищных животных в естественных условиях. Изменчивый тип динамики численности характеризуется колебаниями численности в десятки раз. При взрывной динамике численность периодически превышает обычную в сотни и тысячи раз. Такие колебания называют вспышками численности. Они характерны для насекомых-фитофагов, вредителей сельхозкультур, лесных посадок, мышевидных грызунов.

Для поддержания численности в пределах емкости среды популяция использует разнообразные способы и механизмы регуляции. При всем их многообразии можно рассмотреть 2 основные группы факторов, ограничивающих численность: факторы, не зависящие от плотности, и факторы, зависящие от плотности. Факторы первой группы действуют односторонне: организмы могут к ним приспособиться, но не в состоянии оказать на них обратное действие. Это внешние воздействия, которые испытывает популяция. Действительно, абиотические факторы могут привести к снижению численности, обуславливая высокую смертность, или, наоборот, к увеличению, благоприятствуя размножению.

Вторая группа факторов зависит от плотности и относится к регуляторам численности популяций. Регуляция – это двустороннее взаимодействие. Она врзникает по принципу отрицательной обратной связи, когда рост численности популяции вызывает все увеличивающееся противодействие этому росту. Чем выше становится численность вида, тем сильнее противодействие. При падении численности действие регуляторов ослабевает. По этому принципу действуют на популяцию как другие виды, так и рост собственной плотности.

С увеличением плотности популяции активизируются процессы, приводящие, в конечном счете, к снижению численности. В первую очередь, возрастает конкуренция за все ресурсы. По материалам наблюдений в природе и за лабораторными животными известен факт увеличения агрессивности, стресса, что приводит к снижению размножения. При высокой плотности в популяциях резко обостряются отношения типа «хищник – жертва», хищникам легче поймать свою жертву, если плотность их популяции высока. Высокая плотность способствует быстрому распространению возбудителей различных заболеваний, таким образом, возникает инфекция, которая может привести к снижению численности, вплоть до полного уничтожения популяции. Факторы, регулирующие численность популяции, возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, - это в основном внутривидовые и межвидовые отношения, т.е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных пределах, не допуская до критического состояния – подрыва ресурсов.

Однако, несмотря на сложность и тесное переплетение межвидовых и внутривидовых отношений в природе, некоторые виды могут ускользать от влияния регуляторов. Например, в отношениях хищник - жертва это происходит следующим образом.

Превышение плотности популяции жертв означает увеличение кормов для хищников. Добыча хищников возрастает. Например, горностай за одну охоту при обилии мышей добывает не одну, а три-четыре особи, больше, чем может съесть. Это быстрая реакция хищников на число жертв, и она часто может остановить рост их численности. При этом возникает изменчивый тип динамики численности популяции мышей (жертвы) по принципу отрицательной обратной связи. Он характерен для видов в тех местах, где у них много постоянно действующих врагов – потребителей. Любое увеличение численности вызывает немедленную ответную реакцию по подавлению этой численности. Это, так называемая немедленная регуляция численности популяции жертв. Однако, реакция хищника не всегда способна затормозить рост численности жертв, потому что у любой особи потребителя есть предел насыщения, или же хищников на данной территории мало.

Если жертвы размножаются быстрее, чем их ловят хищники, рост их популяций продолжается.

Рост численности жертв вызывает также рост численности и хищников. Их число, а следовательно, и число отлавливаемых ими жертв увеличивается в геометрической прогрессии. Регуляторное влияние хищников на популяцию жертв резко возрастает. Число горностаев после богатого кормом года может увеличиться в 30-50 раз, их влияние на популяцию мышей увеличится в 120-200 раз. Такое действие называется запаздывающей регуляцией численности жертв.

Во внутривидовых отношениях также есть немедленные и запаздывающие реакции на собственную плотность. Например, территориальное поведение животных отражается на численности данного поколения, а падение плодовитости самок или увеличение доли самцов скажется только на численности будущего потомства.

Таким образом, одни регулирующие факторы останавливают рост плотности популяций почти сразу же, другие – с опозданием. От этого и зависит тип динамики численности. Если преобладает запаздывающая регуляция или вид на время освобождается от действия врагов, возникают взрывы численности.

Антропогенные факторы ослабляют регуляторные связи в природе. Яркий пример этому – распространение сельскохозяйственных вредителей. До возникновения промышленного земледелия виды, которые сейчас являются вредителями, не были ими, потому что не размножались в таких количествах, находясь под влиянием многочисленных регуляторов. При сплошной распашке земель, в обедненных видами сообществах тип динамики численности многих насекомых, питающихся культурными растениями, превратился из стабильного в сильно изменчивый или взрывной, доставляя много неприятностей человеку.

Современные представления о динамике популяций дают возможность предсказывать ход численности отдельных видов, а также усиливать или ослаблять регуляторные связи в управлении их численностью. Обязательным условием для этого является глубокая изученность экологических связей конкретных популяций.