Демоэкология (популяционная экология)

Демоэкология (популяционная экология) изучает условия формирования структуры и динамики естественных группировок особей одного вида – популяции. Популяционную экологию рассматривают и как специальный раздел аутоэкологии.

В природных условиях экологические факторы изменяются во времени и пространстве, и в ряде случаев их уровни могут выходить за пределы не только среднего значения, но и нормы реакции. Поэтому живые организмы, для того чтобы выжить и дать потомство, должны в условиях динамичных режимов экологических факторов существовать в виде группировок, популяций. В человеческом обществе влияние социализации еще сильнее.

Популяция (происходит от лат. рopulus – народ) – это группа особей одного вида, объединяемых общей территорией, фенотипом и генофондом и возможностью свободно скрещиваться.

Фенотип – сходство облика. Совокупностью всех генов, определяющих наследственные признаки, является генотип, а совокупность всех особей, хранящих и передающих по наследству эту информацию потомкам, представляют собой генетический фонд, или генофонд.

Ареал – область распространения группы организмов, популяции, вида, рода, семейства и т.д. в природе. В различных частях ареала популяция может занимать ряд различных мест обитания. Местообитание – местность или тип местности, где проживает организм или популяция. Когда несколько популяций различных видов живых организмов живут в одном месте и взаимодействуют друг с другом, они создают так называемое сообщество, или биологическое сообщество. Примерами являются все растения, животные и деструкторы, произрастающие и проживающие в лесу, пруду, пустыне, аквариуме.

Вид – это совокупность популяций особей, представители которых фактически или потенциально скрещиваются друг с другом в естественных условиях. Вид характеризуется практически полной нескрещиваемостью с другим видом в природных условиях. Для вида характерны общность происхождения, сходство облика (фенотип), единство экологических реакций на внешнее воздействие. Вид представлен множеством взаимодействующих популяций, и популяция, таким образом, - форма существования вида.

У популяций есть генетические характеристики, связанные с их экологией - способность к адаптации (приспособлению) и устойчивость, т.е. способность в течение длительного времени производить потомство.

Популяция обладает определенной структурой и функцией. Ей свойственен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях. В популяциях постоянно возникают наследственные изменения. В популяциях происходит борьба за существование и естественный отбор, благодаря которым выживают и дают потомство особи с полезными в данных условиях свойствами.

Основными характеристиками популяции являются плотность, численность, показатели структуры, плодовитость, рождаемость, смертность, характер распространения по территории.

Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема. Каждому виду присуща своя определенная оптимальная плотность популяции, отклонения от которой в ту или иную сторону отрицательно сказывается на темпах воспроизводства и жизнедеятельности особей.

Численность – это общее количество особей на данной территории или объеме. Численность популяции различна у разных видов, но не может быть ниже некоторых пределов. Падение численности за эти пределы может привести к исчезновению популяции. Численность зависит от соотношения интенсивности размножения и смертности. В период размножения происходит рост популяции. Смертность приводит к сокращению ее численности.

Плотность популяции отличается изменчивостью и зависит от ее численности. При возрастании численности не наблюдается увеличение плотности лишь в том случае, когда возможно распределение популяции, расширение ее ареала.

Особи, составляющие популяции, имеют различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции, на различные влияния, например, добычу и благоприятные физические условия или конкурентные реакции.

Характер распределения популяций по территории может быть равномерным (когда между особями сильна конкуренция, способствующая равномерному распределению по территории), случайным (когда среда однородна, а организмы не стремятся объединяться в группы) и групповым (в виде скоплений, что встречается чаще всего).

Плодовитость – число потомков женской особи. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, обеспечивающая пополнение убыли популяции. В благоприятных условиях плодовитость, как правило низкая. Характер плодовитости зависит и от скорости полового созревания, числа генераций в течение сезона, от состояния самцов и самок.

Рождаемость – это способность популяции к увеличению своей численности. Характеризует число новых особей, появившихся в единицу времени в результате размножения. Различают максимальную рождаемость – теоретически возможное количество особей в идеальных условиях, когда размножение ограничивается только физиологическими факторами, и экологическую, или реализуемую рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды.

Смертность – среднее число смертей на 1000 особей в год или процент от общего числа особей. Различают три типа смертности. Первый тип характеризуется смертностью, одинаковой во всех возрастах; второй тип отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития; третий тип характеризуется повышенной гибелью взрослых (старых особей).

Увеличение и уменьшение численности организмов в популяции зависит не только от рождаемости и смертности, но и от скорости их иммиграции и эммиграции, то есть от количества особей, прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Увеличение численности, зависят от количества отрожденных (рожденных за какой-то период времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение численности – от гибели (смертности) и эммиграции особей.

Родаемость и смертность, динамика численности напрямую связаны со структурой популяции. Показатели структуры: возрастной – соотношение количества особей различного возраста в популяции, половой – соотношение полов, размерный – соотношение количества особей разных размеров.

Соотношение особей разного возраста, имеет большое значение для процветания и существования популяции. При благоприятных условиях в популяции присутствуют все возрастные группы и поддерживается стабильный возрастной состав. Такие популяции называются нормальными. Популяции, в которых преобладают старческие особи, рассматривают как регрессивные или вымирающие. Популяции, представленные в основном молодыми особями, рассматриваются как внедряющиеся или инвазионные. Возрастной состав зависит от продолжительности жизни особей, периода достижения половой зрелости, числа генераций. По отношению к популяции обычно выделяют три экологических возраста: предрепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.

Популяции свойственно определенное соотношение полов, причем, как правило, количество самцов и самок различно. Известны случаи резкого преобладания того или иного пола, чередование поколений с отсутствием самцов. Возраст и условия наступления половой зрелости самцов и самок оказывают существенное влияние на поддержание численности популяции.

В природе численность популяций испытывает колебания. Существенное влияние на колебание численности популяции оказывают изменение климата, наличие пищевых ресурсов, условий размножения, естественных врагов, инфекций, нехватки пространства и убежищ и т.д. Различают непериодические, редко наблюдаемые, и периодические, постоянные колебания численности популяций.

Регуляция численности популяции есть результат комплекса воздействий абиотической и биотической среды в местообитании вида. Совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяции, называется биотическим потенциалом. У всех видов он достаточно высок для стремительного увеличения числености при благоприятных условиях среды.

В естественных условиях вероятность того, что все условия окажутся благоприятными для популяции, очень низка. Как правило один или несколько абиотических (неоптимальная температура, кислотность, соленость, влажность) и биотических (присутствие хищников, паразитов, болезнетворных организмов, нехватка пищи) факторов становятся лимитирующими. Сочетание данных лимитирующих факторов называют сопротивлением среды.

Рост, снижение или постоянство численности популяций зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей).

Приспособления особей в популяции в конечном счете направлены на повышение вероятности выживания и оставление потомства. Среди приспособлений выделяется комплекс, называемый экологической стратегией. Экологическая стратегия популяции – это ее общая характеристика роста и размножения. Сюда входят темпы роста ее особей, время достижения половой зрелости, плодовитость, периодичность размножения и т.д. Экологические стратегии отличаются большим разнообразием, но по существу представляют решение одной задачи – длительного выживания вида.

Таким образом, на уровне популяций экология решает вопросы, связанные с количеством отдельных видов, изменениями и колебаниями численности отдельных популяций и т.д. Популяционный подход к анализу природных явлений основан на способности любого вида живого организма регулировать свою численность при воздействии разнообразных абиотических и биотических факторов внешней среды. Популяционная экология имеет огромное практическое значение. Не зная закономерностей жизнедеятельности популяции, нельзя разрабатывать научно обоснованные мероприятия по рациональному использованию природных богатств.