Динамика численности популяций и ее регуляция


Министерство  образования и науки Украины

Восточноукраинский национальный университет

имени В. Даля 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

«Популяционный  уровень и динамика развития» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:                                                           Студент группы КТ-291

                                                                              Беликова Ю.П. 

Проверил:                                                             Ушакова Н. Д. 
 
 
 

Луганск 2011

     ПЛАН 

Введение


  1. Понятие о популяции в экологии
  2. Динамика популяций.
  3.      Динамика численности популяций и ее регуляция

Заключение

Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Основополагающим  объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации  материи: живые организмы, популяции, сообщества, экосистемы и экосфера.

 Популя́ция (от лат. populatio — население) — это совокупность организмов одного вида, обитающих на одной территории. Этот термин используется в различных разделах биологии, демографии, медицине и психометрике.

Популяции входят в состав экосистем и являются одним из элементов их структуры. Экосистему можно рассматривать как сумму популяций (или их частей) разных видов, взаимосвязанных между собой и находящихся в тесном единстве с окружающей средой.


Несмотря на абстрактность вычленения популяций  из общих систем (биоценозов, экосистем), им свойственен ряд специфических  закономерностей функционирования, важных для существования вида и  в целом экосистем различного ранга. На уровне популяций происходят основные адаптации, естественный отбор  и эволюционные процессы. Разнообразие популяций внутри вида резко увеличивает  его приспособительные способности, освоение среды и, в конечном счете, возможности выживания.

Проявляя заботу о сохранении вида, человек должен прежде всего думать о сохранении популяций. Для популяций различных  видов существуют допустимые пределы  снижения численности особей, за которыми существование популяции становится невозможным.  

1. Понятие о популяции  в экологии

Популяцией  в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

 Слово «популяция»  происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.


Типы  популяций. Популяции могут занимать разные по размеру площади и условия обитания в пределах местообитания одной популяции тоже могут быть не одинаковы. По этому признаку выделяют три типа популяций : элементарную, экологическую, географическую.

Элементарная (локальная) популяция – это совокупность особей одного вида, занимающих небольшой участок однородной площади. Между ними постоянно идет обмен генетической информацией.

Экологическая популяция – совокупность элементарных популяций, внутривидовые группировки, приуроченные к конкретным биоценозам. Растения одного вида в ценозе называются ценопопуляцией. Обмен генетической информацией между ними происходит достаточно часто.

Географическая  популяция – совокупность экологических популяций, заселивших географически сходные районы. Географические популяции существуют автономно, ареалы их относительно изолированы, обмен генами происходит редко – у животных и птиц – во время миграций, у растений – при разносе пыльцы, семян и плодов. На этом уровне происходит формирование географических рас, разновидностей, выделяются подвиды.

Основные  характеристики популяций:


 1) численность – общее количество особей на выделяемой территории;

 2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

 3) рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

 5) прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

 6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

 Популяции  свойственна определенная организация.  Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим,  поведенческим и генетическим  особенностям отражают структуру  популяции.  Она формируется, с  одной стороны, на основе общих  биологических свойств вида, а  с другой – под влиянием  абиотических факторов среды  и популяций других видов. Структура  популяций имеет, следовательно,  приспособительный характер. Разные  популяции одного вида обладают  как сходными особенностями структуры,  так и отличительными, характеризующими  специфику экологических условий  в местах их обитания.


  
2)Динамика популяций.

К числу важнейших  свойств популяций относится  динамика свойственной им численности  особей и механизмы ее регулирования. Всякое значительное отклонение численности  особей в популяциях от оптимальной  связано с отрицательными последствиями  для ее существования. В связи  с этим популяции обычно имеют  адаптационные механизмы, способствующие как снижению численности, если она  значительно превышает оптимальную, так и ее восстановлению, если она  уменьшается ниже оптимальных значений. Каждой популяции свойствен так  называемый биотический потенциал, под которым понимают теоретически возможное потомство от одной  пары особей при реализации способности  организмов увеличивать численность  в геометрической прогрессии. Обычно биотический потенциал тем выше, чем ниже уровень организации  организмов. Так, дрожжевые клетки, размножающиеся простым делением, при  наличии условий для реализации биотического потенциала могли бы освоить  все пространство земного шара за несколько часов; гриб дождевик, приносящий до 7,5 млрд. спор, уже во втором поколении  освоил бы весь земной шар. Крупным  организмам с низким потенциалом  размножения потребовалось бы для  этого несколько десятилетий  или столетий.


Резкие изменения  численности относительно средних  значений имеют обычно отрицательные  следствия для жизни популяций: при высокой численности –  из-за ослабления всех особей в результате недостатка пищи, самоотравления среды, возможных массовых заболеваний  и т.п.; при низкой численности – из-за превышения порога ее минимальных значений. В целом можно выделить динамику популяций независимую от плотности (численности) ее особей и зависимую от плотности. Для первого типа характерна отмеченная выше экспоненциальная кривая роста. Для второго – логистическая кривая. Соответственно различаются и механизмы (факторы), оказывающие влияние на плотность (численность) особей. При независимом от плотности типе изменения численности обусловливаются в основном абиотическими факторами (погодные явления, наличие пищи, различного рода катастрофы и т.п.). Эти факторы могут обеспечивать условия как для неограниченного, хотя и кратковременного, роста популяций, так и для снижения их численности до нулевой. Группы этих факторов обычно называют модифицирующими.  

Зависимая от плотности  динамика популяций обеспечивается биотическими факторами.


называют регулирующими. Они "работают" по принципу обратной отрицательной связи: чем значительнее численность, тем сильнее срабатывают  механизмы, обусловливающие ее снижение, и наоборот – при низкой численности  сила этих механизмов ослабевает и  создаются условия для более  полной реализации биотического потенциала. Факторы такого типа лежат в основе популяционного гомеостаза, обеспечивающего  поддержание численности в определенных границах значений. К числу регулирующих факторов относится, в частности, взаимоотношение  организмов типа хищник – жертва. Высокая  численность жертвы создает условия (пищевые) для размножения хищника. Последний, в свою очередь, увеличив численность, снижает количество жертвы. Численность обоих видов в  результате этого носит синхронно-колебательный  характер. Регулирующие факторы, в отличие  от модифицирующих, никогда не доводят  численность популяций до нулевых  значений вследствие того, что сила их действия уменьшается по мере уменьшения численности популяций.

3)Динамика  численности популяций  и ее регуляция

 Численность  популяций не остается постоянной, так как меняются условия их  существования. Возникающие изменения  численности популяций во времени  называются динамикой численности.  Ее изучение важно для прогноза  перспектив дальнейшего существования  популяций и оценки их роли  в природных сообществах. 


 Диапазон  колебаний численности популяций  зависит от степени изменчивости  абиотических и биотических факторов, а также от биологических особенностей  конкретного вида (плодовитости, скорости  смены поколений, возраста достижения  половой зрелости особей и  др.). Самые большие диапазоны  колебаний численности характерны  для мелких быстро размножающихся  организмов — бактерий, инфузорий,  насекомых, грызунов. 

  Типы динамики  численности.  Выделяют сезонный, многолетний, периодический и устойчивый типы динамики численности.

 Сезонный  тип  динамики численности  характерен для видов с резко  возрастающей плотностью популяций  в течение одного сезона. Он  свойствен небольшим по размеру  организмам, которые дают многочисленное  и быстро созревающее потомство  и способны поэтому в короткий  срок резко увеличить свою  численность. К таким организмам  относятся представители планктона  — дафнии, циклопы, коловратки, а  среди наземных — многие виды  насекомых, грызунов и однолетних  травянистых растений. Например, домашние  мухи появляются весной после  зимовки в небольшом количестве, однако потомство одной их  пары при средней плодовитости  самки около 100 яиц за 5—6 поколений  может быть очень многочисленным. В действительности этого не  происходит из-за гибели значительной  части отложенных яиц, личинок и куколок. И тем не менее численность мух от поколения к поколению сильно увеличивается.


 Многолетний  тип  динамики численности  охватывает период в несколько  лет и характеризуется фазой  минимума, или депрессии, фазой  подъема, или нарастания, и фазой  максимума, или массовой вспышки,  после которой численность снижается,  и многолетний цикл повторяется  вновь (рис. 1.6). У разных видов  продолжительность полного цикла  различна и охватывает период  от 2 до 10 лет. Такой тип динамики  численности имеют саранча, колорадский  жук, обитатели тундры — лемминги. Знание циклов динамики численности  видов-вредителей позволяет прогнозировать  их массовое появление и рассчитывать  время для борьбы с ними.

 Устойчивый  тип  динамики численности  характерен для видов с более  или менее постоянной численностью  в течение длительного периода  времени. Этот тип динамики  свойствен, как правило, крупным  животным с большой продолжительностью  жизни, поздним наступлением половой зрелости, дающим малочисленное с высокой выживаемостью потомство. Примером могут служить копытные млекопитающие, китообразные, крупные орлы, некоторые пресмыкающиеся.


 Изменение  численности сопровождается перестройкой  возрастной структуры. Когда численность  увеличивается, что происходит  при наличии достаточного количества  необходимых ресурсов (пищи, пространства), отмечается возрастание доли  молодых особей (т.е. значительно  возрастает рождаемость как абсолютная, так и относительная). Рост численности  популяции в конечном счете  приводит к уменьшению ресурсов, необходимых особям. Спад численности  сопровождается уменьшением доли  особей младших возрастов и  повышением смертности и продолжается  вплоть до наступления следующего  благоприятного периода, обусловливающего  очередное увеличение численности.

 

Причины динамики численности.  Факторы, вызывающие изменение численности, разнообразны. Их подразделяют на две группы: не зависимые и зависимые от плотности популяции.

 К не зависимым  от плотности популяции относят  преимущественно абиотические факторы.  Они действуют на популяцию  при любой ее численности. Например, особо суровые зимы вызывают  гибель зимующих особей капустной  белянки вне зависимости от  того, большое или малое количество  особей составляет эту популяцию  в данный зимний период. Или  наоборот, благоприятные условия  зимовки могут способствовать  повышению численности особей  как в малочисленных популяциях, так и в больших. Следовательно,  разнообразные абиотические факторы  среды могут вызвать значительные  колебания численности популяции.

Источник: www.stud24.ru

§ 4. Динамика численности популяций ц ее регуляция

Численность популяций не остается постоянной, так как меняются условия их существования.Возникающие изменения численности популяций во времени называются динамикой численности. Ее изучение важно для прогноза перспектив дальнейшего существования популяций и оценки их роли в природных сообществах.

Диапазон колебаний численности популяций зависит от степени изменчивости абиотических и биотических факторов, а также от биологических особенностей конкретного вида (плодовитости, скорости смены поколений, возраста достижения половой зрелости особей и др.). Самые большие диапазоны колебаний численности характерны для мелких быстро размножающихся организмов — бактерий, инфузорий, насекомых, грызунов.

Типы динамики численности. Выделяют сезонный, многолетний, периодический и устойчивый типы динамики численности.

Сезонный тип динамики численности характерен для видов с резко возрастающей плотностью популяций в течение одного сезона. Он свойствен небольшим по размеру организмам, которые дают многочисленное и быстро созревающее потомство и способны поэтому в короткий срок резко увеличить свою численность. К таким организмам относятся представители планктона — дафнии, циклопы, коловратки, а среди наземных — многие виды насекомых, грызунов и однолетних травянистых растений. Например, домашние мухи появляются весной после зимовки в небольшом количестве, однако потомство одной их пары при средней плодовитости самки около 100 яиц за 5—6 поколений может быть очень многочисленным. В действительности этого не происходит из-за гибели значительной части отложенных яиц, личинок

и куколок. И тем не менее численность мух от поколения к поколению сильно увеличивается.

Многолетний тип динамики численности охватывает период в несколько лет и характеризуется фазойминимума, или депрессии, фазой подъема, или нарастания, и фазой максимума, или массовой вспышки, после которой численность снижается, и многолетний цикл повторяется вновь (рис. 1.6). У разных видов продолжительность полного цикла различна и охватывает период от 2 до 10 лет. Такой тип динамики численности имеют саранча, колорадский жук, обитатели тундры — лемминги. Знание циклов динамики численности видов-вредителей позволяет прогнозировать их массовое появление и рассчитывать время для борьбы с ними.

Устойчивый тип динамики численности характерен для видов с более или менее постоянной численностью в течение длительного периода времени. Этот тип динамики свойствен, как правило, крупным животным с большой продолжительностью жизни, поздним наступлением половозре-лости, дающим малочисленное с высокой выживаемостью потомство. Примером могут служить копытные млекопитающие, китообразные, крупные орлы, некоторые пресмыкающиеся.

Изменение численности сопровождается перестройкой возрастной структуры. Когда численность увеличивается, что происходит при наличии достаточного количества необходимых ресурсов (пищи, пространства), отмечается возрастание доли молодых особей (т.е. значительно возрастает рождаемость как абсолютная, так и относительная). Рост численности популяции в конечном счете приводит к уменьшению ресурсов, необходимых особям. Спад численности сопровождается уменьшением доли особей младших возрастов и повышением смертности и продолжается вплоть до наступления следующего благоприятного периода, обусловливающего очередное увеличение численности.

Причины динамики численности. Факторы, вызывающие изменение численности, разнообразны. Их подразделяют на две группы: не зависимые и зависимые от плотности популяции.

К не зависимым от плотности популяции относят преимущественно абиотические факторы. Они действуют на популяцию при любой ее численности. Например, особо суровые зимы вызывают гибель зимующих особей капустной белянки вне зависимости от того, большое или малое количество особей составляет эту популяцию в данный зимний период. Или наоборот, благоприятные условия зимовки могут способствовать повышению численности особей как в малочисленных популяциях, так и в больших. Следовательно, разнообразные абиотические факторы среды могут вызвать значительные колебания численности популяции.

К зависимым от плотности популяции принадлежат биотические факторы — естественные враги (хищники, паразиты, возбудители болезней) и пищевые ресурсы. Их количество изменяется вместе с изменением численности популяции. Установлено, что как только плотность популяции того или иного вида хищников увеличивается, численность популяции его основной жертвы начинает снижаться. Такой же эффект на популяцию хозяина оказывают и паразиты. Как правило, чем выше плотность популяции, тем сильнее влияние этих факторов. Без них численность популяции могла бы неограниченно увеличиваться, что привело бы к полному уничтожению источников корма. Таким образом, особенность действия факторов^ зависящих от плотности, заключается в сглаживании резких колебаний численности, благодаря чему численность популяции поддерживается на определенном оптимальном уровне.

Одним из механизмов регулирования численности является плодовитость. Она снижается при уменьшении пищевой обеспеченности, которое наблюдается при увеличении численности популяции. Снижение плодовитости особей приводит к понижению рождаемости, а следовательно, к замедлению темпов роста популяции (рис. 1.7).

Важную роль в регуляции плотности популяции играют поведенческие факторы, в частности территориальность. Наличие у особей определенного вида своего индивидуального участка, который обозначается разными способами (мочой, секретом пахучих желез, царапинами на деревьях, звуками и др. ), ограничивает рост численности их популяций, так как особи, не имеющие собственного участка, не участвуют в размножении.

Таким образом, популяции подвержены воздействию комплекса абиотических и биотических факторов, которые приводят в действие механизмы регуляции их численности. Поэтому в не нарушенных деятельностью человека природных сообществах редко происходит неудержимый рост численности, исчерпание ресурсов и гибель популяций.

Численность естественных популяций не остается постоянной, так ках изменчивы условия окружающей их среды. Диапазон изменчивости численности различен у разных видов. Он обусловлен степенью изменчивости условий среды обитания, а также биологическими особенностями конкретного вида. Выделяют три наиболее часто встречаемых типа динамики численности: сезонный, многолетний периодический и устойчивый. Регуляция численности в природных условиях осуществляется не зависимыми и зависимыми от плотности популяции факторами.

Источник: studfile.net

Группа № 1

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Пример сезонных колебаний численности популяций дает нам хорошо знакомую картину летней природы. Тучи комаров, леса, полные птиц, поля, заросшие васильками, — все это наблюдается в теплое время года и практически сходит на нет в зимний период.

Что является причиной изменения численности данных популяций? Можно ли сказать, что эти причины являются регуляторами численности?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

1. Модель роста популяции без ограничения (неограниченный рост).

Исследование модели неограниченного роста.

Электронный учебник «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста». Поработайте с моделью, руководствуясь дополнительной инструкцией.
Объясните процессы, происходящие в популяции кроликов на модели «Кролики и капуста» для данной модели роста популяции. Получаем экспоненциальную кривую. hello_html_mea6f3d1.pngC:Documents and SettingsUSERМои документыМои рисункиБезымянный3333.bmp

  1. Когда достигается максимальная скорость роста в данном случае.

  2. Приведите примеры животных с подобным ростом популяции.

  3. Какую особенность динамики популяций описывает данная модель?

  4. Какую биологическую модель она реализует?

Группа № 2

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Личинки (гусеницы) лиственничной листовертки питаются хвоей лиственницы. Колебания численности этого насекомого носят циклический характер, пики размножения происходят примерно через 4-10 лет. Колебания численности этих видов определяются и динамикой биомассы деревьев, и колебаниями численности птиц, питающимися насекомыми. По мере возрастания массы деревьев в лесу наиболее крупные и старые деревья становятся восприимчивыми к гусеницам, листовертки – почкоеда и нередко погибают от повторяющегося уничтожения листьев. Отмирание и разложение древесины возвращают в лесную почву питательные вещества. Их используют для своего развития молодые деревья, менее чувствительные к нападению насекомых. Росту молодых деревьев способствует также увеличение освещенности из-за гибели старых деревьев с большими кронами. Тем временем птицы снижают плотность листовертки. Однако в результате роста деревьев ее численность вновь начинает увеличиваться и процесс повторяется.

Каким является влияние бабочки на популяцию лиственницы (отрицательным или положительным)?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

2. Модель роста популяции с ограничениями (ограниченный рост).

Очевидно, что модель неограниченного роста не учитывает важные факторы влияющие на рост популяции, например, такие: эффект перенаселения, связанный с нехваткой пищи, гибель особей от болезни и т.д

Исследование модели ограниченного роста.

При продолжении вычисления количества особей получаем приближение кривой роста популяции к некоторому пределу являющемуся пределом ресурсов.

Электронный учебник «Открытая биология, 7-11 класс» раздел 12.2 , интерактивная динамическая модель «Кролики и капуста». Поработайте с моделью, руководствуясь дополнительной инструкцией.

  1. Объясните процессы, происходящие в популяции кроликов для данной модели роста популяции.hello_html_563f5400.pngC:Documents and SettingsUSERМои документыМои рисункиБезымянный22222222222222.bmp

  2. Когда достигается максимальная скорость роста в случае логистической кривой.

  3. Докажите, что максимальная скорость роста в случае логистического роста достигается при численности, равной половине емкости среды.

В другой модели ограниченного роста учитывается, что на численность популяций промысловых животных и рыб оказывает влияние величина ежегодного отлова.

  1. Приведите примеры животных с подобной моделью роста популяции.

Группа № 4

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Некоторые виды саранчи существуют в двух разных формах: одиночной и стадной. При изменении плотности популяции одна форма превращается в другую. Они отличаются внешне, а также по поведению настолько, что ранее их принимали за разные формы. В одиночной форме саранча живет оседло и питается умеренно. Стадная форма отличается прожорливостью, беспокойством и стремлением к перемене мест. Сначала форма передвигается большими группами по земле, а после того, как окрылится, поднимается и летит огромными тучами на расстояния в сотни и тысячи километров от мест рождения. Размеры стай перелетной саранчи фантастические, некоторые стадии достигали многих миллионов тонн веса. Улетевшая саранча чаще всего оседает в местах, неблагоприятных для размножения, и через некоторое время погибает.

Объясните явление. К какому типу стратегий относится такое поведение? К какому типу динамики численности относится саранча, как будет выглядеть кривая выживания.

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Исследование изменения демографии человека

Следует отметить, что человек сейчас находится в условиях, когда его коэффициент роста близок к биотическому потенциалу. В 1968 году время удвоения численности людей составляло 35 лет, однако в некоторых странах этот период был еще меньше, и с течением времени он неуклонно уменьшается. То есть мы все ближе к некоторому минимальному значению периода удвоения численности, ниже которого мы не сможем переступить по чисто физиологическим причинам, это и будет, вероятно, соответствовать полной реализации нашего биотического потенциала. Понятно, что природа не выдержит такого натиска.

  1. Рассмотрите модель демографии человечества.

  2. Что отчетливо наблюдается на данной модели?

  3. Объясните процессы, происходящие в популяции человека на модели.

  4. К каким последствиям это явление приводит в человеческом обществе? hello_html_m1e438d6c.png

Группа № 3

1. Работа с карточками – заданиями. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Задание 1.

Вспышки массового размножения сибирского шелкопряда обычно наступает после малоснежных и холодных зим. Морозы губят значительную часть паразитов-яйцеедов, которые обычно поражают до 20% яиц шелкопряда. Из сохранившихся кладок шелкопряда вылупляются гусеницы, которые сначала так и живут скоплениями. В этих скоплениях у них возникает так называемый эффект группы – ускоренное развитие по сравнению с одиночными гусеницами. При этом повышается обмен вещества, появляется темная окраска. Взрослые бабочки в период вспышек численности также темные, в разрешенных популяциях – светлые. Бабочки, развившиеся из личинок, создают очаги переживания до нового ослабления действия регуляторов.

Что является регулятором численности сибирского шелкопряда? К какому типу жизненных стратегий относится данное поведение?

Задание 2. Исследование моделей в виде электронных таблиц. Каждой группе дается задание и время (5 минут), чтобы подготовить ответы на вопросы.

Модель «хищник-жертва».

Исследование модели «хищник-жертва».

hello_html_m4f25f8cf.gif

К наиболее известным примерам циклических колебаний можно отнести колебания численности некоторых видов грызунов (зайцев, полевок, мышей, и их хищников (полярной совы, песцов, рыси). Рассмотрите модель «Уравнение Лотка-Вольтерра. Модель динамики системы «Хищник-жертва»

  1. Почему данная модель является неточной? (так как она позволяет вычислить численность популяции при смене поколений, то есть предполагается, что в популяции молодые особи появляются одновременно и у всех пар).

  2. Что отчетливо наблюдается в популяциях животных при достаточно длинном ряде вычислений?

  3. Что регулирует численность жертв?

  4. Почему колебание численности хищников опаздывает?

Источник: infourok.ru

К этой группе относятся параметры, которые ограничивают рост популяции в зависимости от количества её членов. Например, доступность питания может быть фактором, который контролирует прирост жителей. Если плотность биоценоза низкая, то ограниченный продовольственный ресурс может быть достаточным для поддержания жизни всего населения в данном географическом районе. Однако по мере увеличения плотности обитателей, доступность продовольствия станет низкой, и ареал скоро достигнет максимальной пропускной способности. Таким образом, количество пищи становится фактором, зависящим от плотности, который регулирует численность популяции. Процесс возврата обитателей в исходное количество принято называть регуляцией.

Зависимые от плотности ограничивающие факторы, как правило, связаны с биотическими живыми организмами, а не с физическими особенностями окружающей среды. К ним относятся:

  • Конкуренция среди обитателей. Когда популяция достигает высокой плотности, некоторые особи пытаются использовать такое же количество ресурсов, что приводит к борьбе за еду, воду и другие средства, необходимые для выживания и размножения.
  • Хищничество. Группы с большой плотностью населения могут привлекать хищников. Когда хищники поедают особей из большой популяции они, уменьшая её, увеличивают собственную. Это создаёт интересные циклические шаблоны.
  • Болезни и паразиты. Болезни, которые имеют смертоносный характер, часто развиваются в больших группах. Так же это касается распространения паразитов.

Регуляция численности популяции может так же принимать форму поведенческих или физиологических изменений в организмах населения. Например, лемминги, реагируют на высокую плотность населения, эмигрируя группами в поисках нового, более просторного места обитания.

Модификация — это набор факторов, регулирующих население, которые не зависят от его плотности. Например, дикий огонь может убить большое количество кенгуру, независимо от плотности его популяции в этом районе. Вероятность смерти животных не зависит от их количества.

Другие факторы, не зависящие от плотности, которые регулируют численность населения в ареале их обитания:

  • стихийные бедствия, такие как наводнения, пожары, тайфуны;
  • загрязнение воздуха, воды и окружающей среды в целом.

Независимые от плотности факторы не ограничивают размер популяции, когда они выходят за пределы пропускной способности окружающей среды. Они вызывают резкие изменения в популяциях и иногда могут вызывать полное исчезновение биоценоза.

В отличие от регуляторных факторов, модификаторные факторы не могут поддерживать численность популяции на постоянном уровне. Зачастую они приводят к резким и неустойчивым изменениям количества обитателей, в том числе к полному уничтожению небольших групп.

Источник: ECOportal.info

Причины и типы динамики численности популяции

Вся совокупность факторов среды в природе постоянно изменяется и вызывает колебания численности популяций. Диапазон колебаний численности зависит от степени изменчивости абиотических, антропогенных и биотических факторов среды, а также от биологических особенностей вида. Изменение численности популяции во времени называется динамикой численности. Различают два типа динамики численности популяций: периодические и непериодические колебания численности.

Периодические колебания численности (популяционные волны, или волны жизни) происходят преимущественно под влиянием закономерно изменяющихся факторов среды (особенно кормовых ресурсов) при смене сезонов. Они могут быть связаны и с особенностями жизненного цикла (размножение в определенное время года) особей самой популяции. У некоторых видов млекопитающих, птиц, рыб, насекомых, растений наблюдается четко выраженное регулярное чередование всплесков и спадов численности.

Например, у многих насекомых, однолетних растений появление потомства происходит в весенний период. А с наступлением зимы численность взрослых особей может снижаться до нуля. Ширина амплитуды колебания численности зависит от степени обеспеченности потомства кормом. Так, в чистых однопородных лесах численность насекомых-вредителей может регулярно возрастать в тысячи раз. Тогда как в смешанных лесах у этой же популяции численность будет колебаться незначительно.

В эволюционной теории популяционные волны рассматриваются как один из факторов эволюции.

У многих видов процесс размножения и степень обеспеченности кормом не приурочены к определенному времени года, а зависят от динамики экологических факторов в течение сезона или на протяжении года. В популяциях таких видов наблюдаются непериодические колебания численности.

Факторы регуляции численности популяции

В природных системах с низким уровнем видового разнообразия численность популяций подвержена сильному воздействию абиотических и антропогенных факторов. Она зависит от погоды, химического состава среды и степени ее загрязнения. В системах с высоким уровнем видового разнообразия колебания численности популяций в основном контролируются биотическими факторами.

Все экологические факторы в зависимости от характера их влияния на численность популяции можно разделить на две группы.

Факторы, независимые от плотности популяции, изменяют численность популяций в одном направлении, независимо от количества особей в них. Абиотические и антропогенные (за исключением природоохранной деятельности человека) факторы влияют на численность особей независимо от плотности популяции. Так, суровые зимы снижают численность популяций пойкилотермных животных (змей, лягушек, ящериц). Толстый слой льда и отсутствие подо льдом достаточного количества кислорода снижают численность популяций рыб зимой. Сухие лето и осень с последующей морозной зимой уменьшают численность популяций колорадского жука. Неконтролируемый отстрел животных или отлов рыбы снижают восстановительные возможности их популяций. Высокие концентрации загрязнителей в окружающей среде отрицательно сказываются на численности всех чувствительных к ним видов.

Факторы, зависимые от плотности популяции, изменяют ее численность в сторону оптимального уровня и предотвращают перенаселение, поэтому их еще называют регулирующими факторами. К ним относятся биотические и природоохранные антропогенные факторы. Зависимыми от плотности факторами являются: запасы кормовых ресурсов, наличие естественных врагов, различные виды природоохранной деятельности и др. Так, численность популяций изменяется обратно пропорционально количеству хищников, паразитов, возбудителей болезней и прямо пропорционально запасу кормовых ресурсов. Таким образом, их наличие в среде обитания сглаживает резкие колебания численности популяции и способствует ее поддержанию в равновесном состоянии.

Емкость среды (максимальная численность популяции) определяется возможностью среды обеспечить популяцию необходимыми ресурсами: кормом, убежищем, особями противоположного пола и т. д. Когда численность популяции приближается к емкости среды, возникает нехватка корма вследствие его усиленного выедания. И тогда приводится в действие механизм регуляции численности популяции через внутривидовую конкуренцию за ресурс. Если плотность популяции высокая, ее регулирует повышение смертности в результате обострения конкуренции. Часть особей погибает либо из-за нехватки корма (травоядные животные), либо в результате биологической или химической войны. Повышение смертности приводит к снижению плотности. Если плотность популяции низкая, происходит ее пополнение за счет увеличения рождаемости вследствие возобновления кормовых ресурсов и ослабления конкуренции.

Биологическая война — это умерщвление конкурентов внутри популяции путем прямого нападения (хищники одного вида). Резкое снижение кормовых ресурсов может приводить к возникновению каннибализма (поедание себе подобных). Химическая война — это выделение химических веществ, задерживающих рост и развитие или убивающих молодых особей (растения, водные животные). Проявление химической войны можно наблюдать на примере развития головастиков. При высокой плотности более крупные головастики выделяют в воду вещества, которые подавляют рост мелких особей. Поэтому завершают свое развитие только крупные головастики. После этого начинают расти мелкие головастики.

Регуляция численности популяции через количество кормовых ресурсов четко прослеживается на примере взаимодействия популяций хищника и жертвы. Они оказывают взаимное влияние на численность и плотность друг друга, вызывая повторяющиеся подъемы и спады численности обеих популяций. Причем в этой системе колебаний увеличения численности хищника отстают по фазе от увеличений численности жертвы.

Примерно по тому же механизму при паразитизме осуществляется взаимная регуляция численности популяций паразита и хозяина. При повышении плотности популяции организмов-хозяев облегчается передача возбудителей от одной особи к другой, так как увеличивается частота контактов. В результате возникает вспышка заболевания, приводящая к увеличению смертности. Снижение плотности популяции хозяина препятствует переносу возбудителя, и здоровые особи начинают размножаться. Следовательно, хищники и паразиты в природе играют регулирующую роль, препятствуя чрезмерному росту численности других популяций. Полное их уничтожение может привести к нарушению равновесия в природных системах.

Важным механизмом регуляции численности в переуплотненных популяциях является стресс-реакция. Повышение плотности популяции приводит к увеличению частоты встреч между особями, что вызывает у них такие физиологические изменения, которые ведут либо к снижению рождаемости, либо к увеличению смертности, что является причиной уменьшения численности популяции. Стресс не вызывает необратимых изменений в организме, а лишь приводит к временному блокированию некоторых функций организма. При устранении перенаселения способность к размножению быстро восстанавливается.

Все зависимые от плотности популяции механизмы регуляции численности включаются до того, как произойдет полное исчерпание ресурсов среды. Благодаря этому в популяциях осуществляется саморегуляция численности.

У популяций в природе наблюдается два типа динамики численности: периодические и непериодические колебания. Факторы среды, влияющие на численность популяций, разделяют на: факторы, не зависимые от плотности популяции, и факторы, зависимые от плотности популяции. Регуляция численности популяций в природе осуществляется преимущественно через конкуренцию за ресурсы, хищничество, паразитизм.

Источник: jbio.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.