Численность популяций и ее регуляция в природе


Регуляция численности популяций. Результаты исследований численности популяций могут быть использованы при разработке мероприятий по управлению динамикой численности вредителей сельского и лесного хозяйства, переносчиков болезней человека и сельскохозяйственных животных, а также промысловых и разводимых видов. Они могут учитываться также при планировании масштабов промысла, прогнозировании развития тех или иных популяций, использовании методов (химических, биологических) борьбы с сельскохозяйственными вредителями.[ …]

Регуляция численности равновесных популяций определяется преимущественно биотическими факторами. Среди них главным фактором часто оказывается внутривидовая конкуренция. Примером может служить борьба птиц за места для гнездования.[ …]

Регуляция численности популяции как следствие территориальности. — Популяционная регуляция не является причиной территориальности. — Преимущества территориальности должны перевешивать затраты. — Особи, обладающие индивидуальным участком, могут избежать нападения хищников. — Особи, обладающие индивидуальным участком, могут получать больше пищи. — Выводы.[ …]


Регуляция численности популяций. Численность любой популяции чрезвычайно динамична и постоянно колеблется вокруг некоторого среднего уровня в соответствии с изменяющимися условиями среды. Выделяют три типа популяционной динамики. Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз, изменчивым — при колебаниях в десятки раз, колебания в сотни и тысячи раз — взрывным. Если вид на время освобождается от действия врагов, возникают взрывы численности (пример, распространение колорадского жука в Ьвропе). У видов, имеющих мало врагов, основную роль в регуляции численности играют внутривидовые связи.[ …]

Регуляция плодовитости и смертности. В простейшем виде плотность населения в популяции определяется обеспеченностью пищей. Эта связь прослеживается как в природе, так и экспериментах. В классических опытах с личинками мучных хрущаков Tribolium confusum (рис. 11.7) уровень численности в отдельных сосудах с кормом соответствовал его количеству, а плотность населения была одинаковой во всех вариантах опыта (R. Chapman, 1924). Аналогичные данные получены в опытах с планариями, коловратками и другими животными.[ …]

Регуляция дисперсии особей в пространстве. Выселение особей из состава размножающихся группировок —широко известное явление. По существу, в этом заключается первая реакция популяции на возрастание платности населения; при этом расширяется занятая популяцией территория и оптимальная платность поддерживается без снижения численности. Процессы активной регуляции плодовитости и смертности включаются позже, когда исчерпаны ресурсы доступной для расселения территории.[ …]


Когда популяция перестает расти и величина ДЛ//Д£ в среднем достигает нуля, плотность популяции обнаруживает тенденцию к флуктуациям относительно верхнего асимптотического, или предельного, уровня роста; это имеет место даже в популяциях, характеризующихся само-лимитирующимся ростом или другими формами регуляции по принципу обратной связи. Такие флуктуации могут возникать либо в результате изменений физической среды, вследствие чего повышается или снижается верхний предел численности, либо в результате внутрипопуляцион-ных взаимодействий, либо, наконец, в результате взаимодействия с соседними популяциями. Таким образом, флуктуации могут происходить даже при постоянных условиях среды, например в лаборатории. Для природных популяций важно различать: 1) сезонные изменения их величины, которые регулируются в основном онтогенетическими адаптациями, сопряженными с сезонным изменением факторов среды, и 2) годичные флуктуации. Для удобства последние можно разделить на две группы: а) флуктуации, обусловленные различием физических факторов среды в течение года, т. е. внешними по отношению к популяции факторами, и б) осцилляции, связанные с динамическими изменениями популяции, т.


с внутренними по отношению к популяции факторами. В общем первые, как правило, нерегулярны и обнаруживают четкую связь с одним или несколькими главными лимитирующими физическими факторами (такими, как температура, осадки), в то время как последние часто настолько регулярны, что их можно назвать «циклами» (виды, в популяциях которых имеет место такое изменение, часто называют «циклическими»). Как было показано в предыдущем разделе, резкие осцилляции свойственны популяциям с Л-образным типом роста, а затухающие осцилляции — популяциям с Б-образным типом роста, в которых в связи с особенностями жизненного цикла составляющих их видов наблюдается некоторая временная задержка реакции на увеличение плотности. Само собой разумеется, что на все типы флуктуаций оказывают влияние как внешние, так и внутренние факторы.[ …]

Гомеостаз популяции определяется поддержанием пространственной структуры, плотности и генетического разнообразия. Вследствие гомеостатической регуляции поддерживается постоянство состава и численности популяций в сообществах.[ …]

Управление популяцией — искусственная регуляция численности, полового и возрастного состава популяции путем удаления из нее определенного количества особей, нежелательных как с точки зрения численности, так и по морфологическим и поведенческим признакам (искусственный отбор в природе).[ …]

Важную роль в регуляции численности популяций играют не только абиотические факторы среды, но и взаимоотношения между живыми организмами в сообществе, т. е. биотические факторы.[ …]


Характер роста популяции меняется от экспоненциального к логистическому, так как возрастает сопротивление среды. Известно, что в ограничении роста популяции, когда увеличение ее численности происходит по логистическому закону, решающее значение имеет отрицательная обратная связь. Во многих случаях биотическая регуляция выедания растительности (признак 5), плотности популяции (признак 16) и круговорота веществ (признак 6) служит основным механизмом действия отрицательной обратной связи. В результате расширения поля деятельности для отрицательной обратной связи увеличивается стабильность экосистемы (признак 17), снижается ее энтропия (признак 18) и в конечном итоге повышается количество содержащейся в ней информации (признак 19).[ …]

Характер роста популяции меняется от экспоненциального к логистическому, так как возрастает сопротивление среды. Известно, что в ограничении роста популяции, когда увеличение ее численности происходит по логистическому закону, решающее значение имеет отрицательная обратная связь. Во многих случаях биотическая регуляция выедания растительности (признак 5), плотности популяции (признак 16) и круговорота веществ (признак 6) служит основным механизмом действия отрицательной обратной связи. В результате расширения поля деятельности для отрицательной обратной связи увеличивается стабильность экосистемы (признак 17), снижается ее энтропия (признак 18) и в конечном итоге повышается количество содержащейся в ней информации (признак 19).[ …]


Жаков Л. А. 19686. О регуляции численности и возрастной структуры популяций озерных рыб. Минтае», Вильнюс.[ …]

Для человеческой популяции также существуют лимитирующие факторы. С одной стороны, это — ограничения распространения популяции в пространстве, а с другой стороны, — лимиты и регуляция численности населения.[ …]

Понимание механизмов регуляции численности популяций чрезвычайно важно для возможности управления этими процессами. Деятельность человека часто сопровождается сокращением численности популяций многих видов. Причины этого в чрезмерном истреблении особей, ухудшении условий жизни вследствие загрязнения окружающей среды, беспокойства животных, особенно в период размножения, сокращение ареала и т.д. В природе нет и не может быть «хороших» и «плохих» видов, все они необходимы для ее нормального развития. В настоящее время остро стоит вопрос сохранения биологического разнообразия. Сокращение генофонда живой природы может привести к трагическим последствиям. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП) издает «Красную книгу», где регистрирует следующие виды: исчезающие, редкие, сокращающиеся, неопределенные и «черный список» безвозвратно исчезнувших видов.[ …]

Помимо выше описанной регуляции существует еще саморегуляция, при которой на численности популяции сказывается изменение качества особей. Различают саморегуляцию фенотипическую и генотипическую.[ …]


Кошкина Т.В. Плотность популяции и ее значение в регуляции численности красной полевки // Бюлл.[ …]

Естественно, однако, что регуляция пополнения через изменение роста и времени полового созревания может осуществляться популяцией лишь в определенных пределах. Сейчас нередко наблюдаются случаи, когда очень значительное разреживание популяции уже не сказывается на изменении темпа роста и времени полового созревания. Так, если до 1952 г. стадо осенней кеты Амура на изменение численности реагировало изменением темпа роста л времени полового созревания (табл. 21), то в настоящее время в результате интенсивного вылова стадо осенней кеты сократилось настолько, что изменения численности уже не отражаются на изменении обеспеченности пищей, росте и возрасте созревания (Крыхтин и Смирнов, 1962).[ …]

Современная теория динамики численности популяций рассматривает колебания численности популяции как авто-регулируемый процесс. Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: модификацию и регуляцию.[ …]

Биологический контроль — это регуляция численности популяций вредителей их естественными врагами: хищниками, паразитами и патогенными организмами.[ …]

При более глубоких изменениях численности, затрагивающих показатели плотности населения на уровне внутрипопуляционных размножающихся группировок, включаются механизмы регуляции рождаемости и смертности. Их осуществление в масштабе сезонных и многолетних циклов численности связано с закономерными изменениями демографической и функциональной структуры популяций по ходу цикла.


качестве примера можно привести исследование динамики популяций рыжих полевок в Подмосковье (Е.В. Иванкина, 1987). Было показано, что в зависимости от характера сезонных изменений численности меняется демографическая структура популяции, интенсивность размножения, уровень выживания, а также характер пространственного размещения животных. В годы с постепенным нарастанием численности от весны к осени репродуктивный сезон растянут, самки летних когорт участвуют в размножении, большинство выводков в популяции появляется во второй половине лета. Соответственно в такие годы популяция к концу репродуктивного сезона «омолаживается», чему способствует и относительно устойчивое выживание молодняка. В годы, когда сезонные изменения численности начинаются от более высокого уровня и характеризуются «пиком» во второй половине лета с последующим спадом к осени, сезон размножения кончается примерно на месяц раньше, самки летних когорт вовлекаются в размножение лишь в небольшом числе и на меньший срок, основная масса выводков появляется в середине лета. Средний возраст животных к концу сезона размножения выше, чем в предыдущем случае. Выживание молодых, высокое в начале репродуктивного сезона, резко падает к его концу; особенно низок уровень выживания зверьков из летних выводков.[ …]

Следовательно, регулирование в популяции в конечном счете есть функция той экосистемы, частью которой эта популяция является.


еланное нами противопоставление «физически регулируемых» и «биологически регулируемых» экосистем произвольно, но, хотя в данном случае мы пользуемся упрощенной «моделью», такой подход вполне оправдан, особенно в связи с тем, что в результате деятельности человека для биологических систем создаются все более неблагоприятные условия, в которых они не способны ни к самоподдержанию, ни к саморегулированию. Природные экосистемы умеренной зоны, лучше всего изученные с экологической точки зрения, с точки зрения значимости для них физических и биотических регуляторов занимают промежуточное положение. Милн (1957 и 1962) подчеркивает, что механизмы не зависящей и зависящей от плотности регуляции взаимодействуют, и указывает, что последние редко бывают «совершенными» (как при логистическом росте), в частности это обусловлено тем, что лимитирующие влияния при одной плотности более эффективны, чем при другой. В полевых исследованиях отмечалось, что какой-либо регулирующий фактор, например хищник, может быть весьма эффективным при низкой плотности добычи и совсем неэффективным при ее высокой плотности, когда изменение численности хищника наступает лишь с некоторым лаг-периодом после изменения плотности добычи. Холдинг (1961) приходит к выводу, что у насекомых при низкой плотности добычи хищничество с увеличением плотности добычи возрастает, а при высокой плотности уменьшается (т. е. находится в обратно пропорциональной зависимости от плотности).[ …]


Еще один часто встречающийся способ регуляции численности популяции — расселение части популяции за пределы местообитания. Если большое количество особей переселяется в одном направлении, то это расселение приобретает характер миграции (в частности, широко известны миграции леммингов).[ …]

Еще пример, связанный с внутривидовой регуляцией численности. Ученые обнаружили, что даже у таких медленно размножающихся животных, как африканские слоны, прослеживается связь особенностей размножения с численностью и плотностью популяций. Так, в некоторых заповедниках африканского континента, где насчитывалось по 2—3 особи на площади 2,5 кв. км, интервалы между родами у слоних составляли около 3-х лет, а возраст достижения молодыми половой зрелости — около 12 лет. После принятия более эффективных мер по охране слонов численность их возросла до 6—7 на ту же площадь. Однако самки стали приносить детенышей раз в 5—6 лет, а молодые стали размножаться только в 18 лет.[ …]

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне — это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них — субсистема «хищник—жертва» (рис. 5.3). Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например увеличивает чрезмерно популяцию жертвы.


рицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции Хищников. Эта кибернетическая схема (рис. 5.3а) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник—жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы (см. рис. 3.5). Если в эту систему яе вмешиваются другие факторы (например, человек.уничтожил хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис. 5.3 б) — областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.[ …]

Теперь перейдем к анализу более общей проблемы регуляции численности популяций.[ …]

Естественно, конечно, что все эти приспособления к регуляции численности популяции могут дать эффект только при определенных условиях. Часто в результате неблагоприятных условий развития и при увеличении плодовитости популяции мы можем иметь низкий урожай и, наоборот, при низкой плодовитости популяции в благоприятной обстановке — высокий урожай молоди.[ …]

По мере усложнения структуры усложняются и механизмы регуляции. При этом у высших позвоночных большую роль в этих процессах играют сложные формы поведения, через которые трансформируется информация о плотности и которые либо прямо выступают в роли факторов регуляции, либо служат «пусковым механизмом» физиологических реакций, осуществляющих регуляторную функцию. Эффективность этих механизмов регуляции основана на разнокачественности особей в составе популяции: уровень размножения и смертности изменяется в различной степени у особей, отличающихся по положению в общей структуре. Дифференцированная смертность и выборочное ограничение числа размножающихся животных, так же как и изменения количественного выражения параметров плодовитости и смертности, открывают широкие возможности для «маневра» и создают условия максимально адаптивного интегрированного ответа на воздействие суммы факторов динамики численности.[ …]

Главной причиной здесь является разная плотность особей в популяции. Большая скученность их и обусловливает образование стадной формы. Особи обеих форм отличаются окраской, поведением, скоростью развития, строения. Каждой форме свойственна определенная активность. Особи в стадной форме очень подвижны и тяготеют к миграциям. Это является средством регуляции численности саранчи в ее резервациях. Скученный образ жизни в нарастающем темпе приводит к сокращению яйцевых трубок. Отсюда, чем выше степень стадности, тем ниже плодовитость, или плодовитость у стадных саранчовых обратно пропорциональна плотности популяции. Изолированные самки азиатской саранчи откладывают 1000-1200 яиц, а находящиеся в сильной скученности — только 300. Однако у последних масса отрождающихся личинок, их выживаемость и общая жизнеспособность значительно выше. Эффект группы и высшее ее проявление у саранчовых — фазовая изменчивость — функционально связаны с плотностью популяции и служат механизмом регуляции их численности. Взаимная стимуляция особей вызывает формирование стадной формы, которая характеризуется снижением плодовитости, сокращением смертности в ранних возрастах, увеличением скорости развития и повышением активности.[ …]

Теории трофических уровней базируются на представлениях, что регуляция циклических изменений численности осуществляется на уровне экосистемы, а не на уровне популяции.[ …]

Теории четвертой группы основаны на представлении, согласно которому регуляция циклов численности осуществляется на уровне экосистемы, а не на уровне популяции. Разумеется, изменения плотности, охватывающие диапазон в несколько порядков величины, должны сказываться не только на вторичном трофическом уровне (хищники и жертвы), но также на первичном звене трофической цепи — растениях и травоядных животных. Рассмотрим в качестве примера «гипотезу возврата питательных веществ» Шульца (1964, 1969), предложенную для объяснения небольших колебаний плотности популяций тундры. Со-гласно этой гипотезе, которая подтверждается данными исследований круговоротов неорганических веществ, в результате сильного объедания растительности леммингами в годы взрыва их численности в последующие годы происходит уменьшение доступных минеральных питательных веществ (особенно фосфора), и питательная ценность пищи леммингов сильно уменьшается. В связи с этим рост и выживание молодых особей значительно снижаются. В течение третьего и четвертого года питательные вещества возвращаются в цикл, растительный покров восстанавливается и экосистема вновь может обеспечить высокую плотность леммингов.[ …]

Эколого-физиологическая специфика популяций, находящихся на разных фазах цикла численности, отчасти является результатом плотностно-зависи-мых механизмов регуляции, основывающихся на социальных взаимодействиях и рассмотренных выше. Факты влияния плотности населения на скорость роста и темпы полового созревания неоднократно фиксировались в литературе; выше отмечалась и возможность подавления размножения части полувзрослых животных. Но регулярность и закономерный характер изменений демографической структуры и величины смертности заставляют думать о существенной роли динамики генетической структуры в этих процессах.[ …]

Зависимые от плотности рождаемость и смертность обусловливают регуляцию численности популяции. Если оба (Л) или один из параметров (Б и В) зависят от плотности, то кривые пересекаются. Плотность, при которой происходит пересечение, называется предельной плотностью насыщения (К). При плотности ниже К популяция растет, при плотности выше К — уменьшается; при плотности, равной К, наблюдается устойчивое равновесие. На рисунке дана лишь самая общая схема Зависимые от плотности рождаемость и смертность обусловливают регуляцию численности популяции. Если оба (Л) или один из параметров (Б и В) зависят от плотности, то кривые пересекаются. Плотность, при которой происходит пересечение, называется предельной плотностью насыщения (К). При плотности ниже К популяция растет, при плотности выше К — уменьшается; при плотности, равной К, наблюдается устойчивое равновесие. На рисунке дана лишь самая общая схема

Но даже в этом, казалось бы, простом случае механизм формирования циклов численности оказывается более сложным, чем просто нехватка пшци и ее последующее восстановление. ДТериод пика численности связан с увеличением агрессии, возникновением стресса в популяции и т. п. Соответственно снижение уровня репродукции идет через механизмы популяционной регуляции (Т. В. Кешкина, 1962; L. Kock et al., 1969, Ф.Б. Чернявский, 1975; AB. Ткачев, 1980; Ф.Б. Чернявский, AB. Выедание растительности ведет не только к недостатку пищи, но и к изменению ее качества (недостаток фосфора, кальция, белка и пр.), снижению защитных функций растительного покрова и соответствующему увеличению пресса хищников и т. п. Таким образом, и увеличение смертности имеет более сложный характер, чем простое голодание (F. Pitelka, 1958; А Schultz, 1962).[ …]

Источник: ru-ecology.info

Численность популяций и ее регуляция в природе Типы популяционной динамики

Стабильный

(ход численности при изменениях всего в несколько раз)

Изменчивый ( при колебаниях в десятки раз)

Взрывная (периодические повышения обычной численности в сотни и тысячи раз)

Типы популяционной динамики Колорадский жук Нашествия характерны для видов, которые не встречают на новой территории врагов – регуляторов численности Ястреб-перепелятник В гнезде-4-6 яиц., вылет из гнезда только -3 птенца. Смертность взрослых птиц в первый год – около 50%, со второго года– 40%. Средняя продолжительность жизни- 2 года, максимальная – 9 лет. Гнезда располагают на большом расстоянии друг от друга. Смертность и рождаемость варьирует в небольших пределах – в 2-4 раза., т.е. имеет стабильный характер Сибирский шелкопряд Вспышки массового размножения после малоснежных и холодных зим. Морозы губят значительную часть паразитов-яйцеедов, которые поражают до 90% гусениц сибирского шелкопряда. Эффект группы- ускоренное развитие (темный окрас) по сравнению с одиночными (светлый окрас). Бабочки разлетаются, создают очаги переживания до нового ослабления действия регуляторов. Какие причины определяют размах изменчивости популяции на занимаемой ею территории? Односторонние Односторонние (влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности)

  • Температура
  • Дожди
  • Ветры
  • Солнечная радиация
  • Давление и т.д.

Эти факторы могут обусловить значительную смертность или наоборот, благоприятствовать их размножению. Не регулируют плотность популяции, а просто отклоняют ее в ту или иную сторону Двустороннее взаимодействие Двустороннее взаимодействие (регулятор численности популяции) возникает по принципу отрицательной обратной связи (рост численности популяции вызывает все увеличивающееся противодействие этому росту. При падении численности действие регуляторов ослабевает Двустороннее взаимодействие

Выше численность жертв

Больше пищи для хищников и паразитов

Быстрее распространяются возбудители опасных заболеваний

Сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида

вывод Факторы, регулирующие численность популяции (т.е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения) –это межвидовые и внутривидовые отношения (биотические связи). Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния. Задача: Проанализируйте изменчивость заготовок маньчжурской белки за последние 20 лет. Объем добычи приводится в баллах : 1,32,4,27,25,2,3,37,1,6,95,21,68,28,1,22,22,41,26,62. Какие закономерности можно проследить в динамике численности белки? С какой вероятностью можно планировать заготовку пушнины на 1 год вперед? На 10 лет? вывод Абиотические факторы влияют на численность популяции, действуют односторонне, когда как биотические ( и межвидовые, и внутривидовые)служат регуляторами плотности на основе обратной связи. Обследование регуляторов связи в природе приводят к взрывам численности видов.

Источник: uchitelya.com

Численность любой популяции чрезвычайно динамична, т. е. подвержена постоянным изменениям. Кривая роста численности популяции, показывающая, что она со временем достигает стабильного состояния, – это крайне идеализированная схема событий. 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 очень различным.

Численность популяций и ее регуляция в природе

Рис. 1. Типы популяционной динамики: А – стабильный; Б – изменчивый; В – взрывной

Выделяют три типа динамики популяций: стабильный, изменчивый и взрывной (рис. 1). Стабильным считается ход численности при изменениях всего в несколько раз, изменчивымпри колебаниях в десятки раз, а взрывная динамика характеризуется периодическим превышением обычной численности в сотни и тысячи раз.

Какие причины определяют размах изменчивости популяции на занимаемой ею территории ?

На численность популяций влияют самые разнообразные факторы: и погода, и обеспеченность пищей, и хищники, и болезни, и возрастной состав, и соотношение полов и возрастных групп в самой популяции, и многие другие.

В этом многообразии, однако, можно четко выделить две группы факторов. Действие одних односторонне. Они влияют на популяцию, но сами не зависят от ее численности и плотности. Таковы в основном все абиотические факторы, например, все погодные условия: температура, дожди, ветры, солнечная радиация, давление и т. п. Они могут обусловить значительную смертность или, наоборот, благоприятствовать размножению. Эти факторы не регулируют плотность популяции, а просто отклоняют ее в ту или иную сторону. Их изучение важно для прогноза численности вида на данной территории.

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

Действительно, чем выше численность жертв, тем больше пищи для хищников и паразитов, тем быстрее могут распространяться возбудители опасных заболеваний и тем сильнее обостряется конкуренция внутри собственного вида.

Таким образом, факторы, регулирующие численность популяции, т. е. возвращающие ее к норме из состояния переуплотнения, – это в основном межвидовые и внутривидовые отношения, т. е. биотические связи. Именно они удерживают плотность популяции в определенных границах, не допуская виды до критического состояния – подрыва собственных ресурсов.

Однако, несмотря на сложность и переплетенность межвидовых и внутривидовых отношений в природе, некоторые виды могут на время “ускользать” от влияния регуляторов. Разберем, как это происходит, на примере отношений хищник – жертва.

Повышение 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. Возникает изменчивый тип динамики популяции 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.

Реакция хищника не всегда способна затормозить рост численности жертв, потому что у любой особи потребителя есть предел насыщения.

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

Усиление воздействия на жертв связано с размножением самих хищников. Их число, а следовательно, и число потребляемых ими жертв увеличивается при этом в геометрической прогрессии, и их регуляторное влияние на популяции жертв резко возрастает. Число горностаев, например, после богатого кормом года может возрасти в 30–50 раз, их влияние на популяцию жертв увеличится в 120–200 раз.

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.

Численность популяций и ее регуляция в природе

Рис. 2. Взрывы численности пустынной саранчи в Азии в течение XIX столетия

Таким образом, одни регулирующие факторы останавливают рост плотности популяций почти сразу же, другие – с запозданием. От этого и зависит тип динамики численности. Если преобладает запаздывающая регуляция или вид на время освобождается от действия врагов, возникают взрывы численности (рис. 2).

Что происходит, если антропогенное воздействие ослабляет регуляторные связи в природе? Яркий пример этому – распространение сельскохозяйственных вредителей. До возникновения промышленного земледелия виды, которые мы называем 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 (рис. 3).

Численность популяций и ее регуляция в природе

Рис. 3. Виды насекомых, ставшие опасными вредителями сельского хозяйства.
Левый столбец сверху вниз: шведская муха; гессенский комарик; жук-кузька; хлебный пилильщик.
Правый столбец сверху вниз: озимая совка; луговой мотылек; клоп вредная черепашка; злаковая тля

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.

Источник: helpiks.org

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.