Перший закон екології свідчить - все взаємопов'язано, причому не тільки між собою, але абсолютно з усім. Не можна кроку ступити, щоб не зачепити щось. Людина постійно порушує баланс у навколишньому середовищі. Кожен людський крок губить десятки мікроорганізмів навіть у звичайній калюжі, не кажучи вже про переляканих комах, змушених змінювати свої міграційні шляхи, знижувати свою продуктивність. Навколишнє середовище забруднене, природні ресурси виснажені, зв'язки в екосистемах порушені. Все це переросло в глобальні проблеми. Багато популяцій знаходяться на межі виживання. Якщо людина не зміниться, то і її популяція ризикує через пару-трійку поколінь зникнути. Що ж таке популяція і яким чином простежується її чисельність, піде мова в цій статті.
Визначення популяції
Організми, що належать до одного виду, здатні до обміну генетичною інформацією всередині цієї групи, що займають конкретний простір, є частиною біотичного співтовариства і функціонують всередині нього - це популяція. Вона має низку ознак, єдиним носієм яких є група, а не окремі особи, що належать цій групі.
Як динаміка залежить від щільності?
Такий фактор, як динаміка чисельності популяції, залежить від її щільності. Існує три типи такої залежності:
- Швидкість зростання популяції зменшується зі збільшенням щільності. Це явище широко поширене і показує причину стійкості деяких популяцій. При збільшенні щільності знижується народжуваність. Наприклад, якщо на 1 га землі щільність великої синиці менше 1 пари, то в одному гнізді можна нарахувати близько чотирнадцяти вилупилися пташенят, при щільності до 18 пар - в одному гнізді вилуплюється до 8 пташенят. Цікаво, що динаміка чисельності популяції залежить від того, що щільність впливає на статеву зрілість особин. Це чудово видно на слонах, здатність до розмноження у яких може настати у віці від 12 до 18 років. Якщо щільність маленька, то можна говорити про народження одного слоненка раз на чотири роки, при високій - один слоненя в сім років.
- Темпи зростання популяції досягають максимуму при середній щільності. Це особливо характерно для видів, у яких відзначається груповий ефект.
- При третьому типі, від якого залежить динаміка чисельності популяції, темпи зростання залишаються незмінними до того моменту, поки не досягнута висока щільність, після чого вона різко починає знижуватися. Ця залежність добре видна на популяції лемінгів. Вона на піку щільності починає мігрувати.
Біотичні фактори
У рівноважних популяціях регуляція чисельності визначається в основному біотичними факторами. Головним з них в такому випадку є конкуренція всередині виду. Яскравий приклад: боротьба за гніздування (його місце). Така конкуренція може стати причиною ефекту шокової хвороби (фізіологічного ефекту). Така динаміка чисельності популяції відмінно простежується у гризунів. При занадто великій щільності фізіологічний ефект призводить до зниження плодотворності і підвищення смертності. Саме так чисельність популяції повертається до природного нормального рівня.
Фактори, що впливають на чисельність
Є деякі види тварин, у яких дорослі особини поїдають власний приплід. Таке функціонування популяції та динаміка її чисельності називається канібалізмом. Він регулює чисельність популяції в бік зменшення. Прикладом такого явища можуть служити окуні в озерах Західного Сибіру. Їжа дорослих особин на 80% складається з молодняку свого ж виду. Сам молодняк вживає в їжу планктон.
Взаємодія між видами теж важливі для контролю щільності популяцій. Хижаки і жертви, паразити та їхні господарі - це вагомі фактори динаміки чисельності популяції у багатьох видів живих організмів. Від таких фактів часто залежить щільність популяції.
До інших факторів можна віднести хвороби. Різного роду віруси здатні звести популяцію певних особин до тих показників, які, швидше за все, на той момент актуальні. Це стосується всіх живих організмів, в тому числі і людини. Найшвидше інфекції поширюються в популяціях з підвищеною щільністю.
Типи динаміки
Оскільки динаміка чисельності популяції - це зміни чисельності особин в цій самій популяції, то, хоч і важко знайти дві схожі (однакові за динамікою) популяції, все ж можна їх приблизно, з невеликими похибками, звести до трьох типів динаміки чисельності:
- Стабільний.
- Флюктууючий.
- Вибуховий.
Опис стабільного та флюктуючого типу
Стабільний тип - характерний для більшості великих птахів і ссавців. Ефективні регуляторні механізми в поєднанні з біотичним потенціалом всередині популяції і у відносинах зовнішніх між іншими популяціями, можуть дати деякі коливання в чисельності, але незначні, в кілька разів, але не порядків. Головна роль у системі регуляції відведена взаємовідносині між популяціями хижаків і жертв і внутрішнім популяційним механізмам поведінки, таким як ієрархія, територіальність і тому подібні.
Флюктуючий тип - характерний для популяцій, чисельність і щільність яких коливається в межах від двох до трьох порядків. Слабко інерційні механізми і внутрішньопопуляційна конкуренція в системі регуляції чисельності у таких організмів, має дуже важливе значення. Такий тип характерний, наприклад, для багатьох комах ксилофагів.
Ще короїди продовгуваті - це флюктуючі типи динаміки чисельності популяцій, які прогризають маточні ходи і відкладають в деревині сибірської листівниці свої яйця.
При такому типі динаміка проходить три стадії:
- Комахи особини нападають на дерева, які мають слабке відділення смоли. Вони виділяють феромони, залучаючи інших особин. Вони мітять територію, і дерево далі послаблюється. При підвищенні щільності починається міграція на сусідні дерева.
- Щільність комах продовжує збільшуватися і у самок зменшується кількість яєць, відкладених ними. Личинки починають вмирати в більшій кількості.
- Знижується щільність популяції, і відбувається стабілізація чисельності до оптимального рівня.
На популяцію короїдів мають колосальний вплив жуки хижаки. Але воно парадоксальне: коли чисельність жуків тримається на низькому і середньому рівнях, зростання популяції короїдів стримується. Тільки чисельність жуків стає великою - вони знижують внутрішньовидову конкуренцію, що сприяє збереженню високого рівня чисельності.
Вибуховий тип і його відмінні риси
Вибуховий тип - характерний для популяцій зі спалахами масового розмноження, коли чисельність збільшується на дуже багато порядків. Це особини мають досить високий рівень біотичного потенціалу. Щільність на короткий час може перевищувати ємність середовища проживання. Тоді і починається масова міграція. Це в першу чергу відноситься до сарани, мишевидних гризунів і подібних популяцій.
Важко переоцінити значення вивчення динаміки чисельності популяцій для майбутнього всієї планети.
Якщо спостерігається масове розмноження, значить, говорять про непідконтрольність міжвидових відносин. Тоді повернення до стабільного стану, регуляція чисельності в основному відбувається за рахунок внутрішньопопуляційних механізмів. Винятком є масові захворювання, коли спостерігається переуплотнення популяції.
Динамічною характеристикою популяції є гомеостаз. Це сукупність фактів і факторів, залежних від щільності і викликають модифікації. Гомеостаз забезпечує коливання чисельності особин популяції в межах норми (не допускає виснаження ресурсів середовища). Таким чином забезпечується екологічний баланс, біотичне та абіотичне оточення.
Практичне значення динаміки чисельності
У кожній популяції чисельність постійно змінюється. Коли відбувається під впливом навколишнього середовища відхилення від стандартних показників чисельності (середнього рівня), говорять про процес модифікації. Повернення до середнього рівня чисельності називається регуляцією. Щільність завжди змінює своє значення, коли йдеться про зміну чисельності популяції.
Можна сказати, що динаміка чисельності популяції - поняття, що визначається величиною біотичного потенціалу.
Вплив екологічних факторів на організми, які дозволяють регулювати чисельність популяції, залежить від її щільності. До них належать біотичні взаємини і фактори-ресурси абіотичного середовища. Під впливом таких факторів встановлюється популяційний гомеостаз.
Закономірності гомеостазу
- Основу гомеостазу становить система модифікація-регуляція, тобто система виправлення помилок.
- Велика частина факторів надають регуляторний односторонній вплив, спрямований на активне обмеження зростання чисельності популяції.
- Чисельність збільшується за рахунок зниження тиску факторів регуляції.
- При різних значеннях щільності в популяції змінюється роль різних регулюючих факторів.
Від того, наскільки ефективні гомеостатичні механізми, залежить тип динаміки чисельності в кожній популяції. Теоретично, будь-яка популяція здатна до необмеженого зростання чисельності, якщо вона не лімітується факторами зовнішнього середовища. Тоді швидкість збільшення популяції визначається розмірами біотичного потенціалу.
