Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Общая экология

Динамика популяций

Динамика популяций - это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от экологических факторов.

Динамика численности популяций.

Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды. В этом случае скорость роста популяции будет определяться величиной биотического потенциала. Эта динамика описывается дифференциальным уравнением А. Лотки:

,

где N - число особей в популяции, ф (тау) - время, r - биотический потенциал, d - дифференциал. Если r > 0, то со временем численность популяции возрастает сначала медленно, а затем стремительно, согласно экспоненциальному закону, т.е. кривая роста популяции принимает J-образный вид - экспоненциальная кривая (слайд). Такая модель основывается на допущении, что рост популяции не зависит от ее численности и будет увеличивать ее до заселения всей Земли.

Эта идея была выдвинута еще на рубеже 18-19 веков английским экономистом Томасом Р. Мальтусом, основоположником теории мальтузианства.

Типы кривых роста численности популяции (модель роста популяции).

Значение биотического потенциала различно у разных видов, однако, каким бы он ни был, в реальных условиях существуют пределы, регулирующие рост популяции: ограничение пищевых ресурсов, скопление токсичных продуктов метаболизма.

Например, для дрожжей лимитирующим фактором является накопление спирта, образующегося в процессе метаболизма.

Эти пределы называют емкостью среды. Она различна для разных популяций.

Например, еловый лес более емкая среда для клестов - еловиков, чем смешанный, поскольку их основная пища - семена ели.

Модель динамики численности популяции при ограниченных (лимитирующих) ресурсах предложили Р. Пирл и А. Ферхюльст:

,

где К - емкость среды.

Первоначальный экспоненциальный рост в исходных благоприятных условиях со временем продолжаться не может и постепенно замедляется и кривая выходит на некий стабильный уровень. Графически динамику роста популяции при ограниченных ресурсах отражает логистическая кривая S (слайд).

Выражение - характеризует сопротивление среды, т.е. совокупность всех лимитирующих рост популяции факторов.

Уравнение Пирла - Ферхюльста лежит в основе многих математических моделей биотических отношений в популяциях, описывают рост численности популяции при влиянии на популяцию совокупности факторов внешней среды. Экологические исследования выявили следующую закономерность - чем крупнее организмы, тем ближе к логистическому типу имеет характер роста плотности их популяций.

Популяция приспосабливается к изменением условий среды обитания путем обновления и замещения особей. Если интенсивность рождаемости и смертности, эмиграции и иммиграции сбалансированы, то формируется стабильная популяция и ее численность и ареал обитания сохраняются на одному уровне. В реальных условиях в природе нет ни одной популяции не изменяющейся во времени.

Если наблюдается превышение рождаемости над смертностью, тогда численность популяции растет, и популяция называется растущей.

Например, популяция колорадского жука, популяция элодеи канадской.

Однако, при чрезмерном развитии популяции ухудшаются условия существования , что вызывается переуплотнением. Согласно правилу пищевой корреляции (Уинни-Эдвардс), в ходе эволюции сохраняются только те популяции, скорость размножения которых скоррелирована с количеством пищевых ресурсов среды их обитания. Отступление от этого правила ведет к сокращению популяции, т.е. популяция становится сокращающейся. При резком сокращение пищевых ресурсов может наступить крах популяции в результате которого популяция может прекратить свое существование.

Согласно принципу В. Олли, агрегация (скопление) особей, как правило, усиливает конкуренцию между ними за пищевые ресурсы и жизненное пространство, но приводит к повышению способности группы в целом к выживанию. Отсюда вытекает, что для развития популяции лимитирующим фактором является как «перенаселение», так и «недоселенность».

Современная теория динамики численности популяций рассматривает колебания численности популяции как авторегулируемый процесс. Выделяют две принципиально разные стороны популяционной динамики: модификацию и регуляцию.

Для любой популяции организмов в конкретных условиях свойственен определенный средний уровень численности, вокруг которого происходят колебания. Отклонения от этого среднего уровня имеют разный размах, но в норме после каждого отклонения численность популяции начинает изменяться с обратным знаком.

Модификация -- это случайные отклонения численности, возникающие в результате действия самых разнообразных факторов, не связанных с плотностью популяции.

Модифицирующие факторы, вызывая изменение численности популяций, сами не испытывают влияния этих изменений. Действие их, таким образом, одностороннее. К факторам, модифицирующим численность популяций, относятся все абиотические воздействия на сами организмы, качество и количество их корма, активность врагов и т.п. Благоприятная погодная обстановка может послужить причиной массовой вспышки размножения вида и перенаселения занимаемой им территории. Отрицательное воздействие модифицирующих факторов, наоборот, снижает численность популяции иногда до полного ее исчезновения.

Регуляция -- это возврат популяции после отклонения к исходному состоянию, который совершается под влиянием факторов, сила действия которых определяется плотностью популяции.

Регулирующие факторы не просто изменяют численность популяции, а сглаживают ее колебания, приводя после очередного отклонения от оптимума к прежнему уровню. Это происходит потому, что эффект их воздействия тем сильнее, чем выше плотность популяции.

В качестве регулирующих сил вступают межвидовые и внутривидовые отношения организмов. Разные типы этих отношений определяют быстроту ответных реакций на изменения численности популяций.

Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.

Колебания численность популяции могут носить регулярный и нерегулярный характер. В 1928г. Н.В. Тимофеев - Ресовский для обозначения колебаний численности особей популяции ввел понятие «популяционные волны» или «волны жизни».

В сообществах, искусственно создаваемых человеком или упрощенных в результате антропогенных воздействий, регуляторные связи ослаблены, и поэтому в них возможны как катастрофические для биоценоза размножения отдельных видов -- вредителей сельскохозяйственных растений и лесных насаждений, грызунов, паразитов, возбудителей болезней, так и уменьшение численности и распространенности других.

Таким образом, как масштабы, так и ход колебания численности любого вида в природных сообществах исторически обусловлены естественным отбором в зависимости от особенностей биологии, характера внутривидовых связей и межвидовых отношений, к которым приспособлен вид в определенных условиях среды.

Для каждого биологического вида существует оптимум экологических факторов, который характеризуется наибольшей степенью благоприятности для существования вида.

Максимальной степени благоприятности воздействия факторов на организм соответствует умеренная скорость развития организмов при минимальной затрате энергии и наименьшая смертность, а также наибольшая продолжительность существования взрослых особей и их высокая плодовитость.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Общая экология
1. ФАКТОРИАЛЬНАЯ ЭКОЛОГИЯ1.1 Предмет и объекты изучения экологии1.1.1 Экология и история ее развития. Место экологии в системе естественных и социальных наук. Методы экологических исследований1.1.2 Современное состояние экологии как комплекной социально-естественной науки о взвамоотношениях организмов. Содержание, предмет, объект и задачи экологии1.2 Основы аутэкологии (факториальной экологии)1.2.1 Организм и среда1.2.2 Экологические факторы среды и их классификация1.2.4 Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды1.2.5 Основные абиотические факторы1.2.6 Основные биотические факторы1.3 Среды жизни. Приспособление организмов к среде жизни1.3.1 Среды обитания и их влияние на живые организмы1.3.2 Наземно-воздушная среда жизни и ее особенности. Адаптации организмов к обитанию в наземно-воздушной среде1.3.3 Водная среда жизни. Адаптации организмов к водной среде1.3.4 Почвенная среда жизни. Почвенные организмы1.3.5 Живой организм как особая среда обитания. Средообразующая роль живых организмов1.4 Основы демэкологии (экологии популяций)1.4.1 Вид и его экологическая характеристика1.4.2 Популяция как форма существования вида1.4.3 Показатели популяций1.4.4 Возрастная и половая структуры популяций1.4.5 Пространственная и этологическая структуры популяций1.4.6 Динамика популяций1.5 Основы синэкологии (экологии сообществ и экосистем)1.5.1 Экосистемы и принципы их функционирования1.5.2 Биоценозы (сообщества), их таксономический состав и функциональная структура1.5.3 Структура биоценоза 1.5.4 Внутривидовые взаимодействия в биоценозе. Межвидовые взаимоотношения в биоценозе1.5.5 Экологические ниши. Многомерность ниши. Ниша фундаментальная и реализованная. Влияние конкуренции на ширину экологической ниши. Прерывание ниш. Ниши общие и специализированные1.5.6 Устойчивость и развитие биоценозов1.5.7 Экосистемы и принципы их функционирования1.5.8 Потоки вещества и энергии в экосистеме. Биологическая продуктивность экосистем1.5.9 Динамика экосистем. Саморегуляция и устойчивость экосистем1.5.10 Искусственные экосистемы2. БИОСФЕРА ИСТОРИЯ ЕЕ СТАНОВЛЕНИЯ, РАЗВИТИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ2.1 Основы учения о биосфере2.1.1 Определение понятия «биосфера»2.2.2 Строение оболочек Земли, их структура, зональность, динамика2.2.3 Роль В.И. Вернадского в формировании современного учения о биосфере2.2.4 Живое и биокосное вещество, их взаимовозникновение и перерождение в круговоротах веществ и энергии2.2.5 Биотические процессы в биосфере2.2.6 Круговороты биогенных элементов и их модификация2.2.7 Круговороты газообразного и осадочного циклов2.2.8 Кругообороты воды, углерода, азота, фосфора и серы2.2.9 Основные теории происхождения биосферы2.2.10 Биохимическая эволюция живых организмов2.2.11 Главные этапы биохимической эволюции живых организмов2.2.12 Основные тенденции эволюции биосферы. Роль человека в эволюции биосферы. Ноосфера. Учение В.И. Вернадского о ноосфере3. ГЛОБАЛЬНЫЕ, РЕГИОНАЛЬНЫЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ3.1 Антропогенное воздействие на биосферу и его последствия3.1.1 Антропогенез3.1.2 Расогенез3.1.3 Коэволюционный характер развития пррироды и общества на современном этапа развития биосферы3.1.4 Экологические кризисы и катастрофы в истории человечества3.1.5 Понятие о риске. Природные и техногенные чрезвычайные ситуации3.1.6 Масштабы антропогенного воздействия на биосферу. Ответные реакции природы3.1.7 Антропогенное влияние и глобальные проблемы современной биосферы. Понятие загрязнения природной среды. Источники загрязнения биосферы. Загрязнение природных вод, атмосферы, почвы3.1.8 Радиоактивное загрязнение