Теоретичний матеріал. Популяції. Класифікація популяцій

1. Поняття популяції

Популяція — це сукупність особин одного виду, які відтворюють себе протягом великої кількості поколінь і тривалий час займають певну територію, функціонуючи і розвиваючись в одному або в ряді біоценозів.

Демекологія, або популяційна екологія, вивчає умови формування, структуру і динаміку розвитку популяцій окремих видів, а точніше, внутрівидових угруповань, які й називають популяціями.

Відомо, що спадкова інформація зберігається в хромосомах у вигляді нуклеїнових кислот, молекули яких або їх окремі частини, названі генами, визначають спадкові ознаки. Сукупність усіх генів утворює генотип, а сукупність усіх особин, що зберігають і передають у спадок генетичну інформацію, формує генетичний фонд, або генофонд, популяції.

Класифікація популяцій за В.М. Беклемішевим (1960):

1. Незалежна популяція — розпоряджається достатнім потенціалом народжуваності, який дає змогу поповнювати їй втрати чисельності і довго існувати без міграції особин ззовні.

2. Напівзалежна популяція — може існувати лише завдяки розмноженню власних особин в умовах низької чисельності. Імміграція особин ззовні відчутно впливає на наслідки заселення.

3. Залежною стає популяція тоді, коли народжуваність не покриває втрат чисельності. Така популяція не може існувати без імміграції особин ззовні.

4. Псевдопопуляція - це група особин якоїсь популяції, яка не має змоги розмножуватись у даному місці. Такі популяції утворюються завдяки міграції особин із сусідніх угруповань і можуть існувати досить довго, беручи участь у біоценотичних процесах, однак без можливості поширення (такими є популяції стеногалітів — організмів, які надзвичайно чутливі до концентрації солей у водному середовищі).

5. Періодична — популяція з'являється в незаселених біотопах або поза межами радіуса даного виду впродовж кількох місяців або навіть кількох років. Її існування пов'язане з періодичним виникненням сприятливих умов середовища.

6. Геміпопуляція, тобто напівпопуляція, в якій виразно виступає відмінність життєвих вимог у різних фазах життєвого циклу, а окремі постаті посідають різне місце в природі. Наприклад, личинки комара живуть у, водоймищах, тоді як дорослі особини — в лузі. Аналогічно різно-просторова схема життєдіяльності травневого хруща, личинка якого розмножується і живе в Ґрунті, а сам хрущ — у кронах дерев, де виступає в ролі фітофага.

2. Характеристики популяцій

Чисельність популяції — загальна кількість особин на даній території або в даному об'ємі (води, ґрунту, повітря), які належать до однієї популяції.

Розрізняють неперіодичні (такі, що рідко спостерігаються) і періодичні (постійні) коливання чисельності популяцій.

Варіювання чисельності популяції:

3.  сезонні: особливості життєвих циклів, або сезонна зміна кліматичних факторів;

4.  несезонні: зміни різних екологічних факторів.

Концепція саморегуляції чисельності популяції: у процесі зростання густоти популяції змінюється не тільки якість середовища, а й якість особин, які утворюють цю популяцію. Ці зміни властивостей особин спрямовані на те, щоб загальмувати подальше зростання чисельності популяції.

Щільність популяцій — середня кількість особин на одиниці площі чи об'єму. Розрізняють середню й екологічну щільності. Середня щільність — це кількість особин (або біомаса) на одиницю всього простору. Екологічна щільність — кількість особин (або біомаса) на одиницю заселеності простору(тобто доступної площі або об'єму, які фактично можуть бути зайняті популяцією). При збільшенні чисельності щільність популяції не росте лише у випадку її розселення, розширення ареалу.

Максимальною щільністю особин популяції вважається така, яка вже не може підтримуватися екосистемою. Мінімальна щільність особин на певній території не дає можливостей для їх розмноження, а отже, для існування цієї популяції в екосистемі.

Гомеостаз популяції – це стан внутрішньої динамічної рівноваги, який підтримується регулярним відновленням основних її структур і енергетично-речовинного складу, а також постійною функціональною саморегуляцією у всіх її ланках.

Народжуваність. Народжуваність — це кількість особин популяції, що народилася за одиницю часу. її вираховують за такою формулою:

В = N_b  /  (t₁ – t₂) ,

де В — народжуваність, N_b — кількість організмів, що народи­лися, (t₁ – t₂) — певний проміжок часу (зазвичай 1 рік). Кожний організм має свої фізіологічні можливості розмно­ження (плодовитість), але за різних умов (у тому числі й еколо­гічних) вони реалізуються по-різному. Тому для кожної попу­ляції в певні періоди існує свій показник народжуваності. У перенаселених популяціях народжуваність, як правило, змен­шується, і навпаки, коли щільність популяції менша від опти­мальних показників, народжуваність може зростати. Чим більша народжуваність, тим скоріше збільшується чисель­ність організмів у популяціях. Але немає вічноживих організ­мів — рано чи пізно вони гинуть чи відмирають, звільняючи місце для нащадків. Тобто для популяцій характерна певна смертність організмів.

Смертність. Різні організми (навіть одного виду) мають різну тривалість життя. В ідеальних (оптимальних) умовах живі організми можуть жити досить тривалий час, чого вони не демонструють у природних умовах. Так, наприклад, зви­чайна ропуха в умовах невільного утримання може прожити до 26 років, в той час як у природі вони рідко переживають 6-річний вік. Це означає, що фізіологічно організми можуть жити довше, ніж; вони живуть у певних умовах природного середовища. Саме несприятливі умови навколишнього середо­вища (абіотичні та ряд біотичних, зокрема, хижаки, паразити тощо) не дають організмам можливості дожити до свого мак­симального віку. Тому в популяції спостерігається певна смерт­ність організмів. Смертність — це кількість організмів попу­ляції, які вмирають чи гинуть за різних причин в певний проміжок часу. її визначають за такою формулою:

М = N_m  / (t₁ – t₂)   ,

де М — смертність, N_m — кількість організмів, що загинули чи померли, (t₁ – t₂) — певний проміжок часу (звичайно 1 рік)

Смертність як показник популяції може змінюватися за різних причин. Вона може зрости при різкій зміні оптималь­них умов існування на екстремальні, при збільшенні щільності популяції і навпаки. Порівнюючи величини народжуваності та смертності, можна передбачити темпи зміни чисельності в популяції. Якщо смертність буде перевищувати народжува­ність, то популяція буде зменшуватися чисельно. При однако­вих величинах смертності і народжуваності популяція буде мати стабільну чисельність. Коли ж народжуваність буде пере­вищувати смертність, то популяція зростатиме чисельно.

Переміщення організмів. Поруч з народжуваністю та смерт­ністю організмів розселення, або переміщення, визначає характер росту популяції та її щільність. Розрізняють три типи переміщення організмів: еміграцію, імміграцію та міграцію. Еміграцією називають масове виселення організмів з певної території (популяції) внаслідок перенаселення чи інших при­чин. Зворотний процес — вселення організмів на певну терито­рію чи в популяцію — називають імміграцією. Регулярні та спрямовані переміщення організмів (туди і в зворотному напрямку) з однієї території на іншу називають міграціями.

Здебільшого деяке число особин постійно іммігрує в попу­ляцію або емігрує з неї. Зазвичай це слабо відбивається на популяції в цілому (особливо якщо популяція має значні роз­міри) оскільки переміщення або врівноважують одне одного, або компенсуються змінами народжуваності та смертності. Однак коли розселення має масовий характер і здійснюється швидко, це сильно відбивається на популяції. Характер розсе­лення особин великою мірою залежить від різноманітних пере­шкод і від вродженої здатності дорослих особин або зародко­вих форм до переміщень, яку називають вагільнгстю (рухливість). Розселення є засобом захоплення нових або звіль­нених територій і встановлення збалансованого різноманіття. Воно служить також; одним з факторів, що сприяє потоку генів та видоутворенню.

Розселення істотно залежить від природних перешкод, а також; від вагільності, тобто вродженої здатності організмів до переміщень. Рухомість багатьох видів набагато більша ніж; ми гадаємо. Здатність птахів та комах «влазити всюди» добре відома, хоча фактично значно більшою здатністю до розсе­лення характеризуються рослини і більш дрібні тварини. Дослідження завислих у повітрі форм («повітряний планктон») дало змогу зрозуміти, що не тільки спори, насіння і мікроорга­нізми, але й тварини, наприклад, павуки, здатні перелітати на багато кілометрів, прикріпившись до власної павутини