Статические показатели популяции

Количественные показатели (характеристики) популяции можно разделить на статические и динамические. Статические показатели характеризуют состояние популяции на данный момент времени. Основные из них: численность и плотность, а также показатели структуры. Динамические показатели популяции отражают процессы, протекающие в популяции за определенный промежуток времени. Основные из них: рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

Численность – число особей в популяции. Численность популяции может значительно изменяться во времени. Она зависит от биотического потенциала вида и внешних условий.

Плотность – число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или объема.

Популяция характеризуется определенной структурной организацией – соотношением групп особей по полу, возрасту, размеру, распределением особей по территории и т.д. В связи с этим выделяют различные структуры популяции: половую, возрастную, размерную, генетическую, пространственно-этологическую и др. Структура популяции формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, с другой стороны, под влиянием факторов среды.

Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции. Половая структура свойственна только популяциям раздельнополых организмов. Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым: 50 % от общей численности должны составлять мужские особи, а 50 % – женские особи. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей вида (например, у рыб – от значения pH среды).

Различают первичное, вторичное и третичное соотношения. Первичное соотношение – соотношение, наблюдаемое при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1. Такое соотношение определено генетическим механизмом определения пола. Вторичное соотношение – соотношение, наблюдаемое при рождении. Третичное соотношение – соотношение, наблюдаемое у взрослых половозрелых особей.

Например, у человека во вторичном соотношении несколько преобладают мальчики, в третичном – женщины: на 106 мальчиков рождается 100 девочек, к 16...18 годам из-за повышенной мужской смертности это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам – 50 мужчин и 100 женщин.

Генетическая структура популяции характеризуется разной степенью генетического разнообразия особей. Совокупность всех ге­нов, сосредоточенных в хромосомах одного организма, на­зывается генотипом. Сово­купность генов, которые имеются у особей конкретной по­пуляции, называется генофондом. С позиций генетики, популяция - со­вокупность генотипов. Если соотношение генотипов в по­пуляции неизменно в поколениях, то популяция устойчи­ва, в ней существует генотипическое равновесие. Несмотря на изменчивость в ее структурных частях, популяция как целостная система устойчиво сохраняет генофонд, наследо­ванный от предковой популяции.

Генотип, взаимодействуя с условиями среды, формирует фенотип. Фенотипом называются элементарные призна­ки организма, определяющие индивидуальные особенности его строения и жизнедеятельности (морфологические, фи­зиологические и поведенческие), которые зависят от взаи­модействия генотипа с условиями среды.

Совокупность внешних признаков организма, отражаю­щих его приспособленность к условиям среды, образует жизненную форму или биоморфу. Существование в течение многих поколений особей в популяции с двумя и более от­четливо выраженными формами, различающимися строе­нием и выполняемыми функциями, называется полимор­физмом. Полиморфными видами, например, являются бе­реза бородавчатая, ель европейская, сосна обыкновенная.

У ели европейской три формы ветвления (гребенчатая, компактная и плоская лапчатая), шишки красного, зелено­го и пурпурного цвета. В ельниках можно встретить де­ревья с гладкой, чешуйчатой, пластинчатой и ольховидной корой. Различают формы ели и по строению шишек (тупо-чешуйчатые и острочешуйчатые). Причем ель с остроче­шуйчатыми шишками растет быстрее и имеет древесину лучшего качества.

Универсальным свойством всего живого, от вирусов и микроорганизмов до высших растений и животных, явля­ется способность давать мутации - внезапные естествен­ные или вызываемые искусственно, наследуемые измене­ния генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.Мутации лежат в ос­нове наследственной изменчивости и проявляются в фено­типе взрослого организма в результате того, что они изме­няют процессы его онтогенеза. Мутационная изменчивость не отвечает условиям окружающей среды и, как правило, нарушает существующие адаптации.

Ведущим фактором видообразования является индиви­дуальный естественный отбор - выживание особей, наибо­лее приспособленных к среде обитания. В процессе борьбы за существование проявляется биологическая разнокачественность составляющих популяцию особей. Часть особей гибнет, другие выживают и размножаются. Вновь возникающие мутации комбинируются с генами, уже прошедшими отбор особей, их фенотипы меняются, и на этой основе воз­никают новые адаптации, вызывающие дальнейшее преоб­разование организмов.

Относительная пространственная обособленность попу­ляции приводит к ее репродуктивной изоляции — ограни­чению свободы скрещивания особей разных популяций. Эта изоляция обеспечивает уникальность генофонда попу­ляции и возможность ее самостоятельной эволюции. Одна­ко в природе не существует полностью изолированных по­пуляций и может происходить миграция (отток и приток) генов, приводящих к изменениям их генетической струк­туры

Возрастная структура (возрастной состав) – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Абсолютный возрастной состав выражает численность определенных возрастных групп в определенный момент времени. Относительный возрастной состав выражает долю или процент особей данной возрастной группы по отношению к общей численности популяции. Возрастной состав определяется рядом свойств и особенностей вида: время достижения половой зрелости, продолжительность жизни, длительность периода размножения, смертность и др.

В зависимости от способностей особи к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи, еще не способные размножаться), репродуктивную (особи, способные размножаться) и пострепродуктивную (особи, уже не способные размножаться).

Соотношение особей популяции по этим состояниям называют возрастным спектром популяции. Он отражает количественные соотношения разных возрастных групп. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, т.к. они контролируют процессы рождаемости и смертности. По возрастному спектру оценивается способность популяции к самоподдержанию и ее устойчивость к внешним воздействиям. Для сопоставления численности особей разных возрастов в популяциях строятся гистограммы возрастных структур (рис. 3.1).

Наибольшей жизнеспособностью отличаются популяции, в которых все возрасты представлены относительно равномерно. Такие популяции называются нормальными. Если в популяции преобладают старческие особи, это свидетельствует о наличии отрицательных факторов, нарушающих репродуктивные функции. Такие популяции называются регрессивными, или вымирающими.

Особи в популяции, %

Рис. 3.1. Возрастная структура популяций:

1 – инавазионная (растущая); 2 – нормальная (стабильная);

3 – регрессивная (сокращающаяся)

Популяции, представленные в основном молодыми особями, рассматриваются как внедряющиеся, или инвазионные. Жизненность их не вызывает опасений, но велика вероятность вспышек чрезмерно высокой численности особей. Особенно опасно, если такие популяции представлены видами, которые ранее здесь отсутствовали.

Пространственно-этологическая структура – характер распределения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.

Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное (регулярное), неравномерное (агрегированное, групповое, мозаичное) и случайное (диффузное).

Равномерное распределение характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних. Свойственно популяциям, существующим в условиях равномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, проявляющих друг к другу антагонизм.

Неравномерное распределение проявляется в образовании группировок особей, между которыми остаются большие незаселенные территории. Характерно для популяций, обитающих в условиях неравномерного распределения факторов среды или состоящих из особей, ведущих групповой (стадный) образ жизни.

Случайное распределение выражается в неодинаковом расстоянии между особями. Является результатом вероятностных процессов, неоднородности среды и слабых социальных связей между особями.

По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых. Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия, возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь). К его недостаткам относится истощение пищевых ресурсов при излишне высокой плотности популяции.

По форме совместного существования животных выделяют одиночный образ жизни, семейный, колониями, стаями, стадами.