Популяция, ее структура и динамика

Все живые организмы могут устойчиво развиваться только в форме популяции. Популяция – это совокупность особей определенного вида, занимающих ту или иную территорию, в пределах которой реализуется обмен генетической информации. Каждая популяция имеет определенную численность, динамику изменения численности, структуру расположения особей и другие характеристики. При попадании вредного вещества в биосферу идет воздействие на популяции организмов. Крайний случай негативного воздействия – это геноцид (ген – вид, род, цид – смерть), то есть уничтожение особей определенного вида.

В условиях нелимитированных внешних факторов окружающей среды каждая популяция стремительно увеличивает свою численность.

Если N – число особей в популяции, то скорость роста численности особей d N /d t пропорциональна N.

d N /d t = kN.

k – коэффициент пропорциональности, равный разности между рождаемостью и смертностью.

k = Р – С;

Разделим переменные и проинтегрируем:

d N / N = k d t, dln N = kdt, N = N ₀e ^kt.

Следовательно, в идеальных условиях наблюдается экспоненциальный, практически мгновенный рост числа особей. Однако экспоненциальная зависимость характерна лишь для начального периода времени.

В реальных условиях скорость роста числа особей со временем замедляется по следующим причинам:

- ограниченность пищи;

- ограниченность территории;

- присутствия конкурирующих популяций;

- различные заболевания и т.д.

М – минимально возможное число особей в популяции. Меньшее число особей неспособно продолжить род. Наибольшее число особей в популяции К определяется воздействием внешних ограничивающих факторов.

Выделяют два типа динамики численности популяций:

I – Рост числа особей постепенно замедляется и их число выходит на максимальную численность. Существует сопротивление среды, учитывающее влияние на популяцию всех внешних факторов.

,

где – сопротивление среды.

Если N → k, то k – N → 0, следовательно, → 0

II – Численность особей периодически возрастает, а затем уменьшается. Если прирост биомассы ограничен, то пищи всем родившимся особям не хватит. Характерным примером является динамика популяции северных мышей в Заполярье. На крайнем севере растительной пищи так мало, что популяция в случае большой численности особей может просто исчезнуть. Поэтому северные мыши – лемминги – периодически уходят в море, добровольно гибнут, чтобы оставшиеся особи могли полноценно питаться и продолжить род.

Поскольку длительность существования популяции намного превышает продолжительность жизни отдельных особей, всегда происходит смена поколений. Для каждого организма существует определенная максимальная продолжительность жизни. Однако до максимального возраста доживают далеко не все. График зависимости доли доживших особей от возраста называется кривой выживания. Различают три типа кривых выживания.

1 – смертность мала в течение большей части жизни, затем она резко возрастает. Все особи погибают за короткий период (насекомые, некоторые млекопитающие, человек).

2 – постоянная смертность в течение всей жизни (птицы, многолетние растения, млекопитающие, пресмыкающиеся).

3 – массовая гибель особей в начальный период жизни, затем низкая смертность оставшихся особей. Такой тип характерен для организмов с большей плотовидностью и отсутствием заботы о потомстве (рыбы, донные пресмыкающиеся).

Кривые выживания человека в развивающих странах близки к
первому типу. Анализ продолжительности жизни людей древнего Рима, проведенный по надгробным записям, позволил построить кривую, близкую ко второму типу. Реально встречавшиеся кривые выживания обычно представляют собой комбинацию основных типов.