Гомеостаз популяции

Популяции организмов обладают способностью к естест­венному регулированию плотности. Плотность популяции при более или менее значительных колебаниях остается в устойчивом состоянии между своими верхним и нижним пределами. Это обеспечивается действием определенных приспособительных механизмов.

Тенденция популяций поддерживать внутреннюю ста­бильность с помощью собственных регулирующих меха­низмов называется гомеостазом, а колебания численнос­ти популяций в пределах какой-то средней величины — их динамическим равновесием. Все биологические системы характеризуются способностью к гомеостазу, т.е. к саморегуляции. С помощью саморегуляции поддерживается в це­лом существование каждой системы — ее состав и структу­ра, внутренние связи и преобразования в пространстве и во времени.

Гомеостатическими являются прежде всего отдельные осо­би, а затем популяции. Саморегулирующиеся системы не замкнуты, они активно взаимодействуют с внешней средой и, следовательно, подвержены изменениям. Саморегуляция — необходимое приспособление организмов для поддержания жизни в постоянно меняющихся условиях. Саморегулирова­ние популяции осуществляется действующими в природе двумя взаимно уравновешивающимися буферными силами. С одной стороны, это биотический потенциал, составляю­щий совокупность всех факторов, способствующих увеличе­нию численности популяции, а с другой — это сопротивле­ние среды — совокупность факторов, снижающих числен­ность популяции (рис. 16).

Рис. 17. Ход самоизреживания леса с возрастом

К механизмам внутрипопуляционного гомеостаза отно­сятся угнетающие (ингибирующие) выделения во внешнюю среду более сильными особями, стрессовые явления, терри­ториальность, миграции между популяциями. Выделения во внешнюю среду характерны как для растительных, так и для животных организмов. На лабораторных животных (крысы, мыши) показано, что перекачивание воздуха из пе­ренаселенных помещений в те помещения, где животные свободно размножаются и нормально развиваются, приво­дит к замедлению роста и угнетению этих животных. Ана­логичные результаты наблюдались в опытах с головастика­ми лягушек, когда в аквариум, где они хорошо развивались, добавляли воду из аквариумов, в которых плотность орга­низмов была чрезвычайно высокой.

Явления территориальности наиболее четко выраже­ны в животном мире. К ним относятся различные способы охраны занимаемых территорий. У кошачьих и t собачьих территориальность проявляется через мечение границ участков выделением желез, мочой или механическими от­метинами на деревьях и почве. Пение птиц — это прежде всего сигнал о занятости территории в период размножения и последующего выкармливания потомства.

Важным механизмом регуляции численности, проявля­ющимся в переуплотненной популяции, является стресс-ре-

акция (от англ. stress — напряжение). Если на популяцию воздействует какой-то сильный раздражитель, она отвечает на него неспецифической реакцией, называемой стрессом. В живой природе различают много форм стресса: антропи-ческий (возникает у животных под воздействием деятель­ности человека), нервно-психический (проявляется при не­совместимости индивидуумов в группе или в результате пе­реуплотнения популяции), шумовой и другие.

Например, в результате переуплотнения популяции, у отдельных особей возникают физиологические изменения, которые приводят к резкому сокращению рождаемости и увеличению смертности. У млекопитающих такое явление получило название стресс-синдрома. При этом животные становятся настолько агрессивными (жестокие драки, не­терпимость присутствия соседа и т.д.), что у них почти пол­ностью прекращается размножение. У животных, находя­щихся в стрессовом состоянии, увеличивается кора надпо­чечников и повышается концентрация кортикостероидных гормонов. У самок нарушается овуляция, происходит резо­рбция эмбрионов, не проявляются инстинкты заботы о по­томстве и т.д.

Миграции, как фактор гомеостаза могут проявляться в двух видах. Первый относится к массовому исходу особей из популяции при явлениях перенаселенности (нашест­вие). Такие явления характерны для леммингов, белок и других видов с взрывным типом динамики численности. Второй вид миграции связан с более постепенным (спокой­ным) уходом части особей в другие популяции с меньшей плотностью населения.

Гомеостаз в полной мере проявляется, если срабатывают все механизмы, лежащие в его основе. В настоящее время нарушения гомеостатических механизмов вызываются в большинстве случаев антропогенными факторами. В связи с этим, одной из важнейших задач человека является исклю­чение или резкое снижение действия подобных факторов.