Регуляция плотности популяции

Логистическая модель роста популяции предполагает наличие некой равновесной численности (плотности). В этом случае рождаемость и смертность, должны быть равны. Факторы, регулирующие плотность популяции, делятся на зависимые от плотности (биологические) и независимые от плотности (абиологические).

Зависимые от плотности факторы регуляции проявляются в истощении пищевых ресурсов и, иногда, с ухудшением других экологических факторов при увеличении плотности популяции.

Влияние независимых от плотности факторов хорошо прослеживается на сезонных колебаниях численности планктонных водорослей. Например, в системе Манычских водохранилищ (Северное Предкавказье) диатомовые водоросли дают два «пика» численности — весной (конец апреля.) и осенью (конец сентября), а в остальное время действуют (точнее, преобладают) зависимые от плотности факторы — конкурентная борьба на выживание с бурно развивающимися летом зелеными и синезелеными водорослями.

Помимо вышеописанной регуляции существует еще саморегуляция, при которой на численности популяции сказывается изменение качества особей. Различают саморегуляцию фенотипическую и генотипическую.

Фенотипическая регуляция характерна для организмов одного генотипа и связана с физиологическими изменениями в организмах в результате стресс-реакции, вызываемой неестественно большим скоплением особей, приводящей к большой их гибели и, соответственно, к сокращению численности.

Генотипические причины саморегуляций плотности популяций связаны с наличием в ней, по крайней мере, двух разных генотипов, возникших в результате рекомбинации генов. При этом возникают особи, способные размножаться с более раннего возраста и более часто, и особи с поздней половой зрелостью и значительно меньшей плодовитостью. Первый генотип менее устойчив к стрессу при высокой плотности и доминирует в период подъема пика численности, а второй — более устойчив к высокой скученности и доминирует в период депрессии.

Примером генетических изменений являются известные с незапамятных времен насекомые — саранча, у которых имеются две разнокачественные группы — одиночная и стадная формы, морфологически существенно различающиеся. В благоприятные по влажности годы преобладают особи одиночной формы и популяция стабильна. В результате же нескольких подряд засушливых лет создаются условия для развития особей стадной фазы. У стадной формы молодые особи быстро двигаются, быстро развиваются, обладают ярко выраженной способностью собираться в группы, где процесс размножения идет очень быстро и с нарастающей скоростью.

Образовавшиеся огромные стаи переносятся ветром на громадные расстояния. Так, стаи красной саранчи в Центральной Африке, совершившие налет в Сомали в 1957 г., состояли из особей общей биомассой в 50 тыс. т. Если учесть, что за день одна саранча съедает столько, сколько весит сама, то нетрудно представить колоссальные размеры бедствий. Именно такие нашествия насекомых рассматриваются как одно из стихийных бедствий.

Циклические колебания можно также объяснить саморегуляцией. Климатические ритмы и связанные с ними изменения в пищевых ресурсах заставляют популяцию вырабатывать какие-то механизмы внутренней регуляции. Так, у мышевидных грызунов Евразии и Северной Америки один период колебаний, состоящий из стадии подъема численности, пика, спада и депрессии, длится три-четыре года, а у зайцев — около десяти дет.

В целом, саморегуляция обеспечивается тремя механизмами торможения роста численности при возрастании плотности: 1) между особями возникает стрессовое состояние, повышающее смертность; 2) усиливается миграция в менее благоприятные местообитания, что повышает смертность; 3) происходит замена быстро размножающихся на медленно размножающихся особей. В любом случае, регуляция поддерживает численность популяции в пределах определенных границ, а при нарушении этих границ приводит к тому, что численность стремится вернуться в эти пределы.