Расчёт численности популяции и её динамики

Определение средней и экологической плотности популяции.

Под плотностью популяции понимают число или массу особей популяции какого-либо вида, приходящуюся на единицу площади или объема. В качестве таких единиц могут выступать м², 100 м², га, 1000 га, км² или л, м³, км³. Различают среднюю, экологическую и хозяйственно-допустимую плотность популяции. Средняя плотность популяции это число (или масса) особей на единицу всего пространства, экологическая плотность – число (или масса) популяции на единицу заселённого ею пространства. Хозяйственно-допустимая плотность это искусственно ограничиваемая плотность популяции, для того чтобы она не наносила ущерб окружающей среде, но при этом сама не исчезла.

Задание: Рассчитайте среднюю, экологическую и хозяйственно-допустимую плотность популяции бобров, выразив их в экз./га.

Дано: Популяция бобров из 500 животных обитает в пойме реки площадью 20000 га. Однако, места обитания бобров в пойме составляют лишь 10 % от ее площади. Однако, при такой плотности бобры будут наносить ущерб лесным запасам. Поэтому устанавливают хозяйственно допустимую плотность – до 100 особей на 1000 га и не позволяют ей подниматься выше.

Расчёт численности популяции и её динамики.

Численность популяции – это общее число особей в популяции. Она складывается под действием ряда факторов – рождаемости, смертности, перемещения особей. Формула для расчета численности организмов в популяции имеет следующий вид:

N₀ = N_t + B – D + C – E, где:

N_t – число особей популяции в начальный момент времени t;

B – число особей, родившихся за время t;

D – число особей, погибших за время t;

C – число особей, пришедших в популяцию за время t;

E – число особей, ушедших за время t.

Задание: На основании имеющихся данных определите, как будет меняться плотность популяции дикого голубя в течении ближайших пять лет. При проведении расчетов заполните таблицу 6 и сделайте выводы об изменении численности популяции дикого голубя.

Дано: Оценка численности популяции дикого голубя, обитающего в дендрологическом парке КубГАУ, в 2013 году показала, что она составляет 400 особей. Соотношение полов в популяции приблизительно равное (1:1). За период размножения (у дикого голубя – один раз в году) из одной кладки яиц в среднем выживает 1,5 птенца. Смертность голубя в течении жизни примерно постоянна. За год погибает в среднем 30 % особей. Ежегодно популяция пополняется 20 новыми птицами из других районов города, а 30 птиц улетает.

Таблица 6 – Изменения численности популяции дикого голубя.

3. Рождаемость – способность популяции увеличивать свою численность в единицу времени за счет появления новых особей в результате размножения. Она характеризует частоту появления новых особей в популяции. Одни популяции размножаются один раз в год (например, единовременный нерест в популяциях судака и тарани), другие – несколько раз в год. Так, ласточки и воробьи откладывают в период размножения 2-3 кладки яиц. Некоторые популяции размножаются практически постоянно. Например, популяции многих бактерий.

Некоторые виды, например, тихоокеанские лососи, насекомые подёнки размножаются всего раз жизни. После размножения они гибнут. Такие организмы называются моноцикличными. Организмы, способные размножаться несколько раз в жизни (а их большинство), носят название полициклических.

Различают физиологическую и экологическую (или реализованную) рождаемость.

Физиологическая рождаемость – это теоретически возможная максимальная скорость образования новых особей в популяции. Существует правило максимальной рождаемости: в любой популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного числа новых особей. Но реализоваться это правило может только в идеальных условиях, когда полностью отсутствует негативное влияние факторов среды. Если бы на популяцию не действовала среда, то за счет интенсивного размножения они бы достигали огромной численности и биомассы. Например, потомство одного одуванчика могло бы покрыть сплошным слоем всю планету примерно за 10 лет. Но это произошло бы только в том случае, если бы прорастали все семена, а взрослые растения не гибли от выедания, болезней и действия неблагоприятных факторов среды.

Поэтому в природных популяциях реализуется не физиологическая, а экологическая рождаемость – увеличение числа особей в популяции за счет рождения в конкретных экологических условиях. Она зависит от влияния среды, полового, возрастного состава популяции, численности и др. факторов, поэтому отличается в разных популяциях одного вида.

Например, популяция речного окуня озера Карасун состоит из 1000 самок. Теоретически каждая из них может выметать 1000 икринок. Если из всей икры выклюнутся личинки, то физиологическая рождаемость составит: 100х1000 икринок = 100000 икринок. Но в реальности самки выметали в среднем не по 1000 икринок каждая, а по 800, т.е. всего 100х800 = 80000. Кроме того, из этих икринок выклюнулась только часть мальков, например, 50%. А остальные икринки были съедены. Таким образом, из отложенной икры выклюнулось 40000 личинок. Это экологическая рождаемость. Если мы сравним экологическую и физиологическую рождаемость, то увидим, что первая будет в данном случае составлять 40 % от физиологической.

4. Смертность – количество особей популяции, погибших за определённый период. Она зависит от разных факторов среды (температура, количество осадков, количество корма, инфекционные заболевания и пр.), возраста организмов, состояния популяции.

Как и в случае с рождаемостью, различают смертность физиологическую и экологическую (или реализованную)

Физиологическая (или минимальная смертность) отражает гибель особей популяции в идеальных условиях. Она определяется генетически и является общей величиной для всех популяций одного вида.

Экологическая смертность отражает гибель особей популяции в конкретных условиях среды. Она всегда выше физиологической. Экологическая смертность в разных популяциях одного вида будет различаться в зависимости от условий среды и состояния самой популяции.

Экологическая смертность возрастает при усилении влияния неблагоприятных факторов среды. Несколько последних сотен лет серьёзный вклад в снижение численности популяции вносит человек. Вырубка лесов, разрушение естественных биоценозов для целей сельского хозяйства и строительства, применение ядохимикатов, промысел – только некоторые из видов человеческой деятельности, увеличивающие смертность популяции.

Если мы построим в осях координат графики, где по оси «х» отложим возраст организма, а по оси «у» – количество выживших особей на 1000 организмов, то получим графики (кривые) выживания. Они бывают трех основных типов (рис. 4):

Рисунок 4. Кривые выживания видов.

1. Выпуклая кривая, когда почти все организмы доживают до предельного возраста, а затем в течении короткого периода погибают (крупные млекопитающие, человек).

2. Линия, близкая к прямой – смертность примерно одинакова на всех стадиях жизненного цикла. Встречается в природе у низкоорганизованных форм жизни (бактерий, простейших).

3. Вогнутая кривая, когда повышенная смертность наблюдается на ранних стадиях развития. Характерна для большинства видов. Например, у растений – в фазе всхода и прорастания семян, у рыб – на стадии икры, у насекомых – на личиночной стадии.