Динамика популяций Лекции по экологии Каф.ХиЭ ТТИ ЮФУ Доц.,к.х.н. Е.В.Воробьев

«Борьба за существование неизбежно вытекает из большой скорости, с которой все органические существа имеют тенденцию увеличивать свою численность. Каждое существо, в течение своей жизни производящее несколько яиц или семян, должно подвергаться уничтожению в каком- нибудь возрасте своей жизни, в какое-нибудь время года или, наконец, в определенные годы, иначе, в силу принципа возрастания в геометрической прогрессии, численность его быстро достигла бы таких огромных размеров, что ни одна страна не могла бы вместить его потомство. Поэтому, так как производится больше особей, чем может выжить, в каждом случае должна вестись борьба за существование либо между особями того же вида, либо между особями различных видов, либо с физическими условиями жизни.». Ч.Дарвин

Кривые выживания Характер возрастной структуры (или как говорят, возрастного спектра) популяции зависит от типа кривой выживания, свойственной данной популяции. Кривая выживания отражает уровень смертности в различных возрастных группах.

Смертность и рождаемость Рождаемость, или скорость рождаемости, – это число особей, рождающихся в популяции за единицу времени. Продукция - сумма прироста массы всех особей (независимо от того, сколько они прожили) из множества популяций биогенного сообщества за определенный промежуток времени. Смертность, или скорость смертности, – это число особей, погибающих в популяции за единицу времени. Но убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только от рождаемости и смертности, но и от скорости иммиграции и эмиграции. Увеличение численности, прибыль зависят от количества рожденных (за какой-то период времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль численности – от гибели (смертности в широком смысле) и эмиграции особей.

Численность популяции - N. dN/dt - мгновенная скорость изменения численности популяции. Прирост популяции зависит от двух факторов - рождаемости и смертности (при условии отсутствия эмиграции и иммиграции - такая популяция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции: r=b - d Различают максимальную мгновенную скорость прироста популяции r max и фактическую скорость увеличения популяции r a. Если бы скорость прироста оставалась постоянной, то рост численности популяции происходил по экспоненте: dN/dt=rN; N t =N 0 e rt. Здесь N t - численность популяции в момент времени t, N 0 - начальная численность численность популяции, r - скорость прироста (в расчете на одну особь), а e - основание натурального логарифма. Экспоненциальная зависимость - биотический потенциал (в отсутсвии внешнего влияния). В естественных условиях обычно наблюдается другая зависимость численность популяции от времени. Это зависимость описывается S-образной логистической кривой. По достижении предела график выходит на плато, численность стабилизируется и испытывает только сезонные и др. изменения, (климат, конкуренция, хищники и т.д.)

Кривые выживания если уровень смертности не зависит от возраста особей, то кривая выживания представляет собой снижающуюся линию.Отмирание особей происходит в данном типе равномерно. Такая кривая выживания свойственна видам, развитие которых происходит без метаморфоз при достаточной устойчивости рождающегося потомства. Это тип гидры. видов, для которых роль внешних факторов в смертности невелика, кривая выживания характеризуется небольшим понижением до определенного возраста, после которого происходит резкое падение в следствие естественной (физиологический) смертности.. Этот тип носит названия типа дрозофиллы. Для очень многих видов характерна высокая смертность на ранних стадиях онтогенеза. У таких видов кривая выживания характеризуется резким падением в области младших возрастов. Особи, пережившие "критический" возраст, демонстрируют низкую смертность и доживают до больших возрастов. Тип носит название типа устрицы.

Популяция, обитающая в том или ином месте, имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности. Структура популяции, ее численность и динамика численности определяются экологической нишей данного вида и конкретно – соответствием условий места обитания (т. е. режима факторов среды) требованиям слагающих популяцию организмов.

колебания численности рысей и зайцев, приходящейся на определенную площадь соснового леса Канады

Продолжительность жизни Физиологическая продолжительность жизни - это такая продолжительность жизни, которая определяется только физиологическими возможностями организма. Теоретически она возможна, если допустить, что в период всей жизни организма на него не оказывают влияние лимитирующие факторы. Максимальная продолжительность жизни – это такая продолжительность жизни, которой может достичь лишь малая доля особей в реальных условиях среды. Эта величина изменяется в широких пределах: от нескольких минут у бактерий до нескольких тысячелетий у древесных растений (секвойя). Обычно чем крупнее растение или животное, тем больше продолжительность их жизни, хотя бывают и исключения, (летучие мыши доживают до 30 лет – это дольше, например, жизни медведя).

Экологические факторы Факторы, независимые от плотности. Действуют на популяцию постоянно и независимо от ее размеров Абиотические (особенно климатические) Негативные антропогенные. Модифицирующие Факторы, зависящие от плотности Может быть прямым (усиливаться при приближении к верхнему пределу), либо инверсным. Изменяют численность в сторону оптимального количества. Факторы живой природы (конкуренция, хищничество и т.д.) Регулирующие

Стресс-реакция Внутренний механизм регуляции. Не является необратимым При увеличении плотности повышается частота встреч между особями, что приводит к увеличению смертности и уменьшению рождаемости. Причины: увеличение коры надпочечников и повышение концентрации кортикостероидов в крови Нарушение гормонального фона: женское и мужское бесплодие, увеличение периода полового созревания, ослабление иммунитета, нарушение программы поведения.

Групповое поведение Повышенная саморегуляция. Показатели: - территориальность (обмен звуковыми и запаховыми сигналами, обмен информацией). - Фазовая изменчивость (переход от одиночной к стадовой фазе, понижение плодовитости). Большую роль играет гормональный фон. Особенно выражено в популяцией со структурной подчиненностью. Доминирующие особи стресса не испытывают, но оказывают его на подчиненные особи.

Другие формы регуляции Хищничество Внутривидовая и межвидовая конкуренция Эмиграция и иммиграция популяций Болезни и т.д.

Задание Проследить динамику популяции зайцев, в случае если на нее оказывает влияние только: 1 вариант: популяция лис 2 вариант: количество корма 3 вариант: стресс-фактор 4 вариант: наводнение (дед Мазай спит пьяный)