От чего зависит смертность популяции. Гидробиология. Рождаемость, смертность, миграции особей

Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности.

Рождаемость -- это способность популяции к увеличению численности. Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость абсолютную и удельную. Абсолютная (общая) рождаемость -- число новых особей (Nn), появившихся за единицу времени (t). Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени:

Так, для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые 20 мин. При таком темпе одна клетка за 36 ч может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету. Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом (личиночном) возрасте компенсируется значительной плодовитостью.

Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности. Смертность популяции -- это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность -- это число особей, погибших в единицу времени (Nm).

Удельная смертность (d) выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

Абсолютная и удельная смертность характеризуют скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, старости и т. д.

Различают три типа смертности. Первый тип смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессии). Данный тип смертности встречается редко и только у популяций, которые постоянно находятся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или в молодом возрасте, у многих растений -- в стадии произрастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает 0,3--0,5% отложенных яиц, у многих рыб -- 1--2% количества выметанной икры.

Третий тип смертности отличается повышенной гибелью взрослых, в первую очередь старых, особей. Отличается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине, а также в других местах с благоприятными условиями. В экологии широкое распространение получило графическое построение «кривых выживания» (рис. 3).

Рис. 3.

Откладывая по оси абсцисс продолжительность жизни в процентах от общей продолжительности жизни, можно сравнивать кривые выживания организмов, продолжительность жизни которых имеет значительные различия. На основании таких кривых можно определить периоды, в течение которых тот или иной вид особенно уязвим. Поскольку смертность подвержена более резким колебаниям и больше зависит от факторов окружающей среды, чем рождаемость, она играет главную роль в регулировании численности популяции.

Плодовитость у млекопитающих называется рождаемостью, а динамика популяций зависит от результата размножения особей и иммиграции их из соседних популяций. Главный показатель скорости размножения - среднее количество потомков за определённое время у женской особи. Динамика популяций может показывать отрицательные значения в результате смертности и эмиграции (например, у человека). Это касается в основном высоко развитых стран, а вот в странах третьего мира этот показатель неуклонно идёт вверх год от года.

Человеческое общество

Показатели популяции более всего зависят от смертности - это среднее количество смертей в год. Расчёт ведётся в процентах или по количеству на тысячу особей. Статистика смертности показывает самые низкие отметки в странах развитых, где высокий уровень медицинского обслуживания. И напротив, высокий уровень смертности отмечается в странах, где таковое присутствует в недостаточных количествах.

Учёные, исследующие динамику популяций, должны знать не только общее количество умерших, но и отдельно количество особей, которые погибают до того, как успеют достигнуть половой зрелости и оставить потомство. Если два потомка каждая пара успевает оставить и они доживают до взрослого возраста, такая популяция считается стабильной. Статистика смертности в динамике зависит от возраста погибающих особей и отображается в графиках на кривых выживания в обязательном порядке.

Выживание

Используется три главных вида подобных кривых. Первая, отображающая главный фактор смертности, - естественное старение. Вторая кривая показывает раннюю смертность в популяции. И на третьей кривой отображается постоянная смертность в течение всей жизни особей в популяции. Кривые выживания на графиках популяций разных видов обычно занимают промежуточные положения между крайних форм. Параллельно анализируется и прибавление численности особей. Если в изолированной популяции статистика рождаемости показывает превышение смертности, популяция будет расти. Начало роста в кривой - это экспонента.

Но всегда случается так с течением времени, что питание и его запасы исчерпываются в данной зоне обитания. Динамика популяций практически сразу на уменьшение питательных продуктов реагирует. Кривая приобретает форму буквы S. Это, можно сказать, умный биологический вид. В других популяциях рост численности происходит безо всякого контроля, заходя в итоге слишком далеко, пока не происходит катастрофа - обвал численности популяции в связи с истощением ресурсов. Тогда кривая принимает форму буквы J.

Стратегии

Если скорость размножения не зависит от плотности вида, такие популяции называются r-стратегами, их размеры далеки от стабильности и некоторое время могут даже превышать ёмкость данной среды. Обычно это с небольшими размерами и маленькой продолжительностью жизни: мелкие насекомые, микроорганизмы, однолетние растения. Они быстро заселяют новые пространства, но так же быстро и вытесняются конкурентами.

Медленно размножающиеся k-стратеги контролируют плотность собственной популяции, их численность всегда стабилизируется на должном значении, у них определённая структура и динамика развития. Это прежде всего человек, крупные звери и птицы, деревья. Статистика рождаемости показывает, что численность популяции контролируется изменением внешних условий: нехваткой пищи, появлением хищников и тому подобным. Но есть и внутренние факторы, способные сдерживать рождаемость. Например, хорошо изученное территориальное поведение: забота о потомстве у рыб, например, когда они защищают гнездовую территорию от вторжений своих родственников. Также действует перенаселённость, которая резко уменьшает плодовитость и даже степень заботы о потомстве.

Контроль

Причинами массового увеличения рождаемости чаще всего бывают климатические и погодные факторы, а в последние столетия к этому добавляется и деятельность человечества. Большинство популяций имеет механизм обратных связей для регулирования численности. Структура и динамика популяций взаимосвязаны для того, чтобы не превысить предел, за которым наступает катастрофа. Например, гусеницы многих видов бабочек гибнут массово от переохлаждения, если вышли из яиц раньше времени или когда холода ещё не кончились.

Изменение численности

Численность, а также возрастной и половой состав в популяции изменяются, если это обусловлено колебаниями в условиях внешней среды, процессами, которые происходят внутри популяции, во взаимодействиях с другими видами и по многим другим причинам. В общем такие изменения складываются в связи с тремя основными факторами: рождаемостью, смертностью и миграциями.

Последние являются перемещением особей популяции или пополнением пришельцами. Явление это закономерно основывается на важнейшей биологической черте каждого вида - способности к расселению. Какие-то части особей регулярно покидают популяцию, добавляясь в соседние или обживая новые, никем не занятые территории. Так осваиваются новые биотопы и расширяется ареал данного вида.

Расселение

Функции расселения обычно выполняются в определённые периоды жизненного цикла. Например, насекомые используют для этого свою стадию взрослости (имаго), млекопитающие и птицы переселяются в возрасте подрастающего молодняка, растения рассеивают и отдают ветру споры и семена, водные обитатели прикреплённого образа жизни размножаются и расселяются с помощью плавающих личинок и так далее.

Целый ряд популяций, которые занимают места, малопригодные для других, чаще всего не могут поддержать численность размножением и сохраняют популяцию только за счёт миграции. В принципе, абсолютно любой биологический вид способен неограниченно прирастать численностью - чисто теоретически. Однако всегда этот рост лимитируется факторами внешней среды.

Теории и реальность

Если бы такой гипотетический вариант был возможен, то рост популяции и его скорость зависели бы только от величины свойственного виду биотического потенциала. То есть, это тот показатель, который отражает максимум числа потомков от одной особи или одной пары за определённую единицу времени. Если бы выживало всё потомство, численность популяции - абсолютно любой - увеличивалась бы по экспоненциальной кривой, то есть в геометрической прогресии.

Реальная жизнь показывает нам совершенно другие закономерности и, конечно же, кривую роста популяции в виде буквы S. Обычно численность поначалу увеличивается медленно, затем гораздо быстрее, а потом среда начинает сопротивляться, замедляя этот рост. Таким образом достигается равновесие в смертности, рождаемости и миграции. Определённый уровень плотности устанавливается после периода роста, но это не значит, что количественные изменения в популяции прекратились. Динамика популяций не стоит на месте никогда, численность колеблется, а стационарный уровень всегда подвержен флуктуациям.

Природные популяции

Природные популяции характеризуются сезонными изменениями численности, которые сопряжены с условиями среды обитания, а также флуктуациями, связанными с погодичными колебаниями. Первые особенно ярко выражены в жизни многочисленных насекомых и у однолетних растений.

Также значительные колебания в рождаемости и смертности, изменяющие численность популяции, демонстрируют многие виды птиц и млекопитающих в условиях северных широт. Здесь циклы более длинные - от трёх-четырёх до девяти-десяти лет. Например, канадские рысь и заяц-беляк имеют десятилетний цикл колебаний численности, причём, сначала зайцы бывают на пике роста популяции, а на следующий год - рыси.

Растения

Динамическое состояние популяций среди растений оценивают с помощью анализа онтогенетических, то есть возрастных состояний. Наиболее легко определяемым признаком устойчивости является полночленный возрастной спектр, то есть базовый, характерный, определяющий динамически устойчивое (дефинитивное) состояние популяций.

Основными свойствами каждой популяции являются механизмы регулирования численности особей. Все значительные отклонения связаны с нехорошими последствиями для существования популяции. А потому по снижению или восстановлению работают адаптационные факторы, способствующие поддержанию нормальных значений численности особей.

Биотический потенциал

Всякая популяция может характеризоваться биотическим потенциалом, то есть возможным потомством от одной или пары особей, которые способны к биологическому размножению. Чем выше биотический потенциал, тем, как правило, ниже у данного вида организмов уровень организации, позволяющий использовать его только в кратковременные промежутки или в отдельных случаях. Условиями для размножения могут быть среды, богатые питательными веществами. Это экспоненциальный тип роста. Для в современных условиях он тоже характерен - за счёт снижения детской смертности в основном.

Изменения численности имеют свои периоды, то есть популяционные волны или волны численности. Крупные изменения в любую сторону в сравнении со средними значениями в основе своей имеют отрицательные последствия для последующей жизни популяции. Высокая численность - недостаток пищи, малая - угроза вымирания, как, например, у амурского тигра. Динамика популяций может быть разделена на две составляющие: зависимую от численности и нет. Последняя характерна для экспоненциальной кривой роста, а первая - для логистической.

Генотип популяции

Каждая популяция имеет огромное число самых разных генов, образующих генофонд. Гены могут находиться в нескольких формах (так называемые аллели). Число особей популяции, которые несут определённую аллель, и определяют в данном случае частоту этой аллели. Генетическая структура популяции характеризуется частотой генотипов и частотой аллелей. Популяция является наследственной неоднородной совокупностью особей одного и того же вида, и потому ей должна быть противопоставлена чистая линия, то есть то, что называется наследственной однородной совокупностью особей данного вида.

Признаки всех особей, которые входят в популяцию, - это фенотип, а совокупность наследственных задатков - генотип. Однородности не наблюдается ни по одному из типов, потому что генотип складывается условиями существования на платформе взаимодействующих факторов наследственности и отбора (с изменчивостью и изоляцией). Есть географические генетические барьеры (пространственные) и есть экологические - временные, которые препятствуют слиянию популяций.

Забота о потомстве рыб у разных популяций отличается. Многие виды вообще не заботятся о нём, оставляя икру без присмотра. В результате большая часть икринок гибнет. Это потому, что у таких рыб икры очень большое количество - до трёхсот миллионов, например, откладывает рыба-луна.

Если же откладывается икры мало, без заботы о потомстве популяция просто вымрет. Потому у некоторых видов самцы до двух недель защищают гнездо с кладкой, а другие изобретательно прячут икру, например, в мантийную полость моллюсков или даже на собственном теле отращивают специальный мешочек, как самцы морского конька. Тиляпия вообще выращивает потомство у себя во рту. Всё разнообразие популяций, существующих на Земле, никогда не устанет удивлять человека.

Динамика популяций - это процесс изменения ее основных биологических характеристик во времени.

Динамика популяций является одним из наиболее значимых биологических и экологических явлений. Можно сказать, что жизнь популяции проявляется в ее динамике, так как популяция не может существовать без постоянных изменений, за счет которых она как бы приспосабливается к постоянно происходящим изменениям внешних условий.

Основными динамическими показателями популяций являются рождаемость, смертность и скорость роста популяций.

2.3.1. Рождаемость, смертность, миграции особей.

Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости и смертности, а также от способности слагающих их особей совершать миграционные процессы.

Рождаемость - это показатель, характеризующий скорость увеличения численности популяции в результате размножения, т. е. показатель, характеризующий скорость размножения.

Различают абсолютную и удельную рождаемость

Абсолютная или общая рождаемость (Р) определяется как число особей (∆ N п ) родившихся в популяции за определенный промежуток времени (∆ t ):

Р = ∆ N п / ∆ t

Удельная рождаемость ( b ) – это отношение особей (∆ N п ), родившихся за определенный промежуток времени (∆ t N ):

b = ∆ N п / ∆ t · N

Этот показатель применяют для сравнения между собой рождаемости в популяциях, имеющих разную численность.

Например:

если в популяции имеется 500 особей способных к размножению (N =500) и в течение 10 дней (∆ t ) родилось 50 новых особей (∆ N п =50),

то абсолютная или общая рождаемость составит: Р = ∆ N п / ∆ t = 50/10 = 5,

а удельная рождаемость: b = ∆ N п / ∆ t · N = 50/ 10 · 500 = 0,01 или 1%

Различают максимальную и фактическую рождаемость.

Максимальная (физиологическая) рождаемость - это теоретический максимум скорости рождения новых особей в идеальных условиях при отсутствии лимитирующих факторов среды.

Максимальная рождаемость постоянна для данной популяции, и определяется только физиологическими особенностями организмов (физиологической плодовитостью самок).

В живых организмах заложена огромная потенциальная возможность к размножению, поэтому при неограниченных ресурсах и идеальных природных условиях виды реализуют максимальную рождаемость.

Для каждой популяции характерен биотический (или репродуктивный) потенциал, т.е. скорость увеличения численности особей популяции при отсутствии лимитирующих факторов среды.

Биотический (или репродуктивный) потенциал устанавливается теоретически как скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем.

Например:

- для слонов эта скорость составляет 0,3 м/с;

- для некоторых микроорганизмов - сотни метров в секунду.

Это означает, что при отсутствии лимитирующих факторов среды, такие быстроразмножающиеся виды, как бактерии, насекомые, мыши и некоторые рыбы, могут увеличить свою численность до заселения всей поверхности Земли за короткий промежуток времени.

Подсчитано, что:

- бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов дает потомство, которое может покрыть сплошным слоем всю нашу планету;

- один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут.

В действительности же такая громадная рождаемость организмов никогда не реализуется и фактическая рождаемость значительно ниже максимальной.

Фактическая (или экологическая) рождаемость характеризует скорость размножения популяции при фактически сложившихся условиях жизни, т.е. в конкретных экологических условиях среды.

Смертность – величина, обратная рождаемости.

Смертность - это показатель, характеризующий скорость процесса снижения численности популяции в результате гибели особей.

Различают общую и удельную смертность.

Общая смертность (С) определяется как число погибших в популяции особей (∆ N m ) за определенный промежуток времени (∆ t ):

С = ∆ N m / ∆ t

Удельная смертность ( d ) – это отношение особей (∆ N m ), погибших за определенный промежуток времени (∆ t ), к числу всех особей популяции ( N ):

d = ∆ N m / ∆ t · N

Различают минимальную и фактическую смертность.

Минимальная (физиологическая) смертность - это минимально возможная величина смертности, проявляющаяся даже в идеальных условиях среды как результат физиологической старости особей.

В этом случае особи реализуют весь генетически определенный цикл жизнедеятельности организма.

В конкретных экологических условиях фактическая (экологическая) смертность , как правило, выше минимального уровня, так как под влиянием абиотических и биотических факторов среды создаются дополнительные причины гибели организмов.

Смертность влияет на продолжительность жизни организмов в популяции и тем самым на ее возрастной состав.

В зависимости от возрастного состава популяций различают три типа смертности.

Первый тип смертности характеризуется повышенной гибелью взрослых, главным образом, старых особей.

Этот тип смертности наблюдается:

- у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине или в других местах с благоприятными условиями;

- у большинства крупных млекопитающих, которые заботятся о своем потомстве длительное время;

- у людей с правильным питанием и здоровым образом жизни.

Ко второму типу относится смертность, одинаковая для всех возрастных групп.

Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в экстремальных условиях:

- наблюдается у некоторых певчих птиц, рептилий и мелких млекопитающих.

Третий тип смертности отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях своего развития.

Этот тип смертности свойственен большинству видов морских животных и растений:

- морские виды животных (устрицы или другие двустворчатые моллюски, а также рыбы) дают огромное потомство, но только некоторые особи доживают до половозрелого возраста;

- растения, размножающиеся благодаря рассеиванию большого числа семян, и у которых максимальная гибель происходит в стадии прорастания семян и всходов.

Обычно смертность представляется графически в виде “кривых выживания”, которые выражают зависимость числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста.

Соответственно трем типам смертности было получено три типа кривых выживания (рис.1):

Рис.1. Три типа кривых выживания

1 кривая выживания характеризуется слабым понижением смертности до возраста естественной (“физиологической”) смертности с последующим резким падением, отражающим вымирание особей, достигших этого критического возраста;

2 кривая выживания - это идеальная диагональная кривая выживания - представляется в виде диагонально снижающей прямой линии и характеризуется равномерным распределением смертности по возрастам;

3 кривая выживания демонстрирует резкое падение смертности в области младших возрастов, которое вскоре сменяется постепенным относительно равномерным понижением смертности организмов, переживших “критический” возраст.

Существуют также внутривидовые различия в кривых выживания. Причины могут быть разные и нередко связаны с полом. Так, женщины живут дольше мужчин, поэтому кривая выживания для мужчин по сравнению с аналогичной кривой для женщин менее выпуклая.

Кроме того, 2 кривая выживания, построенная по надписям на надгробиях людей, живших в Древнем Риме в 1-1У веках н.э., характерна только для древних римлян, а для других народностей – 1 кривая выживания.

Анализ кривых выживания и смертности в разных возрастных группах открывает возможность расчета ожидаемой продолжительности жизни особей данной возрастной группы, что имеет большое значение в прикладных экологических исследованиях.

На динамику численности и плотности популяций большое влияние оказывают миграции особей, которые происходят при перемещении особей из одного местообитания (эмиграция) в другое (иммиграция ).

Миграции - закономерные перемещения живых организмов между разными средами обитания, пространственно отстоящими друг от друга. Происходят по разным причинам:

Изменение условий существования в местах обитания;

Изменений требований живых организмов к этим условиям на разных стадиях развития.

В основном миграции совершаются при подрастании молодняка и его расселении.

Наиболее интенсивно расселение происходит при несбалансированных процессах рождаемости и смертности в популяции. В результате миграции происходит обмен особями популяций, в результате чего устраняется избыток особей в одной популяции и компенсируется в другой.

Миграции (суточные, сезонные) позволяют организмам использовать оптимальные условия среды в таких местах, где их постоянное проживание невозможно. Они приводят к освоению новых биотопов, расширению общего ареала вида, к обмену особей между популяциями, увеличивают единство и общую устойчивость вида, способствуют успеху в борьбе за существование.

В разных популяциях рождаемость, смертность и миграции особей различаются. Они являются специфичными для каждого вида и зависят от множества причин, обусловливающих особенности рождаемости, смертности и подвижности особей.

Таким образом, рассмотренные четыре переменных фактора - рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция определяют изменение численности популяции.

Особи появляются в популяции благодаря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смерти и эмиграции:

изменение численности популяции = (рождаемость + иммиграция) - (смертность + эмиграция).

При отсутствии миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности.

Популяция - это совокупность особей одного вида, длительно существующая на определенной территории (ареале) и отделенная от других популяций той или иной формой изоляции. Популяция является элементарной структурой вида, в форме которой вид существует в природе.

Популяция является элементарной эволюционной структурой. Под действием факторов окружающей среды в популяции постоянно происходят наследственные изменения (мутации). Поскольку мутации передаются потомству, в результате скрещивания они распространяются в популяции и насыщают ее, популяция становится неоднородной. В результате действия факторов эволюции выживают и оставляют потомство те особи, которые приобрели наследственные изменения, полезные в данных условиях среды. Так формируется экологический критерий популяции и вида в целом.

Основными характеристиками популяции являются: плотность, численность, рождаемость, смертность, возрастной состав, характер распределения в пределах территории и темп роста.

Плотность популяции - число особей, приходящихся на единицу площади или объема. Территория, занимаемая разными популяциями одного вида, колеблется и зависит от степени подвижности особей. Каждому виду присуща определенная плотность популяции, отклонения от которой в обе стороны отрицательно сказываются на темпах воспроизводства и жизнедеятельности особей.

Численность - общее число особей на выделяемой территории. Численность или число особей в популяции различно у разных видов и в значительной мере зависит от стабильности экологической ситуации. Численность не может быть ниже определенных пределов, сокращение численности за эти пределы может привести к вымиранию популяции. Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.

Рождаемость - число новых особей, появившихся в результате размножения в единицу времени. Рождаемость определяется многими факторами, Пр., биологическим положением вида. Низкая плодовитость характерна для тех видов, которые проявляют большую заботу о потомстве. Рождаемость зависит от скорости полового созревания, числа генераций в году, соотношения в популяции самцов и самок. В огромной степени рождаемость в природе определяется обеспеченностью пищей, возможностью выкормить потомство и влиянием природных условий.

Смертность - показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени. Она бывает очень высокой и изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей. Факторы смертности очень разнообразны. Она может быть вызвана влиянием абиотических факторов среды (низкие и высокие температуры, ливневые осадки, град, избыточная или недостаточная влажность), биотическими факторами (отсутствие корма, инфекционные заболевания), антропогенными факторами (загрязнение окружающей среды, уничтожение животных, деревьев).

Прирост популяции - это разница между рождаемостью и смертностью, прирост популяции может быть как положительным, так и отрицательным.

Темп роста популяции - это средний прирост популяции за единицу времени.

Возрастной состав - имеет важное значение для ее существования. При благоприятных условиях в популяции имеются все возрастные группы и поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстро растущих популяциях преобладают молодые особи, а в сокращающихся - старые, уже не способные интенсивно размножаться. Такие популяции малопродуктивны, недостаточно устойчивы.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношение групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуры популяции. Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой - под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяции имеет, Т.о., приспособительный характер. Разные популяции одного вида имеют как сходные особенности, так и отличительные, характеризующие специфику экологических условий в местах их обитания.

Реферат на тему:

Влияние рождаемости и смертности на численность популяции

Цели и задачи.

изучение влияния рождаемости и смертности на численность популяции

изучить влияние рождаемости на численность популяции

изучить влияние смертности на численность смертности

рассмотреть кривые выживания

рождаемость.

Рождаемость- это способность популяции к увеличению численности. Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Новой особью (или особью нулевого возраста) может считаться зигота, яйцо, личинка или особь, вышедшая из-под родительской опеки.

Различают рождаемость абсолютную и удельную. Абсолютная (общая) рождаемость- число новых особей (ΔNn), появившихся за единицу времени(Δt). Удельная рождаемость выражается в числе новых особей на особь в единицу времени:

b = ─────

Так, для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету. Удельные показатели полезны для сравнения между собой рождаемости в популяциях с разной численностью. Они более точно характеризуют интенсивность процессов размножения организмов.

Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом возрасте компенсируется значительной плодовитостью.

Когда жизнь популяции протекает в благоприятных условиях и отсутствуют факторы, ограничивающие доступность используемых популяцией ресурсов, рождаемость повышается. Следствием этого может стать быстрое, но кратковременное увеличение численности популяции, как это происходит, например, когда мелкие грызуны заселяют подвалы, чердаки и другие доступные им места в помещениях зернохранилищ, складов и жилых домов. Рождаемость в эти периоды у грызунов достигает максимума. Максимальная рождаемость - это теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях, когда отсутствуют внешние факторы, сдерживающие процессы размножения. Очевидно, что максимальная рождаемость во многом определяется способностью самок производить одновременно какое-либо количество потомства, то есть физиологической плодовитостью, а также общим количеством потомков за определенный срок. Правило максимальной рождаемости есть частный случай закона максимума биогенной энергии Вернадского- Бауэра.

В дальнейшем, по мере роста численности популяции, условия жизни особей начинают ухудшаться. Скученность особей препятствует эффективному использованию ресурсов, накапливаются вредные отходы, зверьки становятся беспокойными, иногда агрессивными. Рост численности популяции замедляется, а в конечном итоге она достигает уровня, соответствующего сложившимся экологическим условиям. Одновременно происходит и снижение рождаемости. Она начинает обеспечивать лишь поддержание численности популяции. Такая установившаяся рождаемость называется экологической

Экологическая рождаемость дает представление о скорости возрастания численности, то есть активности размножения популяции при фактически сложившихся условиях жизни. В общем, для видов, которые не заботятся о потомстве, характерна высокая потенциальная и низкая экологическая рождаемость. Так, например, взрослая самка трески выметывает миллионы икринок, из которых в среднем доживают до взрослого состояния лишь 2 особи.

Смертность

Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности. Смертность популяции - это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная смертность- это число особей, погибших в единицу времени (ΔNm). Удельная смертность выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

b = ─────

Смертность организмов проявляется даже тогда, когда условия жизни вполне благоприятны. В этих случаях говорят о минимальной смертности. Ее природа связана с дефектами физиологического развития, приводящими к гибели отдельных организмов. В конкретных экологических условиях смертность, как правило, выше минимального уровня, так как влияния внешних факторов (хищничество, отсутствие достаточного количества корма, загрязненность среды и другие) создают дополнительные причины гибели организмов.

У большинства организмов интенсивность смертности меняется в течение жизни. Как правило, она высока на ранних стадиях своего развития, затем снижается и вновь возрастает к старости.

Ясно, что смертность, как и рождаемость, оказывает большое влияние на численность популяции и ход ее изменений. При одной и той же рождаемости чем выше смертность, тем ниже численность популяции, и наоборот. Кроме того, смертность влияет на продолжительность жизни организмов в популяции и, тем самым, на ее возрастной состав.

Кривые выживания

В экологии широкое распространение получило графическое построение «кривых выживания». Обычно при построении этих кривых по оси абсцисс отмечают время, или возраст, а по оси ординат число выживших особей. Кривые выживания подразделяют на три общих типа.

Первый тип смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессии). Данный тип смертности встречается редко и только у популяции, которые постоянно находятся в оптимальных условиях. Такая форма кривой выживания свойственна

пресноводной гидре

Второй тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях и свойствен большинству растений и животных. Так характеризуется

продолжительность жизни некоторых птиц, рыб, а также многих беспозвоночных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или молодом возрасте, у многих растений - в стадии прорастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает 0,3-0,5% от отложенных яиц, у многих рыб – 1-2% от количества выметанной икры.

Третий тип смертности отличается повышенной гибелью взрослых, в первую очередь старых особей. Такие кривые выживания свойственны человеку, причем кривая выживания для мужчин по сравнению с аналогичной кривой для женщин менее выпуклая, поэтому страховой полис для мужчин в большинстве стран Запада в 1,5 раза дороже, чем

для женщин. Поскольку смертность подвержена более резким колебаниям и больше зависит от факторов окружающей среды, чем рождаемость, она играет главную роль в регулировании численности популяции.

литература:

А.С. Степановских, «биологическая экология»