Свойства популяции таблица. Виды популяций

Популяция – это совокупность представителей одной видовой категории живых организмов, которые занимают определённый территориальный участок на протяжении многих лет, и отделены от особей схожих по определенным признакам.

Общее представление

Данный термин применяется во многих областях науки, например – экология, медицина, демография и т.д.

С точки зрения экологии, популяция – это сообщество живых организмов, которые имеют общий генофонд. Популяция в биологии означает группы организмов, находящихся в составе одного вида.

Популяция имеет следующие характеристики:

• общий ареал обитания;
• единое происхождение представителей;
• изолированность определенной группы от других представителей;
• возможность свободного скрещивания в пределах группы.

Виды популяции

В мире существует бесконечное количество живых организмов. Их подразделяют на две глобальные популяции – растения и животные. А затем уже классифицируют на группы, классы и виды.

В биологии выделяют географически группы , которые занимают определенный ареал обитания. Они, в свою очередь, подразделяются на – экологические и локальные.

По способу размножения подразделяют на:

• постоянные (в данном случае особи не нуждаются в дополнительном притоке других представителей для размножения);
• полузависимые (их размножение на половину происходит с особями из вне, но не завит от них всецело);
• временные (смертность в данном случае выше рождаемости; дальнейшее выживание прямо зависит от представителей их вне).

Структура популяции

Чтобы представление о структуре было более понятным, разберем ее по пунктам.

Выделяют следующую структуру популяции.

Пространственная – означает распределение живых организмов по занимаемой территории. Она делится на:

• Случайное (например, лес для белок одинаковый, и они обитают в равных природных условиях). В данном случае зверьки не живут группами, а равномерно распределены по всему лесу.
• Равномерное – характерно для животных, которые конкурируют за получение еды и территории. Например, некоторые птицы, млекопитающие и рыбы охраняют свою местность от других животных.
• Групповое – наиболее распространенное в природе. Например, деревья, которые имеют тяжелые плоды, после падения на землю прорастают, образовывая группы. Особенности такого произрастание обусловлены различными вариантами размножения из-за неоднородности окружающей среды.

Половая – представляет количественное соотношение разнополых особей.

Возрастная – показывает количество особей разных возрастов одного вида. Каждый вид, в зависимости от возраста, классифицируют следующим образом:

• предпродуктивные (те особи, которые не достигли зрелого возраста);
• репродуктивные (готовые к размножению);
• пострепродуктивные (особи, которые уже не могут размножаться).

Вся генетическая структура популяции зависит от возможных изменения и разнообразии генотипа. Как и в любой системе, популяции также присущи определённые параметры, которые дают ей полную характеристику.

Параметры

Практически все существующие популяции имеют характерные показатели: численность, плотность, рождаемость и смертность – данные параметры тесно связны между собой.

Численность популяции – общее количество особей одного вида, которые проживают на территории. Плотность означает, сколько особей приходится на единицу площади.

Многие группы не имеют сильных скачков в средней численности особей за год, так как:

• по естественным причинам гибнет одинаковая сумма представителей;
• при небольшой плотности, интенсивность размножения в разы увеличивается, и соответственно, наоборот;
• регулярное изменение окружающей среды создают барьеры для высокого показателя репродуктивности.

Даже имея стабильность, в численности популяции периодически происходят колебания. Основная причина их возникновения лежит в изменениях условий обитания, например:

• изменяющееся воздействие неорганической среды;
• резкие межвидовые перемены в отношениях;
• изменчивость в питании.

Перечисленные временные колебания влекут за собой изменения общего числа особей. Они формируются из таких процессов:

• рождаемость;
• смертность;
• эмиграция (отток особей из ареала обитания);
• иммиграция (приток новых представителей из вне).

Генофонд

Но одну из важнейших ролей играет количество особей, имеющие репродуктивную способность. Именно они формируют генофонд.

Генофонд популяции – представляет собой совокупность всех вариаций генов одного вида, передающиеся наследственным путем. Благодаря генным вариациям виды могут адаптироваться к окружающим условиям. Чем разнообразнее гены, тем лучше особи способны подстроиться под окружение.

Исходя из представленной информации, можно обобщить, что популяция – это совокупность представителей одной видовой категории, которые обитают на одно территории, имеют возможность свободно скрещиваться, а также обладают единым генофондом.

Биологический термин «популяция» впервые применен в 1903 году биологом из Дании Вильгельмом Людвигом Иогансеном (1857 - 1927) для обозначения группового произрастания одного вида растений.

Вконтакте

Общее понятие

Что такое популяция? Она (древние латиняне говорили: populus, из современных англ. population- население ) представляет собой совокупность представителей конкретного вида живых организмов, долгий временной отрезок живущих или произрастающих на одном территориальном пространстве, обособленно от особей других, схожих по аналогичным признакам групп.

Термин применяется в разнообразных областях естественных наук: экологии, медицине, демографии.

Если брать к примеру , то в соответствующей терминологии, понятие определяется, как сообщество животных или растений одного вида, имеющее единый генофонд (этот термин рассмотрим ниже), способное к устойчивому самовоспроизведению. В биологии под ней подразумевают группы организмов в составе определенного вида.

Самый простой пример — популяция человека на Земле. Если взять примеры из животного мира: пятнистого и благородного оленя, бурого и белого медведя, трески и пикши в морях бассейна Северного Ледовитого океана. Из мира растений: разные виды сосны и ели, осины и липы, дуба и вяза.

Какими параметрами характеризуется каждая популяция? Общепринятыми критериями являются:

• общее местообитание (ареал);
• единообразное происхождение общности организмов;
• относительная изолированность данной общности от иных схожих групп (так называемые межпопуляционные барьеры);
• соблюдение принципа панмиксии (свободного скрещивание) в составе группы, иначе говоря равная вероятность встречи всех существующих генотипов в пределах ареала.

Виды популяций

Видов живых организмов в дикой природе великое множество. Прежде всего надо выделить две глобальные популяции - животных и растений. И уже в них определяются подвиды той или иной конкретной группы организмов

В биологии структурно выделяются географически обусловленные группы, как пример, поселение белок в лесах Ульяновской области. Сгруппировавшиеся животные одного подвида (в нашем случае - белки), обитающие на географически однородном пространстве. Такая территория называется ареалом обитания.

В свою очередь популяции географические подразделяются на более мелкие - экологические (белки в хвойных и смешанных лесах одного района), а те — на еще более мелкие - элементарные или локальные (те же белки, но уже в разных частях одного леса).

По способности размножаться существует подразделение на:

• Постоянные , не нуждающиеся в притоке особей своего вида извне для поддержания численности на уровне необходимом для полноценного существования.
• Полузависимые , в которых определенное количество подобных особей со стороны поступает из вне, но и без них популяция способна существовать долгое время.
• Временные , в них смертность представителей выше видовой рождаемости, и существование находится в прямой зависимости от притока особей извне. Временные популяции часто формируются в местах с неблагоприятным климатом и нестабильной кормовой базой.

Внимание! Популяция весьма сходна с живым организмом, как биосистемой, тоже имеет организованную структуру, обладающую своей целостностью, генетической программой самовоспроизводства и особыми характерными механизмами саморегуляции и адаптации.

Структура популяции

Структура преимущественного числа существующих видовых поселений обусловлена формирующими их представителями, и размещением последних на территории обитания (вспоминая белок - общее число и процент разнополых зверьков в лесу). Чтобы было понятней рассмотрим по пунктам.

Итак, структура популяции бывает

Пространственная - распределение особей по занимаемой местности — сколько белок бегает и где. Оно, в свою очередь, подразделяется на:

• Случайное (если лес одинаков для всех белок, и они скачут в одинаковой природной обстановке). В этом случае зверьков немного, в «группы» они не сбиваются и не живут кучно водном месте.
• Равномерное. Встречается преимущественно у животных, обитающих в условиях жесткой конкуренции за кормовые ресурсы и места обитания. Некоторые виды хищных рыб, птиц и млекопитающих (медведи, например) трепетно охраняют свои охотничьи угодья и чужаков на них не жалуют.
• Групповое. Самое часто встречающиеся в природе. Здесь рассмотрим на примере растений. Некоторые деревья имеют большие, тяжелые плоды (орехи, желуди, орехи чинары и др.), которые падая рядом с деревом, тут же прорастают, образуя группы. И даже ландыши! Но, они обязаны этому вегетативному способу размножения (отпрыски от корневищ). Эти особенности произрастания вызваны тем, что окружающие условия среды неоднородны, места обитания ограничены, вид имеет характерные биологические качества и варианты размножения.

Половая — соотношение разнополых экземпляров (сколько в лесу белок-мальчиков и белок-девочек).

Возрастная - самая понятная. Сколько особей разного возраста. У любого вида, а порой, и в каждой популяции внутри вида существуют разные соотношения возрастных групп. Как правило, выделяют следующие экологические возраста:

• предрепродуктивный (организмы, не достигшие половой зрелости);
• репродуктивный (половозрелые);
• пострепродуктивный (представители, утратившие возможность к размножению).

Для животных и растений данная структура имеет существенные различия, но это отдельная тема для рассмотрения.

Генетическая структура популяции обусловлена изменчивостью и разнообразием генотипов (грубо говоря различием белок по окраске и размерам, и их вариациях при спаривании с последующим потомством).

Экологическая структура заключается в разделении какого-либо вида на группы отдельных представителей, по-своему взаимодействующих с условиями среды обитания. Именно здесь часто проявляется локальная популяция. Всё дело в том, что различие между типом и отдельной группой представителей, существующих в особых условиях общего ареала проживания, весьма условно.

В принципе, система функционирует подобно практически любой биологической системе. Соответственно для неё характерны: рост, развитие, выживаемость в изменяющихся условиях среды. Это обуславливает наличие определенных параметров.

Популяция белок

Параметры

Для большинства существующих популяций характерны: численность, плотность, рождаемость и смертность. Все эти характеристики к тому же находятся в тесной взаимосвязи и взаимозависимости.

Численность популяции - суммарное количество представителей вида, проживающих на территории. Плотность, соответственно, число особей данного вида на единицу площади ареала.

Во многих крупных группах средняя численность ежегодно изменяется не слишком сильно, в связи с тем, что:

• от естественных причин погибает примерно одинаковое число представителей;
• интенсивность размножения организмов растет при небольшой плотности популяции, а при увеличении, соответственно, снижается;
• постоянно меняющиеся природные условия и климатические факторы создают препятствия для высокой реализации репродуктивного потенциала.

Но, при даже при определенной стабильности, для популяционной численности характерны колебания. Главные причины указанных колебаний связаны с изменениями в условиях существования. А, именно:

Эти периодические колебания ведут к изменениям в общей численности, которые складываются из следующих явлений:

• рождаемость;
• смертность;
• иммиграция (вселение - приток особей со стороны);
• эмиграции (выселения представителей вида).

С этими факторами связаны так называемые популяционные волны.

Важно! Популяционные волны - внезапно возникающие значительные численные изменения.

Пример: сокращение в результате отстрела количества лис (абиотический фактор) ведет к популяционному увеличению полевых мышей (полевок).

Для популяций характерны численность, плотность, рождаемость и смертность.

Генофонд

Но особое значение имеет эффективная численность - количество половозрелых представителей вида, способных давать потомство. Именно ими формируется генофонд. И теперь рассмотрим это понятие конкретно.

Что такое генофонд популяции (пул генов). Это совокупность всех признаков (генов) вида и их вариаций, передающихся по наследству. Именно благодаря генам, белки из Сибири отличаются от белок из Канады. Генные вариации (аллели) обуславливают способность организмов приспосабливаться к постоянно меняющимся особенностями окружающей среды. Чем больше разнообразие генов, тем способней организм приспособиться к жизни.

В биологии существует такое понятие как идеальная популяция. Но, оно сугубо теоретическое и используется для моделирования процессов . Идеальную популяцию можно определить, как гипотетическую панмиктическую (т.е., особи которой имеют одинаковые шансы на скрещивание), с бесконечно растущей, сохраняющейся в поколениях, и независимой от естественного отбора, внешних факторов и мутаций, численностью.

Какова же основная роль понятия для существования живых организмов на планете? В экологии она определяется, как элементарная единица процесса микроэволюции (внутривидовые малые генные изменения в нескольких поколениях, ведущие к определенным изменениям особи, как внешним, так и внутренним), реагирующая на меняющиеся факторы окружающей среды перестройкой генофонда.

Функционирование популяции и динамика ее численности в природе

Популяция как форма существования видов в природе

Вывод

Исходя из изложенного, резюмируем. Популяция - есть совокупность представителей одного вида, обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся, обладающая единым генофондом, имеющая свою структуру, характеристики и параметры, аналогичными существующим биосистемам, и являющаяся элементарной микроэволюционной единицей.

Простейшей формой существования вида в природе является популяция. В этой статье мы разберёмся, что включает в себя данное понятие, узнаем какова роль популяции в эволюционном процессе.

Структура популяции

В биологии популяция – это целостность всех имеющихся особей одного вида, обитающих на одной территории и обладающих общим генофондом с возможностью свободно скрещиваться. Один вид живых организмов может в себя включать сразу несколько экосистем, которые чаще всего изолированы друг от друга.

В случае размещения в одинаковых условиях особей одного вида, взятых из разных экосистем, можно наблюдать сохранение их различий. Однако для получения плодовитого потомства такое скрещивание даёт лучшие результаты.

Рис. 1. Примеры популяций.

Популяции обеспечивают процесс микроэволюции и делятся на:

• половую;
• возрастную;
• экологическую;
• генетическую;
• пространственную структуру.

Рис. 2. Структура популяций.

Половая структура

Подразумевает процентное соотношение особей разного пола. Определяется оно различием хромосомных наборов. Однако часто случается так, что некоторые самки рождают только особей женского либо только мужского пола. В таком случае соотношение полов отклоняется от показателей 1:1.

Причиной тому могут стать не только генетические нарушения, но и экологические условия.

Возрастная структура популяции

Включает соотношение особей разного возраста, которые представляют приплоды одного или разных поколений. Поколение может включать представителей одного или нескольких приплодов. Возраст влияет на интенсивность процесса размножения, быстроту смены поколения, уровень смертности.

ТОП-1 статья которые читают вместе с этой

Генетическая структура

Определяется разнообразием и изменчивостью генотипов. Свойством экосистем является наличие определённого уровня разнообразия признаков, которые зависят от экологии и генетического предрасположения. Другими словами, один генотип способен дать множество вариаций фенотипов. Разнообразие зависит от численности особей и экологической ситуации. Изменение частоты генов может привести к вымиранию вида.

Пространственная структура

Определяется плотностью размещения и распределения на определённой местности членов экосистемы. Все особи имеют как индивидуальное, так и групповое пространство. Таким способом образуются стаи, колонии, стада. В зависимости от способа размещения в группе различают случайное, равномерное и скученное распределение.

Каждая особь играет свою роль в группе, при этом формируется социальная иерархия.
Она может быть:

• линейной (подчинение по рангам, когда последующий главенствует над предыдущим);
• параллельной (у самцов и самок отдельные вожаки).

Такая система взаимоотношений позволяет согласовывать поведение, которое будет выгодно для всех членов группы.

Экологическая составляющая

Экологической единицей является вид. Данная структура подразумевает распределение членов на группы в зависимости от взаимодействия с окружающими факторами природы.

Экологическая ниша включает в себя питание, места размножения и укрытия, а также другие факторы окружающей среды, которые необходимы для существования вида. Характеризуя экологическую нишу, используют два показателя: ширина и степень перекрытия другими нишами.

Динамика популяций

Динамика и рост численности экосистем зависит от внешних и внутренних факторов, таких как наличие пищи, враги, климат.

Основателем популяционной генетики является С.С. Четвериков, который назвал рост численности “волнами жизни”.

Точно определить среднее число особей можно при условии искусственной полной изоляции группы. В природе такое возможно при изучении островных экосистем. Определить численность можно соотношением рождаемости и смертности.

“Волны жизни” помогают иногда выдвигать вперёд редкие генотипы, проверяя их естественным отбором. Так, например, после холодной зимы в живых остаются более сильные, холодоустойчивые организмы.

Рис. 3. Пример динамики популяций.

Значение

С помощью функционирования популяций создаются условия необходимые для поддержания жизни на нашей планете. Своей жизнедеятельностью живые организмы влияют на окружающую среду ареала. Именно от экосистем зависит круговорот веществ в природе, создаются определённые условия, происходит взаимообмен между живой и неживой природой. Совместная работа популяций определяет характеристику биотических конгломераций и экологических условий.3.9 . Всего получено оценок: 155.

ДЕМЭКОЛОГИЯ – изучает взаимоотношения популяций с окружающей средой, демографию и ряд других характеристик популяций в свете их отношений с окружающей средой

По определению Николая Федоровича Реймерса:

ПОПУЛЯЦИЯ -- элементарная группировка особей одного вида, занимающая определенную территорию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды.

С.С. Шварц дает определение популяции с эвлоюционно-экологических позиций. ПОПУЛЯЦИЯ - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.

Особенности популяции:

Вероятность частых скрещиваний

Специфика местообитания

возможность передачи наследственной информации

Популяции является открытой системой, имею большое значение, так как на уровне популяций происходят

адаптации

естественный отбор

эволюционные изменения

Любая популяция характеризуется рядом признаков, имеет определенную структуру и организацию. Следует отметить, что особые свойства, присущие популяции, отражают ее состояние как группы организмов в целом, а не отдельных особей, т.е. свойство популяции как группы организмов не есть механическая сумма свойств каждого слагающего ее индивидуума

Популяции присущи пространственные (статические) и временные (динамические) характеристики.

К пространственным относятся

общая численность

плотность

пространственное распределение (дисперсия)

структура (возрастной и половой состав)

Характеризуют состояние популяции в какой-то определенный момент времени t

К временным характеристикам относятся

рождаемость

смертность

кривая роста.

Характеризуют процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени ∆t

ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ или статические характеристики.

ЧИСЛЕННОСТЬ ОСОБЕЙ В ПОПУЛЯЦИИИ – общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Особо важно, когда идет речь о редких и исчезающих видах

Способы определения численности:

простой подсчет (для всех не пригоден, только для малоподвижных, оседлых животных или растений);

мечение и кольцевания (случайную выборку помечают и выпускают, через некоторое время повторный отлов и установка доли меченых особей от общего числа пойманных)

отбор проб (подсчет микроорганизмов) ПРИМЕР о колебании численности красной саранчи в Африке в 1962 на юге Мороко уничтожила 7 тыс. т. апельсинов годовое потребление Франции

ПЛОТНОСТЬ ПОПУЛЯЦИИ – количество особей вида на единицу площади или единицу объема. Например, 200 кг рыбы на 1 га водоёма, или 5 млн диатомовых водорослей на 1 м3 воды, 500 деревьев на 1 га и т.д. Иногда бывает важно различать среднюю (численность/биомассу на единицу всего пространства) и экологическую плотность (численность/биомассу на единицу обитаемого пространства, то есть на единицу площади или объёма, которые фактически могут быть заняты данной популяцией).

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Различают три типа распределения особей популяций: групповое, случайное и равномерное.

Равномерное распределение встречается там, где между особями очень сильна конкуренция или существует антагонизм (непримиримая враждебность). ПРИМЕР: У деревьев в лесу конкуренция за свет очень велика, поэтому наблюдается тенденция отстоять друг от друга примерно на одинаковые расстояния. В хаосе птичьих колоний гнёзда расположены на таких расстояниях одно от другого, чтобы сидящие на гнезде особи не могли клевать друг друга. Такой тип распределения встречается у хищников с четкой территориальностью – хищники «метят » территорию для защиты от конкурентов. Редко в природе, но может быть искусственно создано человеком (фруктовые сады, посев культур).

Групповое распределение это наиболее распространенный тип в природных экосистемах, является своеобразным приспособительным фактором в функционировании популяций. ПРИМЕРОВ огромное множество. Огромными косяками передвигаются с места на место рыбы, стаи птиц при перелетах, колонии гнездящихся птиц. Ввиду того, что условия среды обитания в разных местах различны, особи обычно скапливаются там, где среда наиболее благоприятна для них. Например, саламандры распределяются в лесу скученно под поваленными деревьями, там, где влажность повышенная.

ВРЕМЕННЫЕ или динамические характеристики

РОЖДАЕМОСТЬ – это способность популяции к увеличению численности (воспроизводству). Обычно рождаемость выражают как скорость, определяемую путём деления общего числа появившихся особей на некоторый промежуток времени – час, день, год (общая рождаемость). Различают максимальную (абсолютную) рождаемость – теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях, и экологическую (реализованную) рождаемость – увеличение численности популяции при фактических условиях среды.

СМЕРТНОСТЬ отражает гибель особей в популяции. Её можно выразить числом особей, погибших за данный период. Экологическая смертность – гибель особей в данных условиях среды. Величина не постоянная, изменяется в зависимости от условий среды и состояния популяции. Теоретическая минимальная смертность – величина постоянная для данной популяции. Даже в самых идеальных условиях особи будут умирать от старости. Этот возраст определяется физиологической продолжительностью жизни, которая, конечно, часто превышает экологическую продолжительность жизни.

ПРИРОСТ ПОПУЛЯЦИИ это разность между рождаемостью и смертностью.

Популяции регулируют свою численность путем обновления или замещения особей. Особи появляются в популяции благодаря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смертности и эмиграции.

При сбалансированной интенсивности рождаемости и смертности формируется стабильная популяция.

Часто отмечается превышение рождаемости над смертностью, численность популяции растет вплоть до такой степени, что может наступить вспышка массового размножения. Подобные популяции называются растущими. (колорадский жук, ондатра из 5 особей в 1905 г в окрестностях Праги).

Однако при чрезмерном развитии популяции ухудшаются условия существования популяции, что вызывает ее переуплотнение, приводит к резкому возрастанию смертн6ости и численность начинает сокращаться. Если смертность превышает рождаемость, популяция становиться сокращающейся. (популяции соболей, бобров, зубров, воробьев в Праге).

Понятие о популяции в экологии

Степень обособленности популяций

Если члены вида постоянно перемещаются и перемешиваются на обширных пространствах, такой вид характеризуется небольшим числом крупных популяций. Большими миграционными способностями отличаются, например, северные олени и песцы. Результаты мечения показывают, что песцы перемещаются за сезон на сотни, а иногда более чем на тысячу километров от мест размножения. Северные олени совершают регулярные сезонные кочевки также в масштабах сотен километров. Границы между популяциями таких видов проходят обычно по крупным географическим преградам: широким рекам, проливам, горным хребтам и т. п. В некоторых случаях подвижный вид при относительно небольшом ареале может быть представлен одной-единственной популяцией, например кавказский тур, стада которого постоянно кочуют по двум основным хребтам этого горного массива.

При слабо развитых способностях к перемещению в составе вида формируется множество мелких популяций, отражающих мозаичность ландшафта. У растений и малоподвижных животных число популяций находится в прямой зависимости от степени разнородности среды. Например, в горных районах территориальная дифференцировка таких видов всегда более сложна, чем на ровных открытых пространствах. Примером вида, у которого множественность популяций определяется не столько дифференцировкой среды, сколько особенностями поведения, является бурый медведь. Медведи отличаются большой привязанностью к местам своего обитания, поэтому в пределах обширного ареала представлены множеством относительно мелких группировок, отличающихся друг от друга по ряду свойств.

Степень обособленности соседних популяций вида очень различна. В некоторых случаях они резко разделены территорией, непригодной для обитания, и четко локализованы в пространстве, например популяции окуняи линя в изолированных друг от друга озерах или популяции пластинчатозубой крысы, белоусой славки, индийской камышевки и других видов в оазисах и долинах рек среди пустынь.

Противоположный вариант – сплошное заселение видом обширных территорий. Такой характер распространения свойствен, например, малым сусликам в сухих степях и полупустынях. В этих ландшафтах плотность их населения повсеместно высока. Отдельные непригодные для жизни участки легко преодолеваются при расселении молодняка, а в благоприятные годы на них возникают временные поселения. Здесь вычленить границы между популяциями можно лишь условно, между областями с разной плотностью населения.

Другой пример сплошного распространения вида – семиточечная божья коровка. Эти жуки встречаются в самых различных биотопах и разных природных зонах. Вид характеризуется, кроме того, предзимними миграциями. Границы между популяциями в таких случаях почти не выражены. Однако, поскольку совместно обитающие особи контактируют между собой чаще, чем с представителями других частей ареала, население удаленных друг от друга мест можно считать разными популяциями.

В пределах одного и того же вида могут быть популяции как с хорошо различимыми, так и со смазанными границами (рис

8.1. Понятие о популяции в экологии

Популяцией в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды или другие обитающие совместно виды организмов. В популяциях проявляются в той или иной степени все формы связей, характерные для межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи– это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

При половом размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает вегетативное, партеногенетическое или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют законы, позволяющие таким образом использовать ограниченные ресурсы среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в основном через количественные изменения населения. Популяции многих видов обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

Таким образом, популяции, как групповые объединения, обладают рядом специфических свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

Основные характеристики популяций:

1) численность– общее количество особей на выделяемой территории;

2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

3) рождаемость– число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

5) прирост популяции– разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим и генетическим особенностям отражают структуру 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 популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется еще и приспособительными чертами групповой организации, которые являются свойствами популяции как надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

8.2. Популяционная структура вида

Каждый вид, занимая определенную территорию (ареал), представлен на ней системой популяций. Чем сложнее расчленена территория, занимаемая видом, тем больше возможностей для обособления отдельных популяций. Однако в не меньшей степени популяционную структуру вида определяют его биологические особенности, такие, как подвижность составляющих его особей, степень их привязанности к территории, способность преодолевать естественные преграды.

Понятие популяции

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих определенную территорию. Согласно определению С. С. Шварца, популяция - это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно изменяющихся условиях среды.

Слово "популяция" происходит от латинского populus - народ, население. Популяциям свойственен рост, развитие, способность поддерживать существование в постоянно меняющихся условиях, т. е. популяции обладают определенными генетическими и экологическими характеристиками.

Популяции карасей

Основные характеристики популяции

Пространственное распределение особей.

Особи, составляющие популяцию, могут иметь различные типы пространственного распределения, выражающие их реакции на благоприятные и неблагоприятные физические условия или конкурентные отношения. Знание типа распределения организмов очень важно при оценке плотности популяции методом выборки.

Состояние и функционирование популяции зависит как от общей численности популяции, так и от пространственного размещения особей. Различают случайное, равномерное и групповое распределение особей и их групп. Рассмотрим пример, в котором с помощью математической обработки результатов экспериментов можно определить характер распределения особей в популяции.
Под выборкой мы будем понимать серию экспериментов по оценке плотности популяции. Обозначим количество выборок n. Если через m обозначить среднее число особей в каждой выборке, то дисперсию s2, с помощью которой можно судить о характере пространственного распределения особей, определяют по формуле

,

где s2 - мера рассеяния, или отклонения, значений x от среднего m (дисперсия); х - число особей в каждом эксперименте.

Предположим, мы провели 3 серии экспериментов (n = 3), данные этих экспериментов приведены в таблице.

				(m-x)2

В случае равномерного распределения s2 равна нулю, поскольку число особей в каждом выборе постоянно и равно среднему. При случайном распределении среднее m и дисперсия s2 равны (при достаточном количестве выборок n). При групповом распределении дисперсия s2 выше среднего, и разница между ними тем больше, чем сильнее тенденция организмов к образованию скоплений.

В нашем случае s2>m, значит мы имеем групповое распределение особей.

Равномерное распределение особей встречается в природе крайне редко. Оно чаще связано с острой конкуренцией между разными особями. Такой тип распределения характерен, например, для хищных рыб и колюшек с их территориальным инстинктом. Пример равномерного распределения дает также пластинчатожаберный моллюск, живущий на песчаных пляжах по берегам Ла-Манша.

Случайное распределение встречается только в однородной среде и у видов, не обнаруживающих склонности к скоплению. Первоначально распределение мучного хрущака в муке совершенно случайное.

Распределение группами - гораздо более распространенное. Группы в свою очередь могут распределяться случайно или образовывать скопления. Особенно хорошо изучено пространственное размещение деревьев в лесу. Если деревья в лесу состоят из одной породы, то вначале они обычно распределяются скоплениями, и только со временем их размещение становится более равномерным, а густота в результате внутривидовой конкуренции уменьшается. Таким равномерным пространственным распределением отличаются, например, сосновые и буковые леса. В смешанных растительных сообществах подавляемые виды обычно образуют "букеты" (групповое распределение), а доминирующие виды имеют равномерное распределение.

Численность популяции -
это общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Оно никогда не бывает постоянно и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. В процессе размножения происходит рост популяции, смертность же приводит к сокращению ее численности.

Плотность популяции определяется количеством особей (либо биомассой) на единице площади или в единице объема, занимаемого популяцией. Например, 150 растений сосны на 1 га или 0,5 г циклопов в 1 м3 воды характеризуют плотность популяции этих видов.

Смертность - это количество особей, погибших за определенный период. Различают три типа смертности.
Первый тип характеризуется смертностью, одинаковой во всех возрастах;
второй тип отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития;
третий тип характеризуется повышенной гибелью взрослых (старых) особей.

Кривые выживаемости (смертности) (по Э. Макфедьену)

Прирост популяции - разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным. Прирост населения в Санкт-Петербурге в 1990 г. составил -1,4 (рождаемость 10,8; смертность 12,2 чел. на 1000 человек), в 1993 г. он составил -10,8 (рождаемость 6,6; смертность 17,4), а в 1996 г. величина прироста составила -7,5 (рождаемость осталась 6,6; а смертность уменьшилась до 14,2).

Темп роста - средний прирост за единицу времени.
Если обозначить через R0 среднее число потомков, достигших репродуктивного возраста, производимых одной особью данного вида за всю жизнь (чистая скорость размножения), то при

R0>1 популяция растущая;
R0=1 популяция стабильная;
R0<1 популяция сокращающаяся.

Половая и возрастная структура популяции.
Половая структура отражает соотношение полов популяции; этот показатель особенно важен для видов с преобладающим половым размножением. Возраст и условия наступления половой зрелости самцов и самок оказывают существенное влияние на поддержание численности популяции.

Самцы и самки нередко по-разному проявляют себя в сообществе через своеобразие питания, ритмы жизни и поведение. Например, самки многих комаров, некоторых клещей и мошек являются кровососущими, самцы же питаются нектаром. Из-за своих сравнительно малых размеров самка куницы оказывается более всеядной по сравнению с самцом, в рационе которого преобладают белки и крупные птицы.

Возрастная структура отражает не только соотношение различных возрастных групп в популяции, но и то, как меняется это соотношение в разные сезоны года, при смене биогеоценозов, какова скорость обновления популяции и каково взаимодействие возрастных групп с окружающей средой.

Существует множество классификаций живых организмов по возрасту. Например, Г. А. Новиков выделяет пять возрастных групп животных:

новорожденные - до момента прозревания;

молодые - подрастающие особи, еще не достигшие половой зрелости;

полувзрослые - близкие к половой зрелости;

взрослые - половозрелые животные, которые размножаются или физиологически способны к этому;

старые - переставшие размножаться особи.

Обычно в популяции присутствуют все возрастные группы, между ними наблюдаются постепенные переходы, и регулярное возобновление обеспечивает поддержание оптимального уровня численности. Иногда это соотношение может быть нарушено: сокращение численности какой-то возрастной группы может привести к деградации популяции или наоборот, к чрезмерному ее увеличению. Количественное соотношение возрастных групп может служить индикатором состояния популяции и ее будущего в биогеоценозе. Примеры основных типов возрастных пирамид приведены на рисунке.

Человеческую популяцию также можно охарактеризовать половозрастной структурой. Пример такой структуры для населения России приведен на стр. 85.

Чем сложнее половозрастная структура, тем выше приспособительные возможности популяции.

Основные типы возрастных пирамид

Несколько слов о таком важном показателе популяции, как средняя продолжительность жизни. Рассмотрим его на примере человеческой популяции. Ученые считают, что предельная видовая продолжительность человеческой жизни 110-120 лет. Однако в действительности, в результате воздействия различных экологических и социально-экономических факторов, она значитель-
но ниже, хотя и имеет тенденцию к повышению. Существуют подтверждения того, что в Древнем Риме и Древней Греции средняя продолжительность жизни составляла всего 25 лет. В средние века она поднялась до 30 лет. В России на рубеже XIX и XX вв. - до 32 лет. В наши дни по мере развития цивилизации средняя продолжительность жизни в мире возрастает, прежде всего благодаря снижению младенческой и детской смертности. В 1950 г. для мира в целом она составляла 50 лет, а в 1990 г. - 63 года.

В настоящее время в России продолжительность жизни мужчин составляет в среднем 54-56 лет, а женщин 68-69 лет.