Оцінка стану і перспективи розвитку популяцій

ОСНОВИ ПОПУЛЯЦІЙНОЇ ЕКОЛОГІЇ

Розділ 11. ПОПУЛЯЦІЯ ЯК ОБ’ЄКТ ВИКОРИСТАННЯ

Основні терміни і поняття: Флуктуації, осциляції, середня і специфічна швидкість росту популяції, коефіцієнт приросту популяції.

11.1. Оцінка стану і перспективи розвитку популяцій

Дослідження популяції повинно базуватися на таких основних положеннях:

1) популяція – складна біологічна система надорганізмового рівня, динамічна, здатна до саморегуляції;

2) вона функціонує лише в межах певних екосистем;

3) структура, особливості функціонування

і розвитку її визначаються типовими біологічними властивостями виду і своєрідністю кожної особини та адаптацією до конкретних умов середовища;

4) популяція розвивається як за біологічними закономірностями, так і під дією екологічних факторів середовища.

У попередніх розділах було наголошено, що основними показниками, які характеризують розмір популяції, її стан і напрямок розвитку є, насамперед, чисельність і щільність та здатність до їх відтворення.

Вивчаючи популяцію, еколог-дослідник повинен проаналізувати всі процеси, які відбивають особливості її розвитку в конкретних умовах

і, зокрема, структуру, темпи і швидкість росту чи скорочення розмірів.

Якщо число організмів, що нараховуються в даній популяції, через певні проміжки часу відкладати на осі ординат (У), а час періодичних підрахунків (через кожен день, тиждень, місяць, рік) – на осі абсцис (Х), отримуємо криву певної конфігурації, яка показуватиме зміни чисельності популяції, її розмір, тенденцію розвитку.

Про розмір популяції свідчить чисельність, яку визначають підрахунком особин з використанням різних методів.

Ріст популяції виду визначається властивими йому швидкістю, що зумовлюється як біологією розмноження, так і впливом екологічних факторів.

Динаміка зміни чисельності особин у популяціях може мати різний характер, залежно від виду організмів та умов середовища.

Як уже згадувалося у попередніх розділах, у природних популяціях ріст частіше відбувається за типом сигмоподібної кривої. Чисельно вона визначається максимально можливим числом особин у даних умовах.

У випадку, коли N > K швидкість росту популяції від’ємна величина і число особин в ній зменшується. При N < K швидкість росту популяції додатна, число особин у ній прогресивно зростає. При N = K розміри популяції не змінюються.

У природі має місце і інший тип росту чисельності популяції – у вигляді j-подібної кривої, що описується рівнянням:

Такий ріст популяції іноді називають ростом типу “бум-крах”. У цьому випадку зростання чисельності особин у популяції йде швидко, але потім в момент виснаження ресурсів починається різкий спад. Стабілізація чисельності особин у популяції за цього типу росту не спостерігається.

Стійке існування популяції забезпечується певною специфічною для виду оптимальною щільністю і чисельністю. При розрідженому заселенні популяційної території ускладнюються зустрічі партнерів для розмноження, територію важко оберігати від вторгнення конкурентів. Тому при дослідженні популяції важливо враховувати не Абсолютну щільність, що виражає загальну насиченість її особинами всієї території, а Екологічну, яка вказує наскільки густо заселена доступна частина цієї території. Цю особливість чітко визначив Елтон (1933), назвавши Екологічну щільність економічною, оскільки вона свідчить про ефективність використання популяцією території для свого росту.

При вивченні щільності необхідно також враховувати площу для однієї особини, спосіб життя і характер розподілу на території.

Чисельність і щільність – мінливі ознаки, вони можуть зростати чи зменшуватись під впливом різних лімітуючих факторів до певної межі. Коливання чисельності особин, що є типовими для багатьох видів рослин і тварин, називаються Флуктуаціями.

Кожному виду організмів властива певна верхня і нижня межа величини популяції у конкретних умовах середовища. Ці межі визначаються розмірами особин, особливостями розмноження і місцем у харчовому ланцюгу. Чим нижчий трофічний рівень, тим більша щільність особин, що зв’язано з потоком енергії.

Середня швидкість росту популяції визначає середню зміну числа особин за певний час. Її величина свідчить про темп росту популяції. Вона залежить від Специфічної швидкості, що визначається як швидкість росту популяції поділеної на число організмів, що були на початку. Отже, Вона вказує на те, скільки нових особин припадає на одну материнську особину чи одну сім’ю.

Де N 0 – число особин на початку досліду,

NІ – число особин на даний час,

∆ N – зміна числа особин за певний час (t),

Vcn. – число нових особин, що припадає на одну самку або сім’ю за даний час.

Вияснення механізмів, які лежать в основі зміни чисельності популяцій, дуже важлива екологічна проблема. Флуктуації виникають під впливом зовнішніх умов та під дією внутрішніх факторів. Варто нагадати про сезонні зміни величини популяції у москітів, комарів, бур’яну амброзії полинолистої.

Певну зацікавленість викликає зміна щільності популяції, що не пов’язана з сезонністю, але має чітку періодичність. Такі зміни чисельності називають Осциляцією. Це цикли зміни чисельності, що відзначаються піками і спадами, які повторюються періодично через кожні кілька років. На основі них можна завчасно прогнозувати величину популяції у деяких видів комах-шкідників поля чи лісу, гризунів, птахів, а також риб та рослин.

Відомо, що чисельність популяції рисі досягає максимуму через кожні 9-10 років, після чого протягом декількох років зустрічається рідко. Для мишей, полівок, лемінгів характерні 3-4-річні цикли. Відомі спалахи чисельності сарани до незвичайних розмірів через кожні 40 років, коли вона переселяється на поля і масово знищує посіви. Описані випадки спряженої осциляції чисельності гризунів і злакових культур, плодоношення хвойних і білки, хижаків і їх жертв.

Враховуючи те, що швидкість росту популяції та її збільшення залежать від народжуваності, важливо знати Реалізовану Народжуваність у порівнянні з Максимальною, тобто теоретично можливою, яку могла б досягти, здатна до розмноження частина популяції в ідеальних умовах.

Таке співставлення свідчитиме про те, наскільки конкретні умови існування популяції забезпечують можливості реалізації її біотичного потенціалу і плодючості особин.

Звичайно ні величину популяції, ні очікувані зміни в ній (в сторону збільшення чи зменшення) не можна визначити на основі народжуваності чи смертності. Важливою ознакою є виживання та специфічна смертність різних вікових груп або на різних стадіях онтогенезу. Реальним приростом популяції вважається число нових особин, що з’явилися в складі популяції внаслідок розмноження. Коефіцієнт приросту популяції, тобто чиста величина репродукції, ставитиме:

R 0 = Σ lx – mx, (11.4)

Де Lx – число особин даної популяції, що виживають в певній віковій групі з розрахунку на 1000 особин (Lx стосується лише самок);

Mx – показник специфічної вікової народжуваності, що означає, скільки здатна народити самка в певному віці.

Якщо перемножити показники Lx на Mx у кожній віковій групі і добутки додати, отримуємо чисту величину репродукції популяції. У природі, в стабільних умовах величина R0 для популяції повинна становити 1, що вказує на рівновагу між смертністю і народжуваністю.

Дуже важливим для оцінки популяції є Дані про стабільний розподіл в ній організмів по статево-вікових групах, про їх специфічну плодючість на різних етапах життя з врахуванням умов конкретного регіону.

У швидкоростучих популяціях переважають молоді особини. Перевага в складі популяції старих, що втратили здатність до розмноження, є лімітуючим фактором її росту.

Всі вищезгадані характеристики популяції мають безпосереднє практичне використання.

Так, у промислових птахів, ссавців співвідношення числа тварин першого року життя і старіших, яке визначають у кінці мисливського сезону, служить показником того, в якому напрямку розвивалась популяція. Високий процент молодих особин у порівнянні з дорослими, вказує на те, що сезон був вдалим і за умов, що смертність молодих не буде високою, популяція в наступному році зросте.

Отже, визначати чисельність популяції та її динаміку необхідно з врахуванням основних параметрів, від яких вона залежить у конкретному середовищі.

Для підрахунку загальної чисельності і оцінки стану популяції в кінці року (сезону) можна скористатися уже згадуваною формулою:

N = Nt + В – D + I – Е, (11.5)

Де N – число особин популяції вкінці року (сезону);

Nt – число особин, популяції на початку року (сезону);

В – число особин, що народились за цей час;

D – число особин, що померли за цей час;

І – число особин, що іммігрували з інших популяцій;

Е – число особин, що емігрували в інші популяції.