Экология популяций и сообществ

Наибольшей сложности этологическая структура достигает у общественных насекомых (пчел, муравьев, термитов, ос), когда наблюдается четкое распределение обязанностей и согласованная совместная деятельность (например, при построении термитника или муравейника).

Рассмотренные характеристики структуры популяций вместе с условиями обитания определяют такие групповые особенности, как численность популяций, плотность их распределения, рождаемость, смертность, темпы роста и др. У популяций разных видов свой специфический характер изменений выживаемости в зависимости от возраста и свои темпы эволюции. От рождаемости зависит биотический потенциал сообществ, т.е., то максимальное потомство, которое может дать одна особь (одна пара) в год или за свой жизненный цикл. Для одних видов характерна высокая смертность в начальный период жизни (главным образом, при R-отборе), а для других - в пожилом возрасте (при K-отборе). Изменение условий жизни может привести к другому характеру выживаемости и другому уровни биотического потенциала. Всего 100 лет назад средняя продолжительность жизни человека была примерно в 2 раза меньше (главным образом вследствие высокой смертности в детском возрасте и от инфекционных болезней), чем сейчас, а кривая выживаемости имела резкий спад в первые годы жизни.

Существенный интерес представляет плотность распределения популяции, оказывающая значительное влияние на жизнедеятельность и выживаемость. Уровень жизнедеятельности и выживаемости резко снижаются при минимальных и чрезмерно высоких значениях плотности, а сам характер зависимости этих показателей от плотности сходен с графиком рис. 1.1. Снижение выживаемости и жизнедеятельности при высокой плотности объясняется массовым эффектом, а при низкой - резким уменьшением контактов между особями.

Рассмотренные выше особенности лежат в основе эволюции популяций. Ее формализованное описание выражено логистической (S-образной) функцией, учитывающей несущую способность окружающей среды (К), исходную численность популяций (N), рождаемость (r) и смертность (m):

(1.1)

При любом начальном значении N число особей популяций через какое-то время выходит на устойчивый уровень - уровень насыщения. Разумеется, и устойчивость численности популяций на уровне насыщения, и сам процесс выхода на него не являются гладкими. Непостоянство климатических условий, болезни, конкуренция могут менять N в несколько раз. Сообщества приспосабливаются к перечисленным факторам: создают запасы пищи, меняют уровень активности и т.д.

Логистическая функция не подходит для формализованного представления динамики популяций с низкой плотностью, в которых каждая особь играет собственную роль и более полно реализует свои способности.

Однако, в целом логистическая функция и ее графическое представление с полным основанием могут быть рекомендованы для прогнозирования динамики популяций и объяснения ряда специфических эффектов, вызываемых изменением К, m и r. Исследование этой функции показало, что при постоянстве несущей способности среды и значениях 0<r<2 наблюдается монотонное приближение N к равновесию; в случае 2<r<2,44 развитие идет с двухлетними колебаниями численности, при 2,44<r<2,57 выраженность колебаний возрастает, их период увеличивается в несколько раз, а численность меняется в сотни раз. При r > 2,57 развитие становится хаотическим.

С учетом имеющихся данных о реальных вариантах динамики популяций, результатов ее математического моделирования, а также с учетом конкуренции различных видов из-за ресурсов и воздействий сверхсистем (в наше время такой сверхсистемой для сообществ живых организмов является экономическая деятельность человека) можно выделить 4 основных типа эволюции популяций (рис. 1.3).

Еще статьи

Кадмий в биосфере и его влияние на живые организмы
Конец ХХ и начало ХХI века характеризуется широким использованием химических веществ во всех сферах человеческой деятельности, включая сельское хозяйство, производство продуктов питания и т.д. Согласно Программе Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). К основным ...