Популяция в экологии

В природе каждый вид имеет свой ареал (зону распространения) – территорию, на которой он встречается. Так шимпанзе живут в основном в Африке, белые медведи – в приполярных областях, бамбук растет во влажных и теплых регионах Азии.

Однако в пределах ареала в большинстве случаев представители вида обитают не везде. Вид разделяется на популяции – скопления особей, обособленные от других подобных, и в пределах своего обособления чаще взаимодействующие между собой.

Разделение на популяции связано с тем, что в зоне распространения вида могут быть места, неблагоприятные для жизни особей данного вида. Другими словами, понятие популяции возникает из-за того, что вид вынужденно неоднородно распределен в пространстве.

Хотя особи в пределах одной популяции чаще контактируют между собой, чем с представителями других популяций, полностью популяции не изолированны друг от друга. Иначе через какое-то время нарушается генетическое единство вида и образуются два разных. В этой связи с точки зрения эволюционной теории именно популяция является единицей эволюции.

Структура каждой популяции (возрастные и половые характеристики) во многом зависит от особенностей вида. При этом разные популяции одного вида могут отличаться друг от друга из-за обитания в разных условиях. Для одной популяции условия обитания могут быть более благоприятными, чем для другой.

Чем шире вид распространен в природе, тем более отличными друг от друга могут быть представители разных популяций, так как каждая со временем адаптируется к своим экологическим условиям, которые отличаются от тех, которые имеются в других местах.

Именно в популяциях реализуются внутривидовые взаимодействия между особями, в основном это конкурентные и взаимовыгодные биотические связи. Что конкретно они из себя представляют, зависит от вида. Так в стадах важна роль лидера, животные проживают в них в течение всей жизни. Стаи менее постоянные объединения, однако для них характерна более сложная скоординированность поведения особей. У социальных млекопитающих (обезьяны, слоны, волки) в группах создаются сложные межличностные отношения.

Обратите внимание, что группа животных (стадо, стая, прайд, семейное объединение) – это зачастую не популяция, а составляющая ее часть, то есть популяция данной местности может состоять из нескольких или множества подобных групп.

Для многих видов характерно территориальное поведение особей. В зависимости от его особенностей распределение особей в пространстве определяется спецификой вида.

Основными характеристиками популяции являются ее численность, плотность, структура.

Если плотность заселения местности в одной популяции больше, чем в другой, это значит, что первая популяция проживает в лучших условиях по сравнению со второй. Другими словами, численность и плотность популяции отражают приспособленность вида к условиям определенной местности.

Плотность отличается от численности тем, что подразумевает количество особей на единице пространства. Например, количество особей на 1 квадратном километре площади. Плотность позволяет сравнивать разные по занимаемой площади популяции.

Структура популяции – это соотношение в ней особей разного пола и разного возраста (возрастная структура и половая структура популяции).

Основные процессы, происходящие в популяциях, – это рождаемость и смертность (число особей, родившихся или умерших за определенный период времени), иммиграция и эмиграция (вселение и выселение за период). Поскольку оценка этих показателей происходит во времени, это временные характеристики, а не количественные как плотность, численность и структура. Например, количество особей родившихся за год или покинувших территорию за сезон.

При этом численность популяции зависит от соотношения процессов рождаемости, смертности, вселения и выселения.

Демография популяции – это описание ее полового и возрастного состава. Оценка демографических характеристик позволяет определять устойчивость популяции и возможности ее роста.

Возрастная структура популяции в первую очередь является следствием особенностей жизненного цикла особей вида. А вот различия в популяциях одного вида есть реакция вида на разные внешние условия, то есть определяются ими.

Есть виды, чьи популяции состоят из представителей одного возраста (однолетние растения; ряд членистоногих, когда вид перезимовывает в виде яиц нового поколения). В таких популяциях может наблюдаться сильное колебание численности, в зависимости от внешних условий.

Для видов, в популяциях которых живут представители разных возрастов и поколений, особи размножаются по много раз на протяжении достаточно длительной жизни, речь идет о сложной возрастной структуре. Такие популяции не подвержены резким колебаниям численности.

Соотношение возрастных групп выражают через пирамиду возрастов.

Если пирамида имеет самую широкую часть в своем основании (много молодых), значит перед нами растущая популяция. Со временем молодые особи станут половозрелыми и дадут много потомства. В результате этого численность популяции вырастет.

В случае стационарной популяции количество особей, входящих в размножающуюся возрастную группу, примерно равно количеству, выходящих из нее. Таким образом, численность популяции остается на одном уровне.

В популяции, численность которой ожидаемо будет уменьшаться, молодняк не успевает замещать собой стареющих особей. Однако для видов со сложной возрастной структурой и большой длительностью жизни особей пирамида может походить на регрессивный тип, но не быть таковой.

Поэтому для каждого вида при устойчивой численности будет своя пирамида. У видов с заботой о потомстве и длительной жизнью широкой может быть средняя часть.

В природе численность популяции не может расти бесконечно, так как имеются ограничения по ресурсам, то есть среда имеет пределы своей емкости. Для слишком большого количества особей становится недостаточно места и еды.

Когда популяция поселяется на новом для нее месте, то после прохождения критического периода наблюдается быстрый рост численности. Через какое-то время рождаемость и смертность начинают уравновешивать друг друга и кривая роста популяции переходит в прямую, параллельную оси времени и перпендикулярную оси численности.

Это не значит, что колебаний численности вообще нет. Ведь популяция постоянно испытывает влияние абиотических и биотических факторов, которые могут в определенные периоды становиться как благоприятными, так и неблагоприятными. В результате численность может увеличиваться или уменьшаться. Однако в самих популяциях есть выработанные в процессе эволюции внутренние механизмы, приводящие к стабилизации численности. Также регулирующую функцию может выполнять биоценоз. И чем он богаче видами, тем лучше будет стабилизировать.

Какими способами контролируется численность популяции? Среди ограничителей численности есть как внешние факторы, так и внутренние. К первым относятся неблагоприятные условия, хищники и паразиты, конкуренты.

К внутренним ограничителям численности относятся изменения в самих популяциях, которые происходят в ответ на рост плотности особей на определенной территории. Эти изменения обеспечиваются за счет внутривидовых отношений, которые формировались в процессе эволюции, в том числе чтобы обеспечить саморегуляцию численности популяции.

Например, у представителей вида может быть эволюционно закреплено поведение, когда молодые особи уходят с территории родителей и ищут новую. Другими словами, территориальное поведение также является ограничителем роста численности на определенной местности. У оседлых животных может возрастать агрессия по отношению друг другу. И эта агрессия снижает фертильность самок.