علل نوسانات جمعیت نوسانات درازمدت جمعیت پویایی جمعیت روستاها در امپراتوری روم غربی

در شرایط مساعد، رشد جمعیت مشاهده می شود و می تواند آنقدر سریع باشد که منجر به انفجار جمعیت شود. مجموع همه عوامل مؤثر در رشد جمعیت را پتانسیل زیستی می نامند. او به اندازه کافی بلند است انواع متفاوت، اما احتمال رسیدن به حد جمعیت در شرایط طبیعی کم است، زیرا با عوامل محدود کننده (محدود کننده) مخالف است. به مجموعه عواملی که رشد جمعیت را محدود می کند، مقاومت محیطی می گویند. به حالت تعادل بین پتانسیل زیستی گونه و مقاومت محیطی که پایداری جمعیت را حفظ می کند، هموستاز یا تعادل پویا می گویند. اگر نقض شود، نوساناتی در اندازه جمعیت رخ می دهد، یعنی. او تغییر می کند

تمیز دادن دوره ای و غیر دوره اینوسانات جمعیت اولین آنها در طول یک فصل یا چندین سال اتفاق می افتد (4 سال - چرخه دوره ای باردهی سرو، افزایش تعداد لمینگ ها، روباه های قطبی، جغدهای قطبی؛ یک سال بعد، درختان سیب در زمین های باغ میوه می دهند). مورد دوم شیوع تکثیر انبوه برخی از آفات گیاهان مفید است، زمانی که شرایط محیطی زیستگاه ها نقض می شود (خشکسالی، سرمای غیرمعمول یا زمستان های گرم، فصل های رشد بیش از حد بارانی)، مهاجرت های پیش بینی نشده به زیستگاه های جدید. نوسانات دوره ای و غیر تناوبی تعداد جمعیت ها تحت تأثیر عوامل محیطی زیستی و غیر زنده که مشخصه همه جمعیت هاست، امواج جمعیتی نامیده می شود.

هر جمعیتی ساختار کاملاً مشخصی دارد: ژنتیک، جنسیت و سن، فضایی و غیره، اما نمی‌تواند از تعداد افراد کمتر از آنچه برای رشد پایدار و مقاومت جمعیت در برابر عوامل لازم است تشکیل شود. محیط خارجی. این اصل حداقل اندازه جمعیت است. هر گونه انحراف پارامترهای جمعیت از بهینه نامطلوب است، اما اگر بیش از حد باشد ارزش های بالاآنها خطر مستقیمی برای وجود گونه ایجاد نمی کنند، سپس کاهش به حداقل سطح، به ویژه در اندازه جمعیت، تهدیدی برای گونه است.

اما در کنار اصل حداقل اندازه جمعیت، اصل (قاعده) حداکثر جمعیت نیز وجود دارد. این در این واقعیت نهفته است که جمعیت نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد. فقط از نظر تئوری قادر به رشد نامحدود در تعداد است.

طبق نظریه H.G. اندروارتی - L.K. توس (1954) - نظریه محدودیت های اندازه جمعیت - تعداد جمعیت های طبیعی به دلیل کاهش منابع غذایی و شرایط پرورشی، غیرقابل دسترس بودن این منابع و دوره بسیار کوتاه شتاب رشد جمعیت محدود می شود. نظریه "محدودیت ها" توسط نظریه تنظیم بیوسنوتیک اندازه جمعیت توسط K. Frederiks (1927) تکمیل شده است: رشد جمعیت با تأثیر مجموعه ای از عوامل محیطی غیر زنده و زیستی محدود می شود.

عوامل یا دلایل نوسانات جمعیت:

تامین غذای کافی و کمبود آن؛

رقابت بین چندین جمعیت برای یک طاقچه اکولوژیکی؛

شرایط محیطی خارجی (غیر زیستی): رژیم گرمابی، روشنایی، اسیدیته، هوادهی و غیره.

نوسانات (انحرافات) در اعداد به دلایل مختلفی ایجاد می شود. و همیشه برای گونه های مختلف یکسان نیستند. نوسانات دوره ای در تعداد جمعیت ها با دوره 10-11 ساله با فراوانی فعالیت خورشیدی توضیح داده می شود: تعداد لکه های خورشیدی با یک دوره 11 ساله تغییر می کند. مقدار خوراک علت نوسانات در کرم ابریشم سیبری: بعد از خشک شدن فلاش می دهد تابستان گرم. می تواند باعث شیوع اعداد و ترکیبی از بسیاری از شرایط شود. به عنوان مثال، "جزر و مد قرمز" در سواحل فلوریدا مشاهده می شود. آنها دوره ای نیستند و برای تظاهرات آنها موارد زیر ضروری است: دوش شدید، شستن عناصر ریز از زمین (آهن، روی، کبالت - غلظت آنها باید تا ده هزارم درصد باشد)، شوری کم پایین، دمای معین و آرامش در نزدیکی ساحل. تحت چنین شرایطی، جلبک های داینوفلاژل به شدت شروع به تقسیم می کنند. از نظر تئوری، از یک داینوفلاژله تک سلولی، در نتیجه 25 تقسیم متوالی، 33 میلیون فرد می تواند رخ دهد. آب قرمز می شود. داینوفلاژله ها سم کشنده ای را در آب آزاد می کنند و باعث فلج و سپس مرگ ماهی ها و دیگر موجودات دریایی می شوند.

یک فرد می تواند با فعالیت خود باعث شیوع برخی از جمعیت ها شود. نتیجه تاثیر انسان زایی افزایش تعداد حشرات مکنده (شته ها، ساس ها و ...) پس از درمان مزارع با حشره کش هایی است که دشمنان آنها را از بین می برد. به لطف انسان، خرگوش ها و کاکتوس گلابی خاردار در استرالیا، گنجشک های خانگی و شب پره کولی در آمریکای شمالی، سوسک کلرادو سیب زمینی و فیلوکسرا در اروپا، الودآی کانادایی، راسو و مشک آمریکایی در اوراسیا پس از ورود به این سرزمین های جدید برای آنها شیوع باورنکردنی ایجاد کردند. ، جایی که هیچ دشمنی وجود نداشت.

نوسانات غیر دوره ای شدید جمعیت می تواند در نتیجه بلایای طبیعی رخ دهد. به عنوان مثال، شیوع علف های آتشین و اجتماع حشرات مرتبط در آتش سوزی ها رایج است. خشکسالی طولانی مدت باتلاق را به علفزار تبدیل می کند و باعث افزایش تعداد اعضای بیوسنوز علفزار می شود.

اهمیت تکاملی امواج جمعیتی این است که:

فرکانس آلل را تغییر دهید (امواج کوچک در اوج می توانند خود را به صورت فنوتیپی نشان دهند و در کاهش می توانند از مخزن ژن ناپدید شوند).

در اوج موج، جمعیت های جدا شده با هم ادغام می شوند، مهاجرت و پانمیکسی افزایش می یابد، و ناهمگنی مخزن ژن افزایش می یابد.

· امواج جمعیتی شدت انتخاب طبیعی و جهت آن را تغییر می دهد.

هنگامی که رشد جمعیت متوقف می شود، تراکم آن در اطراف سطح مجانبی بالای رشد در نوسان است. چنین نوساناتی می تواند یا در نتیجه تغییرات در محیط فیزیکی، در نتیجه افزایش یا کاهش حد بالای فراوانی، یا به دلیل تعاملات درون جمعیتی و یا در نهایت، در نتیجه تعامل با جمعیت های همسایه ایجاد شود. پس از حد بالایی اندازه جمعیت ( به)به دست آمده، چگالی ممکن است برای مدتی در این سطح باقی بماند یا بلافاصله به شدت کاهش یابد (شکل 8.7، منحنی 1 ). اگر با افزایش جمعیت، مقاومت محیط به تدریج افزایش نیابد، بلکه به طور ناگهانی ظاهر شود، این افت حتی شدیدتر خواهد شد (شکل 8.7، منحنی 2). در این صورت جمعیت به پتانسیل زیستی پی خواهد برد.

برنج.

با این حال، رشد تصاعدی نمی تواند طولانی باشد. هنگامی که توان به "نقطه متناقض" تلاش برای بی نهایت می رسد، به عنوان یک قاعده، یک جهش کیفی رخ می دهد - افزایش سریع تعداد با مرگ دسته جمعی افراد جایگزین می شود. نمونه ای از این نوسانات شیوع تولید مثل حشرات و به دنبال آن مرگ انبوه آنها و همچنین تولید مثل و مرگ سلول های جلبک (شکوفه دادن بدنه های آبی) است.

وضعیتی نیز ممکن است که در آن اندازه جمعیت از سطح حدی جهش کند (شکل 8.7، منحنی‌ها 3 , 4). این امر به ویژه هنگامی مشاهده می شود که حیوانات به مکان هایی که قبلاً وجود نداشتند معرفی می شوند (مثلاً ذخیره کردن حوضچه های جدید با ماهی). در این مورد، مواد مغذی و سایر عوامل لازم برای توسعه حتی قبل از شروع رشد جمعیت انباشته شده اند و مکانیسم های تنظیم جمعیت هنوز به کار گرفته نشده اند.

دو نوع اصلی از نوسانات جمعیت وجود دارد (شکل 8.8).

برنج. 8.8.

در نوع اول، اختلالات محیطی دوره ای مانند آتش سوزی، سیل، طوفان، و خشکسالی اغلب منجر به مرگ و میر فاجعه آمیز و مستقل از تراکم می شود. بنابراین جمعیت گیاهان و حشرات یکساله معمولاً در بهار و تابستان به سرعت رشد می کنند و با شروع هوای سرد به شدت کاهش می یابد. جمعیت هایی که رشد آنها باعث انفجارهای منظم یا تصادفی می شود نامیده می شوند فرصت طلب(شکل 8.8، نمودار /). سایر جمعیت ها به اصطلاح تعادل(ویژگی بسیاری از مهره داران) معمولاً در وضعیتی نزدیک به تعادل با منابع هستند و مقادیر چگالی آنها بسیار پایدارتر است (شکل 8.8، نمودار 2).

دو نوع متمایز جمعیت تنها نقاط انتهایی پیوستار را نشان می‌دهند، با این حال، هنگام مقایسه جمعیت‌های مختلف، چنین تقسیم‌بندی اغلب مفید است. اهمیت تقابل جمعیت‌های فرصت‌طلب با جمعیت‌های تعادلی در این واقعیت نهفته است که عوامل وابسته به تراکم و مستقل از چگالی که بر آنها تأثیر می‌گذارند، و همچنین رویدادهایی که در این مورد روی می‌دهند، انتخاب طبیعی و خود جمعیت‌ها را به طرق مختلف تحت تأثیر قرار می‌دهند. R. MacArthur و E. Wilson (1967) این انواع متضاد انتخاب را نامیدند r-selectionو K-selectionبا توجه به دو پارامتر معادله لجستیک. برخی از ویژگی های مشخصه r-selection و /r-selection در جدول آورده شده است. 8.1.

البته دنیا فقط سیاه و سفید نیست. هیچ یک از گونه ها فقط تحت انتخاب r یا فقط انتخاب AG قرار نمی گیرند. همه باید به مصالحه خاصی بین این دو افراط برسند. در واقع، تنها زمانی که با موجودات دیگر مقایسه می‌شود، می‌توان از هر ارگانیسم خاص به‌عنوان یک «راهبرد r-استراتژیست» یا «/^-استراتژیست» صحبت کرد، و بنابراین همه اظهارات در مورد دو نوع انتخاب انتخابی نسبی هستند. با این حال،

ویژگی های اصلی / -selection و A "-selection

جدول 8.1

پارامتر جمعیت، جهت انتخاب
اندازه های فردی
مدت زمان	کوتاه، معمولا کمتر از یک سال	طولانی، معمولا بیش از یک سال
مرگ و میر	معمولا فاجعه بار، غیر جهت دار، مستقل از چگالی	جهت دارتر، وابسته به چگالی
منحنی بقا	معمولا نوع سوم	معمولا نوع اول و دوم
میزان جمعیت	متغیر در زمان، نه در تعادل، زیر ظرفیت محدود کننده رسانه. خلاء اکولوژیکی؛ اشغال سالانه	ثابت تر در زمان، تعادل، نزدیک به ظرفیت محدود کننده محیط. جمعیت مجدد ضروری نیست
رقابت	قابل تغییر، اغلب ضعیف	معمولا حاد
امتیازات انتخاب	توسعه سریع، نرخ رشد بالای جمعیت، تولید مثل اولیه، تنها عمل تولید مثل در طول عمر، تعداد زیادینوادگان کوچک	رشد آهسته تر، رقابت پذیری بیشتر، تولید مثل دیرتر، وقایع تکثیر مکرر در طول زندگی، فرزندان کمتر بزرگتر

وجود دو استراتژی متضاد اصلاح نژادی وجود دارد که جمعیت ها بسته به نوسانات ظرفیت محیط به آن متوسل می شوند. شکل 8.9 نشان می دهد که چگونه مکانیسم m-selection یا A "-selection می تواند در تکامل ثابت شود: در محیط های انتخابی A، انتخاب به شکل گیری مکانیسم هایی کمک می کند که نوسانات محیطی را جبران می کنند، و در محیط های /*-انتخابی، جمعیت در توانایی جمعیت سریع چهارشنبه در زمان مناسب سال "بهبود" می یابد.

از نظر زمانی، نوسانات در اندازه جمعیت است غیر دوره ایو تناوبی.دومی را می توان به نوسانات با دوره چند ساله و نوسانات فصلی تقسیم کرد. نوسانات غیر دوره ای پیش بینی نشده است.

برنج. 8.9.

در اقیانوس آرام، به ویژه در ناحیه دیواره مرجانی بزرگ در شمال شرقی استرالیا، از سال 1966 تعداد تاج خارهای ستاره دریایی افزایش یافته است. (Acanthaster planci).این گونه که قبلاً از نظر تعداد کم بود (کمتر از یک فرد در هر متر مربع) تا آغاز دهه 1970 به آن رسید. تراکم 1 فرد در 1 متر مربع. ستاره دریایی آسیب زیادی به صخره های مرجانی وارد می کند، زیرا از پولیپ هایی که قسمت زنده آنها را تشکیل می دهند تغذیه می کند. او در کمتر از سه سال یک نوار صخره ای 40 کیلومتری از گوام را پاکسازی کرد. هیچ یک از فرضیه ها برای توضیح افزایش ناگهانی فراوانی ستاره دریایی (ناپدید شدن یکی از دشمنان آن - شاخ تریتونیوم نرم تنان معده) ارائه نشده است. (Charonia triton است)،که به دلیل صدف های حاوی مروارید استخراج می شود. افزایش محتوا آب دریا DDT و در ارتباط با این، نقض تعادل طبیعی؛ اثر ریزش رادیواکتیو) را نمی توان رضایت بخش در نظر گرفت.

نمونه ای از نوسانات دوره ای جمعیت با دوره چند ساله توسط جمعیت برخی از پستانداران و پرندگان قطب شمال ارائه شده است. در خرگوش و سیاه گوش، دوره نوسان جمعیت 9.6 سال است (شکل 8.10).

همانطور که از شکل مشاهده می شود، حداکثر فراوانی خرگوش در مقایسه با فراوانی سیاهگوش، معمولاً یک یا دو سال به عقب منتقل می شود. این کاملا قابل درک است: سیاهگوش از خرگوش ها تغذیه می کند و بنابراین نوسانات تعداد آن باید با نوسانات تعداد طعمه هایش همراه باشد.

برنج. 8.10. نوسانات دوره ای جمعیت خرگوش (گراف 1) و سیاهگوش (نمودار 2), بر اساس تعداد پوست های برداشت شده توسط شرکت تنگه هادسون تعیین می شود

تغییرات چرخه ای در اعداد با دوره متوسط چهار ساله برای ساکنان تاندرا معمول است: جغد برفی، روباه قطبی و لمینگ. به گفته بسیاری از دانشمندان، تناوب چرخه های 9.6 ساله در خرگوش و سیاه گوش توسط پدیده های رخ داده در فضا تعیین می شود و به نوعی با چرخه های خورشیدی مرتبط است. وابستگی مشابهی به عنوان مثال در ماهی قزل آلا کانادایی اقیانوس اطلس مشاهده می شود که حداکثر تعداد آن هر 9-10 سال مشاهده می شود.

علل دیگر نوسانات دوره ای جمعیت به خوبی شناخته شده است. در سواحل پرو، تجاوز آب های گرم به سمت جنوب وجود دارد که به آن معروف است بچه.تقریباً هر هفت سال یک بار آب های گرمسرما را از سطح خارج کنید. دمای آب به سرعت 5 درجه سانتیگراد افزایش می یابد ، شوری تغییر می کند ، پلانکتون می میرد و آب را با محصولات پوسیدگی اشباع می کند. در نتیجه ماهی ها و به دنبال آن پرندگان دریایی می میرند.

موارد تغییرات فصلی در تعداد جمعیت برای همه شناخته شده است. ابرهای پشه، تعداد زیادی از پرندگان ساکن جنگل ها معمولا در دوره خاصی از سال مشاهده می شوند. در فصول دیگر، جمعیت این گونه ها ممکن است عملا ناپدید شوند.

در اکوسیستم هایی با ساختار ساده (آگروبیوژئوسنوزها، اکوسیستم های بیابانی، نیمه بیابانی و تاندرا)، اجتماع موجودات در معرض تاثیر قویاسترس فیزیکی در این گونه بیوژئوسنوزها، تعداد جمعیت ها تا حد زیادی تحت تأثیر ویژگی های آب و هوا، جریان های آب و هوا، شیمی محیط و میزان آلودگی آن است. در بیوژئوسنوزهای طبیعی با ساختار پیچیده و تنوع گونه ای غنی، متشکل از تعداد زیادی جمعیت، نوسانات جمعیت عمدتاً توسط عوامل زیستی کنترل می شود. بنابراین، هنگام مطالعه عللی که باعث نوسانات در تعداد یک جمعیت خاص می شود، لازم است تصور روشنی از چگونگی مستقل ، بنابراین در مورد عوامل وابسته به تراکم

اولی شامل عواملی است که دائماً بر جمعیت اثر می گذارد. اینها عوامل غیر زنده و مهمتر از همه اقلیمی مرگ و میر هستند. آب و هوای نامساعد می تواند باعث مرگ افراد در جمعیتی شود که هنوز به مرحله پایدار توسعه نرسیده اند. تأثیر دما، روشنایی و رطوبت بر طول عمر، باروری، مرگ و میر و سایر خواص موجودات به خوبی شناخته شده است. علاوه بر این، عوامل اقلیمی تأثیر مستقیم و قوی تری بر حیوانات پویکیلوترمیک نسبت به همیوترمیک دارند. دومی با داشتن مکانیسم های فیزیولوژیکی کامل، نسبتاً مستقل از محیط خارجی می شود. کاهش جمعیت در هنگام افت شدید دما در حشرات بیشتر از پرندگان و به ویژه در پستانداران محسوس است.

عمل عوامل آب و هوایی همیشه بلافاصله و بلافاصله آشکار نمی شود. به عنوان مثال، در تایگا، شرایط آب و هوایی مساعد منجر به تولید دانه بالا در یک سال می شود و افزایش جمعیت حیوانات با غذای فراوان تنها پس از دو سال مشاهده می شود. در عین حال، شرایط آب و هوایی بدون توجه به تراکم جمعیت عمل می کند.

صرف نظر از چگالی، عوامل دیگری نیز نقش دارند. بنابراین، تعداد گودال‌های درختان در یک جنگل خاص، تعداد توخالی‌های توخالی را تعیین می‌کند. ناگفته نماند که تعداد حفره ها به هیچ وجه به تراکم جمعیت های توخالی بستگی ندارد. از سوی دیگر، فضای زندگی می تواند اندازه جمعیت را محدود کند. به عنوان مثال، تعداد کبک سفید، تعدادی از پستانداران (مشک و غیره) در صورت عدم یافتن زیستگاه مناسب حتی با ترکیب مطلوب سایر عوامل به شدت کاهش می یابد.

عوامل وابسته به تراکم عموماً بر نرخ رشد جمعیت تأثیر می گذارند. با این حال، می تواند در سه جهت تغییر کند.

در گونه هایی با نوسانات جمعیتی قوی (جوندگان موش مانند، حشرات)، نرخ رشد جمعیت معمولاً در تراکم جمعیت بالا تثبیت می شود. تقریباً تغییر نمی کنند تا زمانی که جمعیت به حداکثر اندازه برسد. در حداکثر تراکم، سرعت رشد به شدت کاهش می یابد.

جهت سوم، به دلیل تأثیر عوامل وابسته به تراکم، این است که نرخ رشد جمعیت حتی در مقادیر متوسط تراکم می تواند حداکثر باشد. اما حتی در این مورد، تراکم جمعیت، با رسیدن به حداکثر، شروع به کاهش می کند. این امر به ویژه در مورد برخی از پرندگان و حشرات صادق است.

7 تنظیم درون جمعیتی اندازه جمعیت

تراکم جمعیت معمولاً یک بهینه مشخص دارد. در هر انحراف عدد از این بهینه، مکانیسم های تنظیم درون جمعیتی آن شروع به کار می کند. یکی از مکانیسم های اصلی که به ایجاد ثبات پایدار در یک جمعیت کمک می کند، عمل عوامل وابسته به تراکم است. عوامل غیرزیستی نیز بر مرگ و میر یک جمعیت تأثیر می گذارد، اما به طور مستقل ثبات پایدار آن را ایجاد نمی کند.

تنظیم جمعیت در گونه های مختلف جانوری و گیاهی به روش های مختلفی انجام می شود. با این وجود، در هر یک از آنها، به روش خاصی، چگالی بهینه ایجاد می شود.

افزایش تراکم جمعیت بسیاری از حشرات با کاهش اندازه افراد، کاهش باروری آنها، افزایش مرگ و میر لاروها و شفیره ها، تغییر در سرعت رشد و نسبت جنسی و افزایش همراه است. در تعداد افراد دیاپوز، که به شدت بخش فعال جمعیت را کاهش می دهد.

اغلب، با افزایش بیش از حد تراکم جمعیت، آدمخواری تحریک می شود. نمونه بارزپدیده خوردن تخم های خود توسط سوسک های آرد می تواند مفید باشد. آدمخواری در برخی از گونه های ماهی، دوزیستان و سایر حیوانات مشاهده می شود.

یکی از مکانیسم های مهم تنظیم فراوانی درون جمعیتی مهاجرت است که شدت آن با افزایش تراکم جمعیت تحریک می شود. این امر برای بسیاری از حشرات کاملاً معمول است، که در آنها، در یک تراکم جمعیت خاص، برخی از افراد، گاهی اوقات قابل توجه، به زیستگاه های کمتر ترجیح داده شده خود در همان محدوده بیرون رانده می شوند. در برخی از گونه‌های شته‌ها، افزایش تراکم جمعیت با ظهور افراد بالدار با قابلیت سکونت همراه است. هنگامی که جمعیت بیش از حد شلوغ است، مهاجرت در تعدادی از پستانداران (به ویژه در جوندگان موش مانند) و پرندگان رخ می دهد.

نقش نظارتی رقابت درون گونه ای برای منابع محدود به اندازه کافی مورد مطالعه قرار گرفته است. در مگس های مردار، لاروهای زیادی از تعداد زیادی تخم های گذاشته شده روی جسد بیرون می آیند که غذای کافی برای همه وجود ندارد. در نتیجه میزان مرگ و میر آنها در سنین پایین به طور فاجعه باری افزایش می یابد. پدیده مشابهی در سوسک های پوستی، مورچه های لاسیوس، برخی سنجاقک ها و سایر حشرات یافت شده است.

در ساده‌ترین موارد، مکانیسم‌های تنظیمی فراوانی درون جمعیت خود را به شکل رقابت مستقیم برای منابع لازم برای زندگی نشان می‌دهند که مقدار آن برای برآوردن نیازهای همه افراد ناکافی است. مشخص است که تراکم جمعیت شب پره و پروانه کلم توسط رقابت برای مکان های غذا و شفیره تنظیم می شود. رقابت درون گونه ای در برخی مگس ها در صورت افزایش تراکم جمعیت تا حد معینی منجر به کاهش توده شفیره ها می شود که با افزایش مرگ و میر همراه است.

مشکل مهم است "حداقل جمعیت قابل دوام" که ماهیت آن تعیین حداقل اندازه جمعیت است که وجود آن را برای مدتی به اندازه کافی طولانی تضمین می کند. در عین حال، کاهش تراکم جمعیت به زیر حد مطلوب، به عنوان مثال، با افزایش نابودی موش ها، باعث افزایش باروری و تحریک بلوغ زودرس آنها می شود.

برخی مکانیسم های تنظیم اندازه جمعیت می توانند به طور همزمان به عنوان مکانیسم هایی عمل کنند که از رقابت درون گونه ای جلوگیری می کنند. بنابراین، اگر پرنده ای منطقه لانه خود را با آواز خواندن مشخص کند، جفت دیگری از همان گونه بیرون از آن لانه می کند. علائم به جا مانده توسط بسیاری از پستانداران منطقه شکار آنها را محدود می کند و از ورود افراد دیگر جلوگیری می کند. همه اینها رقابت درون گونه ای را کاهش می دهد و از فشردگی بیش از حد جمعیت جلوگیری می کند.

در گیاهان، مکانیسم های تنظیمی اندازه جمعیت، اول از همه، رقابت درون گونه ای است. معمولاً با افزایش تراکم رشد همراه است. به عنوان مثال، در محصولات بیش از حد متراکم، میزان تولید بذر کاهش می یابد که باعث شده است پراهمیتبرای کشاورزی و جنگلداری اغلب گیاهان از همان گونه برای نور و رطوبت رقابت می کنند. در محصولات متراکم، آنها روی یکدیگر سایه می اندازند، با مقدار محدودی آب، فاقد آن هستند. در نتیجه برخی از آنها می میرند. این پدیده بیشتر مشخصه بسیاری از محصولات باغی است و گیاهان جنگلی. همیشه تعداد گیاهان جوان در جنگل به طور قابل توجهی بیشتر از گیاهان قدیمی است. رقابت درون گونه ای برای رطوبت، توزیع منظم اغلب گیاهان بیابانی را توضیح می دهد. به نظر می رسد که کسی آنها را در فاصله کاملاً مشخصی از یکدیگر نشانده است. در مناطق پست، در واحه ها، این پراکندگی یکنواخت جمعیت گیاهی بلافاصله از بین می رود. بائوباب های نور دوست و نسبتاً رطوبت دوست به روشی مشابه در ساوانای آفریقا توزیع می شوند.

با این حال، باید در نظر داشت که جمعیت معمولاً بخشی از جامعه است و وجود پایدار بیوسنوزها تنها با نسبت های کمی معینی از همه اجزا امکان پذیر است. این دلیل نیاز به تنظیم فراوانی است که وضعیت پایداری را برای هر دو جمعیت فردی و بیوسنوزها به عنوان یک کل تضمین می کند.

8 جمعیت به عنوان یک سیستم خودتنظیمی

جمعیت حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها توانایی تنظیم طبیعی تراکم را دارند، یعنی. چگالی، با نوسانات کم و بیش قابل توجه، در یک حالت ثابت بین حد بالا و پایین خود باقی می ماند. این با عمل مکانیسم های تطبیقی خاص تضمین می شود. بر این اساس است که تامین انرژی لازم برای بقای یک جمعیت خاص از حد معینی فراتر نمی رود و در نتیجه اندازه این جمعیت حفظ می شود.

تمایل سیستم‌های زنده، از جمله جمعیت‌ها، برای حفظ ثبات درونی از طریق مکانیسم‌های تنظیمی خود نامیده می‌شود من هموستاز هستم و نوسانات در تعداد جمعیت ها در یک مقدار متوسط - تعادل پویا آنها

تنظیم بیولوژیکی (تعادل پویا، هموستاز) یک جمعیت، یا خودتنظیمی خودکار آن، نمی تواند توسط عوامل غیرزیست مستقل از تراکم جمعیت ایجاد شود، اگر آنها جدا از عوامل زیستی عمل کنند. تنها عوامل وابسته به تراکم جمعیت قادر به تنظیم جمعیت و تضمین تعادل آن هستند.

همه سیستم های بیولوژیکی با توانایی کمتر یا بیشتر در خود تنظیمی مشخص می شوند، یعنی. به هموستاز با کمک خود تنظیمی، وجود هر سیستم به عنوان یک کل پشتیبانی می شود - ترکیب و ساختار آن، اتصالات داخلی مشخصه و دگرگونی ها در فضا و زمان. چنین سیستم های هموستاتیک، اول از همه، هر فرد و سپس جمعیت است. از آنجایی که سیستم های خودتنظیمی بسته نیستند، به طور فعال با محیط خارجی تعامل دارند و بنابراین در معرض تغییر هستند. تغییرات نه تنها چرخه ای با بازگشت به حالت اولیه هستند، بلکه از نظر تاریخی نیز برگشت ناپذیر هستند. با این حال، هر دو در جهت حفظ نظام، در این مورد، جمعیت تنظیم می شوند.

خود تنظیمی جمعیت توسط دو نیروی حائل متوازن متقابل که در طبیعت عمل می کنند انجام می شود. این، از یک سو، توانایی موجودات برای تولید مثل است، از سوی دیگر، واکنش هایی است که به تراکم جمعیت بستگی دارد و تولید مثل را محدود می کند.

خود تنظیمی سازگاری ضروری موجودات زنده برای حفظ زندگی در شرایط دائما در حال تغییر است.

در رشد تکاملی موجودات، تغییرات مربوط به یک فرد نیست، بلکه کلیت آنها - یک جمعیت است. این تغییرات ماهیت نظارتی نیز دارند. به همین دلیل است که جمعیت به عنوان یک واحد در حال تکامل ابتدایی نه تنها دارای ساختار خاصی است، بلکه توانایی خود تنظیمی را نیز دارد. در همان زمان، تعداد آن با سرعت تولید مثل، تنوع فنوتیپی - با انتخاب طبیعی، و ژنتیکی - با جهش، تلاقی، انتخاب طبیعی تنظیم می شود.

جمعیت ها سیستم های باز هستند. کانال های زیادی وجود دارد که از طریق آنها اطلاعات وارد جامعه می شود. این کانال های ورودی که جمعیت را با محیط خارجی مرتبط می کند، توسط خود جمعیت تخصصی و کنترل می شود. بنابراین، تمام فرآیندهای نظارتی همیشه به دلیل نیروهای وارده در درون جمعیت انجام می شود. بنابراین تنظیم بیولوژیکی خود تنظیمی است. با این حال، علیرغم این واقعیت که جمعیت دارای مکانیسم داخلی خود تنظیمی است، که هدف آن حفظ ثبات ساختار است، دومی در محیط جدید، یعنی با تغییر شرایط، بدون تغییر باقی نمی ماند. از وجود، جمعیت نیز تغییر می کند.

از آنجایی که هنگام بررسی مسائل مربوط به باروری، مرگ و میر، مهاجرت افراد، با تأثیر عوامل وابسته به تراکم و مستقل بر تعداد گروه های درون گونه ای، با رقابت درون گونه ای، اثر گروه، تغییرپذیری فاز و سایر پدیده ها، فرآیندهای خود تنظیمی تعداد جمعیت ها قبلاً نشان داده شده است، ما خود را به نمونه های زیر محدود می کنیم. به خوبی شناخته شده است که تغییرات در شرایط محیطی می تواند منجر به افزایش شدید مرگ و میر شود. در نتیجه، سیگنالی در جمعیت ظاهر می شود که از کاهش فاجعه بار تعداد خبر می دهد. این امر بر فیزیولوژی تمام اعضای جمعیت تأثیر می گذارد که در بسیج منابع آن برای به حداقل رساندن هزینه های انرژی، حفظ زندگی عادی، افزایش مقاومت افراد در برابر آن آشکار می شود. عوامل نامطلوب. در نتیجه میزان پیری افراد کاهش می یابد، تعداد نسبی ماده ها افزایش می یابد و باروری آنها افزایش می یابد. این پدیده در جمعیت بسیاری از حیوانات به ویژه حشرات، دوزیستان و جوندگان موش مانند مورد مطالعه قرار گرفته است.

شخصیت کاملاً متضاد خود تنظیمی با افزایش شدید تراکم جمعیت است. جمعیت بیش از حد شلوغ سیگنال مربوطه را دریافت می کند و افراد منفرد آن که تبدیل به آدمخوار می شوند، به شدت همنوعان خود را نابود می کنند. علاوه بر این، باروری ماده ها به شدت کاهش می یابد و مرگ و میر ضعیف ترین افراد افزایش می یابد. در نتیجه پس از مدتی نسبتاً کوتاه، حجم جمعیت به حالت عادی باز می گردد.

یک مکانیسم مهم برای تنظیم فراوانی، که خود را در یک جمعیت بیش از حد ازدحام نشان می دهد، است پاسخ استرس (از انگلیسی استرس - استرس). اگر جمعیت تحت تأثیر برخی محرک های قوی قرار گیرد، با واکنشی غیر اختصاصی به آن پاسخ می دهد که به آن استرس می گویند. در حیات وحش، انواع مختلفی از استرس وجود دارد: آنتروپیک (در حیوانات تحت تأثیر فعالیت های انسانی رخ می دهد). عصب روانی (زمانی که افراد در یک گروه ناسازگار هستند یا در نتیجه ازدحام جمعیت ظاهر می شود)؛ حرارتی؛ به عنوان مثال، در نتیجه ازدحام جمعیت، افراد فردی چنین تغییرات فیزیولوژیکی را تجربه می کنند که منجر به کاهش شدید نرخ تولد و افزایش مرگ و میر می شود. در پستانداران به این پدیده می گویند سندرم استرس . در این حالت حیوانات آنقدر پرخاشگر می شوند (دعواهای خشونت آمیز، عدم تحمل حضور همسایه و ...) که تقریباً به طور کامل تولید مثل را متوقف می کنند. در حالت استرس، قشر آدرنال افزایش می یابد و غلظت هورمون های کورتیکواستروئیدی افزایش می یابد. در زنان، تخمک گذاری مختل می شود، جذب جنین رخ می دهد، غرایز مراقبت از فرزندان ظاهر نمی شود و غیره.

ماهیت سیگنال هایی که توسط جمعیت به عنوان "دستور" عمل درک می شود بسیار متنوع است و سیستم سیگنالینگ بی عیب و نقص کار می کند. بنابراین، حتی تراکم یا مرگ و میر بسیار بالا نیز باعث اختلال شدید در ساختار جمعیت نمی شود. این امر بازگرداندن اندازه جمعیت در حد مطلوب را در مدت زمان نسبتاً کوتاه تضمین می کند. به عنوان مثال، طغیان های متعدد تولید مثل انبوه آفات حشرات به پایان رسید.

در نتیجه، هر جمعیتی از گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها یک سیستم زنده کامل است که قادر به تنظیم خود است. در عین حال، نباید فراموش کنیم که جمعیت کوچکترین واحد در حال تکامل است. این به صورت مجزا وجود ندارد، بلکه در ارتباط با جمعیت گونه های دیگر وجود دارد. بنابراین، مکانیسم های غیر جمعیتی تنظیم خودکار، به طور دقیق تر، مکانیسم های بین جمعیتی نیز در طبیعت گسترده هستند. در عین حال، جمعیت یک شی تنظیم شده است و بیوژئوسنوز، که از جمعیت های زیادی از گونه های مختلف تشکیل شده است، به عنوان یک تنظیم کننده عمل می کند. بیوژئوسنوز به عنوان یک کل و جمعیت سایر گونه‌های موجود در آن بیشترین تأثیر را بر این جمعیت خاص دارد و هر جمعیت به نوبه خود بر بیوژئوسنوزی که بخشی از آن است تأثیر می‌گذارد.

آژانس فدرال آموزش

SEI "دانشگاه دولتی پلی تکنیک سن پترزبورگ"

رشته: اکولوژی

با موضوع: نوسانات اعداد در جمعیت های طبیعی

معرفی

نتیجه

کتابشناسی - فهرست کتب

معرفی

جمعیت (از لاتین - populus - مردم، جمعیت) - یکی از مفاهیم اصلی در بوم شناسی و مجموعه ای از افراد از همان گونه را نشان می دهد که دارای یک مخزن ژنی مشترک و دارای قلمرو مشترک هستند. این اولین سیستم بیولوژیکی ابرارگانیسمی است. ویژگی اصلی جمعیت ها، مانند سایر سیستم های بیولوژیکی، این است که آنها در حرکت دائمی هستند و دائما در حال تغییر هستند. این در همه پارامترها منعکس می شود: بهره وری، پایداری، ساختار، توزیع در فضا.

از جمله مهمترین ویژگیهای جمعیتها، پویایی تعداد افراد مشخصه آنها و مکانیسمهای تنظیم آن است. هر گونه انحراف قابل توجه در تعداد افراد در جمعیت ها از بهینه با پیامدهای منفی برای وجود آن همراه است. در این راستا، جمعیت‌ها معمولاً مکانیسم‌های تطبیقی دارند که هم به کاهش فراوانی، در صورتی که به طور قابل‌توجهی از مقدار بهینه فراتر رود، و هم به بازیابی آن، در صورت کاهش کمتر از مقادیر بهینه، کمک می‌کند.

تغییر در جمعیت با تجدید ساختار ساختار سنی همراه است. هنگامی که جمعیت افزایش می یابد، که زمانی اتفاق می افتد که مقدار کافی منابع لازم (غذا، فضا) وجود داشته باشد، افزایش نسبت افراد جوان مشاهده می شود. رشد جمعیت در نهایت منجر به کاهش منابع مورد نیاز افراد می شود. کاهش تعداد با کاهش نسبت افراد همراه است سنین پایین ترو افزایش مرگ و میر و تا روز بعدی ادامه دارد دوره مطلوب، باعث افزایش مجدد تعداد می شود. ارتباط این موضوع در این واقعیت نهفته است که مطالعه جامع چنین شاخص های زیست محیطی جدی مانند نوسانات جمعیت ضروری است، زیرا انحرافات جدی آنها می تواند منجر به انقراض کل گونه ها شود.

1. مفهوم اندازه جمعیت

میزان جمعیت- این تعداد کل افراد از گونه های نهمین موجود در یک قلمرو خاص است. به عنوان مثال، جمعیت ببر Ussuri حدود 300 نفر، مهر و موم لادوگا - حدود 10 هزار نفر، شیر آسیایی - حدود 70 نفر، و گاومیش کوهان دار امریکایی - حدود 2 هزار نفر است.

اندازه جمعیت یک ویژگی مهم اکولوژیکی جمعیت است. تعداد افراد در یک جمعیت از اهمیت تکاملی بالایی برخوردار است. اما مهم نیست قدرت کلافراد در جمعیت، و تعداد موثر - تعداد تولید مثل - آن بخشی از جمعیت که مخزن ژنی نسل بعدی را تشکیل می دهد (ارزش موثر ژنتیکی).

برای یک فرد، تعداد موثر 45، برای موش خانگی - 10، برای پشه aedes و مگس سرکه - 500، برای زنجیره نرم تنان nemoralis - 230، برای شپش چوب (سرطان زمین) - 19 نفر است.

پس از رسیدن به مرحله نهایی رشد، اندازه جمعیت همچنان از نسلی به نسل دیگر حول مقداری کم و بیش ثابت در نوسان است. در عین حال، تعداد برخی گونه ها به طور نامنظم با دامنه نوسانات زیاد تغییر می کند (حشرات آفات، علف های هرز)، نوسانات تعداد گونه های دیگر (مثلاً پستانداران کوچک) دوره نسبتاً ثابتی دارند و در جمعیت گونه های سوم. ، تعداد آنها از سال به سال کمی در نوسان است (مهره داران بزرگ با عمر طولانی و گیاهان چوبی).

در طبیعت، عمدتاً سه نوع منحنی تغییر جمعیت وجود دارد: نسبتاً پایدار، اسپاسمیک و چرخه‌ای. گونه‌هایی که تعداد آنها از سال به سال در سطح حمایت کننده است. پایدارجمعیت ها این ماندگاری مشخصه بسیاری از گونه ها است. حیات وحشو برای مثال در جنگل های بارانی استوایی دست نخورده یافت می شود، جایی که میانگین بارندگی و دما سالانه از روز به روز و بسیار کم از سالی به سال دیگر متفاوت است.

در گونه های دیگر، نوسانات جمعیت صحیح است چرخه ایشخصیت.

تعدادی از گونه ها، مانند راکون، عموماً دارای جمعیت نسبتاً پایداری هستند، اما هر از گاهی تعداد آنها به اوج می رسد (جهش می کند) و سپس به سطحی پایین اما نسبتاً پایدار کاهش می یابد. این گونه ها متعلق به جمعیت ها هستند اسپاسمافزایش فراوانی افزایش ناگهانی فراوانی با افزایش موقت ظرفیت محیط برای یک جمعیت معین رخ می دهد و ممکن است با بهبود در شرایط آب و هوایی(عوامل) و تغذیه یا کاهش شدید تعداد شکارچیان (از جمله شکارچیان). پس از فراتر رفتن از ظرفیت جدید و بالاتر محیط در جمعیت، مرگ و میر افزایش می یابد و اندازه آن به شدت کاهش می یابد.

در طول تاریخ در کشورهای مختلفبیش از یک بار مواردی از فروپاشی جمعیت انسانی وجود داشت، به عنوان مثال، در ایرلند در سال 1845، زمانی که کل محصول سیب زمینی در نتیجه عفونت با یک قارچ مرد. از آنجایی که رژیم ایرلندی به شدت به سیب زمینی وابسته بود، تا سال 1900 نیمی از هشت میلیون نفر ایرلند از گرسنگی مرده یا به کشورهای دیگر مهاجرت کردند.

با این وجود، تعداد بشر روی زمین به طور کلی و در بسیاری از مناطق به طور خاص همچنان در حال افزایش است. انسان ها از طریق تغییرات تکنولوژیکی، اجتماعی و فرهنگی، بارها ظرفیت نگهداری سیاره را برای خود افزایش داده اند. در اصل، آنها توانسته‌اند با افزایش تولید غذا، مبارزه با بیماری‌ها و استفاده از مقادیر زیادی انرژی و منابع مادی، موقعیت اکولوژیکی خود را تغییر دهند تا مناطق غیرقابل سکونت زمین را قابل سکونت کنند.

مفهوم مدرن کنترل خودکار جمعیت اساساً بر اساس ترکیبی از دو است پدیده های مختلف: تغییرات یا نوسانات تصادفی در اعداد و مقرراتی که بر اساس اصل بازخورد سایبرنتیک و نوسانات همسطح عمل می کنند. بر این اساس، اختصاص دهید در حال اصلاح(مستقل از تراکم جمعیت) و تنظیم کننده(بسته به تراکم جمعیت) عوامل محیطی که اولین آنها مستقیماً یا از طریق تغییر در سایر اجزای بیوسنوز بر موجودات زنده تأثیر می گذارد. اساساً عوامل تعدیل کننده عوامل مختلف غیرزیستی هستند. عوامل تنظیمی با وجود و فعالیت موجودات زنده (عوامل زیستی) مرتبط است، زیرا تنها موجودات زنده قادر به پاسخگویی به تراکم جمعیت خود و جمعیت سایر گونه ها بر اساس اصل بازخورد منفی هستند. اگر اثرات عوامل تعدیل کننده تنها منجر به دگرگونی (اصلاح) نوسانات جمعیتی بدون حذف آنها شود، عوامل تنظیم کننده با تراز کردن انحرافات تصادفی، جمعیت را در سطح معینی تثبیت (تنظیم) می کنند. با این حال، در سطوح مختلف جمعیت، عوامل نظارتی اساساً متفاوت هستند. زمانی که جمعیت طعمه به تعداد بیشتری هم می‌رسد، شرایط برای گسترش بیماری‌ها ایجاد می‌شود و در نهایت، عامل محدودکننده تنظیم رقابت درون گونه‌ای است که منجر به تخلیه منابع موجود و ایجاد واکنش‌های استرسی در جمعیت طعمه می‌شود.

تغییر کلی در اندازه جمعیت طبیعی توسط فرآیندهایی مانند نرخ تولد، مرگ و میر و مهاجرت افراد تعیین می شود.

باروریتمایز بین مطلق و خاص باروری مطلق تعداد افراد جدیدی است که در واحد زمان ظاهر می‌شوند و مشخص همان تعداد است، اما مربوط به تعداد معینی از افراد است. به عنوان مثال، معیار باروری انسان، تعداد فرزندان متولد شده به ازای هر 1000 نفر در طول سال است. باروری توسط عوامل بسیاری تعیین می شود: شرایط محیطی، در دسترس بودن غذا، زیست شناسی گونه (نرخ بلوغ، تعداد نسل در طول فصل، نسبت نر و ماده در جمعیت). طبق قانون حداکثر نرخ تولد (تولید مثل)، در شرایط ایده آل، حداکثر تعداد ممکن افراد جدید در جمعیت ها ظاهر می شود. نرخ تولد محدود است ویژگی های فیزیولوژیکینوع.

مرگ و میر مانند باروری مطلق (تعداد افرادی که در زمان معینی فوت کرده اند) و مشخص است. این شاخص میزان کاهش جمعیت از مرگ و میر ناشی از بیماری ها، کهولت سن، شکارچیان، کمبود غذا و بازی ها را مشخص می کند. نقش رهبریدر پویایی جمعیت

سه نوع مرگ و میر وجود دارد: یکسان در تمام مراحل رشد - نادر، در شرایط مطلوب. افزایش مرگ و میر در سنین پایین - معمولی برای اکثر گونه های گیاهان و حیوانات (در درختان، کمتر از 1٪ از نهال ها تا سن بلوغ زنده می مانند، در ماهی - 1-2٪ از بچه ماهی، در حشرات - کمتر از 0.5٪ از لارو)؛ مرگ زیاد در سنین بالا - معمولاً در حیواناتی مشاهده می شود که مراحل لاروی آنها در شرایط مساعد و کم تغییر رخ می دهد: خاک، چوب، موجودات زنده.

2. نوسانات جمعیت

در شرایط مساعد، رشد جمعیت مشاهده می شود و می تواند آنقدر سریع باشد که منجر به انفجار جمعیت شود. مجموع همه عوامل مؤثر در رشد جمعیت نامیده می شود پتانسیل زیستی. برای گونه های مختلف بسیار زیاد است، اما احتمال رسیدن به حد جمعیت در شرایط طبیعی کم است، زیرا عوامل محدود کننده (محدود کننده) با این امر مخالف هستند. مجموعه عوامل محدود کننده رشد جمعیت نامیده می شود مقاومت در برابر محیط. حالت تعادل بین پتانسیل زیستی گونه و مقاومت محیط، حفظ ثبات جمعیت را می گویند. هموستازیا تعادل پویا. اگر نقض شود، نوساناتی در اندازه جمعیت رخ می دهد، یعنی. او تغییر می کند

بین نوسانات دوره ای و غیر تناوبی تعداد جمعیت ها تمایز قائل شوید. اولین آنها در طول یک فصل یا چندین سال اتفاق می افتد (4 سال - چرخه دوره ای باردهی سرو، افزایش تعداد لمینگ ها، روباه های قطبی، جغدهای قطبی؛ یک سال بعد، درختان سیب در زمین های باغ میوه می دهند). مورد دوم شیوع تکثیر انبوه برخی از آفات گیاهان مفید است، زمانی که شرایط محیطی زیستگاه ها نقض می شود (خشکسالی، زمستان های غیرمعمول سرد یا گرم، فصل های رشد بیش از حد بارانی)، مهاجرت های پیش بینی نشده به زیستگاه های جدید. نوسانات دوره ای و غیر تناوبی تعداد جمعیت ها تحت تأثیر عوامل محیطی زیستی و غیرزیست مشخصه همه جمعیت ها نامیده می شود. امواج جمعیت .

هر جمعیتی ساختار کاملاً مشخصی دارد: ژنتیک، جنس و سن، فضایی و غیره، اما نمی‌تواند از تعداد افراد کمتر از آنچه برای رشد پایدار و مقاومت جمعیت در برابر عوامل محیطی لازم است تشکیل شود. این اصل حداقل اندازه جمعیت است. هر گونه انحراف پارامترهای جمعیت از پارامترهای بهینه نامطلوب است، اما اگر مقادیر بیش از حد بالای آنها خطر مستقیمی برای موجودیت گونه ایجاد نکند، کاهش به حداقل سطح، به ویژه اندازه جمعیت، تهدیدی برای این گونه است. گونه.

عوامل یا دلایل نوسانات جمعیت:

منابع غذایی کافی و کمبود آن؛

رقابت چند جمعیت برای یک طاقچه اکولوژیکی؛

شرایط محیطی خارجی (غیر زیستی): رژیم گرمابی، روشنایی، اسیدیته، هوادهی و غیره.

نوسانات (انحرافات) در اعداد به دلایل مختلفی ایجاد می شود. و همیشه برای گونه های مختلف یکسان نیستند. نوسانات دوره ای در تعداد جمعیت ها با دوره 10-11 ساله با فراوانی فعالیت خورشیدی توضیح داده می شود: تعداد لکه های خورشیدی با یک دوره 11 ساله تغییر می کند. مقدار غذا دلیل نوسانات کرم ابریشم سیبری است: پس از یک تابستان خشک و گرم شعله ور می شود. می تواند باعث شیوع اعداد و ترکیبی از بسیاری از شرایط شود. به عنوان مثال، "جزر و مد قرمز" در سواحل فلوریدا مشاهده می شود. آنها دوره ای نیستند و برای تظاهرات آنها موارد زیر ضروری است: دوش شدید، شستن عناصر ریز از زمین (آهن، روی، کبالت - غلظت آنها باید تا ده هزارم درصد باشد)، شوری کم پایین، دمای معین و آرامش در نزدیکی ساحل. تحت چنین شرایطی، جلبک های داینوفلاژل به شدت شروع به تقسیم می کنند. از نظر تئوری، از یک داینوفلاژله تک سلولی، در نتیجه 25 تقسیم متوالی، 33 میلیون فرد می تواند رخ دهد. آب قرمز می شود. داینوفلاژله ها سم کشنده ای را در آب آزاد می کنند و باعث فلج و سپس مرگ ماهی ها و دیگر موجودات دریایی می شوند.

اهمیت تکاملی امواج جمعیتی این است که:

فرکانس آلل ها را تغییر دهید (امواج کوچک در اوج می توانند خود را به صورت فنوتیپی نشان دهند و در کاهش می توانند از مخزن ژن ناپدید شوند).

امواج جمعیتی شدت انتخاب طبیعی و جهت آن را تغییر می دهد.

نتیجه

بنابراین، جمعیت ها در معرض مجموعه ای از عوامل غیر زنده و زیستی قرار می گیرند که مکانیسم های تنظیم تعداد آنها را فعال می کند. بنابراین، در جوامع طبیعی بدون مزاحمت از فعالیت های انسانی، افزایش غیرقابل کنترل در تعداد، کاهش منابع و مرگ جمعیت به ندرت رخ می دهد.

با تغییر شرایط محیطی، تعداد جمعیت های طبیعی ثابت نمی ماند. دامنه تنوع فراوانی در گونه های مختلف متفاوت است. این به دلیل درجه تنوع شرایط محیطی و همچنین ویژگی های بیولوژیکینوع خاص

تعداد افراد یک گونه برای بقای آن اهمیت زیادی دارد. بسیاری از گونه ها تنها زمانی می توانند به طور طبیعی تولید مثل کنند که در یک گروه نسبتاً بزرگ زندگی کنند. بنابراین، یک باکلان در صورتی که کلنی آن حداقل 10000 نفر داشته باشد، به طور طبیعی زندگی و تولید مثل می کند. اصل حداقل اندازه جمعیت توضیح می دهد که چرا گونه های نادر نجات از انقراض دشوار است. با هم زندگی می کنندجستجوی غذا و مبارزه با دشمنان را تسهیل می کند. بنابراین، فقط یک دسته گرگ می توانند طعمه های بزرگی را بگیرند و یک گله اسب و گاومیش کوهان دار می توانند با موفقیت از خود در برابر شکارچیان دفاع کنند.

در عین حال، افزایش بیش از حد تعداد افراد یک گونه منجر به جمعیت بیش از حد جامعه، تشدید رقابت برای قلمرو، غذا و رهبری در گروه می شود.

راه حل تفصیلی پاراگراف § 80 در زیست شناسی برای دانش آموزان کلاس 10، نویسندگان Kamensky A.A.، Kriksunov E.A.، Pasechnik V.V. 2014

1. چه عواملی بر اندازه جمعیت تأثیر می گذارد؟

پاسخ. در سیستم‌های طبیعی با سطح پایین تنوع گونه‌ای، جمعیت‌ها به‌شدت تحت‌تاثیر عوامل غیرزیست و انسان‌زا هستند. بستگی به آب و هوا، ترکیب شیمیایی محیط و میزان آلودگی دارد. در سیستم‌هایی با سطح بالایی از تنوع گونه‌ای، نوسانات جمعیت عمدتاً توسط عوامل زیستی کنترل می‌شوند.

همه عوامل محیطی بسته به ماهیت تأثیر آنها بر اندازه جمعیت را می توان به دو گروه تقسیم کرد.

عوامل مستقل از تراکم جمعیت، اندازه جمعیت ها را بدون توجه به تعداد افراد در یک جهت تغییر می دهند. عوامل غیر زنده و انسان زا (به استثنای فعالیت های محیطی انسانی) بر تعداد افراد، صرف نظر از تراکم جمعیت، تأثیر می گذارد. بنابراین، زمستان های شدید تعداد جمعیت حیوانات پوکیلوترمیک (مار، قورباغه، مارمولک) را کاهش می دهد. لایه ضخیم یخ و کمبود اکسیژن کافی در زیر یخ باعث کاهش جمعیت ماهی در زمستان می شود. تابستان های خشک و پاییز و به دنبال آن زمستان های یخبندان باعث کاهش جمعیت سوسک سیب زمینی کلرادو می شود. تیراندازی کنترل نشده به حیوانات یا به دام انداختن ماهی ها، ظرفیت بازسازی جمعیت آنها را کاهش می دهد. غلظت بالای آلاینده ها در محیطبر فراوانی همه گونه های حساس تأثیر منفی می گذارد.

ظرفیت محیط (حداکثر اندازه جمعیت) با توانایی محیط در تأمین منابع لازم برای جمعیت تعیین می شود: غذا، سرپناه، افراد جنس مخالف و غیره. وقتی اندازه جمعیت به ظرفیت محیط نزدیک شود، کمبود غذا به دلیل افزایش خوردن آن وجود دارد. و سپس مکانیسم تنظیم اندازه جمعیت از طریق رقابت درون گونه ای برای یک منبع وارد عمل می شود. اگر تراکم جمعیت بالا باشد، با افزایش مرگ و میر در نتیجه افزایش رقابت تنظیم می شود. برخی از افراد یا به دلیل کمبود غذا (گیاهخواران) یا در نتیجه جنگ بیولوژیکی یا شیمیایی می میرند. افزایش مرگ و میر منجر به کاهش تراکم می شود. اگر تراکم جمعیت کم باشد، با افزایش زاد و ولد به دلیل تجدید منابع غذایی و تضعیف رقابت، دوباره پر می شود.

جنگ بیولوژیکی کشتن رقبای درون یک جمعیت با حمله مستقیم (شکارچیان همان گونه) است. کاهش شدید منابع غذایی می تواند منجر به آدمخواری (خوردن نوع خود) شود. جنگ شیمیایی انتشار مواد شیمیایی است که رشد و نمو را به تاخیر می اندازد یا افراد جوان (گیاهان، حیوانات آبزی) را می کشد. تجلی جنگ شیمیایی را می توان در رشد قورباغه ها مشاهده کرد. در تراکم بالا، قورباغه های بزرگتر موادی را در آب آزاد می کنند که مانع از رشد افراد کوچک می شود. بنابراین، فقط بچه قورباغه های بزرگ رشد خود را تکمیل می کنند. پس از آن، قورباغه های کوچک شروع به رشد می کنند.

تنظیم اندازه جمعیت از طریق مقدار منابع غذایی به وضوح در مثال تعامل بین جمعیت شکارچی و طعمه دیده می شود. آنها تأثیر متقابلی بر فراوانی و تراکم یکدیگر دارند و باعث فراز و نشیب های مکرر در تعداد هر دو جمعیت می شوند. علاوه بر این، در این سیستم از نوسانات، افزایش تعداد شکارچیان از افزایش تعداد طعمه در فاز عقب است.

یک مکانیسم مهم برای تنظیم اعداد در جمعیت های پرجمعیت، پاسخ به استرس است. افزایش تراکم جمعیت منجر به افزایش دفعات ملاقات بین افراد می شود که باعث تغییرات فیزیولوژیکی در آنها می شود که منجر به کاهش میزان زاد و ولد و یا افزایش مرگ و میر می شود که دلیل این کاهش میزان تولد است. میزان جمعیت. استرس تغییرات غیرقابل برگشتی در بدن ایجاد نمی کند، بلکه تنها منجر به مسدود شدن موقت برخی از عملکردهای بدن می شود. با حذف بیش از حد جمعیت، توانایی تولید مثل به سرعت احیا می شود.

همه مکانیسم های تنظیم جمعیت وابسته به تراکم جمعیت قبل از اتمام کامل منابع محیطی روشن می شوند. به همین دلیل، خود تنظیمی اعداد در جمعیت ها انجام می شود.

2. چه نمونه هایی از نوسانات چرخه ای در اندازه جمعیت را می شناسید؟

پاسخ. در طبیعت، جمعیت در نوسان است. بنابراین، تعداد جمعیت های فردی حشرات و گیاهان کوچک می تواند به صدها هزار و یک میلیون نفر برسد. در مقابل، جمعیت حیوانی و گیاهی می تواند از نظر تعداد نسبتاً کم باشد.

هر جمعیتی نمی تواند از تعداد افراد کمتری تشکیل شود که برای اطمینان از اجرای پایدار این محیط و پایداری جمعیت در برابر عوامل محیطی - اصل حداقل اندازه جمعیت - لازم است.

حداقل اندازه جمعیت به گونه خاص است. فراتر از حداقل ها، جمعیت را به سمت مرگ سوق می دهد. بنابراین، عبور بیشتر ببر در خاور دور به دلیل این واقعیت است که واحدهای باقی مانده که شرکای پرورشی با فراوانی کافی پیدا نمی کنند، به ناچار منجر به انقراض خواهد شد. همین گیاهان نادر را تهدید می کند (ارکیده "دمپایی ونوس" و غیره).

تنظیم تراکم جمعیت زمانی اتفاق می افتد که از منابع انرژی و فضایی به طور کامل استفاده شود. افزایش بیشتر تراکم جمعیت منجر به کاهش عرضه غذا و در نتیجه کاهش باروری می شود.

نوسانات غیر دوره ای (به ندرت مشاهده می شود) و دوره ای (دائمی) در تعداد جمعیت های طبیعی وجود دارد.

نوسانات دوره ای (دوره ای) در تعداد جمعیت ها. آنها معمولا در یک فصل یا چند سال انجام می شوند. تغییرات چرخه ای با افزایش تعداد پس از میانگین 4 سال در حیوانات ساکن در تاندرا - لمینگ ها، جغدهای برفی، روباه های قطبی ثبت شد. نوسانات فصلی فراوانی نیز مشخصه بسیاری از حشرات، جوندگان موش مانند، پرندگان و موجودات آبزی کوچک است.

محدودیت‌های بالایی و پایینی خاصی برای اندازه متوسط جمعیت وجود دارد که در طبیعت رعایت می‌شوند، یا از نظر تئوری می‌توانند برای یک دوره زمانی طولانی مدت وجود داشته باشند.»

مثال. در ملخ های مهاجر در تعداد کم، لاروهای فاز انفرادی به رنگ سبز روشن و بالغ ها به رنگ سبز خاکستری هستند. در طول سال‌های تولید مثل انبوه، ملخ وارد مرحله مرحله‌ای می‌شود. لاروها رنگ زرد روشن با لکه های سیاه به دست می آورند، در حالی که بالغ ها زرد لیمویی می شوند. مورفولوژی افراد نیز تغییر می کند.

سوالات بعد از § 80

1. پویایی جمعیت چیست؟

پاسخ. پویایی جمعیت فرآیندهای تغییر در شاخص های اصلی بیولوژیکی آن در طول زمان است. اهمیت اصلی در مطالعه پویایی جمعیت به تغییرات فراوانی، زیست توده و ساختار جمعیت داده می شود. پویایی جمعیت یکی از مهمترین پدیده های زیستی و زیست محیطی است. می توان گفت که زندگی یک جمعیت در پویایی آن متجلی می شود.

یک جمعیت نمی تواند بدون تغییرات مداوم وجود داشته باشد، به همین دلیل با تغییر شرایط زندگی سازگار می شود. شاخص هایی مانند باروری، مرگ و میر و ساختار سنی بسیار مهم هستند، اما هیچ کدام از آنها را نمی توان برای قضاوت در مورد پویایی جمعیت به عنوان یک کل مورد استفاده قرار داد.

یک فرآیند مهم در پویایی جمعیت، رشد جمعیت است (یا به سادگی "رشد جمعیت")، که زمانی رخ می دهد که موجودات زنده در زیستگاه های جدید یا پس از یک فاجعه مستقر شوند. ماهیت رشد متفاوت است. در جمعیت هایی با ساختار سنی ساده، رشد سریع و انفجاری است. در جمعیت هایی با ساختار سنی پیچیده، صاف است و به تدریج کند می شود. در هر صورت، تراکم جمعیت افزایش می یابد تا زمانی که عوامل محدود کننده رشد جمعیت شروع به عمل کنند (محدودیت ممکن است با استفاده کامل از منابع مصرف شده توسط جمعیت یا با انواع دیگر محدودیت ها همراه باشد). در نهایت تعادل حاصل می شود که حفظ می شود.

2. پدیده تنظیم جمعیت چیست؟ اهمیت آن در اکوسیستم چیست؟

پاسخ. هنگامی که رشد جمعیت کامل می شود، اعداد آن شروع به نوسان در اطراف مقداری کم و بیش ثابت می کند. اغلب این نوسانات ناشی از تغییرات فصلی یا سالانه در شرایط زندگی (به عنوان مثال، تغییر دما، رطوبت، تامین مواد غذایی) است. گاهی اوقات می توان آنها را تصادفی دید.

در برخی از جمعیت ها، نوسانات جمعیت ماهیت چرخه ای منظم دارد.

شناخته شده ترین نمونه های نوسانات چرخه ای شامل نوسانات فراوانی گونه های خاص پستانداران است. به عنوان مثال، چرخه های تناوب سه و چهار ساله مشخصه بسیاری از جوندگان موش مانند (موش، موش، لمینگ) و شکارچیان آنها (جغد قطبی، روباه قطبی) است.

شناخته شده ترین نمونه از نوسانات چرخه ای در جمعیت حشرات، شیوع دوره ای در آکریدوئیدها است. اطلاعات مربوط به هجوم ملخ های سرگردان به دوران باستان باز می گردد. ملخ ها در بیابان ها و مناطق خشک زندگی می کنند. سالها مهاجرت نمی کند، به محصولات زراعی آسیب نمی رساند و توجه زیادی را به خود جلب نمی کند. با این حال، هر از گاهی تراکم جمعیت ملخ به نسبت هیولایی می رسد. تحت تأثیر ازدحام جمعیت، حشرات دچار یک سری تغییرات در ظاهر خود می شوند (مثلاً بال های بلندتری ایجاد می کنند) و شروع به پرواز به مناطق کشاورزی می کنند و همه چیز را در مسیر خود می خورند. دلایل چنین انفجارهای جمعیتی ظاهراً به دلیل ناپایداری شرایط محیطی است.

3. عوامل غیرزیستی و زیستی چه نقشی در تغییر تراکم جمعیت دارند؟

پاسخ. دلایل نوسانات شدید در تعداد جمعیت برخی از موجودات می تواند عوامل مختلف غیر زنده و زیستی باشد. گاهی اوقات این نوسانات با تغییرات شرایط اقلیمی مطابقت خوبی دارند. با این حال، در برخی موارد نفوذ عوامل خارجیتوضیح تغییرات در اندازه یک جمعیت خاص غیرممکن است. عللی که باعث نوسانات جمعیتی می شوند ممکن است در خودشان نهفته باشند. سپس از عوامل داخلی پویایی جمعیت صحبت می شود.

مواردی شناخته شده است که در شرایط ازدیاد جمعیت، تعدادی از پستانداران دچار تغییرات شدید در وضعیت فیزیولوژیکی خود می شوند. چنین تغییراتی در درجه اول بر اندام های سیستم عصبی غدد تأثیر می گذارد، بر رفتار حیوانات تأثیر می گذارد، مقاومت آنها را در برابر بیماری ها و انواع مختلف استرس تغییر می دهد.

گاهی اوقات این امر منجر به افزایش مرگ و میر افراد و کاهش تراکم جمعیت می شود. برای مثال، خرگوش‌های سفید، در دوره‌های اوج تعداد، اغلب به‌طور ناگهانی در اثر به اصطلاح «بیماری شوک» می‌میرند.

چنین مکانیسم هایی را بدون شک می توان به عنوان تنظیم کننده داخلی جمعیت طبقه بندی کرد. به محض اینکه چگالی از مقدار آستانه معینی فراتر رفت، به طور خودکار فعال می شوند.

به طور کلی، همه عوامل مؤثر بر اندازه جمعیت (مهم نیست که تولید مثل جمعیت را محدود می کنند یا طرفدار) به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

- مستقل از تراکم جمعیت؛

- وابسته به تراکم جمعیت

گروه دوم از عوامل اغلب کنترل کننده یا کنترل تراکم نامیده می شود.

نباید فکر کرد که وجود مکانیسم های نظارتی باید همیشه جمعیت را تثبیت کند. در برخی موارد، عمل آنها می تواند منجر به نوسانات چرخه ای در تعداد حتی در شرایط زندگی ثابت شود.

در مورد تغییرات فصلی در جمعیت حیوانات و گیاهانی که می شناسید به ما بگویید (مشاهدات شخصی را به یاد بیاورید).

پاسخ. در بسیاری از گونه های جانوری و گیاهی، نوسانات جمعیت ناشی از تغییرات فصلی در شرایط زندگی (دما، رطوبت، نور، تامین غذا و ...) است. نمونه هایی از نوسانات فصلی در تعداد جمعیت ها نشان داده شده است - گله های پشه ها، پرندگان مهاجر، علف های سالانه - در فصل گرم، در زمستان، این پدیده ها عملا به هیچ کاهش می یابد.

بیشترین علاقه نوسانات در تعداد جمعیت است که از سال به سال رخ می دهد. آنها را بین سالانه بر خلاف درون سالانه یا فصلی می نامند. پویایی جمعیت بین سالانه می تواند ماهیت متفاوتی داشته باشد و خود را به شکل امواج صاف تغییرات (تعداد، زیست توده، ساختار جمعیت) یا به شکل تغییرات ناگهانی مکرر نشان دهد.

در هر دو مورد، این تغییرات می تواند منظم، یعنی چرخه ای، یا نامنظم - هرج و مرج باشد. اولی، بر خلاف دومی، حاوی عناصری است که در فواصل منظم تکرار می شوند (به عنوان مثال، هر 10 سال یک بار جمعیت به حداکثر مقدار معینی می رسد).

نوسانات تعداد برخی از گونه‌های پرندگان (مثلاً گنجشک شهری) یا ماهی‌ها (ترک‌ها، ماهی‌ها، گوبی‌ها و غیره) که از سال به سال مشاهده می‌شود، نمونه‌ای از تغییرات نامنظم در اندازه جمعیت را نشان می‌دهد که معمولاً مرتبط است. با تغییرات در شرایط آب و هوایی یا تغییر در آلودگی محیط زیست زندگی با موادی که تأثیر مخربی بر موجودات دارد.

مشاهدات نوسانات جمعیت در شهر تیت بزرگ جالب است. تعداد آن در شهر در فصل زمستان نسبت به تابستان 10 برابر می شود.

با استفاده از ادبیات اضافی، نمونه هایی از نوسانات چرخه ای در تعداد حیوانات یا گیاهان را ذکر کنید.

پاسخ. برای جمعیت های طبیعی، موارد زیر وجود دارد:

1) تغییرات فصلی در اعداد مرتبط با تغییرات فصلی در عوامل محیطی،

2) نوسانات ناشی از تغییرات آب و هوا. تغییرات فصلی به وفور در بسیاری از حشرات و همچنین در اکثر گیاهان یکساله بارزتر است.

نمونه هایی از نوسانات قابل توجه جمعیت توسط برخی از گونه های پستانداران و پرندگان شمالی نشان داده شده است که دارای چرخه های 9-10 یا 3-4 ساله هستند. یک مثال کلاسیک از نوسانات 9 تا 10 ساله، تغییر در فراوانی خرگوش و سیاه گوش در کانادا است، با اوج فراوانی خرگوش در یک سال یا بیشتر از اوج فراوانی سیاهگوش.

برای ارزیابی وضعیت دینامیکی جمعیت‌های گیاهی، تجزیه و تحلیل وضعیت‌های سن (ontogenetic) انجام می‌شود. ساده ترین علامت وضعیت پایدار یک جمعیت یک طیف انتوژنتیک کامل است. چنین طیف هایی پایه (مشخصه) نامیده می شوند، آنها وضعیت قطعی (پایدار پویا) جمعیت ها را تعیین می کنند.

شناخته شده ترین نمونه های نوسانات چرخه ای شامل نوسانات مفصلی در فراوانی برخی از گونه های پستانداران شمالی است. به عنوان مثال، چرخه های تناوب سه و چهار ساله مشخصه بسیاری از جوندگان موش شمالی (موش، موش، لمینگ) و شکارچیان آنها (جغد قطبی، روباه قطبی)، و همچنین خرگوش ها و سیاه گوش است.

در اروپا، لمینگ ها گاهی به چنان تراکم بالایی می رسند که شروع به مهاجرت به خارج از زیستگاه های شلوغ خود می کنند. هم در لمینگ ها و هم در ملخ ها، هر موردی از افزایش تعداد همراه با مهاجرت نیست.

گاهی اوقات می توان نوسانات چرخه ای در اندازه جمعیت را توضیح داد تعاملات پیچیدهبین جمعیت ها انواع مختلفحیوانات و گیاهان در جوامع

به عنوان مثال، نوسانات فراوانی برخی گونه‌های حشرات را در جنگل‌های اروپا در نظر بگیرید، مانند پروانه کاج و پروانه کاج اروپایی، که لاروهای آن از برگ درختان تغذیه می‌کنند. اوج تعداد آنها در حدود 4-10 سال تکرار می شود.

نوسانات فراوانی این گونه ها هم توسط پویایی زیست توده درخت و هم نوسانات فراوانی پرندگان حشره خوار تعیین می شود. همانطور که زیست توده درختان در جنگل افزایش می یابد، بزرگترین و قدیمی ترین درختان به کرم جوانه حساس می شوند و اغلب در اثر برگ زدایی مکرر (از بین رفتن برگ ها) می میرند.

از بین رفتن و تجزیه چوب مواد مغذی را به خاک جنگل باز می گرداند. آنها برای رشد خود توسط درختان جوان که حساسیت کمتری به حمله حشرات دارند استفاده می شوند. رشد درختان جوان نیز با افزایش روشنایی به دلیل مرگ درختان پیر با تاج های بزرگ تسهیل می شود. در این میان، پرندگان در حال کاهش تعداد کرم های جوانه هستند. با این حال، در نتیجه رشد درختان، دوباره (تعداد) شروع به افزایش می کند و این روند تکرار می شود.

اگر وجود جنگل های مخروطی را در دوره های زمانی طولانی در نظر بگیریم، مشخص می شود که کرم برگ به طور دوره ای اکوسیستم را جوان می کند. جنگل درختان، جزء لاینفک آن است. بنابراین، افزایش تعداد این پروانه نشان دهنده یک فاجعه نیست، همانطور که ممکن است برای هر کسی که درختان مرده و در حال مرگ را در مرحله خاصی از چرخه ببیند به نظر می رسد.

دلایل نوسانات شدید تعداد برخی از جمعیت ها می تواند عوامل مختلف غیرزیستی و زیستی باشد. گاهی اوقات این نوسانات با تغییرات شرایط اقلیمی مطابقت خوبی دارند. با این حال، در برخی موارد، توضیح تغییرات در اندازه یک جمعیت خاص با تأثیر عوامل خارجی غیرممکن است. عللی که باعث نوسانات جمعیتی می شوند ممکن است در خودشان نهفته باشند. سپس از عوامل داخلی پویایی جمعیت صحبت می شود

شاید خواندن آن مفید باشد: