Cauzele fluctuațiilor populației. Fluctuațiile populației pe termen lung Dinamica populației satelor din Imperiul Roman de Apus

În condiții favorabile, creșterea populației este observată și poate fi atât de rapidă încât duce la o explozie a populației. Totalitatea tuturor factorilor care contribuie la creșterea populației se numește potențial biotic. E suficient de înalt pentru tipuri diferite, dar probabilitatea atingerii limitei populației în condiții naturale este scăzută, deoarece acesteia i se opun factori limitatori (limitatori). Setul de factori care limitează creșterea populației se numește rezistență mediului. Starea de echilibru dintre potențialul biotic al speciei și rezistența mediului, menținând constanta populației, se numește homeostazie sau echilibru dinamic. Dacă este încălcat, apar fluctuații ale mărimii populației, adică. schimbările ei.

Distinge periodice și neperiodice fluctuatiile populatiei. Primele au loc în timpul unui sezon sau mai mulți ani (4 ani - un ciclu periodic de fructificare a cedrului, o creștere a numărului de lemmings, vulpi arctice, bufnițe polare; un an mai târziu, merii dau roade în parcelele de grădină), cele doua sunt focare de reproducere în masă a unor dăunători ai plantelor utile, atunci când condițiile de mediu sunt încălcate habitate (secete, neobișnuit de frig sau ierni calde, sezoane de vegetație prea ploioase), migrații neprevăzute către noi habitate. Fluctuațiile periodice și neperiodice ale numărului de populații sub influența factorilor de mediu biotici și abiotici, caracteristici tuturor populațiilor, se numesc valuri de populație.

Orice populație are o structură strict definită: genetică, sex și vârstă, spațială etc., dar nu poate consta dintr-un număr mai mic de indivizi decât este necesar pentru dezvoltarea stabilă și rezistența populației la factori. Mediul extern. Acesta este principiul dimensiunii minime a populației. Orice abateri ale parametrilor populației de la optim sunt nedorite, dar dacă sunt excesive valori mari nu reprezintă un pericol direct pentru existența speciei, atunci o scădere la un nivel minim, mai ales a mărimii populației, reprezintă o amenințare pentru specie.

Totuși, alături de principiul dimensiunii minime a populațiilor, există și principiul (regula) maximului populației. Constă în faptul că populația nu poate crește la infinit. Este doar teoretic capabil să crească nelimitat în număr.

Conform teoriei lui H.G. Andrevarty - L.K. Birch (1954) - teoria limitelor mărimii populației - numărul populațiilor naturale este limitat de epuizarea resurselor alimentare și a condițiilor de reproducere, inaccesibilitatea acestor resurse și o perioadă prea scurtă de accelerare a creșterii populației. Teoria „limitelor” este completată de teoria reglării biocenotice a mărimii populației de K. Frederiks (1927): creșterea populației este limitată de influența unui complex de factori de mediu abiotici și biotici.

Factori sau motive pentru fluctuațiile populației:

Aprovizionarea suficientă cu alimente și lipsa acesteia;

competiția între mai multe populații pentru o singură nișă ecologică;

conditii de mediu externe (abiotice): regim hidrotermal, iluminare, aciditate, aerare etc.

Fluctuațiile (abaterile) în numere sunt cauzate de o varietate de motive. Și nu sunt întotdeauna aceleași pentru specii diferite. Fluctuațiile periodice ale numărului de populații cu o perioadă de 10-11 ani se explică prin frecvența activității solare: numărul petelor solare se modifică cu o perioadă de 11 ani. Cantitatea de furaj este cauza fluctuațiilor în vierme de mătase siberian: dă un fulger după uscare vara calduroasa. Poate provoca o apariție a numărului și o combinație de multe circumstanțe. De exemplu, „mareele roșii” sunt observate în largul coastei Floridei. Nu sunt periodice și pentru manifestarea lor sunt necesare următoarele evenimente: averse abundente, spălarea microelementelor de pe pământ (fier, zinc, cobalt - concentrația lor trebuie să se potrivească până la o zece miimi de procente), salinitate scăzută a fund, o anumită temperatură și calm lângă coastă. În astfel de condiții, algele dinoflagelate încep să se împartă intens. Teoretic, dintr-un dinoflagelat unicelular, în urma a 25 de diviziuni consecutive, pot apărea 33 de milioane de indivizi. Apa devine roșie. Dinoflagelatele eliberează o otravă mortală în apă, provocând paralizia și apoi moartea peștilor și a altor creaturi marine.

O persoană poate provoca un focar al unor populații prin activitatea sa. Rezultatul impactului antropic este o creștere a numărului de insecte suge (afidele, ploșnițele etc.) după tratarea câmpurilor cu insecticide care le distrug inamicii. Mulțumită omului, iepurilor și cactusului din Australia, vrăbiilor de casă și moliei țigănești în America de Nord, gândacului de Colorado și filoxerei în Europa, elodeei canadiane, nurcii americane și șobolanului din Eurasia au dat focare incredibile de numere după ce au intrat în aceste noi teritorii pentru ei , unde nu erau dușmanii lor.

Fluctuațiile bruște neperiodice ale populației pot apărea ca urmare a dezastrelor naturale. De exemplu, focarele de fireweed și comunitatea de insecte asociată sunt frecvente în incendii. Seceta de lungă durată transformă mlaștina într-o pajiște și provoacă o creștere a numărului de membri ai biocenozei de luncă.

Semnificația evolutivă a valurilor de populație este că:

modificarea frecvențelor alelelor (undele mici la vârf se pot manifesta fenotipic, iar la declin pot dispărea din fondul genetic);

· la vârful valului, populațiile izolate fuzionează, migrația și panmixia cresc, iar eterogenitatea fondului genetic crește;

· Undele de populație modifică intensitatea selecției naturale și direcția acesteia.

Când o populație încetează să crească, densitatea ei tinde să fluctueze în jurul nivelului asimptotic superior de creștere. Astfel de fluctuații pot apărea fie ca urmare a modificărilor mediului fizic, în urma cărora limita superioară a abundenței crește sau scade, fie din cauza interacțiunilor intrapopulaționale, fie, în final, ca urmare a interacțiunii cu populațiile învecinate. După limita superioară a mărimii populației ( LA) este atinsă, densitatea poate rămâne la acest nivel pentru ceva timp sau poate scădea imediat brusc (Fig. 8.7, curbă 1 ). Această scădere va fi și mai accentuată dacă rezistența mediului nu crește treptat, pe măsură ce populația crește, ci apare brusc (Fig. 8.7, curbă 2). În acest caz, populația va realiza potențialul biotic.

Orez.

Cu toate acestea, creșterea exponențială nu poate dura mult. Când exponentul atinge „punctul paradoxal” de a lupta pentru infinit, de regulă, are loc un salt calitativ - o creștere rapidă a numărului este înlocuită cu o moarte în masă a indivizilor. Un exemplu de astfel de fluctuații este un focar de reproducere a insectelor, urmat de moartea lor în masă, precum și de reproducerea și moartea celulelor de alge (înflorirea corpurilor de apă).

Este posibilă și o situație în care dimensiunea populației sări peste nivelul limită (Fig. 8.7, curbe 3 , 4). Acest lucru, în special, se observă atunci când animalele sunt introduse în locuri în care nu existau înainte (de exemplu, îmbogățirea iazurilor noi cu pești). În acest caz, nutrienții și alți factori necesari dezvoltării s-au acumulat chiar înainte de începerea creșterii populației, iar mecanismele de reglare a populației nu sunt încă în funcțiune.

Există două tipuri principale de fluctuații ale populației (Figura 8.8).

Orez. 8.8.

În primul tip, perturbările periodice ale mediului, cum ar fi incendiile, inundațiile, uraganele și secetele duc adesea la mortalitate catastrofală, independentă de densitate. Astfel, populația de plante și insecte anuale crește de obicei rapid primăvara și vara și scade brusc odată cu apariția vremii reci. Se numesc populațiile a căror creștere dă explozii regulate sau aleatorii oportunist(Fig. 8.8, graficul /). Alte populații, așa-numitele echilibru(caracteristic multor vertebrate) sunt de obicei într-o stare apropiată de echilibru cu resursele, iar valorile densității lor sunt mult mai stabile (Fig. 8.8, grafic 2).

Cele două tipuri distincte de populații reprezintă doar punctele extreme ale continuumului, totuși, atunci când se compară diferite populații, o astfel de împărțire este adesea utilă. Semnificația contrastării populațiilor oportuniste cu cele de echilibru constă în faptul că factorii dependenți de densitate și independenți de densitate care acționează asupra lor, precum și evenimentele care au loc în acest caz, afectează selecția naturală și populațiile în sine în moduri diferite. R. MacArthur și E. Wilson (1967) au numit aceste tipuri opuse de selecție r-selectieȘi K-selectie conform celor doi parametri ai ecuaţiei logistice. Câteva trăsături caracteristice ale selecției r și ale selecției /r sunt prezentate în tabel. 8.1.

Desigur, lumea nu este pictată doar în alb-negru. Niciuna dintre specii nu este supusă doar selecției r sau doar selecției AG; fiecare trebuie să ajungă la un anumit compromis între aceste două extreme. Într-adevăr, se poate vorbi despre fiecare organism specific ca un „r-strategist” sau „/^-strategist” doar în comparație cu alte organisme și, prin urmare, toate afirmațiile despre cele două tipuri de selecție selectate sunt relative. In orice caz,

Principalele caracteristici ale / -selection și A "-selection

Tabelul 8.1

Parametrul populației, direcția de selecție
Dimensiuni individuale
Durată	Scurtă, de obicei mai puțin de un an	Lung, de obicei mai mult de un an
Mortalitate	De obicei, catastrofală, nedirecțională, independentă de densitate	Mai direcțional, dependent de densitate
curba de supraviețuire	De obicei, al treilea tip	De obicei, primul și al doilea tip
Dimensiunea populației	Variabil în timp, nu în echilibru, sub capacitatea limită a mediului; vid ecologic; ocupare anuală	Mai constant în timp, echilibru, aproape de capacitatea limitativă a mediului; repopulările nu sunt necesare
Competiție	Schimbător, adesea slab	De obicei acută
Selecția favorizează	Dezvoltare rapidă, rată mare de creștere a populației, reproducere timpurie, singurul act de reproducere într-o viață, un numar mare descendenți mici	Dezvoltare mai lentă, competitivitate mai mare, reproducere ulterioară, evenimente repetate de reproducere de-a lungul vieții, mai puțini descendenți mai mari

neagă că există două strategii opuse de ameliorare la care recurg populațiile în funcție de fluctuațiile capacității mediului. Figura 8.9 arată modul în care mecanismul selecției m sau A „-selecției ar putea fi fixat în evoluție: în mediile A”-selective, selecția contribuie la formarea unor mecanisme care compensează fluctuațiile de mediu, iar în mediile /*-selective, populația „se îmbunătățește” în capacitatea de a popula rapid miercuri în momentul potrivit al anului.

În termeni temporali, fluctuațiile în dimensiunea populației sunt neperiodicăȘi periodic. Acestea din urmă pot fi împărțite în fluctuații cu o perioadă de câțiva ani și fluctuații sezoniere. Fluctuațiile non-periodice sunt neprevăzute.

Orez. 8.9.

În Oceanul Pacific, în special în zona Marii Bariere de Corali de la nord-estul Australiei, din 1966 s-a înregistrat o creștere a numărului de coroane de spini de stele de mare. (Acanthaster planci). Această specie, fiind anterior mic ca număr (mai puțin de un individ la 1 m 2), a ajuns la începutul anilor 1970. densitate 1 individ la 1 m2. Steaua de mare dăunează foarte mult recifelor de corali, deoarece se hrănește cu polipii care formează partea lor vie. Ea a curățat o fâșie de recif de 40 de kilometri în largul Guamului în mai puțin de trei ani. Niciuna dintre ipoteze nu a propus să explice creșterea bruscă a abundenței stelei de mare (dispariția unuia dintre inamicii săi - cornul de tritoniu al moluștei gasteropode). (Charonia triton este), care este extras din cauza scoicilor care conțin sidef; cresterea continutului apa de mare DDT și în legătură cu aceasta, încălcarea echilibrului natural; efectul precipitațiilor radioactive) nu poate fi considerată satisfăcătoare.

Un exemplu de fluctuații periodice ale populației cu o perioadă de câțiva ani este dat de populațiile unor mamifere și păsări arctice. La iepure și râs, perioada de fluctuație a populației este de 9,6 ani (Fig. 8.10).

După cum se poate observa din figură, abundența maximă a iepurii, în comparație cu abundența râului, este de obicei deplasată înapoi cu unul sau doi ani. Acest lucru este destul de de înțeles: râul se hrănește cu iepuri de câmp și, prin urmare, fluctuațiile numărului său trebuie asociate cu fluctuațiile numărului de pradă.

Orez. 8.10. Fluctuațiile periodice ale populațiilor de iepuri de câmp (grafic 1) și râși (diagrama 2), determinată de numărul de piei recoltate de Hudson Strait Company

Modificările ciclice ale numărului cu o perioadă medie de patru ani sunt tipice pentru locuitorii din tundra: bufniță de zăpadă, vulpe arctică și lemming. Potrivit multor oameni de știință, periodicitatea ciclurilor de 9,6 ani la iepure și râs este determinată de fenomenele care au loc în spațiu și este într-un fel conectată cu ciclurile solare. O dependență similară se observă, de exemplu, la somonul canadian atlantic, al cărui număr maxim se observă la fiecare 9-10 ani.

Cauzele altor fluctuații periodice ale populației sunt bine cunoscute. În largul coastei Peru, există o transgresie a apelor calde spre sud, cunoscută sub numele de El Nino. Aproximativ o dată la șapte ani ape calde deplasa frigul de la suprafata. Temperatura apei crește rapid cu 5 ° C, salinitatea se modifică, planctonul moare, saturând apa cu produse de degradare. Ca urmare, peștii mor, urmați de păsările marine.

Cazurile de schimbări sezoniere ale numărului de populații sunt binecunoscute tuturor. Norii de țânțari, un număr mare de păsări care locuiesc în păduri sunt de obicei observați într-o anumită perioadă a anului. În alte anotimpuri, populațiile acestor specii practic pot dispărea.

În ecosistemele cu structură simplă (agrobiogeocenoze, ecosisteme deșertice, semidesertice și tundră), comunitatea de organisme este supusă impact puternic stres fizic. În astfel de biogeocenoze, numărul populațiilor este influențat în mare măsură de caracteristicile vremii, a curenților de apă și aer, de chimia mediului și de gradul de poluare a acestuia. În biogeocenozele naturale cu structură complexă și diversitate bogată de specii, constituite dintr-un număr mare de populații, fluctuațiile populației sunt controlate în principal de factori biotici. Prin urmare, atunci când studiem cauzele care provoacă fluctuații ale numărului unei anumite populații, este necesar să avem o idee clară despre cum independent , deci despre factori dependenți de densitate.

Primul include factori care acționează constant asupra populației. Aceștia sunt factori abiotici și, mai ales, climatici ai mortalității. Vremea nefavorabilă poate provoca moartea unor indivizi dintr-o populație care nu a ajuns încă într-o fază stabilă de dezvoltare. Influența temperaturii, luminii și umidității asupra duratei de viață, fertilității, mortalității și a altor proprietăți ale organismelor este bine cunoscută. Mai mult, factorii climatici au un efect direct și mai puternic asupra animalelor poikiloterme decât asupra celor homoioterme. Acestea din urmă, având mecanisme fiziologice perfecte, devin relativ independente de mediul extern. Scăderea dimensiunii populației în timpul scăderilor bruște ale temperaturii este mai vizibilă la insecte decât la păsări și în special la mamifere.

Acțiunea factorilor climatici nu se manifestă întotdeauna imediat, imediat. De exemplu, în taiga, condițiile meteorologice favorabile duc la un randament mare de semințe într-un an, iar o creștere a populației de animale cu hrană abundentă se observă abia după doi ani. În același timp, condițiile meteorologice acționează indiferent de densitatea populației.

Indiferent de densitate, intervin și alți factori. Astfel, numărul de goluri din copaci dintr-o anumită pădure determină numărul de nesters de goluri. Este de la sine înțeles că numărul de goluri nu depinde în niciun fel de densitatea populațiilor care cuibăresc goluri. Pe de altă parte, spațiul de locuit poate limita dimensiunea populației. De exemplu, numărul de potârnichi albe, un număr de mamifere (șobolan moscat etc.) se reduce drastic dacă nu găsesc habitate potrivite chiar și cu o combinație favorabilă de alți factori.

Factorii dependenți de densitate afectează în general rata de creștere a populației. Cu toate acestea, se poate schimba în trei direcții.

La speciile cu fluctuații puternice ale populației (rozătoare asemănătoare șoarecilor, insecte), ratele de creștere a populației se stabilizează de obicei la o densitate mare a populației, de exemplu. aproape nu se schimbă până când populația atinge dimensiunea maximă. La densitatea maximă, rata de creștere scade brusc.

A treia direcție, datorită influenței factorilor dependenți de densitate, este aceea că ratele de creștere a populației pot fi maxime chiar și la valori medii ale densității. Dar chiar și în acest caz, densitatea populației, după ce a atins un maxim, începe să scadă. Acest lucru este valabil mai ales pentru unele păsări și insecte.

7 Reglarea intrapopulației a mărimii populației

Densitatea populației are de obicei un anumit optim. La orice abatere a numărului de la acest optim, mecanismele de reglementare intrapopulară a acestuia încep să funcționeze. Unul dintre principalele mecanisme care contribuie la stabilirea stabilității stabile într-o populație este acțiunea factorilor dependenți de densitate. Factorii abiotici afectează, de asemenea, mortalitatea unei populații, dar nu creează în mod independent stabilitatea acesteia.

Reglarea populațiilor la diferite specii de animale și plante se realizează în moduri diferite. Cu toate acestea, în fiecare dintre ele, într-un anumit fel, se stabilește densitatea optimă.

O creștere a densității populației multor insecte este însoțită de o scădere a dimensiunii indivizilor, o scădere a fecundității lor, o creștere a mortalității larvelor și pupelor, o schimbare a ratei de dezvoltare și a raportului dintre sexe și o creștere. în numărul de indivizi în diapauză, ceea ce reduce drastic partea activă a populației.

Adesea, cu o creștere excesivă a densității populației, este stimulat canibalismul. Un prim exemplu fenomenul de a-și mânca propriile ouă de către gândacii de făină poate servi. Canibalismul este observat la unele specii de pești, amfibieni și alte animale.

Unul dintre mecanismele importante de reglare a abundenței intrapopulaționale este emigrarea, a cărei intensitate este stimulată de creșterea densității populației. Acest lucru este destul de tipic pentru multe insecte, în care, la o anumită densitate a populației, unii dintre indivizi, uneori semnificativi, sunt evacuați în habitatele lor mai puțin preferate din aceeași gamă. La unele specii de afide, o creștere a densității populației este însoțită de apariția unor indivizi înaripați capabili să se așeze. Când populația este supraaglomerată, emigrarea are loc la o serie de mamifere (în special la rozătoarele asemănătoare șoarecilor) și la păsări.

Rolul de reglementare al competiției intraspecifice pentru resurse limitate a fost suficient studiat. La muștele de carieră, din numărul imens de ouă depuse pe cadavru ies atât de multe larve încât nu există suficientă hrană pentru toată lumea. Ca urmare, rata mortalității lor la vârste fragede crește catastrofal. Un fenomen similar a fost găsit la gândacii de scoarță), furnicile lasius, unele libelule și alte insecte.

În cele mai simple cazuri, mecanismele de reglementare a abundenței intrapopulaționale se manifestă sub forma competiției directe pentru resursele necesare vieții, a căror cantitate este insuficientă pentru a satisface nevoile tuturor indivizilor. Se știe că densitatea populației moliei de cod și a varzei este reglementată de competiția pentru locurile de hrană și pupație. Competiția intraspecifică la unele muște în cazul creșterii densității populației până la un anumit nivel duce la o scădere a masei pupelor, care este însoțită de o mortalitate crescută.

Problema este importantă „populație minimă viabilă” , a cărei esență este de a determina dimensiunea minimă a populației care să-i garanteze existența pentru o perioadă suficient de lungă. În același timp, o scădere a densității populației sub nivelul optim, de exemplu, cu exterminarea crescută a șobolanilor, determină o creștere a fertilității și stimulează pubertatea lor mai timpurie.

Unele mecanisme de reglare a mărimii populației pot acționa simultan ca mecanisme care împiedică competiția intraspecifică. Deci, dacă o pasăre își marchează zona de cuibărit cântând, atunci o altă pereche din aceeași specie cuibărește în afara ei. Urmele lăsate de multe mamifere le limitează zona de vânătoare și împiedică introducerea altor indivizi. Toate acestea reduc competiția intraspecifică și previn compactarea excesivă a populației.

La plante, mecanismele de reglare a mărimii populației sunt, în primul rând, competiția intraspecifică. De obicei, este asociată cu o densitate crescută a creșterii. În culturile supracompactate, de exemplu, există o scădere a cantității de producție de semințe, care are mare importanță pentru agricultură și silvicultură. Cel mai adesea, plantele din aceeași specie concurează pentru lumină și umiditate. În culturile dese, se umbră reciproc, cu o cantitate limitată de apă, le lipsește. Drept urmare, unii dintre ei mor. Acest fenomen este cel mai caracteristic multor culturi de grădină și plante de pădure. Există întotdeauna mult mai multe plante tinere în pădure decât cele bătrâne. Competiția intraspecifică pentru umiditate explică distribuția regulată adesea a plantelor din deșert. Se pare că cineva i-a așezat la o distanță strict definită unul de celălalt. În zonele joase, în oaze, această raritate uniformă a populațiilor de plante dispare imediat. Baobabii iubitor de lumină și relativ iubitor de umiditate sunt distribuiți într-un mod similar în savanele africane.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că populația face de obicei parte din comunitate și că existența durabilă a biocenozelor este posibilă numai cu anumite rapoarte cantitative ale tuturor componentelor. Acesta este motivul pentru necesitatea reglementării abundenței, care asigură o stare stabilă atât a populațiilor individuale, cât și a biocenozelor în ansamblu.

8 Populația ca sistem de autoreglare

Populațiile de animale, plante și microorganisme au capacitatea de a regla în mod natural densitatea, adică. densitatea, cu fluctuații mai mult sau mai puțin semnificative, rămâne în stare de echilibru între limitele superioare și inferioare. Acest lucru este asigurat de acțiunea anumitor mecanisme adaptative. Se bazează pe faptul că aprovizionarea cu energie necesară supraviețuirii unei anumite populații nu depășește un anumit nivel și astfel păstrează dimensiunea acestei populații.

Se numește tendința sistemelor vii, inclusiv a populațiilor, de a menține stabilitatea internă prin propriile mecanisme de reglare Sunt homeostazie și fluctuații ale numărului de populații în cadrul unei valori medii - echilibrul lor dinamic.

Reglarea biologică (echilibrul dinamic, homeostazia) a unei populații, sau autoreglarea sa automată, nu poate fi cauzată de factori abiotici independenți de densitatea populației dacă aceștia acționează izolat de factorii biotici. Doar factorii dependenți de densitatea populației sunt capabili să regleze populația și să îi asigure echilibrul.

Toate sistemele biologice se caracterizează printr-o capacitate mai mare sau mai mică de a se autoregla, adică. La homeostaziei. Cu ajutorul autoreglării, existența fiecărui sistem în ansamblu este susținută - compoziția și structura sa, conexiunile interne caracteristice și transformările în spațiu și timp. Astfel de sisteme homeostatice sunt, în primul rând, fiecare individ, apoi populația. Deoarece sistemele de autoreglare nu sunt închise, ele interacționează activ cu mediul extern și, prin urmare, sunt supuse schimbărilor. Schimbările nu sunt doar ciclice cu revenirea la starea inițială, ci și ireversibile din punct de vedere istoric. Ambele sunt însă reglementate în direcția conservării sistemului, în speță, a populației.

Autoreglementarea populației este realizată de două forțe tampon echilibrate reciproc care acționează în natură. Aceasta, pe de o parte, este capacitatea organismelor de a se reproduce, pe de altă parte, reacții care depind de densitatea populației și limitează reproducerea.

Autoreglementarea este o adaptare necesară a organismelor pentru a menține viața în condiții în continuă schimbare.

În dezvoltarea evolutivă a organismelor, schimbările nu privesc un individ, ci totalitatea lor - o populație. Aceste modificări sunt, de asemenea, de natură reglementară. De aceea populația ca unitate elementară în evoluție are nu doar o structură specifică, ci și capacitatea de a se autoregla. În același timp, numărul său este reglat de rata de reproducere, diversitatea fenotipică - prin selecție naturală și genetică - prin mutație, încrucișare, selecție naturală.

Populațiile sunt sisteme deschise. Există multe canale prin care informația pătrunde în populație. Aceste canale de intrare care conectează populația cu mediul extern sunt specializate și controlate de populația însăși. Prin urmare, toate procesele de reglementare sunt întotdeauna efectuate datorită forțelor care acționează în cadrul populației. Prin urmare, reglarea biologică este autoreglare. Cu toate acestea, în ciuda faptului că populația are un mecanism intern de autoreglare, a cărui acțiune vizează menținerea constantei structurii, aceasta din urmă nu rămâne neschimbată în noul mediu, adică cu o schimbare a condițiilor. de existenţă, se schimbă şi populaţia.

Întrucât, în privința problemelor legate de fertilitate, mortalitate, migrații ale indivizilor, cu influența factorilor dependenți de densitate și independenți asupra numărului de grupuri intraspecifice, cu competiție intraspecifică, efectul de grup, variabilitatea de fază și alte fenomene, procesele de autoreglementarea numărului de populații au fost deja ilustrate, ne limităm la următoarele exemple. Este bine cunoscut faptul că modificările condițiilor de mediu pot duce la o creștere bruscă a mortalității. Ca urmare, în populație apare un semnal care informează despre o reducere catastrofală a numărului. Aceasta afectează fiziologia tuturor membrilor populației, care se manifestă prin mobilizarea resurselor acesteia pentru a minimiza costurile energetice, pentru a menține viața normală, pentru a crește rezistența indivizilor la factori nefavorabili. Ca urmare, rata de îmbătrânire a indivizilor scade, numărul relativ de femele crește, iar fecunditatea acestora crește. Acest fenomen a fost studiat la populații de multe animale, în special la insecte, amfibieni și rozătoare asemănătoare șoarecilor.

Caracterul diametral opus este autoreglementarea cu o creștere bruscă a densității populației. Populația supraaglomerată primește un semnal corespunzător, iar indivizii ei individuali, devenind canibali, își extermină intens semenii. În plus, fertilitatea femelelor scade brusc, iar mortalitatea celor mai slabi indivizi crește. Ca urmare, după o perioadă relativ scurtă de timp, dimensiunea populației revine la normal.

Un mecanism important pentru reglarea abundenței, care se manifestă într-o populație supraaglomerată, este răspuns la stres (din engleză stress - stress). Dacă populația este afectată de un stimul puternic, ea răspunde la acesta printr-o reacție nespecifică, care se numește stres. În fauna sălbatică, există multe forme de stres: antropic (apare la animale sub influența activității umane); neuropsihic (manifestat atunci când indivizii dintr-un grup sunt incompatibili sau ca urmare a supraaglomerării populației); termic; zgomot și altele.De exemplu, ca urmare a supraaglomerării populației, indivizii experimentează astfel de schimbări fiziologice care duc la o reducere bruscă a natalității și o creștere a mortalității. La mamifere, acest fenomen se numește sindromul de stres . În acest caz, animalele devin atât de agresive (lupte violente, intoleranță la prezența unui vecin etc.) încât încetează aproape complet reproducerea. Într-o stare stresantă, cortexul suprarenal crește și crește concentrația de hormoni corticosteroizi. La femele, ovulația este perturbată, are loc resorbția embrionilor, nu apar instinctele de îngrijire a urmașilor etc.

Natura semnalelor percepute de populație ca un „ordin” de a acționa este foarte diversă, iar sistemul de semnalizare funcționează impecabil. Prin urmare, chiar și densitatea extrem de mare sau mortalitatea nu provoacă perturbări abrupte în structura populației. Acest lucru garantează restabilirea dimensiunii populației în optim într-o perioadă relativ scurtă de timp. Așa s-au încheiat, de exemplu, numeroase focare de reproducere în masă a insectelor dăunătoare.

În consecință, orice populație de plante, animale și microorganisme este un sistem viu perfect capabil de autoreglare. În același timp, nu trebuie să uităm că populația este cea mai mică unitate în evoluție. Nu există izolat, ci în legătură cu populațiile altor specii. Așadar, mecanismele de nepopulare de reglare automată, mai exact, mecanismele de interpopulare, sunt și ele răspândite în natură. În același timp, populația este un obiect reglementat, iar biogeocenoza, care constă din multe populații de specii diferite, acționează ca un regulator. Biogeocenoza în ansamblu și populațiile altor specii incluse în ea afectează cel mai semnificativ această populație particulară, iar fiecare populație, la rândul ei, afectează biogeocenoza din care face parte.

Agenția Federală pentru Educație

SEI „Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg”

disciplina: Ecologie

pe tema: Fluctuațiile numerelor în populațiile naturale

Introducere

Concluzie

Bibliografie

Introducere

Populație (din latină - populus - oameni, populație) - unul dintre conceptele centrale în ecologie și denotă un ansamblu de indivizi din aceeași specie care are un bazin genetic comun și are un teritoriu comun. Este primul sistem biologic superorganism. Principala proprietate a populațiilor, ca și a altor sisteme biologice, este că ele sunt în continuă mișcare, în continuă schimbare. Acest lucru se reflectă în toți parametrii: productivitate, durabilitate, structură, distribuție în spațiu.

Printre cele mai importante proprietăți ale populațiilor se numără dinamica numărului de indivizi caracteristice acestora și mecanismele de reglare a acesteia. Orice abatere semnificativă a numărului de indivizi din populații de la optim este asociată cu consecințe negative asupra existenței sale. În acest sens, populațiile au de obicei mecanisme adaptative care contribuie atât la scăderea abundenței, dacă aceasta depășește semnificativ valoarea optimă, cât și la refacerea acesteia, dacă scade sub valorile optime.

Schimbarea populației este însoțită de o restructurare a structurii de vârstă. Când populația crește, ceea ce se întâmplă când există o cantitate suficientă de resurse necesare (hrană, spațiu), se remarcă o creștere a ponderii tinerilor. Creșterea populației duce în cele din urmă la o scădere a resurselor necesare indivizilor. Scăderea numărului este însoțită de o scădere a proporției de indivizi vârste mai tinereși o creștere a mortalității și continuă până la următoarea perioadă favorabilă, determinând o altă creștere a numărului. Relevanța acestui subiect constă în faptul că este necesar un studiu cuprinzător al unor indicatori de mediu atât de serioși precum fluctuațiile populației, deoarece abaterile lor grave pot duce la dispariția unor specii întregi.

1. Conceptul de mărime a populației

Dimensiunea populației- acesta este numărul total de indivizi din a n-a specie prezenți pe un anumit teritoriu. De exemplu, populația tigrului Ussuri are aproximativ 300 de indivizi, foca Ladoga - aproximativ 10 mii, leul asiatic - aproximativ 70 de persoane, iar zimbrul - aproximativ 2 mii.

Mărimea populației este o caracteristică ecologică importantă a unei populații. Numărul de indivizi dintr-o populație are o mare importanță evolutivă. Dar nu este important putere totală indivizii din populație, iar numărul efectiv - numărul reproductiv - acea parte a populației care formează fondul genetic al următoarei generații (valoarea efectivă genetic).

Pentru o persoană, numărul efectiv este de 45, pentru un șoarece de casă - 10, pentru țânțarul Aedes și Drosophila - 500, pentru lanțul de moluște nemoralis - 230, pentru păduchi (cancer de pământ) - 19 indivizi.

După atingerea fazei finale de creștere, dimensiunea populației continuă să fluctueze de la o generație la alta în jurul unei valori mai mult sau mai puțin constante. În același timp, numărul unor specii se modifică neregulat cu o amplitudine mare a fluctuațiilor (insecte dăunătoare, buruieni), fluctuațiile numărului altora (de exemplu, mamifere mici) au o perioadă relativ constantă, iar în populațiile de a treia specie , numărul fluctuează ușor de la an la an (vertebrate mari cu viață lungă și plante lemnoase).

În natură, există în principal trei tipuri de curbe de modificare a populației: relativ stabile, spasmodice și ciclice.Specie la care numărul de la an la an este la nivelul suportului. grajd populatiilor. Această persistență este caracteristică multor specii. animale sălbaticeși se găsește, de exemplu, în pădurile tropicale intacte, unde precipitațiile și temperatura medii anuale variază de la o zi la alta și foarte puțin de la an la an.

La alte specii, fluctuațiile populației sunt corecte ciclic caracter.

Un număr de specii, cum ar fi ratonul, au în general populații destul de stabile, dar din când în când numărul lor crește (sare) până la un vârf și apoi coboară la un nivel scăzut, dar relativ stabil. Aceste specii aparțin populațiilor spasmodic creșterea abundenței O creștere bruscă a abundenței are loc cu o creștere temporară a capacității mediului pentru o anumită populație și poate fi asociată cu o îmbunătățire a condiții climatice(factori) și nutriție sau o scădere bruscă a numărului de prădători (inclusiv vânători). După depășirea capacității noi, mai mari, a mediului în populație, mortalitatea crește și dimensiunea acestuia se reduce brusc.

De-a lungul istoriei în tari diferite de mai multe ori au fost cazuri de prăbușire a populațiilor umane, de exemplu, în Irlanda în 1845, când întreaga recoltă de cartofi a murit ca urmare a infecției cu o ciupercă. Deoarece dieta irlandeză depindea în mare măsură de cartofi, până în 1900 jumătate din cei opt milioane de oameni ai Irlandei muriseră de foame sau emigraseră în alte țări.

Cu toate acestea, numărul oamenilor de pe Pământ în general și în multe regiuni în special continuă să crească. Oamenii, prin schimbările tehnologice, sociale și culturale, au sporit în mod repetat capacitatea de susținere a planetei pentru ei înșiși. În esență, ei au reușit să-și schimbe nișa ecologică prin creșterea producției de alimente, lupta împotriva bolilor și folosind cantități mari de energie și resurse materiale pentru a face locuibile regiunile Pământului, în mod normal nelocuibile.

Conceptul modern de control automat al populației se bazează pe o combinație a două în mod fundamental diverse fenomene: modificări sau fluctuații aleatorii ale numerelor și reglementări care funcționează pe principiul feedback-ului cibernetic și al fluctuațiilor de nivelare. În consecință, alocați modificând(independent de densitatea populaţiei) şi reglementare(în funcție de densitatea populației) factori de mediu, primul dintre care afectează organismele fie direct, fie prin modificări ale altor componente ale biocenozei. În esență, factorii modificatori sunt diverși factori abiotici. Factorii de reglare sunt asociați cu existența și activitatea organismelor vii (factori biotici), deoarece numai ființele vii sunt capabile să răspundă la densitatea propriei populații și a populațiilor altor specii conform principiului feedback-ului negativ. Dacă efectele factorilor modificatori nu duc decât la transformări (modificări) fluctuațiilor populației, fără a le elimina, atunci factorii de reglare, prin nivelarea abaterilor aleatoare, stabilizează (reglează) populația la un anumit nivel. Cu toate acestea, la diferite niveluri ale populației, factorii de reglementare sunt fundamental diferiți. Când populația pradă ajunge la un număr și mai mare, se creează condiții pentru răspândirea bolilor și, în final, factorul limitativ de reglare este competiția intraspecifică, ducând la epuizarea resurselor disponibile și la dezvoltarea reacțiilor de stres în populația pradă.

Modificarea generală a mărimii populației naturale este determinată de procese precum rata natalității, mortalitatea și migrația indivizilor.

fertilitate distinge între absolut și specific. Fertilitatea absolută este numărul de indivizi noi care au apărut pe unitatea de timp, iar specifică este același număr, dar raportat la un anumit număr de indivizi. De exemplu, o măsură a fertilităţii umane este numărul de copii născuţi la 1.000 de oameni în timpul anului. Fertilitatea este determinată de mulți factori: condițiile de mediu, disponibilitatea hranei, biologia speciei (rata pubertății, numărul de generații în timpul sezonului, raportul dintre masculi și femele din populație). Conform regulii natalității (reproducției) maxime, în condiții ideale, în populații apare numărul maxim posibil de indivizi noi; natalitatea este limitată caracteristici fiziologice drăguț.

Mortalitatea, ca și fertilitatea, este absolută (numărul de indivizi care au murit într-un anumit timp) și specifică. Caracterizează rata scăderii populației din cauza morții cauzate de boli, bătrânețe, prădători, lipsă de hrană și jocuri. rol principalîn dinamica populaţiei.

Există trei tipuri de mortalitate: aceeași în toate etapele de dezvoltare - rare, în condiții optime; mortalitate crescută la o vârstă fragedă - tipică pentru majoritatea speciilor de plante și animale (în copaci, mai puțin de 1% din răsaduri supraviețuiesc până la vârsta de maturitate, la pești - 1-2% din alevini, la insecte - mai puțin de 0,5% din larve); moarte mare la bătrânețe - se observă de obicei la animalele ale căror stadii larvare au loc în condiții favorabile, puțin schimbătoare: sol, lemn, organisme vii.

2. Fluctuațiile populației

În condiții favorabile, creșterea populației este observată și poate fi atât de rapidă încât duce la o explozie a populației. Se numește totalitatea tuturor factorilor care contribuie la creșterea populației potenţial biotic. Este destul de mare pentru diferite specii, dar probabilitatea de a atinge limita populației în condiții naturale este scăzută, deoarece factorii limitatori (limitatori) se opun. Setul de factori care limitează creșterea populației se numește rezistența mediului. Starea de echilibru între potențialul biotic al speciei și rezistența mediului, menținând constanta populației, se numește homeostaziei sau echilibru dinamic. Dacă este încălcat, apar fluctuații ale mărimii populației, adică. schimbările ei.

Distingeți între fluctuațiile periodice și neperiodice ale numărului de populații. Primele au loc în timpul unui sezon sau mai mulți ani (4 ani - un ciclu periodic de fructificare a cedrului, o creștere a numărului de lemmings, vulpi arctice, bufnițe polare; un an mai târziu, merii dau roade în parcelele de grădină), cele doua sunt focare de reproducere în masă a unor dăunători ai plantelor utile, atunci când condițiile de mediu sunt încălcate habitate (secete, ierni neobișnuit de reci sau calde, anotimpuri de vegetație prea ploioase), migrații neprevăzute către noi habitate. Fluctuațiile periodice și neperiodice ale numărului de populații sub influența factorilor de mediu biotici și abiotici, caracteristice tuturor populațiilor, se numesc valuri de populație .

Orice populație are o structură strict definită: genetică, sex și vârstă, spațială etc., dar nu poate consta dintr-un număr mai mic de indivizi decât este necesar pentru dezvoltarea stabilă și rezistența populației la factorii de mediu. Acesta este principiul dimensiunii minime a populației. Orice abateri ale parametrilor populației de la cei optimi sunt nedorite, dar dacă valorile lor excesiv de mari nu reprezintă un pericol direct pentru existența speciei, atunci o scădere la un nivel minim, în special dimensiunea populației, reprezintă o amenințare pentru speciile.

Factori sau motive pentru fluctuațiile populației:

rezerve suficiente de alimente și lipsa acesteia;

competiția mai multor populații pentru o singură nișă ecologică;

conditii de mediu externe (abiotice): regim hidrotermal, iluminare, aciditate, aerare etc.

Fluctuațiile (abaterile) în numere sunt cauzate de o varietate de motive. Și nu sunt întotdeauna aceleași pentru specii diferite. Fluctuațiile periodice ale numărului de populații cu o perioadă de 10-11 ani se explică prin frecvența activității solare: numărul petelor solare se modifică cu o perioadă de 11 ani. Cantitatea de hrană este motivul fluctuațiilor viermilor de mătase siberian: se aprinde după o vară uscată și caldă. Poate provoca o apariție a numărului și o combinație de multe circumstanțe. De exemplu, „mareele roșii” sunt observate în largul coastei Floridei. Nu sunt periodice și pentru manifestarea lor sunt necesare următoarele evenimente: averse abundente, spălarea microelementelor de pe pământ (fier, zinc, cobalt - concentrația lor trebuie să se potrivească până la o zece miimi de procente), salinitate scăzută a fund, o anumită temperatură și calm lângă coastă. În astfel de condiții, algele dinoflagelate încep să se împartă intens. Teoretic, dintr-un dinoflagelat unicelular, în urma a 25 de diviziuni consecutive, pot apărea 33 de milioane de indivizi. Apa devine roșie. Dinoflagelatele eliberează o otravă mortală în apă, provocând paralizia și apoi moartea peștilor și a altor creaturi marine.

Semnificația evolutivă a valurilor de populație este că:

modificați frecvențele alelelor (valurile mici la vârf se pot manifesta fenotipic, iar la declin pot dispărea din fondul genetic);

la vârful valului, populațiile izolate fuzionează, migrația și panmixia cresc, iar eterogenitatea fondului genetic crește;

valurile populației modifică intensitatea selecției naturale și direcția acesteia.

Concluzie

Astfel, populațiile sunt expuse unui complex de factori abiotici și biotici care activează mecanismele de reglare a numărului lor. Prin urmare, în comunitățile naturale netulburate de activitatea umană, o creștere incontrolabilă a numărului, epuizarea resurselor și moartea populațiilor apar rar.

Numărul populațiilor naturale nu rămâne constant, deoarece condițiile mediului lor se schimbă. Gama de variabilitate a abundenței este diferită în diferite specii. Se datorează gradului de variabilitate a condițiilor de mediu, precum și caracteristici biologice tip specific.

Numărul de indivizi ai unei specii este de mare importanță pentru supraviețuirea acesteia. Multe specii se pot reproduce normal doar atunci când trăiesc într-un grup destul de mare. Astfel, un cormoran traieste si se reproduce normal daca colonia sa are cel putin 10.000 de indivizi. Principiul dimensiunii minime a populației explică de ce speciile rare sunt greu de salvat de la dispariție. Locuiesc împreună facilitează căutarea hranei și lupta împotriva dușmanilor. Deci, doar o haită de lupi poate prinde o pradă mare, iar o turmă de cai și zimbri se pot apăra cu succes de prădători.

În același timp, o creștere excesivă a numărului de indivizi dintr-o specie duce la suprapopularea comunității, intensificarea competiției pentru teritoriu, hrană și conducerea grupului.

Soluția detaliată punctul 80 în biologie pentru elevii de clasa a 10-a, autorii Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014

1. Ce factori influențează mărimea populației?

Răspuns. În sistemele naturale cu un nivel scăzut de diversitate a speciilor, populațiile sunt puternic afectate de factori abiotici și antropici. Depinde de vreme, de compoziția chimică a mediului și de gradul de poluare. În sistemele cu un nivel ridicat de diversitate a speciilor, fluctuațiile populației sunt controlate în principal de factori biotici.

Toți factorii de mediu, în funcție de natura influenței lor asupra mărimii populației, pot fi împărțiți în două grupe.

Factorii independenți de densitatea populației modifică dimensiunea populațiilor într-o direcție, indiferent de numărul de indivizi din ele. Factorii abiotici și antropici (cu excepția activităților umane de mediu) afectează numărul de indivizi, indiferent de densitatea populației. Astfel, iernile severe reduc numărul populațiilor de animale poikiloterme (șerpi, broaște, șopârle). Stratul gros de gheață și lipsa oxigenului suficient de sub gheață reduc numărul populațiilor de pești iarna. Verile și toamnele uscate, urmate de ierni geroase, reduc populațiile gândacului din Colorado. Împușcarea necontrolată a animalelor sau capturarea peștilor reduce capacitatea de regenerare a populațiilor acestora. Concentrații mari de poluanți în mediu inconjurator afectează negativ abundența tuturor speciilor sensibile.

Capacitatea mediului (mărimea maximă a populației) este determinată de capacitatea mediului de a asigura populației resursele necesare: hrană, adăpost, indivizi de sex opus etc. Când mărimea populației se apropie de capacitatea mediului, există o lipsă de alimente din cauza consumului crescut al acesteia. Și atunci este pus în acțiune mecanismul de reglare a mărimii populației prin competiție intraspecifică pentru o resursă. Dacă densitatea populației este mare, aceasta este reglementată de o creștere a mortalității ca urmare a concurenței crescute. Unii indivizi mor fie din cauza lipsei de hrană (erbivore), fie ca rezultat al războiului biologic sau chimic. O creștere a mortalității duce la o scădere a densității. Dacă densitatea populației este scăzută, aceasta se reface prin creșterea natalității datorită reînnoirii resurselor alimentare și slăbirii concurenței.

Războiul biologic este uciderea concurenților dintr-o populație prin atac direct (prădători din aceeași specie). O scădere bruscă a resurselor alimentare poate duce la canibalism (mâncând propriul lor fel). Războiul chimic este eliberarea de substanțe chimice care întârzie creșterea și dezvoltarea sau ucid indivizi tineri (plante, animale acvatice). Manifestarea războiului chimic poate fi observată în dezvoltarea mormolocilor. La densitate mare, mormolocii mai mari eliberează în apă substanțe care inhibă creșterea indivizilor mici. Prin urmare, doar mormolocii mari își finalizează dezvoltarea. După aceea, mormolocii mici încep să crească.

Reglarea mărimii populației prin cantitatea de resurse alimentare este văzută clar în exemplul interacțiunii dintre populațiile de prădători și pradă. Ele au o influență reciprocă asupra abundenței și densității reciproce, provocând urcușuri și coborâșuri repetate în numărul ambelor populații. Mai mult, în acest sistem de fluctuații, creșterea numărului de prădători rămâne în urmă cu creșterea numărului de pradă în fază.

Un mecanism important pentru reglarea numărului în populațiile supraaglomerate este răspunsul la stres. O creștere a densității populației duce la o creștere a frecvenței întâlnirilor dintre indivizi, ceea ce determină astfel de modificări fiziologice la ei care conduc fie la o scădere a natalității, fie la o creștere a mortalității, motiv pentru care scăderea mărimea populației. Stresul nu provoacă modificări ireversibile în organism, ci doar duce la blocarea temporară a unor funcții ale corpului. Odată cu eliminarea suprapopulării, capacitatea de reproducere este restabilită rapid.

Toate mecanismele de reglementare a populației dependente de densitatea populației sunt pornite înainte ca resursele de mediu să fie complet epuizate. Din acest motiv, autoreglementarea numerelor se realizează în populații.

2. Ce exemple de fluctuații ciclice ale mărimii populației cunoașteți?

Răspuns. În natură, populațiile fluctuează. Astfel, numărul populațiilor individuale de insecte și plante mici poate ajunge la sute de mii și un milion de indivizi. În schimb, populațiile de animale și plante pot fi relativ mici ca număr.

Orice populație nu poate consta dintr-un număr mai mic de indivizi decât este necesar pentru a asigura implementarea stabilă a acestui mediu și stabilitatea populației la factorii de mediu - principiul dimensiunii minime a populației.

Dimensiunea minimă a populației este specifică speciei. Depășirea minimului duce populația la moarte. Astfel, încrucișarea ulterioară a tigrului în Orientul Îndepărtat va duce inevitabil la dispariție din cauza faptului că unitățile rămase, negăsind parteneri de reproducere cu o frecvență suficientă, se vor stinge în câteva generații. Același lucru amenință plantele rare (orhideea „Venus papuc”, etc.).

Reglarea densității populației are loc atunci când resursele energetice și spațiale sunt utilizate pe deplin. O creștere suplimentară a densității populației duce la o scădere a aprovizionării cu alimente și, în consecință, la o scădere a fertilităţii.

Există fluctuații neperiodice (observate rar) și periodice (permanente) ale numărului de populații naturale.

Fluctuații periodice (ciclice) ale numărului de populații. Ele sunt de obicei efectuate într-un sezon sau mai mulți ani. Modificări ciclice cu creșterea numărului după o medie de 4 ani au fost înregistrate la animalele care trăiesc în tundra - lemeni, bufnițe de zăpadă, vulpi arctice. Fluctuațiile sezoniere ale abundenței sunt, de asemenea, caracteristice multor insecte, rozătoare asemănătoare șoarecilor, păsări și organisme acvatice mici.

„Există anumite limite superioare și inferioare pentru dimensiunile medii ale populației care sunt respectate în natură sau care, teoretic, ar putea exista pentru o perioadă de timp arbitrar lungă”.

Exemplu. La lăcustele migratoare, la număr redus, larvele fazei solitare au culoarea verde aprins, iar adulții au culoarea gri-verde. În anii reproducerii în masă, lăcusta trece într-o fază în etape. Larvele capătă o culoare galben strălucitor cu pete negre, în timp ce adulții devin galben lămâie. Se modifică și morfologia indivizilor.

Întrebări după § 80

1. Ce este dinamica populației?

Răspuns. Dinamica populației reprezintă procesele de modificări ale principalilor săi indicatori biologici în timp. Importanța principală în studiul dinamicii populației este acordată modificărilor în abundență, biomasă și structura populației. Dinamica populației este unul dintre cele mai semnificative fenomene biologice și ecologice. Putem spune că viața unei populații se manifestă în dinamica ei.

O populație nu poate exista fără schimbări constante, datorită cărora se adaptează la condițiile de viață în schimbare. Indicatori precum fertilitatea, mortalitatea și structura pe vârstă sunt foarte importanți, dar niciunul dintre ei nu poate fi utilizat pentru a judeca dinamica populației în ansamblu.

Un proces important în dinamica populației este creșterea populației (sau pur și simplu „creșterea populației”), care are loc atunci când organismele se stabilesc în noi habitate sau după o catastrofă. Natura creșterii este diferită. În populațiile cu o structură de vârstă simplă, creșterea este rapidă și explozivă. La populațiile cu o structură complexă de vârstă, este netedă, încetinind treptat. În orice caz, densitatea populației crește până când încep să acționeze factorii care limitează creșterea populației (restricția poate fi asociată cu utilizarea integrală a resurselor consumate de populație sau cu alte tipuri de restricții). În final, se ajunge la un echilibru, care se menține.

2. Care este fenomenul de reglare a populației? Care este semnificația sa în ecosistem?

Răspuns. Când creșterea populației este completă, numărul acesteia începe să fluctueze în jurul unei valori mai mult sau mai puțin constante. Adesea, aceste fluctuații sunt cauzate de schimbări sezoniere sau anuale ale condițiilor de viață (de exemplu, modificări ale temperaturii, umidității, aprovizionării cu alimente). Uneori pot fi văzute ca aleatorii.

La unele populații, fluctuațiile populației sunt de natură ciclică regulată.

Cele mai cunoscute exemple de fluctuații ciclice includ fluctuațiile abundenței anumitor specii de mamifere. De exemplu, ciclurile cu periodicitate de trei și patru ani sunt caracteristice multor rozătoare asemănătoare șoarecilor (șoareci, volei, lemmings) și prădătorilor lor (bufniță polară, vulpi arctice).

Cel mai cunoscut exemplu de fluctuații ciclice ale populațiilor de insecte sunt focarele periodice de acridoide. Informațiile despre invazia lăcustei rătăcitoare datează din cele mai vechi timpuri. Lăcustele trăiesc în deșerturi și zone uscate. De mulți ani, nu migrează, nu dăunează culturilor și nu atrage prea multă atenție asupra ei. Cu toate acestea, din când în când densitatea populațiilor de lăcuste atinge proporții monstruoase. Sub influența aglomerației, insectele suferă o serie de modificări în aspectul lor (de exemplu, își dezvoltă aripi mai lungi) și încep să zboare spre zonele agricole, mâncând tot ce le este în cale. Motivele unor astfel de explozii de populație se datorează aparent instabilității condițiilor de mediu.

3. Ce rol joacă factorii abiotici și biotici în schimbarea densității populației?

Răspuns. Motivele fluctuațiilor bruște ale numărului de populații ale unor organisme pot fi diverși factori abiotici și biotici. Uneori, aceste fluctuații sunt în acord cu schimbările condițiilor climatice. Cu toate acestea, în unele cazuri influența factori externi este imposibil de explicat schimbările în mărimea unei anumite populații. Cauzele care provoacă fluctuațiile populației pot fi de la sine; atunci se vorbeşte de factori interni ai dinamicii populaţiei.

Sunt cunoscute cazuri când, în condiții de suprapopulare, un număr de mamifere suferă schimbări bruște în starea lor fiziologică. Astfel de modificări afectează în primul rând organele sistemului neuroendocrin, afectând comportamentul animalelor, modificându-le rezistența la boli și diferite tipuri de stres.

Uneori, acest lucru duce la creșterea mortalității indivizilor și la o scădere a densității populației. Iepurii albi, de exemplu, în perioadele de vârf mor adesea brusc din cauza așa-numitei „boală șoc”.

Astfel de mecanisme pot fi, fără îndoială, clasificate drept regulatori interni ai populației. Acestea sunt declanșate automat imediat ce densitatea depășește o anumită valoare de prag.

În general, toți factorii care influențează dimensiunea populației (nu contează dacă limitează sau favorizează reproducerea populației) sunt împărțiți în două mari grupe:

– independent de densitatea populației;

- dependent de densitatea populatiei.

Al doilea grup de factori este adesea numit control de reglare sau densitate.

Nu trebuie să ne gândim că prezența mecanismelor de reglementare ar trebui să stabilizeze întotdeauna populația. În unele cazuri, acțiunea lor poate duce la fluctuații ciclice ale numărului chiar și în condiții constante de viață.

Spuneți-ne despre schimbările sezoniere ale populațiilor de animale și plante pe care le cunoașteți (amintiți-vă observațiile personale).

Răspuns. La multe specii de animale și plante, fluctuațiile populației sunt cauzate de schimbările sezoniere ale condițiilor de viață (temperatură, umiditate, lumină, aprovizionare cu hrană etc.). Sunt demonstrate exemple de fluctuații sezoniere ale numărului de populații - stoluri de țânțari, păsări migratoare, ierburi anuale - în sezonul cald, iarna, aceste fenomene sunt practic reduse la nimic.

De cel mai mare interes sunt fluctuațiile numărului de populații care apar de la an la an. Ele sunt numite interanuale, spre deosebire de intraanuale, sau sezoniere. Dinamica interanuală a populației poate fi de altă natură și se poate manifesta sub forma unor valuri line de schimbări (număr, biomasă, structura populației) sau sub forma unor schimbări bruște frecvente.

În ambele cazuri, aceste modificări pot fi regulate, adică ciclice, sau neregulate - haotice. Primele, spre deosebire de cele din urmă, conțin elemente care se repetă la intervale regulate (de exemplu, la fiecare 10 ani populația atinge o anumită valoare maximă).

Fluctuațiile numărului unor specii de păsări (de exemplu, vrăbiuța orășenească) sau de pești (sumbră, corégon, gobi etc.) observate de la an la an oferă un exemplu de modificări neregulate ale dimensiunii populației, asociate de obicei cu modificări ale condițiilor climatice sau modificări ale poluării mediului trăind cu substanțe care au un efect dăunător asupra organismelor.

Sunt interesante observațiile privind fluctuațiile populației din orașul pițigoi mare. Numărul său în oraș iarna crește de 10 ori față de vara.

Folosind literatură suplimentară, dați exemple de fluctuații ciclice ale numărului de animale sau plante.

Răspuns. Pentru populațiile naturale, există:

1) modificări sezoniere ale numărului asociate cu schimbări sezoniere ale factorilor de mediu,

2) fluctuații care sunt cauzate de schimbările meteorologice. Schimbările sezoniere ale abundenței sunt cele mai pronunțate la multe insecte, precum și la majoritatea plantelor anuale.

Exemple de fluctuații semnificative ale populației sunt demonstrate de unele specii de mamifere și păsări nordice, care au cicluri de 9-10 sau 3-4 ani. Un exemplu clasic de fluctuație de la 9 până la 10 ani este schimbarea abundenței iepurilor de câmp și a râului în Canada, cu vârfuri în abundență de iepuri cu un an sau mai multe vârfuri premergătoare abundenței râului.

Pentru a evalua starea dinamică a populațiilor de plante, se efectuează o analiză a stărilor de vârstă (ontogenetice). Semnul cel mai ușor de definit al unei stări stabile a unei populații este un spectru ontogenetic cu drepturi depline. Astfel de spectre sunt numite de bază (caracteristice), ele determină starea definitivă (stabilită dinamic) a populațiilor.

Cele mai cunoscute exemple de fluctuații ciclice includ fluctuațiile comune ale abundenței unor specii de mamifere nordice. De exemplu, ciclurile cu periodicitate de trei și patru ani sunt caracteristice multor rozătoare nordice murine (șoareci, volei, lemmings) și prădătorilor acestora (bufniță polară, vulpe arctică), precum și iepuri de câmp și râși.

În Europa, lemmingii ating uneori densități atât de mari încât încep să migreze din habitatele lor supraaglomerate. Atât la lemming, cât și la lăcuste, nu toate cazurile de creștere a numărului sunt însoțite de migrație.

Uneori, fluctuațiile ciclice ale mărimii populației pot fi explicate interacțiuni complexeîntre populaţii diferite feluri animale și plante din comunități.

Luați în considerare, de exemplu, fluctuațiile abundenței anumitor specii de insecte din pădurile europene, cum ar fi molia pinului și molia zada, ale căror larve se hrănesc cu frunzele copacilor. Vârfurile numărului lor se repetă în aproximativ 4-10 ani.

Fluctuațiile în abundența acestor specii sunt determinate atât de dinamica biomasei arborilor, cât și de fluctuațiile abundenței păsărilor mâncatoare de insecte. Pe măsură ce biomasa copacilor din pădure crește, cei mai mari și mai bătrâni copaci devin sensibili la omizile de viermi de muguri și adesea mor din cauza defolierii repetate (pierderea frunzelor).

Moartea și descompunerea lemnului returnează substanțele nutritive solului pădurii. Sunt folosiți pentru dezvoltarea lor de copaci tineri care sunt mai puțin sensibili la atacul insectelor. Creșterea copacilor tineri este facilitată și de o creștere a iluminării din cauza morții copacilor bătrâni cu coroane mari. Între timp, păsările reduc numărul de viermi de muguri. Cu toate acestea, ca urmare a creșterii copacilor, acesta (numărul) începe din nou să crească și procesul se repetă.

Dacă luăm în considerare existența pădurilor de conifere pe perioade lungi de timp, devine clar că viermele de frunze întinerește periodic ecosistemul, așa cum ar fi. pădure de conifere, este o parte integrantă a acestuia. Prin urmare, creșterea numărului acestui fluture nu reprezintă o catastrofă, așa cum ar putea părea oricui vede copaci morți și pe moarte la o anumită etapă a ciclului.

Motivele fluctuațiilor bruște ale numărului unor populații pot fi diverși factori abiotici și biotici. Uneori, aceste fluctuații sunt în acord cu schimbările condițiilor climatice. Cu toate acestea, în unele cazuri, este imposibil de explicat schimbările în dimensiunea unei anumite populații prin influența factorilor externi. Cauzele care provoacă fluctuațiile populației pot fi de la sine; atunci se vorbeşte de factori interni ai dinamicii populaţiei

Ar putea fi util să citiți: