Nüfus dalgalanmalarının nedenleri. Uzun vadeli nüfus dalgalanmaları Batı Roma İmparatorluğu'ndaki köy nüfus dinamikleri

Uygun koşullar altında, popülasyonların sayısında bir artış yaşanır ve bu o kadar hızlı olabilir ki, bir nüfus patlamasına yol açabilir. Nüfus artışına katkıda bulunan tüm faktörlerin toplamına biyotik potansiyel denir. O yeterince uzun farklı şekiller ancak popülasyonun doğal şartlarda sayı sınırına ulaşma olasılığı düşüktür çünkü sınırlayıcı (kısıtlayıcı) faktörler buna karşı çıkmaktadır. Nüfus artışını sınırlayan faktörler kümesine çevresel direnç denir. Bir türün biyotik potansiyeli ile çevrenin direnci arasındaki, popülasyon büyüklüğünün sabit kalmasını sağlayan denge durumuna homeostaz veya dinamik denge denir. İhlal edildiğinde nüfus büyüklüğünde dalgalanmalar meydana gelir; onun değişiklikleri.

Ayırt etmek periyodik ve periyodik olmayan Nüfus sayılarındaki dalgalanmalar. Birincisi bir mevsim veya birkaç yıl boyunca meydana gelir (4 yıl - periyodik bir sedir meyvesi döngüsü, lemmings, kutup tilkisi, kutup baykuşlarının sayısında artış; bir yıl sonra bahçe arazilerinde elma ağaçları meyve verir), ikincisi ise belirli zararlıların kitlesel üreme salgınlarıdır. faydalı bitkiler Habitat koşullarının bozulması durumunda (kuraklık, olağandışı soğuk veya ılık kışlar, çok yağışlı büyüme mevsimleri), yeni habitatlara beklenmedik göçler. Tüm popülasyonların özelliği olan biyotik ve abiyotik çevresel faktörlerin etkisi altında popülasyon sayılarında meydana gelen periyodik ve periyodik olmayan dalgalanmalara popülasyon dalgaları denir.

Herhangi bir popülasyonun kesin olarak tanımlanmış bir yapısı vardır: genetik, yaş-cinsiyet, mekansal vb., ancak istikrarlı gelişim ve popülasyonun faktörlere karşı direnci için gerekenden daha az bireyden oluşamaz. dış ortam. Bu prensiptir en küçük beden nüfuslar. Popülasyon parametrelerinin optimal olanlardan herhangi bir şekilde sapması istenmez, ancak eğer aşırı ise yüksek değerler türün varlığına doğrudan bir tehdit oluşturmuyorsa, özellikle popülasyon büyüklüğünün minimum düzeye inmesi tür için tehdit oluşturmaktadır.

Ancak asgari nüfus büyüklüğü ilkesinin yanında bir de azami nüfus ilkesi (kural) vardır. Nüfusun sonsuza kadar artamayacağı gerçeğinde yatmaktadır. Sayısal olarak sınırsız büyüme ancak teorik olarak mümkündür.

H.G.'nin teorisine göre. Andrevarty - L.K. Bircha (1954) - popülasyon büyüklüğü sınırları teorisi - doğal popülasyonların sayısı, gıda kaynaklarının ve üreme koşullarının tükenmesi, bu kaynaklara erişilememesi ve çok kısa süreli hızlı nüfus artışı nedeniyle sınırlıdır. “Sınırlar” teorisi, K. Fredericks (1927) tarafından popülasyon büyüklüğünün biyosenotik düzenleme teorisi ile desteklenmektedir: nüfus artışı, abiyotik ve biyotik çevresel faktörlerden oluşan bir kompleksin etkisiyle sınırlıdır.

Sayılardaki dalgalanmaların faktörleri veya nedenleri:

· yeterli yiyecek stoku ve kıtlığı;

· tek bir ekolojik niş için çeşitli popülasyonların rekabeti;

· dış (abiyotik) çevresel koşullar: hidrotermal rejim, aydınlatma, asitlik, havalandırma vb.

Sayılardaki dalgalanmalar (sapmalar) çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır. Ve bunlar farklı türler için her zaman aynı değildir. Nüfus sayılarındaki 10-11 yıllık dönemsel dalgalanmalar, güneş aktivitesinin periyodikliği ile açıklanmaktadır: Güneş lekelerinin sayısı 11 yıllık bir dönemle değişmektedir. Yem miktarı dalgalanmanın nedenidir Sibirya ipekböceği: kuruduktan sonra parlama verir sıcak yaz. Sayıların patlamasına ve birçok durumun birleşimine neden olabilir. Örneğin Florida kıyılarında kırmızı gelgitler gözleniyor. Periyodik değildirler ve tezahürleri için aşağıdaki olaylar gereklidir: şiddetli yağışlar, mikro elementlerin topraktan yıkanması (demir, çinko, kobalt - bunların konsantrasyonları yüzde on binde bir oranında çakışmalıdır), tuzluluğun azalması dipte, kıyı açıklarında belli bir sıcaklık ve sakinlik. Bu koşullar altında dinoflagellat algler hızla bölünmeye başlar. Teorik olarak tek hücreli bir dinoflagellattan, birbirini takip eden 25 bölünme sonucunda 33 milyon birey ortaya çıkabilir. Su onlardan kırmızıya döner. Dinoflagellatlar suya ölümcül bir zehir salarak felce ve ardından balıkların ve diğer deniz canlılarının ölümüne neden olur.

Bir kişi, faaliyetleri aracılığıyla belirli popülasyonların salgına uğramasına neden olabilir. Antropik etkinin sonucu, tarlaları düşmanlarını yok eden böcek ilaçlarıyla tedavi ettikten sonra emici böceklerin (yaprak bitleri, tahtakuruları vb.) sayısındaki artıştır. Avustralya'da insanlar, tavşanlar ve dikenli armut kaktüsü, Kuzey Amerika'da ev serçeleri ve çingene güveleri, Avrupa'da Colorado patates böceği ve filoksera, Avrasya'da Kanada elodea'sı, Amerikan vizonu ve misk sıçanı sayesinde inanılmaz sayılarda salgınlar görüldü. düşmanlarının olmadığı bu yeni bölgeler.

Doğal afetler sonucunda sayılarda periyodik olmayan keskin dalgalanmalar meydana gelebilir. Örneğin, ateş otu salgınları ve buna bağlı böcek topluluğu yangınlarda yaygındır. Uzun süreli kuraklık, bataklığı çayıra çevirir ve çayır biyosenozunun üyelerinin sayısında artışa neden olur.

Nüfus dalgalarının evrimsel önemi şudur:

· alellerin frekanslarını değiştirmek (dalganın zirvesindeki küçük sayılar kendilerini fenotipik olarak gösterebilir ve düşüşte gen havuzundan kaybolabilir);

· dalganın zirvesinde izole popülasyonlar birleşir, göç ve panmiksi artar ve gen havuzunun heterojenliği artar;

· Nüfus dalgaları doğal seçilimin yoğunluğunu ve yönünü değiştirir.

Bir popülasyonun büyümesi durduğunda yoğunluğu, üst asimptotik büyüme seviyesi civarında dalgalanma eğilimi gösterir. Bu tür dalgalanmalar, ya fiziksel çevredeki değişikliklerin bir sonucu olarak, bolluğun üst sınırının artması ya da azalması sonucunda ya da popülasyon içi etkileşimler nedeniyle ya da son olarak komşu popülasyonlarla etkileşimin bir sonucu olarak ortaya çıkabilir. Üst nüfus sınırından sonra ( İLE) elde edilecekse, yoğunluk bir süre bu seviyede kalabilir veya hemen keskin bir şekilde düşebilir (Şekil 8.7, eğri). 1 ). Ortamın direnci nüfus arttıkça kademeli olarak artmayıp aniden ortaya çıkarsa bu düşüş daha da keskin olacaktır (Şekil 8.7, eğri). 2). Bu durumda popülasyon biyotik potansiyelinin farkına varacaktır.

Pirinç.

Ancak üstel büyümenin uzun süre devam etmesi mümkün değil. Üstel, sonsuza yönelme "paradoksal noktasına" ulaştığında, kural olarak niteliksel bir sıçrama meydana gelir - sayılardaki hızlı artışın yerini bireylerin toplu ölümü alır. Bu tür dalgalanmalara bir örnek, böcek üremesinde meydana gelen bir salgın, bunu takip eden kitlesel ölüm ve ayrıca alg hücrelerinin çoğalması ve ölümüdür (rezervuarların çiçek açması).

Popülasyon büyüklüğünün sınır seviyenin üzerine çıktığı bir durum da mümkündür (Şekil 8.7, eğriler 3 , 4). Bu, özellikle hayvanlar daha önce bulunmadıkları yerlere getirildiğinde (örneğin, yeni havuzlarda balık stoklamak) gözlemlenir. Bu durumda besinler Kalkınma için gerekli olan faktörler ve diğer faktörler, nüfus artmaya başlamadan önce birikmiştir ve sayıları düzenleyecek mekanizmalar henüz yürürlüğe girmemiştir.

Nüfus dalgalanmalarının iki ana türü vardır (Şekil 8.8).

Pirinç. 8.8.

Birinci tipte, yangınlar, seller, kasırgalar ve kuraklıklar gibi periyodik çevresel rahatsızlıklar sıklıkla felaketle sonuçlanan, yoğunluktan bağımsız ölümlere yol açar. Bu nedenle, yıllık bitki ve böceklerin popülasyonu genellikle ilkbahar ve yaz aylarında hızla artar ve soğuk havaların başlamasıyla birlikte keskin bir şekilde azalır. Büyümeleri düzenli veya rastgele patlamalar oluşturan popülasyonlara denir. fırsatçı(Şekil 8.8, grafik /). Diğer popülasyonlar, sözde denge(birçok omurgalının özelliği) genellikle kaynaklarla dengeye yakın bir durumdadır ve yoğunluk değerleri çok daha stabildir (Şekil 8.8, grafik). 2).

Tanımlanan iki popülasyon türü yalnızca uç noktalar ancak farklı popülasyonları karşılaştırırken böyle bir ayrım genellikle faydalıdır. Fırsatçı popülasyonları dengedeki popülasyonlarla karşılaştırmanın önemi, onlara etki eden yoğunluğa bağlı ve yoğunluktan bağımsız faktörlerin yanı sıra bu süreçte meydana gelen olayların, doğal seçilim ve popülasyonların kendileri üzerinde farklı etkilere sahip olmasıdır. R. MacArthur ve E. Wilson (1967) bu karşıt seçilim türlerini şöyle adlandırdı: r-seçimi Ve K seçimi lojistik denklemin iki parametresine uygun olarak. R-seçimi ve /r-seçiminin bazı karakteristik özellikleri tabloda verilmiştir. 8.1.

Elbette dünya sadece siyah ve beyazdan ibaret değil. Her iki tür de yalnızca r-seçimine veya yalnızca AG-seçimine tabi değildir; Herkesin bu iki aşırı seçenek arasında bir uzlaşmaya varması gerekiyor. Aslında her spesifik organizmadan ancak diğer organizmalarla karşılaştırıldığında "r-stratejisti" veya "/^-stratejisti" olarak söz edilebilir ve bu nedenle tanımlanan iki seçilim türü hakkındaki tüm ifadeler görecelidir. Ancak bu imkansız

/-seçimi ve A"-seçiminin ana özellikleri

Tablo 8.1

Nüfus parametresi, seçim eyleminin yönü
Bireylerin boyutları
Süre	Kısa, genellikle bir yıldan az	Uzun, genellikle bir yıldan fazla
Ölüm oranı	Tipik olarak yıkıcı, yönsüz, yoğunluktan bağımsız	Daha yönlü, yoğunluğa bağlı
Hayatta kalma eğrisi	Genellikle üçüncü tip	Genellikle birinci ve ikinci tip
Popülasyon boyutu	Ortamın maksimum kapasitesinin altında, zamanla değişken, dengede olmayan; ekolojik boşluk; yıllık doluluk	Zaman açısından daha sabit, denge, ortamın maksimum kapasitesine yakın; yeniden işgal gerekli değildir
Yarışma	Değişken, genellikle zayıf	Genellikle baharatlı
Seçim iyilikleri	Hızlı gelişme, yüksek nüfus artış hızı, erken üreme, yaşam boyunca gerçekleşen tek üreme eylemi, Büyük bir sayı küçük torunlar	Daha yavaş gelişme, daha fazla rekabet gücü, daha geç üreme, yaşam boyunca tekrarlanan üreme eylemleri, daha az sayıda daha büyük yavrular

Çevrenin taşıma kapasitesindeki dalgalanmalara bağlı olarak popülasyonların başvurduğu birbirine zıt iki üreme stratejisinin olduğunu reddederler. Şekil 8.9, m-seçimi veya A"-seçimi mekanizmasının evrimde nasıl yerleşik hale gelebileceğini göstermektedir: A"-seçici ortamlarda seçilim, çevresel dalgalanmaları telafi eden mekanizmaların oluşumuna katkıda bulunur ve /*-seçici ortamlarda popülasyon Çarşamba günü hızlı bir şekilde nüfus oluşturma yeteneğini "geliştirir" uygun zaman Yılın.

Geçici olarak nüfus dalgalanmaları meydana gelir düzenli olmayan Ve periyodik.İkincisi, birkaç yıllık bir süreye sahip dalgalanmalara ve mevsimsel dalgalanmalara ayrılabilir. Periyodik olmayan dalgalanmalar beklenmedik niteliktedir.

Pirinç. 8.9.

Pasifik Okyanusu'nda, özellikle Avustralya'nın kuzeydoğusundaki Büyük Bariyer Resifi bölgesinde, dikenli taç denizyıldızlarının sayısı 1966'dan bu yana bol miktarda artıyor. (Acanthaster planci).Önceleri sayıca az olan (1 m2'ye birden az birey) olan bu türe 1970'lerin başlarında ulaşılmıştır. yoğunluk 1 m2 başına 1 kişi. Deniz yıldızı, mercan resiflerinin canlı kısmını oluşturan poliplerle beslendiği için mercan kayalıklarına büyük zarar veriyor. Üç yıldan kısa bir sürede Guam adası açıklarındaki 40 kilometrelik resif şeridini “temizledi”. Hipotezlerin hiçbiri denizyıldızı sayısındaki ani artışı (düşmanlarından birinin ortadan kaybolması - karındanbacaklı triton boynuzu (Charonia triton) sedef içeren kabukları için çıkarılan; içerik artışı deniz suyu DDT ve buna bağlı olarak doğal dengenin ihlali; radyoaktif serpinti etkisi) tatmin edici olarak kabul edilemez.

Birkaç yıl boyunca sayılarda meydana gelen periyodik dalgalanmalara bir örnek, bazı Arktik memelilerin ve kuşların popülasyonları tarafından sağlanmaktadır. Beyaz tavşan ve vaşakta popülasyon dalgalanma süresi 9,6 yıldır (Şekil 8.10).

Şekilden de görülebileceği gibi, vaşak sayısına kıyasla maksimum tavşan sayısı genellikle bir ila iki yıl geriye kaydırılmaktadır. Bu oldukça anlaşılabilir bir durumdur: Vaşak tavşanlarla beslenir ve bu nedenle sayılarındaki dalgalanmalar, avının sayısındaki dalgalanmalarla ilişkilendirilmelidir.

Pirinç. 8.10. Beyaz tavşan popülasyonlarındaki periyodik dalgalanmalar (grafik) 1) ve vaşak (grafik 2), Hudson Boğazı Şirketi tarafından toplanan derilerin sayısına göre belirlenir

Ortalama dört yıllık bir süre boyunca sayılardaki döngüsel değişiklikler, tundra sakinlerinin karakteristiğidir: kutup baykuşu, kutup tilkisi ve lemming. Birçok bilim adamına göre, dağ tavşanı ve vaşaktaki 9,6 yıllık döngülerin periyodikliği, uzayda meydana gelen olaylarla belirlenir ve şu ya da bu şekilde güneş döngüleriyle bağlantılıdır. Benzer bir bağımlılık, örneğin, maksimum sayısı 9-10 yılda bir gözlenen Atlantik Kanada somonunda da görülmektedir.

Sayılarda diğer dönemsel dalgalanmaların nedenleri iyi bilinmektedir. Peru kıyısı açıklarında güneye doğru sıcak suların geçişi vardır. El Nino. Yaklaşık her yedi yılda bir ılık sular soğuk olanları yüzeyden uzaklaştırın. Su sıcaklığı hızla 5 °C yükselir, tuzluluk değişir, planktonlar ölür, su çürüme ürünleriyle doyurulur. Bunun sonucunda balıklar ölür, ardından deniz kuşları da ölür.

Nüfus sayılarındaki mevsimsel değişiklikler herkes tarafından iyi bilinmektedir. Genellikle yılın belirli zamanlarında sivrisinek bulutları ve çok sayıda orman kuşu görülür. Diğer mevsimlerde bu türlerin popülasyonları neredeyse yok olabilir.

Yapısı basit olan ekosistemlerde (agrobiyojeosinozlar, çöl, yarı çöl ve tundra ekosistemleri), organizma topluluğu güçlü etki fiziksel stres. Bu tür biyojeosinozlarda popülasyon sayısı büyük ölçüde hava durumu düzenlerinden, su ve hava akımlarından, çevrenin kimyasından ve kirlilik derecesinden etkilenir. Karmaşık bir yapıya ve zengin tür çeşitliliğine sahip doğal biyojeosinozlarda, büyük miktar Popülasyonlardaki sayılardaki dalgalanmalar esas olarak biyotik faktörler tarafından kontrol edilmektedir. Bu nedenle, belirli bir popülasyonun büyüklüğünde dalgalanmalara neden olan nedenleri incelerken, bunun nasıl gerçekleştiğine dair net bir fikre sahip olmak gerekir. bağımsız , ve hakkında yoğunluğa bağlı faktörler.

Birincisi, nüfusu sürekli etkileyen faktörleri içerir. Bunlar abiyotik ve hepsinden önemlisi iklimsel ölüm faktörleridir. Olumsuz hava koşulları, henüz istikrarlı bir gelişme aşamasına ulaşmamış bir popülasyondaki bireylerin ölümüne neden olabilir. Sıcaklık, ışık ve nemin organizmaların yaşam beklentisi, doğurganlık, ölümlülük ve diğer özellikleri üzerindeki etkisi iyi bilinmektedir. Ayrıca iklim faktörlerinin poikilotermik hayvanlar üzerinde homeotermik hayvanlara göre doğrudan ve daha güçlü bir etkisi vardır. Mükemmel fizyolojik mekanizmalara sahip olan ikincisi, dış ortamdan nispeten bağımsız hale gelir. Sıcaklıktaki keskin düşüşler sırasında popülasyon sayısındaki azalma, kuşlara göre böceklerde ve özellikle memelilerde daha belirgindir.

İklimsel faktörlerin etkisi her zaman hemen, hemen kendini göstermez. Örneğin taygada, uygun hava koşulları bir yılda yüksek tohum verimine yol açmakta ve bol gıdalı hayvan popülasyonunda ancak iki yıl sonra bir artış gözlemlenmektedir. Bu durumda hava koşulları nüfus yoğunluğundan bağımsız olarak işler.

Yoğunluk ne olursa olsun başka faktörler de devreye giriyor. Dolayısıyla, belirli bir ormandaki ağaçlardaki oyukların sayısı, oyuk yuvalarının sayısını belirler. Oyukların sayısının hiçbir şekilde içi boş yuvaların nüfus yoğunluğuna bağlı olmadığını söylemeye gerek yok. Öte yandan yaşam alanı nüfus büyüklüğünü sınırlayabiliyor. Örneğin, diğer faktörlerin uygun bir kombinasyonuna rağmen, uygun habitatlar bulamazlarsa, kargaların ve bazı memelilerin (misk sıçanı vb.) sayısı keskin bir şekilde azalır.

Yoğunluğa bağlı faktörler tipik olarak nüfus artış hızını etkiler. Bu durumda üç yönde değişebilir.

Sayılarında güçlü dalgalanmalar olan türlerde (fare benzeri kemirgenler, böcekler), popülasyon artış oranları genellikle yüksek popülasyon yoğunluklarında sabitlenir; Popülasyon maksimum büyüklüğüne ulaşana kadar neredeyse değişmeden kalır. Maksimum yoğunlukta büyüme hızı keskin bir şekilde düşer.

Yoğunluğa bağlı faktörlerin etkisiyle üçüncü yön, ortalama yoğunluklarda bile nüfus artış hızlarının maksimum olabileceği yönündedir. Ama aynı zamanda bu durumda Maksimuma ulaşan nüfus yoğunluğu azalmaya başlar. Bu özellikle bazı kuşlar ve böcekler için geçerlidir.

7 Nüfus sayılarının nüfus içi düzenlenmesi

Nüfus yoğunluğunun genellikle belirli bir optimum değeri vardır. Sayının bu optimumdan herhangi bir sapması ile nüfus içi düzenleme mekanizmaları çalışmaya başlar. Bir popülasyonda istikrarlı istikrarın kurulmasına katkıda bulunan ana mekanizmalardan biri, yoğunluğa bağlı faktörlerin etkisidir. Abiyotik faktörler aynı zamanda popülasyon ölümlerini de etkiler ancak bağımsız olarak sürdürülebilir istikrarı yaratmaz.

Farklı hayvan ve bitki türlerinde popülasyon sayılarının düzenlenmesi farklı şekilde yapılmaktadır. Ancak her birinde optimum yoğunluk belirli bir şekilde oluşturulmuştur.

Birçok böceğin popülasyon yoğunluğundaki artışa bireylerin boyutunda bir azalma, doğurganlıklarında bir azalma, larva ve pupa ölümlerinde bir artış, gelişme oranında ve cinsiyet oranında bir değişiklik eşlik eder. Nüfusun aktif kısmını keskin bir şekilde azaltan diyapoza giren bireylerin sayısındaki artış.

Çoğunlukla nüfus yoğunluğu aşırı arttığında yamyamlık teşvik edilir. Çarpıcı bir örnek un kurtlarının kendi yumurtalarını yemesi olgusu olabilir. Bazı balık türlerinde, amfibilerde ve diğer hayvanlarda yamyamlık görülmektedir.

Sayıların nüfus içi düzenlenmesinin önemli mekanizmalarından biri, yoğunluğu nüfus yoğunluğundaki artışla uyarılan göçtür. Bu, belirli bir popülasyon yoğunluğunda, bazı bireylerin, bazen önemli olanların, aynı aralıktaki daha az tercih edilen habitatlara tahliye edildiği birçok böcek için oldukça tipik bir durumdur. Bazı yaprak biti türlerinde popülasyon yoğunluğundaki artışa, dağılma yeteneğine sahip kanatlı bireylerin ortaya çıkması eşlik eder. Popülasyonlar aşırı kalabalıklaştığında, bazı memelilerde (özellikle fare benzeri kemirgenlerde) ve kuşlarda göç meydana gelir.

Sınırlı kaynaklar için tür içi rekabetin düzenleyici rolü yeterince incelenmiştir. Leş sineklerinde, cesedin üzerine bırakılan çok sayıda yumurtadan o kadar çok larva ortaya çıkar ki, herkese yetecek kadar yiyecek kalmaz. Bunun sonucunda da erken yaşta ölüm oranları felaket derecede artıyor. Benzer bir fenomen, kabuk böcekleri), lasius karıncaları, bazı yusufçuklar ve diğer böceklerde de bulundu.

En basit durumlarda, sayıların popülasyon içi düzenleyici mekanizmaları, miktarı tüm bireylerin ihtiyaçlarını karşılamak için yetersiz olan, yaşam için gerekli kaynaklar için doğrudan rekabet şeklinde kendini gösterir. Morina güvesi ve lahana güvesinin popülasyon yoğunluğunun, yiyecek ve yavrulama alanları için rekabetle düzenlendiği bilinmektedir. Bazı sineklerdeki tür içi rekabet, popülasyon yoğunluğu belirli bir seviyeye yükseldiğinde, pupa kütlesinde bir düşüşe yol açar ve buna ölüm oranının artması eşlik eder.

Sorun önemli "minimum yaşanabilir nüfus" Bunun özü, yeterince uzun bir süre boyunca varlığını garanti edecek minimum nüfus büyüklüğünü belirlemektir. Aynı zamanda, örneğin farelerin yok edilmesinin artmasıyla birlikte popülasyon yoğunluğunun optimal seviyenin altına düşmesi, doğurganlığın artmasına neden olur ve ergenliğin daha erken başlamasını teşvik eder.

Nüfus sayılarını düzenleyen bazı mekanizmalar aynı zamanda tür içi rekabeti önleyen mekanizmalar olarak da hareket edebilir. Yani, eğer bir kuş öterek yuva yerini işaretlerse, o zaman aynı türden başka bir çift onun dışında yuva yapar. Birçok memelinin bıraktığı izler avlanma alanlarını sınırlandırmakta ve diğer bireylerin girişini engellemektedir. Bütün bunlar tür içi rekabeti azaltır ve aşırı nüfus yoğunlaşmasını önler.

Bitkilerde popülasyon sayılarını düzenleyen mekanizmalar öncelikle tür içi rekabettir. Genellikle artan bitki yoğunluğu ile ilişkilidir. Örneğin aşırı sıkıştırılmış mahsullerde, tohum üretim miktarında bir azalma olur ve bu da büyük önem tarım ve ormancılık için. Çoğu zaman aynı türün bitkileri ışık ve nem için rekabet eder. Yoğun mahsullerde birbirlerini gölgelerler ve sınırlı miktarda su nedeniyle su eksikliği yaşarlar. Bunun sonucunda bazıları ölüyor. Bu fenomen, birçok bahçe ürünü için en tipik olanıdır ve orman bitkileri. Ormanda her zaman yaşlı bitkilerden önemli ölçüde daha fazla genç bitki bulunur. Nem için türler arası rekabet, çöl bitkilerinin sıklıkla doğru dağılımını açıklar. Sanki birisi onları birbirlerinden kesin olarak belirlenmiş bir mesafeye oturtmuş gibi görünüyor. Arazideki çöküntülerde, vahalarda bitki popülasyonlarının bu tekdüze seyrekliği anında ortadan kaybolur. Işığı seven ve nispeten nemi seven baobablar, Afrika savanlarında da aynı şekilde dağılmıştır.

Ancak bir popülasyonun genellikle bir topluluğun parçası olduğu ve biyosenozların sürdürülebilir varlığının ancak tüm bileşenlerin belirli niceliksel oranlarıyla mümkün olabileceği dikkate alınmalıdır. Hem bireysel popülasyonların hem de bir bütün olarak biyosinozların istikrarlı bir durumunu sağlamak için sayıları düzenleme ihtiyacının nedeni budur.

8 Kendi kendini düzenleyen bir sistem olarak nüfus

Hayvan, bitki ve mikroorganizma popülasyonları yoğunluğu doğal olarak düzenleme yeteneğine sahiptir; yoğunluk, az ya da çok önemli dalgalanmalarla birlikte, üst ve alt limitleri arasında sabit bir durumda kalır. Bu, belirli uyarlanabilir mekanizmaların etkisiyle sağlanır. Belirli bir nüfusun hayatta kalması için gerekli olan enerji arzının belirli bir düzeyi aşmaması ve dolayısıyla bu nüfusun büyüklüğünü koruması esasına dayanmaktadır.

Popülasyonlar da dahil olmak üzere canlı sistemlerin kendi düzenleyici mekanizmalarını kullanarak iç istikrarı koruma eğilimine denir. Ben homeostazım, ve nüfus sayılarındaki bazı ortalama değerler dahilindeki dalgalanmalar - onların dinamik dengesi.

Bir popülasyonun biyolojik düzenlenmesi (dinamik denge, homeostazis) veya onun otomatik kendi kendini düzenlemesi, biyotik faktörlerden ayrı olarak hareket etmeleri halinde, popülasyon yoğunluğundan bağımsız abiyotik faktörlerden kaynaklanamaz. Yalnızca nüfus yoğunluğuna bağlı faktörler sayıları düzenleyebilir ve dengeyi sağlayabilir.

Tüm biyolojik sistemler daha fazla veya daha az kendi kendini düzenleme kapasitesiyle karakterize edilir; İle homeostaz. Öz-düzenlemenin yardımıyla, her sistemin genel varlığı - bileşimi ve yapısı, karakteristik iç bağlantıları ve uzay ve zamandaki dönüşümleri - korunur. Bu tür homeostatik sistemler her şeyden önce her birey ve sonra popülasyondur. Kendi kendini düzenleyen sistemler kapalı olmadığından dış çevre ile aktif olarak etkileşime girerler ve bu nedenle değişime tabidirler. Değişiklikler yalnızca orijinal duruma dönüş şeklinde döngüsel değil, aynı zamanda tarihsel olarak geri döndürülemezdir. Bununla birlikte, her ikisi de söz konusu durumda - nüfus - sistemin korunması yönünde düzenlenmiştir.

Nüfusun kendi kendini düzenlemesi, doğada faaliyet gösteren, birbirini dengeleyen iki tampon kuvvet tarafından gerçekleştirilir. Bu, bir yandan organizmaların üreme yeteneği, diğer yandan nüfus yoğunluğuna bağlı ve üremeyi sınırlayan tepkilerdir.

Öz-düzenleme, sürekli değişen koşullarda yaşamı sürdürmek için organizmaların gerekli bir adaptasyonudur.

Organizmaların evrimsel gelişimindeki değişiklikler bireyi değil, onların bütününü yani popülasyonu ilgilendirir. Bu değişiklikler aynı zamanda düzenleyici niteliktedir. Bu nedenle, gelişen temel bir birim olarak nüfus, yalnızca belirli bir yapıya değil, aynı zamanda kendi kendini düzenleme yeteneğine de sahiptir. Aynı zamanda sayıları üreme oranı, fenotipik çeşitlilik doğal seçilim, genetik çeşitlilik ise mutasyon, melezleme ve doğal seçilim tarafından düzenlenir.

Popülasyonlar - açık sistemler. Bilginin topluma ulaştığı birçok kanal vardır. Nüfusu dış çevreye bağlayan bu girdi kanalları, nüfusun kendisi tarafından uzmanlaşmıştır ve kontrol edilmektedir. Bu nedenle tüm düzenleyici süreçler her zaman popülasyon içerisinde etkili olan güçler nedeniyle gerçekleştirilir. Bu nedenle biyolojik düzenleme kendi kendini düzenlemedir. Bununla birlikte, popülasyonların, eylemi yapının sabitliğini korumayı amaçlayan bir iç öz düzenleme mekanizmasına sahip olmasına rağmen, ikincisi yeni ortamda, yani varoluş koşulları değiştikçe değişmeden kalmaz; nüfus da değişir.

Doğurganlık, ölümlülük, bireylerin göçü, yoğunluğa bağımlı ve bağımsız faktörlerin intraspesifik grupların sayısı üzerindeki etkisiyle, intraspesifik rekabet, grup etkisi, faz değişkenliği ve diğer fenomenlerle ilgili konular dikkate alındığında, benlik süreçleri -nüfus sayılarının düzenlenmesi zaten gösterilmiştir, kendimizi aşağıdaki örneklerle sınırlayacağız. Çevre koşullarındaki değişikliklerin ölüm oranlarında keskin bir artışa yol açabileceği iyi bilinmektedir. Sonuç olarak, popülasyonda, sayılarda feci bir azalma olduğunu bildiren bir sinyal belirir. Bu, enerji tüketimini en aza indirmek, normal yaşam aktivitesini sürdürmek ve bireylerin hastalıklara karşı direncini arttırmak için kaynakların seferber edilmesinde kendini gösteren, nüfusun tüm üyelerinin fizyolojisini etkiler. olumsuz faktörler. Bunun sonucunda bireylerin yaşlanma hızı azalır, göreceli kadın sayısı artar ve doğurganlıkları artar. Bu fenomen birçok hayvanın, özellikle böceklerin, amfibilerin ve fare benzeri kemirgenlerin popülasyonlarında incelenmiştir.

Nüfus yoğunluğundaki keskin bir artışla birlikte öz düzenleme, taban tabana zıt bir karaktere sahiptir. Aşırı yoğunlaşmış bir nüfus karşılık gelen bir sinyal alır ve yamyam haline gelen bireysel bireyler, kardeşlerini yoğun bir şekilde yok eder. Ayrıca kadınların doğurganlığı keskin bir şekilde azalır ve en zayıf bireylerin ölüm oranı artar. Sonuç olarak, nispeten kısa bir süre sonra popülasyon büyüklüğü normale döner.

Aşırı kalabalık bir nüfusta ortaya çıkan önemli bir nüfus düzenleme mekanizması stres reaksiyonu (İngiliz stresinden - gerilimden). Bir popülasyon güçlü bir uyarana maruz kalırsa, buna stres adı verilen spesifik olmayan bir reaksiyonla yanıt verir. Canlı doğada birçok stres türü vardır: antropik (insan faaliyetinin etkisi altındaki hayvanlarda meydana gelir); nöropsikotik (bir gruptaki bireyler uyumsuz olduğunda veya popülasyonun aşırı yoğunlaşmasının bir sonucu olarak kendini gösterir); termal; gürültü vb. Örneğin, nüfusun aşırı yoğunlaşmasının bir sonucu olarak, bireysel bireylerde, doğum oranında keskin bir düşüşe ve ölüm oranında bir artışa yol açan fizyolojik değişiklikler meydana gelir. Memelilerde bu olaya denir stres sendromu . Bu durumda hayvanlar o kadar saldırgan hale gelirler (şiddetli kavgalar, komşunun varlığına tahammülsüzlük vb.) Ve üremeleri neredeyse tamamen durur. Stresli bir durumda adrenal korteks genişler ve kortikosteroid hormonlarının konsantrasyonu artar. Kadınlarda yumurtlama bozulur, embriyolar yeniden emilir, yavrulara bakma içgüdüsü ortaya çıkmaz vb.

Nüfusun eyleme yönelik bir "emir" olarak algıladığı sinyallerin doğası çok çeşitlidir ve sinyalizasyon sistemi kusursuz bir şekilde çalışmaktadır. Bu nedenle aşırı yüksek yoğunluk veya ölüm oranı bile nüfus yapısında keskin bozulmalara neden olmaz. Bu, nispeten kısa bir süre içinde popülasyonun optimum aralıkta yenilenmesini garanti eder. Örneğin, böcek zararlılarının kitlesel üremesine yönelik çok sayıda salgın bu şekilde sona erdi.

Sonuç olarak, herhangi bir bitki, hayvan ve mikroorganizma popülasyonu, kendi kendini düzenleme yeteneğine sahip mükemmel bir canlı sistemdir. Aynı zamanda popülasyonun gelişen en küçük birim olduğunu da unutmamalıyız. Tek başına değil, diğer türlerin popülasyonlarıyla bağlantılı olarak bulunur. Bu nedenle, otomatik düzenlemenin nüfus dışı mekanizmaları veya daha doğrusu nüfuslar arası mekanizmalar da doğada yaygındır. Bu durumda popülasyon, düzenlenmiş bir nesnedir ve düzenleyici, farklı türlerin birçok popülasyonundan oluşan bir biyojeosinozdur. Bir bütün olarak biyojeosinoz ve buna dahil olan diğer türlerin popülasyonları, bu spesifik popülasyonu önemli ölçüde etkiler ve her popülasyon, kendi parçası olduğu biyojeosinozu etkiler.

Federal Eğitim Ajansı

Devlet eğitim kurumu "St. Petersburg Devlet Politeknik Üniversitesi"

disiplin: Ekoloji

konu hakkında: Doğal popülasyonlardaki sayılardaki dalgalanmalar

giriiş

Çözüm

Kaynakça

giriiş

Nüfus (Latince - populus - insanlar, nüfus) ekolojideki merkezi kavramlardan biridir ve ortak bir gen havuzuna ve ortak bir bölgeye sahip olan aynı türden bireylerin toplanması anlamına gelir. İlk organizma üstü biyolojik sistemdir. Popülasyonların temel özelliği diğer biyolojik sistemler gibi sürekli hareket halinde olmaları ve sürekli değişmeleridir. Bu, tüm parametrelere yansır: üretkenlik, stabilite, yapı, uzaydaki dağılım.

Popülasyonların en önemli özellikleri, doğal birey sayısının dinamiklerini ve bunun düzenlenmesine yönelik mekanizmaları içerir. Popülasyonlardaki birey sayısında optimalden önemli bir sapma, varlığı açısından olumsuz sonuçlarla ilişkilidir. Bu bağlamda, popülasyonlar genellikle hem sayıların optimal değeri önemli ölçüde aşması durumunda azalmaya hem de optimal değerlerin altına düşmesi durumunda restorasyonuna katkıda bulunan adaptasyon mekanizmalarına sahiptir.

Sayılardaki değişime yaş yapısında da yeniden yapılanma eşlik ediyor. Yeterli miktarda gerekli kaynak (yiyecek, alan) olduğunda meydana gelen sayı arttığında, genç bireylerin oranında bir artış olduğu belirtiliyor. Nüfus büyüklüğündeki bir artış sonuçta bireylerin ihtiyaç duyduğu kaynakların azalmasına yol açar. Sayılardaki düşüşe bireylerin oranındaki azalma da eşlik ediyor genç yaşlar ve mortalitede bir artış var ve bir sonraki döneme kadar devam ediyor uygun dönem, sayılarda başka bir artışa neden oluyor. Bu konunun önemi, nüfus sayılarındaki dalgalanmalar gibi ciddi çevresel göstergelerin kapsamlı bir şekilde incelenmesine duyulan ihtiyaçtan kaynaklanmaktadır, çünkü ciddi sapmalar tüm türlerin yok olmasına yol açabilir.

1. Nüfus büyüklüğü kavramı

Popülasyon boyutu- bu, belirli bir bölgede bulunan n'inci türün toplam birey sayısıdır. Örneğin, Ussuri kaplanının nüfusu yaklaşık 300 kişi, Ladoga mührü - yaklaşık 10 bin, Asya aslanı - yaklaşık 70 kişi ve bizon - yaklaşık 2 bin kişidir.

Popülasyon büyüklüğü bir popülasyonun önemli bir ekolojik özelliğidir. Bir popülasyondaki bireylerin sayısı çok büyük evrimsel öneme sahiptir. Ama önemli değil toplam sayısı Bir popülasyondaki bireyler ve etkin sayı - üreme sayısı - popülasyonun gelecek neslin gen havuzunu oluşturan kısmıdır (genetik olarak etkili değer).

İnsanlar için etkili sayı 45, ev faresi için - 10, Aedes sivrisineği ve Drosophila için - 500, yumuşakça Cepa nemoralis için - 230, tahta biti (kara kereviti) için - 19 kişidir.

Nihai büyüme aşamasına ulaşıldığında, nüfus büyüklükleri nesilden nesile az ya da çok sabit bir değer etrafında dalgalanmaya devam ediyor. Aynı zamanda, bazı türlerin sayısı büyük dalgalanmalarla (böcek zararlıları, yabani otlar) düzensiz olarak değişir, diğerlerinin sayısındaki dalgalanmalar (örneğin küçük memeliler) nispeten sabit bir periyoda sahiptir ve üçüncü türlerin popülasyonlarında sayı yıldan yıla biraz değişiklik göstermektedir (uzun ömürlü büyük omurgalılar ve odunsu bitkiler).

Doğada temel olarak üç tip popülasyon değişim eğrisi vardır: Nispeten sabit, spazmodik ve döngüsel olan, yıldan yıla sayıları çevrenin destekleme kapasitesi düzeyinde olan türler. stabil nüfuslar. Bu tutarlılık birçok tür için tipiktir. yaban hayatı ve örneğin bozulmamış tropik bölgelerde bulunur ıslak ormanlar Ortalama yıllık yağış ve sıcaklığın günden güne ve yıldan yıla çok az değiştiği yer.

Diğer türlerde popülasyon dalgalanmaları düzenlidir. döngüsel karakter.

Rakun gibi bazı türlerin popülasyonları genellikle oldukça istikrarlıdır, ancak zaman zaman sayıları keskin bir şekilde artarak yüksek bir değere ulaşır ve ardından düşük ancak nispeten istikrarlı bir seviyeye keskin bir şekilde düşer. Bu türler popülasyonlar olarak sınıflandırılır. spazmodik Sayılarda artış Belirli bir nüfus için çevre kapasitesinde geçici bir artışla birlikte sayılarda ani bir artış meydana gelir ve bir iyileşme ile ilişkilendirilebilir. iklim koşulları(faktörler) ve beslenme veya yırtıcı hayvanların (avcılar dahil) sayısında keskin bir azalma. Çevrenin yeni, daha yüksek kapasitesi aşıldıktan sonra popülasyondaki ölüm oranı artar ve büyüklüğü keskin bir şekilde azalır.

Tarih boyunca Farklı ülkelerİnsan popülasyonlarının çöküşü vakaları, örneğin 1845'te İrlanda'da, bir mantar enfeksiyonu sonucu patates mahsulünün tamamının yok olduğu bir kereden fazla gözlemlendi. İrlanda beslenmesi ağırlıklı olarak patatese dayandığından, 1900 yılına gelindiğinde İrlanda'nın sekiz milyon insanının yarısı açlıktan ölmüş ya da başka ülkelere göç etmişti.

Buna rağmen genel olarak Dünya'nın ve özel olarak da birçok bölgenin insan nüfusu artmaya devam ediyor. İnsanlar teknolojik, sosyal ve kültürel değişimler yoluyla gezegenin destekleme kapasitesini defalarca artırdı. Temelde, gıda üretimini artırarak, hastalıklarla mücadele ederek ve Dünya'nın normalde yaşanmaz olan bölgelerini yaşanabilir hale getirmek için büyük miktarda enerji ve malzeme kaynağı kullanarak ekolojik nişlerini değiştirmeyi başardılar.

Modern otomatik nüfus kontrolü kavramı, temelde iki şeyin birleşimine dayanmaktadır. çeşitli fenomenler: Sayılardaki değişiklikler veya rastgele dalgalanmalar ve sibernetik geri bildirim ve dalgalanmaların dengelenmesi ilkesine göre çalışan düzenlemeler. Buna göre ayrım yapıyorlar değişiklik yapmak(nüfus yoğunluğundan bağımsız) ve düzenleyici(nüfus yoğunluğuna bağlı olarak) çevresel faktörler; bunlardan ilki organizmaları doğrudan veya biyosenozun diğer bileşenlerindeki değişiklikler yoluyla etkiler. Esasen, değiştirici faktörler çeşitli abiyotik faktörlerdir. Düzenleyici faktörler, canlı organizmaların (biyotik faktörler) varlığı ve aktivitesi ile ilişkilidir, çünkü yalnızca canlılar kendi popülasyonlarının yoğunluğuna ve diğer türlerin popülasyonlarına olumsuz geri bildirim ilkesine göre yanıt verebilir. Değiştirici faktörlerin etkisi, sayılardaki dalgalanmaları ortadan kaldırmadan yalnızca dönüşümlere (değişikliklere) yol açıyorsa, o zaman düzenleyici faktörler, rastgele sapmaları dengeler, sayıları belirli bir seviyede stabilize eder (düzenler). Ancak nüfus büyüklüğünün farklı düzeylerinde düzenleyici faktörler temel olarak farklıdır. Av popülasyonu daha da yüksek bir sayıya ulaştığında, hastalıkların yayılması için koşullar yaratılır ve son olarak düzenlemeyi sınırlayan faktör, mevcut kaynakların tükenmesine ve av popülasyonunda stres reaksiyonlarının gelişmesine yol açan tür içi rekabettir.

Doğal popülasyonun büyüklüğündeki genel değişiklik, doğum oranı, ölüm oranı ve bireylerin göçü gibi süreçler tarafından belirlenir.

Doğurganlık Mutlak ve spesifik arasında ayrım yapın. Mutlak doğurganlık, birim zaman başına ortaya çıkan yeni bireylerin sayısıdır ve özgül doğurganlık aynı sayıdır ancak belirli sayıda bireyle ilişkilidir. Örneğin, bir kişinin doğurganlığının göstergesi, yıl içinde 1000 kişi başına doğan çocuk sayısıdır. Doğurganlık birçok faktör tarafından belirlenir: çevresel koşullar, gıdanın bulunabilirliği, türün biyolojisi (cinsel olgunlaşma oranı, mevsimdeki nesil sayısı, popülasyondaki erkek ve dişi oranı). Maksimum doğurganlık (üreme) kuralına göre, ideal koşullar altında popülasyonlarda mümkün olan maksimum sayıda yeni birey ortaya çıkar; doğum oranı sınırlıdır fizyolojik özellikler tür.

Doğum oranı gibi ölüm oranı da mutlak (belirli bir zamanda ölen bireylerin sayısı) veya spesifik olabilir. Hastalık, yaşlılık, yırtıcı hayvanlar, yiyecek eksikliği ve oyun nedeniyle ölüm nedeniyle nüfus düşüş oranını karakterize eder. ana rol Nüfus dinamiklerinde.

Üç tür ölüm vardır: gelişimin tüm aşamalarında aynı - nadir, optimal koşullar altında; erken yaşta artan ölüm oranı çoğu bitki ve hayvan türünün karakteristik özelliğidir (ağaçlarda fidelerin %1'inden azı olgunluğa kadar hayatta kalır, balıklarda - yavruların %1-2'si, böceklerde - larvaların %0,5'inden azı); Yaşlılıkta yüksek ölüm oranı - genellikle larva aşamaları uygun, az değişen koşullarda gerçekleşen hayvanlarda görülür: toprak, ağaç, canlı organizmalar.

2. Nüfus dalgalanmaları

Uygun koşullar altında, popülasyonların sayısında bir artış yaşanır ve bu o kadar hızlı olabilir ki, bir nüfus patlamasına yol açabilir. Nüfus artışına katkıda bulunan tüm faktörlerin toplamına denir. biyotik potansiyel. Farklı türler için oldukça yüksektir, ancak doğal koşullar altında popülasyonun popülasyon sınırına ulaşma olasılığı düşüktür çünkü bu, sınırlayıcı faktörlerle dengelenir. Nüfus artışını sınırlayan faktörler dizisine ne ad verilir? orta direnç. Bir türün biyotik potansiyeli ile popülasyon sayısının sabit kalmasını sağlayan çevrenin direnci arasındaki denge durumuna denir. homeostazis veya dinamik denge. İhlal edildiğinde nüfus büyüklüğünde dalgalanmalar meydana gelir; onun değişiklikleri.

Nüfus sayılarında periyodik ve periyodik olmayan dalgalanmalar vardır. Birincisi bir mevsim veya birkaç yıl boyunca meydana gelir (4 yıl - sedirin periyodik meyve verme döngüsü, lemmings, kutup tilkisi, kar baykuşu sayısında artış; bir yıl sonra bahçe arazilerindeki elma ağaçları meyve verir) ikincisi, çevresel koşullar ihlal edildiğinde (kuraklık, alışılmadık derecede soğuk veya sıcak kışlar, çok yağışlı büyüme mevsimleri), yeni yaşam alanlarına beklenmedik göçler olduğunda, bazı yararlı bitki zararlılarının toplu üreme salgınlarıdır. Tüm popülasyonların özelliği olan biyotik ve abiyotik çevresel faktörlerin etkisi altında popülasyon sayılarında meydana gelen periyodik ve periyodik olmayan dalgalanmalara denir. nüfus dalgaları .

Herhangi bir popülasyonun kesin olarak tanımlanmış bir yapısı vardır: genetik, yaş-cinsiyet, mekansal vb., ancak nüfusun istikrarlı gelişimi ve çevresel faktörlere karşı direnci için gerekenden daha az sayıda bireyden oluşamaz. Bu minimum nüfus büyüklüğü ilkesidir. Popülasyon parametrelerinin optimal değerlerden sapması istenmeyen bir durumdur, ancak aşırı yüksek değerleri türün varlığına doğrudan bir tehdit oluşturmuyorsa, o zaman özellikle popülasyon büyüklüğünde minimum seviyeye düşüş bir tehdit oluşturur. türlere.

Sayılardaki dalgalanmaların faktörleri veya nedenleri:

yeterli gıda tedariki ve gıda kıtlığı;

tek bir ekolojik niş için çeşitli popülasyonların rekabeti;

dış (abiyotik) çevresel koşullar: hidrotermal rejim, aydınlatma, asitlik, havalandırma vb.

Sayılardaki dalgalanmalar (sapmalar) çeşitli nedenlerden kaynaklanmaktadır. Ve bunlar farklı türler için her zaman aynı değildir. Nüfus sayılarındaki 10-11 yıllık dönemsel dalgalanmalar, güneş aktivitesinin periyodikliği ile açıklanmaktadır: Güneş lekelerinin sayısı 11 yıllık bir dönemle değişmektedir. Sibirya ipekböceğindeki dalgalanmaların nedeni yiyecek miktarıdır: Kurak ve ılık bir yazdan sonra salgın verir. Sayıların patlamasına ve birçok durumun birleşimine neden olabilir. Örneğin Florida kıyılarında kırmızı gelgitler gözleniyor. Periyodik değildirler ve tezahürleri için aşağıdaki olaylar gereklidir: şiddetli yağışlar, mikro elementlerin topraktan yıkanması (demir, çinko, kobalt - bunların konsantrasyonları yüzde on binde bir oranında çakışmalıdır), tuzluluğun azalması dipte, kıyı açıklarında belli bir sıcaklık ve sakinlik. Bu koşullar altında dinoflagellat algler hızla bölünmeye başlar. Teorik olarak tek hücreli bir dinoflagellattan, birbirini takip eden 25 bölünme sonucunda 33 milyon birey ortaya çıkabilir. Su onlardan kırmızıya döner. Dinoflagellatlar suya ölümcül bir zehir salarak felce ve ardından balıkların ve diğer deniz canlılarının ölümüne neden olur.

Nüfus dalgalarının evrimsel önemi şudur:

alellerin frekanslarını değiştirin (dalganın zirvesindeki küçük sayılar fenotipik olarak kendilerini gösterebilir ve düşüşte gen havuzundan kaybolabilir);

dalganın zirvesinde izole edilmiş popülasyonlar birleşir, göç ve panmiksi artar ve gen havuzunun heterojenliği artar;

Nüfus dalgaları doğal seçilimin yoğunluğunu ve yönünü değiştirir.

Çözüm

Böylece popülasyonlar, sayılarını düzenleyen mekanizmaları harekete geçiren karmaşık bir abiyotik ve biyotik faktörlere maruz kalır. Bu nedenle, insan faaliyetlerinden etkilenmeyen doğal topluluklarda kontrol edilemeyen sayı artışı, kaynakların tükenmesi ve nüfus ölümü nadiren meydana gelir.

Çevre koşulları değişken olduğundan doğal popülasyonların sayısı sabit kalmaz. Popülasyon değişkenliğinin aralığı türler arasında değişiklik gösterir. Çevresel koşulların değişkenlik derecesine göre belirlenir. biyolojik özellikler spesifik tip.

Bir türün birey sayısı onun hayatta kalması için büyük önem taşımaktadır. Pek çok tür, yalnızca oldukça büyük bir grupta yaşadıklarında normal şekilde üreyebilir. Yani bir karabatak, kolonisinde en az 10 bin birey varsa normal şekilde yaşar ve ürer. Minimum popülasyon büyüklüğü ilkesi, nadir türlerin yok olmaktan kurtarılmasının neden zor olduğunu açıklıyor. Birlikte yaşama yiyecek bulmayı ve düşmanlarla savaşmayı kolaylaştırır. Böylece, yalnızca bir kurt sürüsü büyük bir avı yakalayabilir ve bir at ve bizon sürüsü kendilerini yırtıcı hayvanlardan başarıyla koruyabilir.

Aynı zamanda, bir türün birey sayısındaki aşırı artış, topluluğun aşırı nüfusuna, gruptaki bölge, yiyecek ve liderlik rekabetinin artmasına neden olur.

10. sınıf öğrencileri için biyolojide ayrıntılı çözüm paragrafı § 80, yazarlar Kamensky A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. 2014

1. Nüfus büyüklüğünü hangi faktörler etkiler?

Cevap. Tür çeşitliliğinin düşük düzeyde olduğu doğal sistemlerde popülasyon büyüklükleri, abiyotik ve antropojenik faktörlerden güçlü bir şekilde etkilenmektedir. Havaya bağlı kimyasal bileşimçevre ve kirlilik derecesi. olan sistemlerde yüksek seviye Tür çeşitliliği, popülasyon dalgalanmaları esas olarak biyotik faktörler tarafından kontrol edilmektedir.

Nüfus büyüklüğü üzerindeki etkilerinin niteliğine bağlı olarak tüm çevresel faktörler iki gruba ayrılabilir.

Popülasyon yoğunluğundan bağımsız faktörler, içindeki birey sayısına bakılmaksızın popülasyonun büyüklüğünü tek yönde değiştirir. Abiyotik ve antropojenik (insanın çevresel faaliyetleri hariç) faktörler, nüfus yoğunluğundan bağımsız olarak birey sayısını etkiler. Böylece sert kışlar poikilotermik hayvanların (yılan, kurbağa, kertenkele) popülasyon büyüklüğünü azaltır. Kalın buz tabakası ve buzun altında yeterli oksijenin bulunmaması, kışın balık popülasyonunu azaltır. Kurak yazlar ve sonbaharlar ve ardından gelen soğuk kışlar, Colorado patates böceğinin popülasyon büyüklüğünü azaltır. Hayvanların kontrolsüz bir şekilde vurulması veya balık avlanması, popülasyonlarının yenilenme yeteneklerini azaltır. Yüksek kirletici konsantrasyonları çevre kendilerine duyarlı tüm türlerin sayısını olumsuz etkiler.

Çevrenin kapasitesi (maksimum nüfus büyüklüğü), çevrenin nüfusa gerekli kaynakları sağlama yeteneği ile belirlenir: yiyecek, barınak, karşı cinsten bireyler vb. Nüfus büyüklüğü çevrenin kapasitesine yaklaştığında, Tüketiminin artması nedeniyle yiyecek kıtlığı ortaya çıkıyor. Daha sonra, kaynaklar için türler arası rekabet yoluyla nüfus büyüklüğünü düzenleme mekanizması etkinleştirilir. Nüfus yoğunluğunun yüksek olması, artan rekabetin bir sonucu olarak ölüm oranlarının artmasıyla düzenlenir. Bazı bireyler ya yiyecek eksikliği (otçullar) nedeniyle ya da biyolojik ya da kimyasal savaşın bir sonucu olarak ölmektedir. Artan ölüm oranı yoğunluğun azalmasına yol açar. Nüfus yoğunluğu düşükse, gıda kaynaklarının yenilenmesi ve rekabetin zayıflaması nedeniyle doğum oranının artması nedeniyle yenilenir.

Biyolojik savaş, bir popülasyon içindeki rakiplerin (aynı türün yırtıcıları) doğrudan saldırı yoluyla öldürülmesidir. Gıda kaynaklarında keskin bir azalma yamyamlığa (kendi türünü yemeye) yol açabilir. Kimyasal savaş, büyüme ve gelişmeyi geciktiren veya genç bireyleri (bitkiler, suda yaşayan hayvanlar) öldüren kimyasalların salınmasıdır. Kurbağa yavrularının gelişiminde kimyasal savaşın tezahürü gözlemlenebilir. Yüksek yoğunluklarda, daha büyük kurbağa yavruları suya daha küçük bireylerin büyümesini engelleyen maddeler salar. Bu nedenle gelişimlerini yalnızca büyük kurbağa yavruları tamamlar. Bundan sonra küçük kurbağa yavruları büyümeye başlar.

Popülasyon büyüklüğünün besin kaynaklarının miktarı yoluyla düzenlenmesi, yırtıcı ve av popülasyonları arasındaki etkileşim örneğinde açıkça görülmektedir. Birbirlerinin sayılarını ve yoğunluklarını karşılıklı olarak etkileyerek her iki popülasyonun sayısında tekrarlanan artışlara ve düşüşlere neden olurlar. Üstelik bu salınım sisteminde yırtıcı hayvan sayısındaki artış, av sayısındaki artışa göre gecikmeli olarak gerçekleşir.

Aşırı kalabalık popülasyonlarda sayıları düzenleyen önemli bir mekanizma stres tepkisidir. Nüfus yoğunluğunun artması, bireyler arasındaki buluşma sıklığının artmasına neden olur, bu da bireylerde fizyolojik değişikliklere neden olur, bu da ya doğurganlığın azalmasına ya da ölüm oranının artmasına neden olur, bu da nüfus büyüklüğünde bir azalmaya neden olur. Stres vücutta geri dönüşü olmayan değişikliklere neden olmaz, yalnızca belirli vücut fonksiyonlarının geçici olarak engellenmesine yol açar. Aşırı nüfus ortadan kaldırıldığında üreme yeteneği hızla geri kazanılır.

Nüfus yoğunluğuna bağlı tüm nüfus düzenleme mekanizmaları, çevresel kaynakların tamamen tükenmesinden önce etkinleştirilir. Bu sayede popülasyonlarda sayıların kendi kendini düzenlemesi meydana gelir.

2. Nüfus sayılarındaki döngüsel dalgalanmaların hangi örneklerini biliyorsunuz?

Cevap. Doğada popülasyon büyüklükleri değişkenlik gösterir. Böylece bireysel böcek ve küçük bitki popülasyonlarının sayısı yüzbinlerce ve milyonlarca bireye ulaşabilir. Tam tersine, hayvan ve bitki popülasyonlarının boyutları nispeten küçük olabilir.

Herhangi bir popülasyon, bu ortamın istikrarlı bir şekilde uygulanmasını ve popülasyonun çevresel faktörlere karşı direncini (minimum popülasyon büyüklüğü ilkesi) sağlamak için gerekenden daha az sayıda bireyden oluşamaz.

Minimum popülasyon büyüklüğü farklı türlere özeldir. Asgari sınırın aşılması nüfusun ölümüne yol açar. Yani kaplanın daha fazla geçişi Uzak Doğu yeterli sıklıkta üreme partneri bulamayan kalan birimlerin birkaç nesil içinde yok olması kaçınılmaz olarak yok oluşa yol açacaktır. Bu aynı zamanda nadir bitkileri de tehdit ediyor (hanım terliği orkidesi vb.).

Nüfus yoğunluğunun düzenlenmesi, enerji ve uzay kaynaklarının tam olarak kullanılmasıyla gerçekleştirilir. Nüfus yoğunluğunun daha da artması, gıda arzının azalmasına ve dolayısıyla doğurganlığın azalmasına yol açar.

Doğal popülasyon sayısında periyodik olmayan (nadiren gözlenen) ve periyodik (sabit) dalgalanmalar vardır.

Nüfus sayılarındaki periyodik (dönemsel) dalgalanmalar. Genellikle bir sezon veya birkaç yıl boyunca gerçekleşirler. Tundrada yaşayan hayvanlarda - lemmings, kutup baykuşları ve kutup tilkilerinde - ortalama 4 yıl sonra sayıların arttığı döngüsel değişiklikler kaydedildi. Sayılardaki mevsimsel dalgalanmalar aynı zamanda birçok böcek, fare benzeri kemirgen, kuş ve küçük su organizmalarının da karakteristik özelliğidir.

"Doğada var olan veya teorik olarak herhangi bir süre boyunca var olabilecek ortalama nüfus büyüklüklerinin belirli üst ve alt sınırları vardır."

Örnek. Göçmen çekirgelerde sayıları az olduğunda tek fazlı larvalar parlak yeşil, erginleri ise gri-yeşil renktedir. Kitlesel üreme yıllarında çekirgeler stadyum aşamasına girer. Larvalar siyah noktalı parlak sarı olurken, yetişkinler limon sarısı olur. Bireylerin morfolojisi de değişir.

§ 80'den sonraki sorular

1. Nüfus dinamikleri nelerdir?

Cevap. Nüfus dinamikleri, temel biyolojik göstergelerinde zaman içinde meydana gelen değişim süreçleridir. Nüfus dinamikleri çalışmasında asıl önem sayılar, biyokütle ve nüfus yapısındaki değişikliklere verilmektedir. Nüfus dinamikleri en önemli biyolojik ve ekolojik olaylardan biridir. Bir nüfusun yaşamının onun dinamiklerinde ortaya çıktığını söyleyebiliriz.

Bir popülasyon, değişen yaşam koşullarına uyum sağladığı için sürekli değişiklikler olmadan var olamaz. Doğurganlık, ölümlülük ve yaş yapısı gibi göstergeler çok önemlidir ancak bunların hiçbiri nüfusun dinamiklerini bir bütün olarak yargılamak için kullanılamaz.

Nüfus dinamiklerindeki önemli bir süreç, organizmaların yeni yaşam alanlarını kolonileştirmesi veya bir felaketten sonra meydana gelen nüfus artışıdır (ya da kısaca "nüfus artışı"). Büyümenin doğası değişir. Basit yaş yapısına sahip popülasyonlar hızlı ve patlayıcı bir büyümeye sahiptir. Karmaşık yaş yapısına sahip popülasyonlarda pürüzsüzdür ve giderek yavaşlar. Her durumda, nüfus artışını sınırlayan faktörler harekete geçmeye başlayıncaya kadar nüfus yoğunluğu artar (sınırlama, nüfus tarafından tüketilen kaynakların tam kullanımıyla veya diğer tür kısıtlamalarla ilişkilendirilebilir). Sonunda bir dengeye ulaşılır ve bu denge korunur.

2. Nüfus düzenlemesi olgusu nedir? Ekosistemdeki önemi nedir?

Cevap. Nüfus artışı tamamlandığında, sayısı az çok sabit bir değer etrafında dalgalanmaya başlar. Çoğu zaman bu dalgalanmalara yaşam koşullarındaki mevsimsel veya yıllık değişiklikler (örneğin sıcaklık, nem, yiyecek tedarikindeki değişiklikler) neden olur. Bazen rastgele sayılabilirler.

Bazı popülasyonlarda sayılardaki dalgalanmalar düzenli ve döngüseldir.

Döngüsel dalgalanmaların en bilinen örnekleri arasında bazı memeli türlerinin sayısındaki dalgalanmalar yer alır. Örneğin, üç ve dört yıllık periyodiklik döngüleri, birçok fare benzeri kemirgenlerin (fareler, tarla fareleri, lemmingler) ve onların avcılarının (kar baykuşu, kutup tilkileri) karakteristiğidir.

Böcek sayısındaki döngüsel dalgalanmaların en ünlü örneği periyodik çekirge salgınlarıdır. Gezgin çekirgelerin istilasına ilişkin bilgiler çok eskilere dayanmaktadır. Çekirgeler çöllerde ve suyun az olduğu bölgelerde yaşar. Uzun yıllar göç etmez, mahsullere zarar vermez ve özellikle dikkat çekmez. Ancak zaman zaman çekirge popülasyonlarının yoğunluğu korkunç boyutlara ulaşıyor. Kalabalığın etkisi altında böcekler görünümlerinde bir takım değişikliklere uğrar (örneğin, daha uzun kanatlar geliştirirler) ve yollarına çıkan her şeyi yiyerek tarım alanlarına uçmaya başlarlar. Bu tür nüfus patlamalarının nedenleri çevre koşullarının istikrarsızlığından kaynaklanmaktadır.

3. Nüfus yoğunluğunun değişmesinde abiyotik ve biyotik faktörlerin rolü nedir?

Cevap. Bazı organizmaların popülasyon sayılarındaki keskin dalgalanmaların nedenleri çeşitli abiyotik ve biyotik faktörler olabilir. Bazen bu dalgalanmalar iklim koşullarındaki değişikliklerle iyi bir uyum içindedir. Ancak bazı durumlarda etki dış faktörler Belirli bir popülasyonun büyüklüğündeki değişiklikleri açıklamak imkansızdır. Nüfus sayılarında dalgalanmalara neden olan nedenler kendi içinde de olabilir; sonra nüfus dinamiklerinin iç faktörlerinden bahsediyoruz.

Aşırı nüfus koşulları altında, bazı memelilerin fizyolojik durumlarında ani değişiklikler yaşadığı bilinen durumlar vardır. Bu tür değişiklikler öncelikle nöroendokrin sistemin organlarını etkiler, hayvanların davranışlarını etkiler, hastalıklara ve çeşitli stres türlerine karşı dirençlerini değiştirir.

Bazen bu, bireylerin ölüm oranlarının artmasına ve nüfus yoğunluğunun azalmasına neden olur. Örneğin kar ayakkabılı tavşanlar sayılarının zirve yaptığı dönemlerde genellikle "şok hastalığı" adı verilen hastalık nedeniyle aniden ölürler.

Bu tür mekanizmalar şüphesiz sayıların iç düzenleyicileri olarak sınıflandırılabilir. Yoğunluk belirli bir eşik değerini aştığı anda otomatik olarak tetiklenirler.

Genel olarak, nüfus büyüklüğünü etkileyen tüm faktörler (nüfusun çoğalmasını kısıtlıyor veya kolaylaştırıyor olsunlar) iki büyük gruba ayrılır:

– nüfus yoğunluğundan bağımsız;

– nüfus yoğunluğuna bağlıdır.

İkinci faktör grubuna genellikle düzenleyici veya yoğunluk kontrolü denir.

Düzenleyici mekanizmaların varlığının her zaman sayıları istikrara kavuşturması gerektiği düşünülmemelidir. Bazı durumlarda eylemleri, sabit yaşam koşullarında bile sayılarda döngüsel dalgalanmalara yol açabilir.

Bildiğiniz hayvan ve bitki popülasyonlarının sayısındaki mevsimsel değişiklikleri bize anlatın (kişisel gözlemleri unutmayın).

Cevap. Birçok hayvan ve bitki türünde popülasyon sayılarındaki dalgalanmalar, yaşam koşullarındaki mevsimsel değişikliklerden (sıcaklık, nem, ışık, yiyecek temini vb.) kaynaklanmaktadır. Nüfus sayılarındaki mevsimsel dalgalanmaların örnekleri sivrisinek sürüleri, göçmen kuşlar, yıllık otlar tarafından gösterilmektedir - sıcak mevsimde, kışın bu olaylar pratikte sıfıra indirgenir.

En çok ilgi çeken şey, yıldan yıla nüfus sayılarındaki dalgalanmalardır. Bunlara, yıl içi veya mevsimselin aksine, yıllar arası denir. Nüfus sayılarının yıllar arası dinamikleri farklı bir karaktere sahip olabilir ve kendilerini yumuşak değişim dalgaları (bolluk, biyokütle, nüfus yapısı) veya sık sık ani değişiklikler şeklinde gösterebilir.

Her iki durumda da bu değişiklikler düzenli yani döngüsel olabileceği gibi düzensiz yani kaotik de olabilir. İlki, ikincisinden farklı olarak düzenli aralıklarla tekrarlanan unsurlar içerir (örneğin, popülasyonun her 10 yılda bir belirli bir maksimum değere ulaşması).

Bazı kuş türlerinin (örneğin şehir serçesi) veya balıkların (kasvetli, av hayvanı, kaya balığı vb.) sayısında yıldan yıla gözlemlenen dalgalanmalar, genellikle iklim koşullarındaki değişikliklerle ilişkilendirilen, popülasyon büyüklüğündeki düzensiz değişikliklere bir örnek teşkil etmektedir. koşullar veya organizmalar üzerinde zararlı etkisi olan maddelerle çevre kirliliği habitatındaki değişiklikler.

Şehirdeki büyük baştankaraların sayısındaki dalgalanmalara ilişkin ilginç gözlemler. Kışın kentteki sayısı yaza göre 10 kat artıyor.

Ek literatür kullanarak hayvan veya bitki sayısındaki döngüsel dalgalanmalara örnekler verin.

Cevap. Doğal popülasyonlar için şunlar vardır:

1) Çevresel faktörlerdeki mevsimsel değişikliklerle ilişkili sayılarda mevsimsel değişiklikler,

2) Yıllık değişimlerden kaynaklanan dalgalanmalar. Bolluktaki mevsimsel değişiklikler, çoğu yıllık bitkinin yanı sıra birçok böcekte de en belirgindir.

Sayılardaki önemli dalgalanmaların örnekleri, 9-10 ya da 3-4 yıllık döngüler sergileyen bazı kuzey memelileri ve kuş türlerinde görülmektedir. 9-10 yıllık dalgalanmaların klasik bir örneği, Kanada'da kar ayakkabılı tavşan ve vaşak bolluğundaki değişikliktir; tavşan bolluğundaki zirveler, vaşak bolluğundaki zirvelerden bir yıl veya daha uzun süre önce gelir.

Bitki popülasyonlarının dinamik durumunu değerlendirmek için yaşa bağlı (ontogenetik) durumların bir analizi yapılır. Bir popülasyonun istikrarlı durumunun en kolay belirlenebilen işareti, tam bir intogenetik spektrumdur. Bu tür spektrumlara temel (karakteristik) adı verilir ve popülasyonların kesin (dinamik olarak kararlı) durumunu belirlerler.

Döngüsel dalgalanmaların en ünlü örnekleri arasında kuzeydeki bazı memeli türlerinin sayısındaki eklem dalgalanmaları yer alır. Örneğin, üç ve dört yıllık periyodiklik döngüleri, kuzeydeki fare benzeri kemirgenlerin (fareler, tarla fareleri, lemmingler) ve onların avcılarının (kar baykuşu, kutup tilkileri) yanı sıra tavşan ve vaşakların karakteristiğidir.

Avrupa'da lemmingler bazen o kadar yüksek yoğunluklara ulaşır ki, aşırı kalabalık yaşam alanlarından göç etmeye başlarlar. Hem lemmingler hem de çekirgeler için her nüfus artışına göç eşlik etmez.

Bazen nüfus sayılarındaki döngüsel dalgalanmalar açıklanabilir karmaşık etkileşimler popülasyonlar arasında çeşitli türler topluluklardaki hayvanlar ve bitkiler.

Örnek olarak, Avrupa ormanlarındaki bazı böcek türlerinin sayısındaki dalgalanmaları düşünün; örneğin larvaları ağaç yapraklarıyla beslenen çam güvesi ve karaçam güvesi kelebekleri. Nüfuslarının zirveleri yaklaşık 4-10 yıl sonra tekrarlanır.

Bu türlerin sayısındaki dalgalanmalar hem ağaç biyokütlesinin dinamikleri hem de böceklerle beslenen kuş sayısındaki dalgalanmalar tarafından belirlenmektedir. Bir ormandaki ağaçların biyokütlesi arttıkça, en büyük ve en yaşlı ağaçlar tomurcuk kurdu tırtıllarına karşı duyarlı hale gelir ve sıklıkla tekrarlanan yaprak dökümü (yaprak kaybı) nedeniyle ölür.

Ahşabın ölümü ve ayrışması, besin maddelerinin orman toprağına geri dönmesini sağlar. Böcek saldırılarına daha az duyarlı olan genç ağaçlar tarafından gelişimleri için kullanılırlar. Büyük taçlı yaşlı ağaçların ölmesi nedeniyle aydınlatmanın artmasıyla genç ağaçların büyümesi de kolaylaştırılır. Bu arada kuşlar tomurcuk kurdu sayısını azaltıyor. Ancak ağaçların büyümesi sonucunda tekrar (sayı) artmaya başlar ve süreç tekrarlanır.

İğne yapraklı ormanların uzun süre boyunca varlığını göz önüne alırsak, yaprak silindirinin ekosistemi periyodik olarak gençleştirdiği ortaya çıkar. iğne yapraklı orman, onun ayrılmaz bir parçasıdır. Dolayısıyla bu kelebeğin sayısının artması, döngünün belirli bir aşamasında ölü ve ölmekte olan ağaçları gören herkese sanılabileceği gibi bir felaketi temsil etmez.

Bazı popülasyonların sayılarındaki keskin dalgalanmaların nedenleri çeşitli abiyotik ve biyotik faktörler olabilir. Bazen bu dalgalanmalar iklim koşullarındaki değişikliklerle iyi bir uyum içindedir. Ancak bazı durumlarda belirli bir popülasyonun büyüklüğündeki değişiklikleri dış faktörlerin etkisiyle açıklamak mümkün değildir. Nüfus sayılarında dalgalanmalara neden olan nedenler kendi içinde de olabilir; sonra nüfus dinamiklerinin iç faktörleri hakkında konuşuruz

Okumak faydalı olabilir: