РОСТ ПОПУЛЯЦИЙ (ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ, ЛОГИСТИЧЕСКИЙ). БИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕДЫ - Основы экологии
Численность популяции определяется в основном двумя противоположными явлениями - рождаемостью и смертностью. Пусть N - численность популяции. Тогда отношение dN / dt означает мгновенную скорость изменения N, т. е. изменение N в момент времени t, а отношение dN / dtN - удельную мгновенную скорость изменения численности популяции. Так, в популяции инфузорий с исходной численностью 100 особей и с численностью через 1 ч, равной 200 особям, рост популяции в расчете на одну особь равен
100 / 100*1 = 1 особь в 1 ч.
Таким же способом определяют рождаемость и смертность. Если dN - число рожденных особей в популяции, то коэффициент рождаемости b - dN / dt, если dN - число погибших особей, то коэффициент смертности d = dN / dt. Разность г = b - d представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции, в которой нет ни эмиграции, ни иммиграции. Коэффициент прироста популяции - не что иное, как врожденная (специфическая) скорость естественного увеличения популяции, называемая иногда мальтузианским параметром. Эта величина является мерой мгновенной (в единицу времени) удельной (в расчете на одну особь) скорости изменения размера популяции и выражается как число особей, отнесенное к единице времени в расчете на одну особь. Различают максимальную мгновенную скорость прироста популяции (rmax) и фактическую скорость увеличения популяции (rа). При воображаемых идеальных условиях, когда значение b максимально, а значение d минимально, га достигает наибольшей величины и равно rmax.
Если допустить, что коэффициент прироста имеет постоянную величину, то зависимость численности популяции от времени будет выражаться экспоненциальной кривой (рис. 8.1, 7). Если г = const, то dN / dt = rN, следовательно, если N0 - численность популяции в исходный момент, Nt - ее численность в момент t, то Nt = N0ert. Экспоненциальная кривая выражает так называемый биотический потенциал.
В природе в основном наблюдается иная картина. Прежде всего, коэффициент прироста не остается постоянным, так как рождаемость и смертность меняются в зависимости от условий среды и возраста организмов, а пища и территория редко предоставлены в достаточном объеме. Чаще всего реальный рост численности популяции выражается S-образной зависимостью, которую называют логистической кривой роста (рис. 8.1, 2). Уравнение логистической кривой отличается от уравнения биотического потенциала корректирующим фактором: (K - N) / K, где К - максимальное число особей, способных существовать в рассматриваемой среде, т. е. асимптота кривой. Отсюда математическое выражение для логистической кривой имеет вид
DN / dt = rN [(K - N) / K] или Nt = K / (1 + ea - rt),
А = r / К.
Пространство, заключенное между биотическим потенциалом и логистической кривой роста, представляет собой сопротивление среды. Хотя рост многих популяций микроорганизмов, растений и животных как " в лабораторных, так и природных условиях может быть описан сигмоидной о кривой, это вовсе не означает, что такие популяции растут согласно логистическому уравнению.
Существует много математических уравнений, решение которых можно представить графически в форме сигмоидных кривых. Почти любое уравнение, в котором увеличение отрицательного воздействия находится в какой-то зависимости от плотности, дает сигмоидную кривую. В большинстве случаев менее ограниченный рост ожидается в начальной фазе, а затем по мере увеличения плотности скорость роста медленно понижается. Логистическая кривая отражает наиболее медленный, а экспоненциальная кривая - наиболее быстрый темпы роста. Следует ожидать, что рост большинства популяций занимает промежуточное положение.
Совокупность всех факторов, способствующих увеличению численности популяции, называется биотическим потенциалом. Несмотря на то что у разных видов составляющие биотического потенциала неодинаковы, имеется общее свойство: у всех видов он достаточно высок для стремительного увеличения численности при благоприятных условиях среды. Рост популяции может быть столь быстрым, что может привести к популяционному взрыву. Однако следует отметить, что повышение плотности популяций сверх оптимальной оказывает на них неблагоприятное воздействие, так как при этом иссякает кормовая база, сокращается жизненное пространство, появляются эпизоотии и т. д. В естественных условиях вероятность того, что все условия окажутся благоприятными для популяции, очень низка. Как правило, один или несколько абиотических (неоптимальная температура, кислотность, соленость, влажность) и биотических (присутствие хищников, паразитов, болезнетворных организмов, нехватка пищи) факторов становятся лимитирующими. Сочетание данных лимитирующих (ограничивающих) факторов называют сопротивлением среды (рис. 10.17). Сопротивление среды сильнее всего действует на молодых особей, больше других страдающих от нападения хищников, болезней, недостатка воды и пищи или других неблагоприятных условий.
Поддержание определенной численности или равновесное состояние получило название гомеостаза популяций. Рост, снижение или постоянство численности популяций зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей).
Отсюда принцип изменения популяций можно сформулировать следующим образом: изменение популяции какого-либо вида - это результат нарушения равновесия между ее биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей среды. Данное равновесие называют динамическим, или непрерывно регулирующимся, так как факторы сопротивления среды редко остаются неизменными в течение длительного времени. В какой-то год популяция может значительно снизить свою численность из-за засухи, а в последующие годы с нормальным увлажнением полностью восстановить ее.
Подобные циклические колебания обычно продолжаются неопределенно долго. Это объясняет обобщающее правило максимума размера колебаний плотности популяционного населения. "Существуют определенные верхние и нижние пределы для средних размеров популяции, которые соблюдаются в природе или которые теоретически могли бы существовать в течение сколь угодно длительного отрезка времени". Ю. Одум (1975) справедливо делает замечание, что может быть 100 птиц на 1 га и 20000 почвенных членистоногих на 1 м2, но никогда не бывает 20000 птиц на 1 м2 и 100 членистоногих на 1 га.
Похожие статьи
-
Экология популяций - Основы экологии
Раздел общей экологии, изучающий популяции, называется демэкологией. Важнейшей задачей демэкологии является изучение условий формирования популяций,...
-
Популяция (populus - от лат. народ. население) - одно из центральных понятий в биологии и обозначает совокупность особей одного вида, которая обладает...
-
Динамика популяций - Общая экология
Динамика популяций - это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от...
-
Современная концепция автоматического регулирования численности популяций базируется на сочетании двух принципиально различных явлений: модификаций, или...
-
Показатели популяций - Общая экология
Являясь групповыми объединениями особей, популяции обладают рядом специфических показателей, которые не присущи каждой отдельно взятой особи. Основными...
-
Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности. Рождаемость - это способность...
-
По характеру реакций на факторы динамики численности следует различать, с одной стороны, равновесные популяции и, с другой - оппортунистические. Первым...
-
ВЫЖИВАЕМОСТЬ В ПОПУЛЯЦИИ. КРИВЫЕ ВЫЖИВАНИЯ - Основы экологии
Выживаемость есть параметр, обратный смертности. Если смертность на N особей обозначить через М, то выживаемость определяется разностью N - M. Большой...
-
Основы аутэкологии (факториальной экологии), Организм и среда - Общая экология
Организм и среда Живые организмы во всем многообразии их связей являются предметом изучения экологии. К живым организмам относятся все формы...
-
Экологические факторы среды и их классификация - Общая экология
Множество отдельных элементов среды обитания, влияющих на организмы хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называются Экологическими...
-
Экологические факторы - Основы общей экологии
Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на...
-
Популяция, ее структура и динамика - Экология
Все живые организмы существуют только в форме популяций. Изучение структуры и динамики популяций имеет большое практическое значение. Не зная...
-
Основы демэкологии (экологии популяций), Вид и его экологическая характеристика - Общая экология
Вид и его экологическая характеристика Вид -- элементарная структурная единица в системе живых организмов, качественный этап в их эволюции. Это...
-
ВОЗРАСТНАЯ, ПОЛОВАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ - Основы экологии
Рождаемость и смертность, динамика численности напрямую связаны с возрастной структурой популяции. Популяция состоит из разных по возрасту и полу особей....
-
Она определяется соотношением различных возрастных групп организмов в составе популяции. На формирование возрастной структуры влияют общая...
-
Популяция как форма существования вида - Общая экология
Правило объединения в популяции было сформулировано в 1903г. С. С. Четвериковым: Индивиды любого вида живого всегда представлены в природной среде на...
-
Основными показателями структуры популяций является численность и распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. В связи...
-
ПОНЯТИЕ О ВИДЕ И ПОПУЛЯЦИЙ. АРЕАЛ. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОСОБЕЙ ПОПУЛЯЦИЙ В ПРОСТРАНСТВЕ - Основы экологии
Популяциейназывают минимальную самовоспроизводящуюся группу особей одного вида, Населяющих определенную территорию (ареал) достаточно долго (в течение...
-
Приспособление организмов к неблагоприятным условиям среды - Общая экология
Экологические факторы могут выступать как: - Раздражители и вызывать приспособительные изменения физиологических и биохимических функций; - Ограничители...
-
Введение - Основные проблемы экологии и роль окружающей среды для жизни
Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным...
-
ПРАВОВАЯ ОСНОВА ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Концепция охраны окружающей природной среды Современная концепция охраны окружающей природной среды...
-
Взаимодействие человека с окружающей средой - Экологические основы природопользования
Наряду с изучением экологии животных, растений и их сообществ в последние годы все большее внимание ученых привлекает адаптация человека к своей среде...
-
Популяцией называют группу особей одного вида, обладающих способностью свободно скрещиваться и неограниченно долго поддерживать свое существование в...
-
ВИДОВАЯ И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА БИОЦЕНОЗА - Основы экологии
Для существования сообщества важна не только величина численности организмов, еще важнее видовое разнообразие, которое является основой биологического...
-
Экология (от греч. жилище, местопребывание и понятие, учение) -- наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и со средой их обитания....
-
ВИДЫ БИОТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ В БИОЦЕНОЗЕ - Основы экологии
Разнообразные формы биотических отношений, в которые вступают те или иные виды в биоценозе (конкуренция, комменсализм, мутуализм, хищник-жертва и др.),...
-
Основные биотические факторы - Общая экология
Ареалы распространения и численность организмов каждого вида ограничиваются не только условиями внешней неживой среды, но и их отношениями с организмами...
-
ПОНЯТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА. КЛАССИФИКАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ - Основы экологии
Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы подразделяется на две большие группы:...
-
ВОДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ИХ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ - Основы экологии
Пресные воды на поверхности континентов экосистем образуют реки, озера, болота (рис. 7.5). Человек для своих нужд создает искусственные пруды и крупные...
-
Современные проблемы биосферы - Основы экологии
Глобалистика - это учение о глобальных естественно-научных и общественных проблемах современности. В пакет глобальных проблем входят главные :...
-
Теория и сущность биоиндикации - Понятие и сущность биоиндикации
В значительной мере теоретическая и практическая неполнота работ в области биоиндикации связана с объективными методологическими трудностями отображения...
-
Понятие о среде обитания и экологических факторах - Вода как фактор среды обитания
Среда обитания Организма - это совокупность аблотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы...
-
Биотическая структура экосистем - Основы общей экологии
Экология биотический толерантность закон Экосистема основана на единстве живого и неживого вещества. Суть этого единства проявляется в следующем. Из...
-
Экотехнология - основа перехода к ноосферному типу цивилизации - Социальная экология
Перестройка технологии производства на экологической основе - таков следующий этап совершенствования природопользования после этапа защиты природы на...
-
Экология как наука - Основные проблемы экологии и роль окружающей среды для жизни
Экология -- это наука о взаимоотношениях организмов, сообществ между собой и с окружающей средой. Представления о наличии взаимосвязи живых существ между...
-
Общая экология, Экология организмов - Основы экологии
Экология организмов Экология организмов или аутэкология - это раздел общей экологии изучающий отдельный организм и его окружающую среду. Термин...
-
Сооружение водохранилищ и их влияние на окружающую среду В антропогенном перераспределении ресурсов пресных вод создаваемые водохранилища играют большую...
-
Что такое организм и как в нем происходят метаболические процессы - Основы экологии
Организм -- любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная...
-
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное...
-
Экологические факторы _ это такие свойства компонентов экосистемы и ее внешней среды, которые оказывают влияние на особи данной популяции, а также на...
РОСТ ПОПУЛЯЦИЙ (ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ, ЛОГИСТИЧЕСКИЙ). БИОТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ И СОПРОТИВЛЕНИЕ СРЕДЫ - Основы экологии