Динамика популяций

Динамика популяций
Лекции по экологии
Каф.ХиЭ
ТТИ ЮФУ
Доц.,к.х.н. Е.В.Воробьев
«Борьба за существование неизбежно вытекает из большой
скорости, с которой все органические существа имеют
тенденцию увеличивать свою численность. Каждое
существо, в течение своей жизни производящее несколько
яиц или семян, должно подвергаться уничтожению в какомнибудь возрасте своей жизни, в какое-нибудь время года
или, наконец, в определенные годы, иначе, в силу принципа
возрастания в геометрической прогрессии, численность его
быстро достигла бы таких огромных размеров, что ни одна
страна не могла бы вместить его потомство. Поэтому, так как
производится больше особей, чем может выжить, в каждом
случае должна вестись борьба за существование либо
между особями того же вида, либо между особями
различных видов, либо с физическими условиями жизни.».
Ч.Дарвин
Кривые выживания
Характер возрастной структуры (или как говорят, возрастного
спектра) популяции зависит от типа кривой выживания,
свойственной данной популяции. Кривая выживания отражает
уровень смертности в различных возрастных группах.
Смертность и рождаемость
Рождаемость, или скорость рождаемости, – это число
особей, рождающихся в популяции за единицу времени.
Продукция - сумма прироста массы всех особей (независимо от
того, сколько они прожили) из множества популяций
биогенного сообщества за определенный промежуток
времени.
Смертность, или скорость смертности, – это число особей,
погибающих в популяции за единицу времени. Но убыль или
прибыль организмов в популяции зависит не только от
рождаемости и смертности, но и от скорости иммиграции и
эмиграции. Увеличение численности, прибыль зависят от
количества рожденных (за какой-то период времени) и
иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль
численности – от гибели (смертности в широком смысле) и
эмиграции особей.
Численность популяции - N.
dN/dt - мгновенная скорость изменения численности популяции.
Прирост популяции зависит от двух факторов - рождаемости и
смертности (при условии отсутствия эмиграции и иммиграции такая популяция называется изолированной).
Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой
коэффициент прироста изолированной популяции: r=b - d
Различают максимальную мгновенную скорость прироста
популяции rmax и фактическую скорость увеличения популяции ra.
Если бы скорость прироста оставалась постоянной, то рост
численности популяции происходил по экспоненте:
dN/dt=rN;
Nt=N0ert.
Здесь Nt - численность популяции в момент времени t, N0 начальная численность численность популяции, r - скорость
прироста (в расчете на одну особь), а e - основание натурального
логарифма. Экспоненциальная зависимость - биотический
потенциал (в отсутсвии внешнего влияния).
В естественных условиях обычно наблюдается другая зависимость
численность популяции от времени. Это зависимость описывается
S-образной логистической кривой. По достижении предела график
выходит на плато, численность стабилизируется и испытывает
только сезонные и др. изменения, (климат, конкуренция, хищники и
т.д.)
Кривые выживания
если уровень смертности не
зависит от возраста особей,
видов,
для которых
роль
то кривая
выживания
внешних
факторов
в
представляет
собойвидов
Для
очень многих
снижающуюся
смертности
невелика,
характерна
высокая
линию.Отмирание
особей
кривая
выживания
смертность
на
ранних
происходит в данном
типе
характеризуется
стадиях
онтогенеза.
равномерно. Такая кривая У
небольшим
понижением
таких видов
кривая
выживания
свойственна
до
определенного
видам,
развитие которых
выживания
возраста,
после
происходит
без
характеризуется
резким
которого
происходит
метаморфоз
при
падением в области
достаточной
устойчивости
резкое
падение
в
младших
возрастов.
рождающегося
потомства.
следствие
естественной
Особи,
пережившие
Это тип гидры.
(физиологический)
"критический" возраст,
смертности. . Этот тип
демонстрируют низкую
носит названия типа
смертность и доживают
дрозофиллы.
до больших возрастов.
Тип носит название типа
устрицы.
Популяция, обитающая в том или ином месте, имеет
определенную численность и амплитуду колебаний
этой численности. Структура популяции, ее
численность и динамика численности определяются
экологической нишей данного вида и конкретно –
соответствием условий места обитания (т. е. режима
факторов среды) требованиям слагающих популяцию
организмов.
колебания численности рысей и зайцев,
приходящейся на определенную площадь
соснового леса Канады
Продолжительность жизни


Физиологическая продолжительность жизни - это такая
продолжительность жизни, которая определяется только
физиологическими возможностями организма. Теоретически
она возможна, если допустить, что в период всей жизни
организма на него не оказывают влияние лимитирующие
факторы.
Максимальная продолжительность жизни – это такая
продолжительность жизни, которой может достичь лишь
малая доля особей в реальных условиях среды. Эта
величина изменяется в широких пределах: от нескольких
минут у бактерий до нескольких тысячелетий у древесных
растений (секвойя). Обычно чем крупнее растение или
животное, тем больше продолжительность их жизни, хотя
бывают и исключения, (летучие мыши доживают до 30 лет –
это дольше, например, жизни медведя).
Экологические факторы

Факторы,
независимые от
плотности.

Факторы,
зависящие от
плотности
Действуют на популяцию
постоянно и независимо
от ее размеров
Абиотические (особенно
климатические)
Негативные антропогенные.
Может быть прямым
(усиливаться при
приближении к верхнему
пределу), либо инверсным.
Изменяют численность в
сторону оптимального
количества.
Факторы живой природы
(конкуренция, хищничество
и т.д.)
Модифицирующие
Регулирующие
Стресс-реакция
Внутренний механизм регуляции. Не является необратимым
При увеличении плотности повышается частота встреч между
особями, что приводит к увеличению смертности и уменьшению
рождаемости.
Причины:
увеличение коры надпочечников и повышение концентрации
кортикостероидов в крови
Нарушение гормонального фона: женское и мужское бесплодие,
увеличение периода полового созревания, ослабление
иммунитета, нарушение программы поведения.
Групповое поведение
Повышенная саморегуляция.
Показатели:
территориальность (обмен звуковыми и запаховыми сигналами,
обмен информацией).
Фазовая изменчивость (переход от одиночной к стадовой фазе,
понижение плодовитости).
Большую роль играет гормональный фон.
Особенно выражено в популяцией со структурной подчиненностью.
Доминирующие особи стресса не испытывают, но оказывают его
на подчиненные особи.
Другие формы регуляции
Хищничество
 Внутривидовая и межвидовая конкуренция
 Эмиграция и иммиграция популяций
 Болезни
и т.д.

Задание
Проследить динамику популяции зайцев, в
случае если на нее оказывает влияние
только:
1 вариант: популяция лис
2 вариант: количество корма
3 вариант: стресс-фактор
4 вариант: наводнение (дед Мазай спит
пьяный)