Чисельність популяцій і її регулуція в природі
§ 14. Чисельність популяцій і її регуляція в природі.
Згадайте
біотичні зв'язку
антропогенний вплив
Чисельність будь-якої популяції надзвичайно динамічна, т. Е. Схильна до постійних змін. Крива зростання чисельності популяції, що показує, що вона з часом досягає стабільного стану, - це вкрай ідеалізована схема подій. Насправді чисельність популяції не застигає на одному місці, а постійно коливається навколо деякого середнього рівня відповідно до умов, що змінюються. Розмах цих коливань може бути дуже різним.
Виділяють три типи популяційної динаміки: стабільний, мінливий і вибуховою (рис. 60). Стабільним вважається хід чисельності при змінах усього в кілька разів, мінливим - при коливаннях в десятки разів, а вибухова динаміка характеризується періодичним перевищенням звичайної чисельності в сотні і тисячі разів.
Які причини визначають розмах мінливості популяції на займаній нею території?
На чисельність популяцій впливають найрізноманітніші чинники: і погода, і забезпеченість їжею, і хижаки, і хвороби, і віковий склад, і співвідношення статей і вікових груп в самій популяції, і багато інших.
У цьому різноманітті, однак, можна чітко виділити дві групи факторів. Дія одних односторонньо. Вони впливають на популяцію, але самі не залежать від її чисельності та щільності. Такі в основному все абіотичні фактори, наприклад все погодні умови: температура, Дощі, вітри, сонячна радіація, тиск і т. П. Вони можуть зумовити значну смертність або, навпаки, сприяти розмноженню.
Ці фактори не регулюють щільність популяції, а просто відхиляють її в ту чи іншу сторону. Їх вивчення важливо для прогнозу чисельності виду на даній території.
Друга група факторів відноситься до регуляторів чисельності популяцій. Регуляція - це двостороння взаємодія. Вона виникає за принципом негативного зворотного зв'язку, коли зростання чисельності популяції викликає все збільшується протидія цьому зростанню. Дія регулюючих факторів залежить від щільності популяції. Чим вище стає чисельність виду, тим сильніше зростає протидія. При падінні чисельності дію регуляторів слабшає. За цим принципом на популяцію діють як інші види, так і зростання власної щільності.
Дійсно, чим вище чисельність жертв, тим більше їжі для хижаків і паразитів, тим швидше можуть поширюватися збудники небезпечних захворювань і тим сильніше загострюється конкуренція всередині свого виду.
Таким чином, фактори, що регулюють чисельність популяції, т. Е. Які повертають її до норми зі стану переущільнення, - це в основному міжвидові і внутрішньовидові відносини, т. Е. Біотичні зв'язки. Саме вони утримують щільність популяції в певних межах, не допускаючи види до критичного стану - підриву власних ресурсів.
Однак, незважаючи на складність і переплетеність міжвидових і внутрішньовидових відносин в природі, деякі види можуть н а в «вислизати» від впливу регуляторів. Розберемо, як це відбувається, на прикладі відносин хижак - жертва.
Підвищення щільності популяції жертв означає збільшення кормів для хижаків. Видобуток хижаків зростає. Наприклад, горностаї за одне полювання попри велику кількість мишеі видобуває не одну, а три-чотири особини, більше, ніж може з'їсти. Це швидка реакція хижаків на число жертв, і вона часто може зупинити зростання їх чисельності. Виникає мінливий тип динаміки популяції жертви за принципом негативного зворотного зв'язку. Він характерний для видів в тих місцях, де у них багато постійно діючих ворогів-споживачів. Будь-яке збільшення чисельності викликає негайну відповідну реакцію з придушення цієї чисельності.
Реакція хижака не завжди здатна загальмувати зростання чисельності жертв, тому що у будь-якої особи споживача є межа насичення.
Якщо жертви розмножуються швидше, ніж їх ловлять хижаки, зростання їх популяцій триває.
Посилення впливу на жертв пов'язано з розмноженням самих хижаків. Їх число, а отже, і число споживаних ними жертв збільшується при цьому в геометричній прогресії, і їх регуляторний вплив на популяції жертв різко зростає. Число горностаїв, наприклад, після багатого кормом року може зрости в 30-50 разів, їх вплив на популяцію жертв збільшиться в 120-200 разів.
У внутрішньовидових відносинах також є негайні і запізнілі реакції на власну щільність. Наприклад, територіальне поведінку тварин відбивається на чисельності даного покоління, а падіння плодючості самок або збільшення частки самців позначиться тільки на чисельності майбутнього потомства.
Таким чином, одні регулюючі чинники зупиняють зростання щільності популяцій майже відразу ж, інші - із запізненням. Від цього і залежить тип динаміки чисельності. Якщо переважає запізніла регуляція або вид на час звільняється від дії ворогів, виникають вибухи чисельності (рис. 61).
Що відбувається, якщо антропогенний вплив послаблює регуляторні зв'язку в природі? Яскравий приклад цьому - поширення сільськогосподарських шкідників. До виникнення промислового землеробства види, які ми називаємо шкідниками, що не були ними, бо не розмножувалися в таких кількостях, перебуваючи під впливом численних регуляторів. При суцільний розорювання земель, в збіднених видами спільнотах тип динаміки чисельності багатьох комах, що харчуються культурними рослинами, перетворився із стабільного в сильно мінливий або вибуховий, доставляючи багато неприємностей людині (рис. 62).
Сучасні уявлення про динаміку популяцій дають можливість прогнозувати хід чисельності окремих видів, а також посилювати чи послаблювати регуляторні зв'язку в управлінні їх чисельністю. Обов'язковою умовою для цього є глибока вивченість екологічних зв'язків конкретних популяцій.
• Приклади та додаткова інформація
1. Англійська еколог Чарлз Елтон вперше узагальнив спостереження і описав вибухи чисельності завезених видів, які він назвав «екологічними навалами». Прикладом такого нашестя є поширення в Північній Америці і Європі колорадського жука. Цей вид родом з Мексики. Вперше його масове розмноження було описано в американському штаті Колорадо, звідки він і отримав свою назву. У Європі перші особи були помічені в 1922 р на узбережжі Франції. З цього часу почалося неухильне просування його на схід, аж до європейської частини нашої країни. Жук став небезпечним шкідником картоплі, здатним повністю знищити його урожай. Основні методи боротьби з ним в даний час - хімічні. Подібні навали характерні для видів, що не зустрічають на новій території ворогів - регуляторів чисельності.
Ріс.63.Вспишка чисельності сибірського шовкопряда
2. Спалахи масового розмноження сибірського шовкопряда зазвичай наступають після малосніжних і холодних зим (рис. 63). Морози гублять значну частину паразитів-яйцеедов, які зазвичай вражають до 90% яєць шовкопряда. Зі збережених кладок шовкопряда вилуплюються гусениці, які спочатку так і живуть скупченнями. У цих скупченнях у них виникає так званий ефект групи - прискорений розвиток в порівнянні з поодинокими гусеницями. При цьому підвищується обмін речовин, з'являється темне забарвлення. Дорослі метелики в період спалахів чисельності також темні, в розріджених популяціях - світлі. Оголені шовкопрядом хвойні дерева зазвичай гинуть. Метелики, розлітаючись, створюють осередки переживання до нового ослаблення дії регуляторів.
3. У гніздах яструба-перепелятника зазвичай 4-6 яєць. Батьки не завжди можуть вигодувати всіх пташенят, тому частина з них гине. Середнє число пташенят, нормально що вилетіли з гнізда, дорівнює трьом. На западеУкаіни смертність дорослих птахів в перший рік життя - близько 50%, починаючи з другого - близько 40%. Середня тривалість життя після вильоту з гнізда - близько 2 років, максимальна - 9 років. Перепелятники розташовують свої гнізда на великій відстані один від одного. При таких показниках розмноження і смертності чисельність перепелятника варіює в невеликих межах, в 2-4 рази, т. Е. Має стабільний характер.
4. У видів, що мають мало ворогів (тигри, вовки, слони і ін.) »Основну роль в регуляції чисельності грають не міжвидові, а внутрішньовидові зв'язку. У таких видів сильно виражені територіальні відносини. Сім'я уссурійських тигрів полює на великий, території в кілька сотень квадратних кілометрів. Молоді особини до двох-трирічного віку залишаються на території батьків, але потім її залишають. Размножаемость тигрів невелика. Дорослі живуть до 50 років, самка за життя народжує 10-20 тигренят, з яких половина гине в ранньому віці за випадковим причин. При великій кількості дичини територія сім'ї зменшується, при нестачі збільшується. Це основний регулятор щільності популяції. Головний фактор смертності тигрів в даний час - полювання на них людини.
5. Зазвичай регуляція чисельності видів в природі забезпечується множинними зв'язками. У комах, наприклад, при помірних темпах розмноження популяції стримуються багатоядні хижаками (птахами, землерийки, павуками, іншими комахами і т. Д.). Зі збільшенням швидкості росту, коли хижаки вже не встигають виїдати поповнення, збільшується вплив спеціалізованих за видами паразитів і наїзників, яким при підвищеній чисельності господарів легше знаходити їх яйця і личинок. Якщо ж і паразити не встигають за розмноженням популяції, то створюється така висока щільність, при якій різко зростає ймовірність поширення інфекцій. При ще більш високої щільності вступає в силу внутрішньовидова конкуренція.
Таким чином, на шляху збільшення чисельності виду виникає безліч послідовних перешкод, що утворюють надійну систему регуляції. Тому, хоча в природі мешкають мільйони видів комах, більшість їх не дає спалахів масового розмноження.
Питання.
1. Чому дію на популяцію більшості абіотичних факторів середовища не вважають регуляцією чисельності?
3. Що може служити причинами, що обмежують щільність популяцій птахів-дуплогнездников, наприклад синиць, в молодому лісі? в старому міському парку?
4. У всіх чи видів можна очікувати вибухів чисельності популяцій при відсутності ворогів?
1. На одному з пунктів спостережень за перелітними птахами протягом 10 років було окольцовано наступне число яструбів-перепелятників: 73, 80, 86, 78, 57, 45, 39, 40, 50, 70. Вважаючи, що кількість окільцьованих птахів пропорційно їх загальної чисельності, визначте, в який період смертність в популяції була вищою. Чи виділяються багаторічні періоди в коливаннях чисельності?
2. Проаналізуйте мінливість заготовок маньчжурської білки за 20 послідовних років. Обсяг видобутку наводиться в балах 1, 32, 4, 27, 25, 2, 3, 37, 1, 6, 95, 21, 68, 28, 1, 22, 22, 41, 26, 62. Які закономірності можна простежити в динаміці чисельності білки? З якою ймовірністю можна планувати обсяг заготовок хутра на 1 рік вперед? на 10 років?
Теми для дискусій.
1. Що потрібно знати про вигляді, щоб сдостаточной ймовірністю прогнозувати його чисельність?
2. Буквальне виконання гасла «Перетворимо всю Землю на квітучий сад» небезпечно з екологічної точки зору. Чому?
3. Життя домашніх тварин цілком забезпечується людиною. Яке відношення теорія динаміки чисельності популяцій має до тваринництва?
4. Якщо вибухи чисельності - нормальне явище в житті деяких видів, то чому це так турбує людини?
5. Запропонуйте принципи охорони в природі рідкісних видів.
Книги та підручники згідно з календарним плануванння по екології 10 класу скачати. допомогу школяру онлайн
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.