Популяція: її характеристики та структура. Популяційні хвилі

Взаємодія популяцій певного виду з комплексом усіх екологічних чин­ників, притаманних для середовища життя, становить його екологічну ха­рактеристику. Популяції певного виду постійно взаємодіють не лише з абіотичними факторами, а й з популяціями інших видів, що визначає по­ложення виду в біогеоценозі - екологічну нішу.

Екологічна ніша — це просторове і трофічне положення популяції певного виду в біогеоценозі, комплекс його взаємозв’язків з популяці­ями інших видів і вимог до умов довкілля.

У разі руйнування екологічної ніші популяція виду з певної екосистеми зникає. Згодом вона може відновитись за рахунок міграцій особин виду з інших екосистем. Чим ближчі екологічні ніші популяцій певних видів в одному біогеоценозі, тим гостріша між ними конкуренція. Наслідком та­кої конкуренції є або витіснення одного виду іншим, або зниження її го­строти внаслідок змін їхніх вимог до умов довкілля (мал. 28.1).

Екологічна характеристика виду є сукупністю ніш його популяцій Порушення екологічної ніші виду призводить до його вижирання.

Частину простору в екосистемах, яка заселена популяціям даного виду та забезпечує їх необхідними ресурсами, називають місцеіснуванням виду.

Життєві форми. Сукупність подібних адаптацій будови і функцій еукарі отичних організмів до певних умов середовища в організмів незалежно ви їхнього систематичного положення називають жлмяивою формою. Вона свідчить про спосіб життя представників виду та слугує одиницею екологіч­ної класифікації. Життєвою формою рослин вважають насамперед їхній зо­внішній вигляд, який відбиває пристосованість до певних умов існування (мал. 28.2). Класифікація життєвих форм тварин буває за типом живлення (фільтратори, хижаки, фітофаги, паразити, кровососи, некрофаги тощо), за характером місцеіснування (землериї, деревні форми, літаючі) тощо.

Популяційна структура виду. У межах ареалу виду окремі особини зібрано в більш-менш розмежовані групи - популяції. Пригадаємо одна чення популяції.

Популяція — сукупність особин одного виду, які тривалий час мешка­ють у певній частині свого ареалу частково чи повністю ізольовано від інших подібних угруповань.

Існування виду у формі популяцій пов'язане з нерівномірністю розпо­ділу сприятливих умов існування за його ареалом. Наприклад, білка звичайна поширена в Євразії, але мешкае лише в лісах певних типів, які розділено іншими рослинними угрупованнями, горами, річками. Тому кожний з таких лісів має свою, більш-менш відокремлену від інших, по­пуляцію білок. Отже, чим різноманітніші умови існування, до яких адап­тований вид, тим більша кількість популяцій, з яких він складається.

За наявності значних географічних перешкод популяції можуть бути май­же повністю відокремлені одна від одної (як-от, у риб з різних озер). Коли ж територія, яку заселяє вид, більш-менш однорідна, то межі між окремими по­пуляціями виражені нечітко (наприклад, у копитних тварин пустель і степів).

Популяція як структурна одиниця виду характеризується певними особливостями. Кожна популяція займає певну площу або об’єм (для по­пуляцій гідробіонтів) у біогеоценозі.

Густота популяції визначається середньою кількістю особин, що при­падає на одиницю площі або об’єму, який вона займає.

Питома біомаса - це маса особин популяції, що припадає на одинице площі або об’єму.

Народжуваність - кількість особин популяції, які народились за пев ний час, а смертність - кількість особин, які гинуть за цей самий час.

Різниця між народжуваністю і смертністю становить приріст популя ції. Якщо інтенсивність народжуваності перевищуватиме смертність, то приріст популяції позитивний, якщо навпаки — негативний.

Які особливості структури популяцій?

Кожна популяція характеризується певною структурою: статевою, ві- ковою, просторовою. Структура популяції має пристосувальне значення бо є наслідком взаємодії особин з умовами довкілля. Вона динамічна, тоб­то змінюється відповідно до змін умов довкілля.

Статева структура визначається співвідношенням особин різних статей а вікова - розподілом особин за віковими групами. Цей показник характери­зує стан популяції. Так, різке скорочення частки нестатевозрілих особин свід­чить про можливе зменшення чисельності популяції в майбутньому, коли ці особини стануть статевозрілими і залишать мало нащадків. Розподіл особин популяції по території, яку вона займає, визначає її просторову структуру.

За характером використання території популяції тварин можна поді­лити на осілі, кочові та мігруючі. Популяції осілих видів (ведмеді, кроти, хатні горобці, більшість комах і ґрунтових організмів тощо) тривалий час займають одну й ту саму територію. Популяції кочових видів переміщу­ються на невеликі відстані в пошуках їжі, місць розмноження, зимівлі тощо (шпаки, граки, песці, копитні тварини тощо). Кочовий спосіб життя дає можливість уникати швидкого виснаження ресурсів середовища, а та­кож краще пристосовуватись до сезонних змін умов існування.

Популяції мігруючих видів закономірно змінюють місцеіСнування, зна­чно відокремлені просторово. Міграції, як і кочівлі, часто спричинюються сезонними змінами умов існування і відбуваються зазвичай за визначени­ми маршрутами. Міграції можуть бути періодичними (у перелітних пта­хів, прохідних риб тощо) і неперіодичними, пов’язаними з переселенням осілих видів унаслідок несприятливих кліматичних змін, виснаження кормової бази тощо (наприклад, міграції зграй сарани, білок і тундрових гризунів 1 лемінгів і у роки масового розмноження). Отже, просторова структура популяції має пристосувальний характер, бо дає змогу повніше використовувати ресурси середовища життя.

Етологічна структура популяції - це система взаємозв’язків між її особинами, що проявляється в поведінці. Особинам різних видів притаман­ний поодинокий або груповий спосіб життя. У першому випадку особини популяції більш-менш відокремлені просторово і збираються групами лише на період розмноження (скорпіони, сольпуги, більшість видів павуків, тете­руки, качка-крижень тощо). Груповий спосіб життя пов’язаний з утворен­ням постійних родин, колоній, табунів, зграй тощо. Спільне існування орга­нізмів у вигляді родин, колоній, зграй, табунів дає можливість краще пристосуватись до умов існування (захист від ворогів, ефективне викорис­тання кормових ресурсів, розмноження, краще виживання молоді тощо) (мал. 28.3). Зазвичай у таких гуртах кожна особина займає певне положен­ня (ранг), що визначає поведінку стосовно інших членів гурту, зокрема чер­говість доступу до їжі, можливість участі в розмноженні тощо.

Популяційні хвилі. Чисельність і густота популяцій, навіть за сталих умов існування, непостійні в часі, вони можуть періодично чи неперіодич­но змінюватись під впливом різноманітних факторів. Коливання чисель­ності популяцій називають популяційними хвилями, або хвилями жит­тя. Це поняття ввів російський біолог С.С. Четвериков. Популяційні хвилі можуть бути сезонними або несезонними.

Сезонні популяційні хвилі зумовлені особливостями життєвих ЦИКЛІВ або сезонною зміною кліматичних факторів. Так. у середовищах із чітко вираженими сезонними змінами умов існування розмноження організмів припадає на сприятливу пору року, у несприятливі періоди, навпаки, зрос­тає смертність організмів, особливо з нетривалим періодом життя. Напри­клад, більшість комах протягом року розмножується переважно з весни до осені, а з початком холодів більшість особин гине.

Несезонні популяційні хвилі можуть бути спричинені змінами різних екологічних факторів: абіотичних, біотичних, антропогенних (спрямовані протягом значного історичного періоду кліматичні зміни, інтенсивний вплив хижаків або паразитів, господарська діяльність людини тощо).

Регуляція чисельності популяцій. Будь-яка популяція теоретично здатна до необмеженого росту чисельності, якщо її не лімітують фактори середовища життя. У такому гіпотетичному випадку зростання її чисель­ності залежатиме від величини біологічного потенціалу.

Біологічний потенціал - це теоретичний максимум нащадків від однієї пари батьків (або однієї особини в гермафродитних організмів), що народи­лися за одиницю часу (місяць, рік тощо). Але народжуваність і смертність особин популяції залежать від багатьох факторів, насамперед від необхід­них ресурсів (наявність їжі, води, місць розмноження тощо). За низької густоти популяції, коли наявні надлишкові ресурси, народжуваність пе­ревищуватиме смертність, за надто високої - навпаки. Якщо густота по­пуляції падає нижче певного рівня, здатного забезпечити зустріч особин різної статі для розмноження, то така популяція приречена на загибель. Натомість, надмірне зростання густоти призводить до виснаження ресур­сів середовища життя, збільшення тиску природних ворогів тощо і також є негативним явищем.

Теоретично для кожного комплексу умов середовища життя існує певна оптимальна густота популяції того чи іншого виду, за якої народжува­ність і смертність будуть врівноважувати одне одного і не спостерігатиме­ться ані росту, ані скорочення чисельності особин. Такни врівноваженні'! стан популяції відповідає поняттю ємності середовища.

Ємність середовища життя - це його спроможність забезпечити нор­мальну життєдіяльність певній кількості особин популяції без помітних порушень довкілля. При цьому рівень споживання ресурсів має врівнова­жуватись їхнім відновленням. Як тільки густота популяції стає вищою або нижчою від певного оптимального рівня, у ній виникають процеси саморегуляції, що приводять цей показник у відповідність до ємності середовища та проявляються у вигляді хвиль життя.

Густота популяції залежить і від кліматичних умов. Популяції рослин і тварин, що мають тривалий період життя, характеризуються відносно повільними темпами розмноження і порівняно малою чутливістю до змін кліматичних факторів. Коливання чисельності таких популяцій значно розтягнені у часі: найвищий і найнижчий її рівні припадають раз на де­кілька років (мал. 28.4).

Організми з нетривалими строками життя зазвичай здатні до швидко­го розмноження. Тому вони (наприклад, комахи, мишоподібні гризуни) більш чутливі до змін умов існування і їхня чисельність може значно змі­нюватися за незначний проміжок часу.

На коливання чисельності популяції впливають взаємозв’язки з по­пуляціями інших видів. Так, чисельність популяцій паразитів залежить від чисельності популяції хазяїв, хижаків - від популяції здобичі тощо (мал. 28.4). Густота популяцій тварин регулюється також територіальною поведінкою. Так, у деяких ссавців (бурих ведмедів, тигрів, зубрів тощо) окремі особини чи родини охороняють певні ділянки від інших особин виду. Завдяки цьому густота популяції визначається кількістю ділянок.

Поняття про гомеостаз популяцій. Популяціям притаманні різнома­нітні механізми, які допомагають уникнути необмеженого росту чисель­ності і, таким чином, перенаселення та виснаження ресурсів середовища- Підтримання чисельності популяції на певному, оптимальному для дано­го середовища життя, рівні називають гомеостазом, популяції. На го­меостаз популяцій впливають абіотичні фактори, а також міжвидові | внутрішньовидові взаємодії.

Нові терміни та поняття: екологічна ніша, життєві форми, популяція, популяційні хвилі, гомеостаз популяції.