Екологія довкілля. Охорона природи - Грицик В. - 2.4.3. Динаміка популяцій

Характерною особливістю популяції є система взаємовідносин між організмами, що її складають. Закономірності поведінки організмів вивчає наука етологія. Залежно від способу життя виду форми спільного існування особин у популяції досить різноманітні. Розрізняють одинокий спосіб життя, при якому особини в популяції незалежні та відокремлені одна від одної. Повністю одиноке існування організмів у природі не зустрічається, оскільки тоді було б неможливим здійснення їх основної життєвої функції - розмноження. Тому у видів з одиноким способом життя часто утворюються тимчасові угруповання особин у місцях зимівлі або в період, що передує розмноженню.

При сімейному способі життя помітно посилюються зв'язки і взаємовідносини між батьками та їх потомством, зокрема турбота про дитинчат і їх охорона. При сімейному способі життя звичайно проявляється територіальна поведінка тварин, коли за допомогою різноманітних сигналів, маркуванням і т.п. забезпечується володіння ділянкою, яка необхідна для вирощування потомства. В основі формування більш-менш великих об'єднань тварин (стадо, зграя, колонія) лежать ускладнення поведінки організмів, а отже і зв'язків у популяції.

Зграя - це тимчасове об'єднання тварин, які виявляють біологічно корисну організованість дій (для захисту від ворогів, добування корму, міграцій тощо).

Стадо - тривале або постійне об'єднання тварин, у якому здійснюються всі життєві функції організмів: добування корму, захист від хижаків, міграції, розмноження, виховання молоді. Основу групової поведінки в стаді становлять взаємовідносини домінування - підпорядкування, які базуються на індивідуальних відмінностях між особинами. Для стада властива наявність тимчасового чи постійного лідера, який впливає на поведінку інших особин і часто визначає поведінку стада в цілому.

Колонія - це групове поселення осілих тварин. Колонії можуть існувати постійно або виникати на період розмноження (наприклад, у морських птахів). Особливим випадком колоній є поселення суспільних комах - мурашок, термітів, бджіл, ос тощо. У таких колоніях існують групи організмів, які виконують певну функцію - розмноження, захисту від ворогів, добування їжі, будування помешкань. Координація дій такого псевдо-суспільства відбувається шляхом складних і недостатньо вивчених взаємовідносин між його членами.

2.4.3. Динаміка популяцій

У природних популяціях завжди відбуваються постійні коливання чисельності. Інколи такі коливання мають періодичний (циклічний) характер, як наприклад у популяціях полярних гризунів - лемінгів, сарани, багатьох лісових видів комах. Частіше коливання чисельності - стохастичні (випадкові), пов'язані із непередбачуваними змінами (т.зв. флуктуаціями) абіотичних та біотичних факторів навколишнього середовища.

Однією з динамічних характеристик популяції є її крива росту. Характер зміни чисельності популяції може бути різним, і в зв'язку з цим виділяють різні типи росту популяції. За формою кривих росту можна виділити два основних типи - експоненційний (і - тип) і сигмовидний (Б - тип). Ці протилежні типи відповідно до особливостей різних організмів і умов середовища можуть ускладнюватись, модифікуватись або сполучатися різним чином.

При І-подібній кривій росту чисельність швидко зростає за експонентою (рис.2.7), але згодом, коли починає діяти опір середовища чи інший лімітуючий фактор, ріст швидко припиняється. Цей тип росту описується простим рівнянням (див.п.2.4.1):

де І^0- чисельність популяції в початковий момент часу, г - біотичний потенціал.

Рис.2.7. J-подібна крива росту популяції

При Б-подібній кривій росту популяція спочатку повільно, а потім все скоріше збільшується, але врешті-решт ріст поступово сповільнюється і досягається стабільна рівновага (рис.2.8). Такий тип росту описується простим рівнянням:

де К - верхня межа чисельності популяції, а - стала інтегрування, а = (К - 1М0) / М0.

При ї - подібному типі росту рівновага не досягається, навпаки, чисельність популяції різко зменшується при перевищенні певного значення величини N внаслідок обмеження ресурсів або взаємодії з іншими популяціями (наприклад, хижаків чи паразитів). Верхня межа чисельності популяції (К) відповідає її теоретичному максимуму, який може підтримуватись за наявних умов і ресурсів середовища (т.зв. ємності середовища).

Рис.2.8. S-подібна крива росту популяції

Коливання чисельності популяцій багатьох видів тварин мають важливе господарське значення. З точки зору людини, будь-який вид організмів, чисельність якого зростає настільки, що він стає конкурентом за певний ресурс (сільськогосподарську продукцію, деревину тощо), попадає у категорію шкідників. При цьому, як правило не враховується той факт, що причини таких спалахів чисельності "шкідників", часто пов'язані з екологічно неграмотною господарською діяльністю, яка створює умови і ресурси для масового розмноження окремих видів організмів і водночас спричиняє зникнення популяцій природних ворогів останніх та багатьох інших видів. У природних екосистемах динамічні популяційні процеси відіграють важливу стабілізуючу роль.

Доведено, наприклад, що циклічні коливання чисельності листовійки-пагонов'юна в тайгових лісах Північної Америки є явищем екосистемного рівня, оскільки еволюція комах-листоїдів, їхніх паразитів і хижаків, а також хвойних дерев відбувалася одночасно і взаємопов'язано. В міру зростання біомаси дерев у лісі найбільші й найстаріші дерева стають сприйнятливими до пошкоджень гусеницями листовійки, і багато цих дерев гинуть від періодичної дефоліації. У процесі відмирання й розкладу деревини, фекалій та залишків комах у лісовий грунт повертаються поживні речовини. Менш чутливі до нападів комах молоді дерева позбуваються затінення і швидко ростуть. Тим часом паразити і комахоїдні птахи швидко зменшують чисельність листовійки. Якщо розглянути існування хвойних лісів протягом достатньо великого проміжку часу, стає зрозуміло, що листовійка-пагонов'юн сприяє періодичному омолоджуванню лісу і є невід'ємною частиною цієї цілісної екосистеми, а не являє собою катастрофу, як могло б здатися кожному, хто бачив тільки мертві дерева в максимумі циклу (Одум, 1986).