Основи екології - Мягченко О.П. - 1.4.2. Екологія популяцій

Термін популяція (лат. - населення, народ) запозичив із демографії (гр. демос - народ, гр. графо - писати) В. Іогансен в 1903 р.

для позначення групи організмів одного виду, або гомогенної суміші різних видів. Популяція - це стійка в часі і просторі сукупність організмів одного виду, пов'язаних генетичними, трофічними і територіальними зв'язками.

Найбільш істотні ознаки популяції - це динаміка чисельності організмів, співвідношення статей, вікового складу, територіальна структура та щільність заселення ареалу, території. Вивчення популяційної структури кожного виду має важливе теоретичне і практичне значення, зокрема при здійсненні заходів раціонального природокористування. Зменшення чисельності популяцій - тривожна ознака. Види, що утворюють невелику кількість популяцій, перебувають під загрозою зникнення і тому потребують особливої уваги, підлягають збереженню, суворій охороні.

Важливі ознаки популяції - її стабільність, генетична індивідуальність, що забезпечують бар'єри - просторові, часові або етологічні бар'єри. Просторові, або хорологічні (гр. хорос - простір) бар'єри роз'єднують ареали видів, зменшуючи цим конкуренцію між ними. Іноді популяції можуть бути віддалені одна від іншої великими відстанями, що робить практично неможливим генетичний обмін між організмами. Наприклад, європейський муфлон живе на Корсиці та в Криму. Популяція плямистих оленів живе на Черкащині в Україні, але основний їх ареал - на Далекому Сході.

Хронологічні (гр. часові) бар'єри ізолюють в часі життєві цикли і ритми організмів різноманітних популяцій. Це має важливе значення для термінів розмноження видів даної популяції, що сприяє збереженню їхньої індивідуальності.

Розділ екології, що вивчає особливості поводження організмів у всіх їх проявах, - етологія (гр. етос - звичай, поведінка). Етологічні бар'єри - це реакції на взаємовідносини між особинами даної популяції і чужаками. Етологічні бар'єри виявляються при охороні "своєї" території, в ритуалах шлюбного залицяння.

Впливи середовища на популяції викликають процеси, що ведуть до сукцесій (лат. - зміна) і діляться на автотрофічні та гетеротрофічні. Наприклад, кинуте поле через 150-200 років стає степом - це сукцесія, або зміна, яка може бути штучною або антропогенною. Наприклад, застосування хімічних сполук в сільському господарстві призводить до змін в рослинному, тваринному світах.

Всі ці взаємовідносини між організмами, природним середовищем характеризують закони біосфери, порушення яких і веде до змін у біосфері, до руйнації її екосистем, що залежить від величини біотичного потенціалу, зображеного на карті (рис. 7).

Рис. 7. Біотичний потенціал природного середовища

Стійкість біосфери зумовлена взаємодією її природних структур з абіотичними факторами, що характеризує біотичний потенціл, або продуктивність фітомаси (Кр). Він зумовлює можливість зберігати або відновлювати генофонд, біологічне різноманіття та стійкість екосистем різного рівня. Його значення залежить від гідротермічного потенціалу - середньорічного зволоження (W, мм), середньорічного радіаційного балансу (Р, ккал/см²рік) та тривалості періоду вегетації (Тв, декади). Ці параметри пов'язані з біотичним потенціалом формулою: Кр=WТв/36Р.

Найвищий біотичний потенціал природного середовища в Україні в Карпатах, Прикарпатті, Закарпатті, Поліссі та в Кримських горах, найнижчий - у Північному Приазов'ї, Причорномор'ї. Біотичний потенціал - характеристика інтенсивності життя в різних частинах біосфери, залежність від умов існування.

Розвиток, час існування будь-якої популяції, в тому числі і людей, можна обчислити за формулою Ферхульста (1838) і Пирла (1920): dn/dt=rN(k-N)/k, де: N - чисельність популяції; г - швидкість її збільшення; к - ємність середовища для максимальної кількості особин, або найбільше навантаження на середовище; t - час; (к-N)/k - розмір опірності середовища. Це рівняння показує, що із збільшенням кількості популяцій зменшуються живильні та інші ресурси, екологічний імунітет і збільшується пресинг шкідливих чинників, зростає смертність особин в популяції. Показник смертності можна обчислити за формулою: N/t=(N1+v(t2-t1)-N2)/t2-t1, де: N1 і N2 - чисельність популяції в момент часу Ь₁ і Ь₂; у - народжуваність в одиницю часу.

З цим пов'язаний принцип В. Оллі (1931) про агрегацію особин та конкуренцію між ними, що сприяє їх виживанню в цілому. Тому як перенаселеність, так і недонаселеність не сприяють агрегації, скопиченню організмів на певній території і виступають в якості лімітуючих факторів.

Важливим є правило популяційного максимуму, або теорія Х.Г. Андреварти -Л.К. Бирча (1954): чисельність природних популяцій обмежена вичерпанням харчових ресурсів та умовами розмноження, недоступністю цих ресурсів та надмірно коротким часом прискорення збільшення кількості особин в популяції.

Важливою є теорія К. Фридерикса про біоценотичну регуляцію чисельності популяції, як результату комплексу впливів абіотичного та біотичного середовищ, які лімітують і формують можливості збільшення чисельності популяції, що закладено на генетичному рівні. Саморегуляція чисельності особин в популяції визначається довжиною світлового дня, наявністю води, поживних речовин та близькістю їх розташування, інтенсивність обміну речовин в організмах, тобто енергетикою системи, яка відпрацьована еволюційно.

Отже, ці закономірності формують біотичний, тобто життєвий потенціал певної території.

Питання

1. Що таке популяція, її ознаки?

2. Що таке бар'єри, їх види, значення?

3. Що таке сукцесії, їх значення?

4. Охарактеризуйте поняття біологічного потенціалу.

5. Як обчислити час існування популяції?