Динамические показатели популяций.

Рождаемость – число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени в результате размножения. Различают максимальную рождаемость (рождаемость при отсутствии лимитирующих факторов) и фактическую рождаемость. Также различают абсолютную или общую рождаемость (отношение числа родившихся к единице времени) и удельную рождаемость (отношение числа родившихся к численности популяции за единицу времени). Естественно, что рождаемость зависит от интенсивности размножения.

Смертность – величина обратная рождаемости, число особей, погибших в популяции за единицу времени от всех причин. Различают минимальную (минимально возможную) и фактическую смертность. Также различают абсолютную и удельную смертность, которые вычисляются так же, как и рождаемость.

Скорость роста популяции – изменение численности популяции в единицу времени. При отсутствии лимитирующих факторов среды удельная скорость роста (отношение скорости роста популяции к исходной численности) называется биотическим потенциалом. Величина биотического потенциала различна у разных видов. Например, в течение всей жизни косуля производит 10 – 15 козлят, а рыба-луна свыше 3 млрд. икринок. В природе под действием лимитирующих факторов биотический потенциал никогда не реализуется полностью, он составляет разницу между рождаемостью и смертностью в популяции.

Продолжительность жизни бывает физиологическая (могла бы быть у особи при отсутствии лимитирующих факторов), максимальная (до которой дожила малая доля особей) и средняя (среднее арифметическое жизни всех особей популяции).

Выживаемость – это абсолютное число особей, сохранившееся в популяции за определенный промежуток времени. Эволюционно в популяциях сложился комплекс свойств, направленных на повышение выживаемости – экологическая стратегия выживания. Все разнообразие экологических стратегий заключено между двумя типами эволюционного отбора:

1) r-стратегией – особи в популяции размножаются быстро (высокая плодовитость, быстрая смена поколений), они менее конкурентоспособны, скорость размножения не зависит от плотности популяции (J-образная кривая), расселяются широко и быстро, малые размеры особей, малая продолжительность жизни (бактерии, тли, однолетние растения);

2) К-стратегией – популяция состоит из медленно размножающихся, но более конкурентоспособных особей, скорость роста популяции зависит от ее плотности (S-образная кривая), расселяются медленно, населяют стабильные местообитания, имеют крупные размеры и большую продолжительность жизни (человекообразные приматы, деревья).

Ни один из видов не подвержен только r- или только К-отбору. Между этими крайними стратегиями существует множество переходных форм. Популяции, как и другие живые системы, способны к гомеостазу.

Несколько слов о гомеостазе. Сообщество организмов и физическая среда развиваются и функционируют как единое целое. Популяции и экосистемы имеют кибернетическую природу и характеризуются развитыми информационными сетями, состоящими из потоков физических и химических сигналов, связывающих все их части в единое целое. Эти информационные потоки и управляют системой. Компоненты в них связаны в информационные сети не непосредственно, а физическими и химическими «посредниками» подобно тому, как гормоны эндокринной системы связывают в одно целое системы и органы. Управление основано на обратной связи, когда часть сигналов с выхода поступает на вход. Если обратная связь положительна, то значение выхода управляемой системы возрастает. Положительная обратная связь усиливает положительные отклонения и в значительной степени определяет рост и выживание организмов, хотя может приводить и к «расшатыванию» системы и нарушению равновесия. Для того чтобы осуществлять контроль, необходима отрицательная обратная связь, которая помогает, например, избегать перегрева, перепроизводства или перенаселения. Отрицательная обратная связь уменьшает отклонения на входе. Устройства для управления с помощью обратной связи в технике называют сервомеханизмами. Для живых систем используют термин «гомеостатические механизмы», или «гомеостаз». Гомеостаз – это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды.В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. В отличие от созданных человеком кибернетических устройств, управляющие функции природных систем находятся внутри них, а поддержание гомеостаза происходит за счет саморегуляции. Гомеостатические механизмы функционируют в определенных пределах, обозначенных внешними или внутренними лимитирующими (ограничивающими) факторами. Для популяции поддержание гомеостаза имеет первостепенное значение.

Некоторые механизмы саморегуляции:

· при возрастании численности популяции возрастает частота контактов между особями, что вызывает у них стрессовое состояние, снижающее рождаемость и повышающее смертность;

· при возрастании плотности усиливается эмиграция в новые места обитания, на периферию ареала, где смертность увеличивается;

· происходит замена r-стратегии на К-стратегию, то есть быстро размножающиеся особи заменяются медленно размножающимися.

Поскольку деятельность человека приводит к сокращению численности популяций многих видов, понимание механизмов регуляции численности чрезвычайно важно для гармоничного взаимодействия человека с природными системами. Рациональное природопользование и создание охраняемых природных территорий можно считать попытками регулирования численности популяции некоторых видов. К сожалению, они приводят лишь к снижению скорости деградации природных систем, но не компенсируют всего негативного воздействия на них.