Н.В. Гусакова, А.И. Забалуева, В.В. Румянцева
Экология: конспект лекций
Под редакцией А.Н. Королева. - Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006. - 176с.
Лекция 3. Экологические системы
3.4. Закономерности динамики популяции
Численность живых организмов, населяющих ту или иную
экологическую систему, не бывает постоянной, а всегда колеблется в более или
менее широких пределах. Эти колебания имеют очень важное значение для человека,
поскольку многие животные и растения служат объектами его хозяйственной деятельности
или причиной какого-либо ущерба. Поэтому знание закономерностей динамики
численности популяций необходимо для прогнозирования возможных нежелательных
явлений и внесения в случае необходимости корректив в эту динамику с целью
управления ею.
Под рождаемостью понимают численно выраженную
способность популяции к увеличению. Эта способность зависит от многих факторов:
числа самок в популяции, количества половозрелых особей, их плодовитости, числа
поколений в году, условий размножения и др. Например, некоторые насекомые способны
давать 2–3 поколения в год, т. е. дважды в год откладывать яйца в количестве
нескольких сотен; мышевидные грызуны, с периодом беременности около месяца и
коротким периодом становления половой зрелости, дают 5–6 поколений; крупные
теплокровные животные вынашивают плод несколько месяцев, достигают способности
к воспроизводству на 3–4-й год и рождают всего 1–2 детенышей. Бактерии и
простейшие, размножающиеся делением, повторяют этот акт многократно в течение
нескольких часов.
Понятно, что темпы размножения и темпы рождаемости
различны. Рождаемость может быть нулевой или положительной величиной, но не
может быть отрицательной. Однако скорость роста может иметь любой знак (рис.
2).
Рис. 2. Некоторые типы динамики популяций: а – j-образная
кривая экспоненциального роста; б – S-образная (логистическая) кривая, в –
экспоненциальный рост и такое же падение численности (N),
М и К – нижний и верхний пределы возможной численности
Рождаемость,
или скорость рождаемости, – это число особей, рождающихся в популяции
за единицу времени. При рассмотрении экосистем пользуются другим динамическим
показателем – продукцией, т.е. суммой прироста массы всех
особей (независимо от того, сколько они прожили) из множества популяций
биогенного сообщества за определенный промежуток времени.
Смертность,
или скорость смертности, – это число особей, погибающих в популяции за
единицу времени. Но убыль или прибыль организмов в популяции зависит не только
от рождаемости и смертности, но и от скорости иммиграции и эмиграции, т.
е. от количества особей, прибывших и убывших в популяции в единицу времени. Увеличение
численности, прибыль зависят от количества рожденных (за какой-то период
времени) и иммигрировавших особей, а уменьшение, убыль численности – от гибели
(смертности в широком смысле) и эмиграции особей.
Факторы иммиграции и эмиграции на численность влияют
несущественно, поэтому ими при расчетах можно пренебречь. Рождаемость, или
скорость рождаемости, выражают отношением
DNn / Dt, (1)
где
N –
число особей (яиц, семян и т. п.), родившихся (отложенных, продуцированных и т.
д.) за некоторый промежуток времени t. Но для сравнения рождаемости в различных популяциях
пользуются величиной удельной рождаемости, т.е. отношением
скорости рождаемости к исходной численности (N):
DNn / NDt (2)
За бесконечно малый промежуток времени (t ® 0) мы получим мгновенную удельную рождаемость,
которую обозначают латинской буквой «b». Эта величина имеет размерность единицы времени (–
1) и зависит от интенсивности размножения особей: для бактерий – час, для
фитопланктона – сутки, для насекомых – неделя или месяц, для крупных
млекопитающих – год.
Смертность –
величина, обратная рождаемости, но измеряется в тех же единицах и вычисляется по аналогичной формуле.
Если принять, что Nm –
число погибших особей (независимо от причины) за время t, то
удельная смертность определяется формулой
DNm / NDt (3)
При ®0 имеем мгновенную
удельную смертность, которую обозначают буквой «d».
Величины рождаемости и смертности, по определению,
могут иметь только положительное значение либо равное нулю. Мгновенная
скорость изменения численности может быть рассчитана следующим образом:
r = b – d . (4)
Анализ уравнения показывает, что если b =
d, то r = 0, и популяция находится в стационарном состоянии;
если же bd, то r может быть
величиной положительной (b > d) – имеется численный рост популяции, или
отрицательной (b < d), что свидетельствует о снижении численности на
данном отрезке времени. Эта формула важна как раз для определения
смертности, которую трудно измерить непосредственно, а определить r достаточно
просто непосредственными наблюдениями, тогда d = b–r.
|