Лекция 7 Динамика популяций 1 2 3 4

Лекция 7. Динамика популяций 1. 2. 3. 4. Биотический потенциал Рождаемость Смертность Дисперсия популяции 1

1. Биотический потенциал Любая популяция теоретически способна к неограниченному росту численности, если ее не лимитируют факторы внешней среды. v В таком гипотетическом случае скорость роста популяции будет зависеть только от величины биотического потенциала – теоретического максимума потомков от одной пары ( или одной особи) за единицу времени (за год, за весь жизненный цикл…) 2 v

v Биотический потенциал выражают коэффициентом r – это максимально возможный прирост популяции ∆N за отрезок времени ∆t, отнесенный к одной особи, при начальной численности популяции N 0: d. N / dt = r. N 0, откуда r = d. N / dt N 0 3

Величина r различна у разных видов. За жизненный цикл: Самка косули → 10 – 15 козлят, v трихинелла → 1, 5 – 1, 8 тыс. личинок, v самка медоносной пчелы → 40 – 50 тыс. яиц, v луна-рыба → до 3 млрд. икринок. v 4

v 2 1 Кривая, отражающая на графике подобный рост популяции, быстро увеличивает свою крутизну и уходит в бесконечность. Такая кривая носит название экспоненциальной. 5

v В природе биотический потенциал популяции никогда не реализуется полностью. Его величина обычно складывается как разность между рождаемостью и смертностью в популяциях: r = b – d, где b – число родившихся, а d – число погибших особей в популяции за один и тот же период времени. 6

2. Рождаемость - Это число новых особей, появляющихся в популяции за единицу времени в результате размножения. Рождаемость зависит от следующих факторов: 1. Доля особей, способных в данный период к размножению (что определяется соотношением полов и возрастных групп). 2. Частота смены генераций. Напр. , среди насекомых: v моновольтинные виды (дающие одну генерацию за год) поливольтинные виды (дающие несколько генераций за год) Например, у тлей за сезон насчитывается до 15 партеногенетических поколений. 7

По числу периодов размножения в течение жизни виды моноциклические (имеющие однократное размножение ) полициклические (способные к повторному размножению). v 8

3. Соотношение периода размножения и общей продолжительности жизни. v Этот период для самок дрозофил составляет около 65 %, для стадной саранчи – 15 %, а для поденок – всего от 0, 5 до 1 % длительности их существования. 9

4. Плодовитость особей. v Плодовитость сильно зависит от степени развития заботы о потомстве или обеспеченности яиц питательными материалами. v сахалинская сельдь→ 38 – 46 тыс. мелких икринок; v амурская горбуша, зарывающая икру в грунт→ 1300 – 1500 икринок диаметром 4 – 6 мм. 10

У видов, оберегающих и выкармливающих свой молодняк, плодовитость резко понижена. v У птиц естественный отбор благоприятствует не горихвостка максимальной плодовитости, а наиболее эффективной, т. е. тому количеству яиц, при котором потомство оказывается наиболее жизнеспособным. крапивник v. Если величина кладки больше обычного предела → птенцы оказываются недокормленными → их жизнеспособность снижается. 11 v

5. Давление со стороны хищников: чем оно выше, тем выше рождаемость. 6. Условия местообитания. В различных популяциях одного вида плодовитость обычно тем выше, чем более неблагоприятны занимаемые ими места обитания. 12

3. Смертность в популяциях также зависит от многих причин: v Генетически запрограммированной продолжительности жизни особей; v генетической и физиологической полноценности особей, v влияния неблагоприятных физических условий среды, v воздействия хищников, паразитов, болезней и т. п. 13

Идеальный случай – если все особи одной генерации доживают до биологически предельного возраста, а затем в течение короткого срока умирают. v. Кривая, Жук-златка описывающая такую зависимость численности поколений от времени, сначала идет параллельно горизонтальной оси, а затем круто загибается 14 вниз.

Наиболее часто встречающийся в природе вариант – повышенная гибель особей в ранний период жизни. Кривая смертности в таких популяциях резко падает к горизонтальной оси в самом начале. 15

v Сравнительно редко наблюдается иной вариант изменения выживаемости поколений – относительно равномерный отсев из-за случайных причин на протяжении всего жизненного цикла, без резко выраженных критических периодов повышенной смертности. 16

Стабильные, растущие и сокращающиеся популяции. Популяция приспосабливается к изменению условий среды путем обновления и замещения особей, дополняемыми процессами миграции. В стабильной популяции темпы рождаемости и смертности близки, сбалансированы. Они могут быть непостоянны, но плотность популяции незначительно отличается от какой-то средней величины. Ареал вида при этом ни увеличивается, ни уменьшается. 17

В растущей популяции рождаемость превышает смертность. Для растущих популяций характерны вспышки массового размножения, особенно у мелких животных (саранча, колорадский жук, грызуны, воробьи) 18

Если смертность превышает рождаемость, то такая популяция считается сокращающейся. В естественной среде она сокращается до определенного предела, а затем рождаемость (плодовитость) вновь повышается и популяция из сокращающейся становится растущей. 19

Стратегии выживания популяций v Две основные стратегии размножения организмов: При r-стратегии отбор идет на высокую плодовитость, способность к быстрому расселению, что позволяет видам быстро восстанавливать численность после резкого ее снижения. 20

v При К-стратегии отбор совершенствует разные формы заботы о потомстве, что позволяет снизить плодовитость. Одновременно увеличивается продолжительность жизненных циклов и совершенствуются механизмы устойчивого поддержания численности в биоценозах. 21

4. Дисперсия популяции В каждой популяции часть особей регулярно покидает ее, пополняя соседние или заселяя новые, еще не занятые видом территории. Этот процесс называют часто дисперсией популяции. v 1. 2. 3. Расселение приводит к занятию новых биотопов, расширению общего ареала вида, его успеху в борьбе за существование. 22

v Каждый вид характеризуется своим темпом дисперсии. v Дисперсия обычно не направлена, расселение особей происходит в самых разных направлениях от мест рождения. 23

v Ряд популяций, занимающих малопригодные места обитания, часто не в состоянии поддерживать свою численность за счет размножения и могут сохраняться преимущественно за счет иммиграции. Такие популяции называются зависимыми. Проникновение расселяющихся особей на незанятые еще видом территории, заселение их и образование новых популяций называют инвазией. 24

v Расселительные перемещения приводят к обмену особей между популяциями, увеличивают единство и общую устойчивость вида, так как те адаптации, которые возникли в местных условиях, но имеют общее значение, могут постепенно распространяться в пределах всего видового ареала. 25

Вопросы к семинару 1. 2. 3. 4. 5. 6. Биотический потенциал как характеристика динамики популяций Рождаемость: моно- и поливольтинные, моно- и полицикличные виды. Факторы, влияющие на плодовитость Смертность: различные типы кривых смертности Дисперсия популяции: особенности и значение расселения особей в популяциях. Стратегии выживания популяций 26

Литература v v Ручин А. Б. Экология популяций и сообществ: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А. Б. Ручин. – М. : Издательский центр «Академия» , 2006. – С. 99 -107. Николайкин Н. И. Экология: учеб. для вузов / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. – 2 -е изд. , перераб. и доп. – М. : Дрофа, 2003. – С. 102 -103. Степановских А. С. Экология: Учебник для вузов. – М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – С. 257 -260. Чернова Н. М. , Былова А. М. Экология: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по биол. спец. – М. : Просвещение, 1980. – С. 173 -181. 27