Популяция в экологии

   Популяцией  в экологии называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию.

   Слово «популяция» происходит от латинского «популюс» – народ, население. Экологическую популяцию, таким образом, можно определить как население одного вида на определенной территории.

   Члены одной популяции оказывают друг на друга не меньшее воздействие, чем физические факторы среды  или другие обитающие совместно  виды организмов. В популяциях проявляются  в той или иной степени все  формы связей, характерные для  межвидовых отношений, но наиболее ярко выражены мутуалистические (взаимно полезные) и конкурентные. Специфические внутривидовые взаимосвязи – это отношения, связанные с воспроизводством: между особями разных полов и между родительским и дочерним поколениями.

   При половом  размножении обмен генами превращает популяцию в относительно целостную  генетическую систему. Если перекрестное оплодотворение отсутствует и преобладает  вегетативное, партеногенетическое  или другие способы размножения, генетические связи слабее и популяция  представляет собой систему клонов, или чистых линий, совместно использующих среду. Такие популяции объединены в основном экологическими связями. Во всех случаях в популяциях действуют  законы, позволяющие таким образом  использовать ограниченные ресурсы  среды, чтобы обеспечить оставление потомства. Достигается это в  основном через количественные изменения  населения. Популяции многих видов  обладают свойствами, позволяющими им регулировать свою численность.

   Поддержание оптимальной в данных условиях численности  называют гомеостазом популяции.  Гомеостатические возможности популяций по-разному выражены у различных видов. Осуществляются они также через взаимоотношения особей.

   Таким образом, популяции, как групповые  объединения, обладают рядом специфических  свойств, которые не присущи каждой отдельно взятой особи.

   Основные  характеристики популяций:

   1) численность – общее количество особей на выделяемой территории;

   2) плотность популяции – среднее число особей на единицу площади или объема занимаемого популяцией пространства; плотность популяции можно выражать также через массу членов популяции в единице пространства;

   3) рождаемость – число новых особей, появившихся за единицу времени в результате размножения;

   4) смертность – показатель, отражающий количество погибших в популяции особей за определенный отрезок времени;

   5) прирост популяции – разница между рождаемостью и смертностью; прирост может быть как положительным, так и отрицательным;

   6) темп роста – средний прирост за единицу времени.

   Популяции свойственна определенная организация. Распределение особей по территории, соотношения групп по полу, возрасту, морфологическим, физиологическим, поведенческим  и генетическим особенностям отражают структуру популяции.  Она формируется, с одной стороны, на основе общих биологических свойств вида, а с другой – под влиянием абиотических факторов среды и популяций других видов. Структура популяций имеет, следовательно, приспособительный характер. Разные популяции одного вида обладают как сходными особенностями структуры, так и отличительными, характеризующими специфику экологических условий в местах их обитания.

   Таким образом, кроме адаптивных возможностей отдельных особей, население вида на определенной территории характеризуется  еще и приспособительными чертами  групповой организации, которые  являются свойствами популяции как  надиндивидуальной системы. Адаптивные возможности вида в целом как системы популяций значительно шире приспособительных особенностей каждой конкретной особи.

   При описании структур и функционирования популяции используют две группы показателей. Если мы даем характеристику состояния популяции на конкретное данное время t, то мы используем статические показатели – количество особей в популяции, площадь ареала (пространства, где обитает данная популяция), плотность особей (средняя и в разных частях ареала), характер пространственного распределения особей, численность разных возрастных групп, численность особей разных полов, численность особей по разным размерам, численность здоровых и больных особей.

   Следовательно, динамические (временные) характеристики популяций связаны с понятием скорости, т.е., с какой скоростью происходят все изменения в популяции. К динамическим характеристикам относятся рождаемость, смертность, мгновенная скорость роста популяции, продолжительность жизни и кривые выживания. Динамические характеристики всегда строятся по конкретным изменениям, которые произошли в статических структурах. Поэтому классификация популяций по статическим структурам чрезвычайно важна.

   Основными статическими показателями структуры  популяций являются численность  и распределение организмов в  пространстве, а также соотношение  разнокачественных особей. В популяции  выделяют половые и возрастные группы и соответственно различают половую  и возрастную структуру популяций. Обе эти характеристики иногда объединяют, говоря обобщенно о демографической  структуре популяции. Кроме того, популяцию характеризует пространственная и этологическая (т.е. связанная с  поведением) структура. Знание структуры  популяции позволяет оценивать  не только состояние популяции в  данный момент, но и представить  направление ее дальнейшего развития.

Плотность — число особей на единицу площади или объема. При увеличении численности плотность популяции, как правило, возрастает; она остается прежней лишь в случае ее расселения и расширения ареала. У некоторых животных плотность популяции регулируется сложными поведенческими и физиологическими механизмами. Плотность популяции определяется преимущественно степенью благоприятности условий обитания вида в данном биотопе или важнейшими экологическими факторами окружающей среды, особенно находящимися в минимуме и называется лимитирующими. Поэтому по средней Плотность популяции можно судить о благоприятности местообитания для данного вида. Рост Плотность популяции у большинства видов сопровождается выделением её сочленами и накоплением во внешней среде продуктов обмена, в том числе особых сигнальных веществ, которые тормозят или ускоряют рост и развитие, ограничивают или даже прекращают размножение, могут увеличивать подвижность животных и менять их поведение. В результате при высокой Плотность популяции усиливается расселение и может начаться массовая эмиграция. При уменьшении Плотность популяции эмиграция прекращается, а подвижность несколько падает, вновь увеличиваясь при чрезмерном изреживании популяции, угрожающем разрушением внутрипопуляционных группировок (семьи, стаи, стада, колонии и т.д.). Одновременно растет интенсивность размножения. 

   2. Приспособления  особей в популяции в конечном счете направлены на повышение вероятности выживания и оставление потомства. Среди приспособлений выделяется комплекс, называемый экологической стратегией. Экологическая стратегия популяции — это ее общая характеристика роста и размножения. Сюда входят темпы роста ее особей, время достижения поло-возрелости, плодовитость, периодичность размножения и т. д.

   Экологические стратегии очень разнообразны и  хотя между ними существует множество  переходов, из них можно выделить два крайних типа: r-стратегию  и K-стратегию.

   r-стратегия – ею обладают быстро размножающиеся виды (r-виды); для нее характерен отбор на повышение скорости роста популяции в периоды низкой плотности. Она характерна для популяций в среде с резкими и непредсказуемыми изменениями условий или в эфемерных, т.е. существующих короткое время (пересыхающие лужи, заливные луга, временные водотоки)

   Основные  признаки r-видов: высокая плодовитость, короткое время регенерации, высокая  численность, обычно малые размеры  особей (у растений мелкие семена), малая  продолжительность жизни, большие  траты энергии на размножение, кратковременность  местообитаний, низкая конкурентоспособность. R-виды быстро и в больших количествах  заселяют не занятые территории, но, как правило, скоро – в течение  жизни одного-двух поколений сменяются  К-видами.

   К r-видам  относятся бактерии, все однолетние растения (сорняки) и насекомые-вредители (тли, листоеды, стволовые вредители, стадная фаза саранчи). Из многолетников  – пионерные виды: Иван-чай, многие злаки, полыни, эфемерные растения, из древесных видов – ивы, березы белая и каменная, осина, чозения, из хвойных – лиственница; они появляются первыми на нарушенных землях: гарях, горных полигонах, строительных карьерах, по обочинам дорог.

   K-стратегия – этой стратегией обладают виды с низкой скоростью размножения и высокой выживаемостью (К-виды); она определяет отбор на повышение выживаемости при высокой плотности популяции, приближающейся к предельной.

   Основные  признаки К-видов: низкая плодовитость, значительная продолжительность жизни, крупные размеры особей и семян, мощные корневые системы, высокая конкурентоспособность, устойчивость на занимаемой территории, высокая специализация образа жизни. Скорость размножения К-видов с  приближением к предельной плотности  популяции падает и быстро увеличивается  при низкой плотности; родители заботятся  о потомках. К-виды часто становятся доминантами биогеоценозов.

   К К-видам  относятся все хищники, человек, реликтовые насекомые (крупные тропические  бабочки, в т.ч. дальневосточные, реликтовый усач, жук-олень, жужелицы и др.), одиночная  фаза саранчи, почти все деревья  и кустарники. Наиболее яркие представители растений – все хвойные, дуб монгольский, орех маньчжурский, лещины, клены, разнотравье, осоки.