Биология в лицее

Популяции

В жизни любого живого существа большую роль играют отношения с другими представителями собственного вида. Отношения эти осуществляются в популяциях. “Популюс” по-латыни – “народ”, и в точном переводе слово “популяция” означает “население вида на какой-либо территории”.

Любой вид – это большая популяция и, в свою очередь, состоит из более мелких популяций, так как вид неоднородно распределен в пространстве.

Взаимосвязь отдельных популяций

В пределах занимаемой видом общей территории – ареала – встречаются места как более пригодные, так и мало подходящие для жизни. Поэтому возникает некоторая отграниченность одной популяции от другой. Соседние популяции сообщаются друг с другом в процессах расселения, переноса семян и зачатков, сезонных миграций. У некоторых видов такая связь соседних популяций постоянная, у других – эпизодическая. Например, у озерных окуней – островной тип распределения, когда одно пригодное для жизни пространство (озеро) резко отделено от другого, как острова в море. У них связь популяций возникает только изредка, в половодья или наводнения. У семиточечной божьей коровки, свободно перелетающей из одного местообитания в другое, границы между отдельными популяциями сильно размыты.

Наземные улитки из рода цепея всю жизнь проводят на участке в несколько десятков квадратных метров. Для них труднопреодолимы сухие пространства даже небольшой протяженности. Вид распадается на множество мелких популяций, которые развиваются только в достаточно влажных местообитаниях. Волки, лоси, северные олени – подвижные крупные животные, активно передвигающиеся по территории с разнородными условиями. В пределах таких видов вычленяется меньшее число популяций, каждая из которых обычно связана с обширным пространством между какими-либо географическими границами.

У перелетных птиц и других мигрирующих животных популяции выделяются по местам их размножения. На зимовках могут скапливаться представители различных популяций.

Скорость расселения вида можно характеризовать средним расстоянием между местом рождения и местом размножения большинства членов популяции. Для ежа обыкновенного оно составляет в разных условиях от 200 до 1000 м, для крота – 170 м, зайца беляка – 400 м, зайца-русака – 3 км, белки обыкновенной – 7 км, соболя – 19 км. Некоторые перелетные птицы могут размножаться за 1–1,5 тыс. км от места рождения.

У растений распространяются семена, пыльца, споры.

За счет постоянно протекающего расселения молодых, а у некоторых видов – взрослых особей осуществляется связь различных популяций и освоение новых территорий.

Условия жизни видов в разных частях ареала могут сильно различаться. Например, белки в лесах Белоруссии и Дальнего Востока живут в условиях разного климата, в разных типах леса, в окружении разных врагов и т. д. Каждая популяция оказывается приспособленной к своим условиям. Поэтому любой широко распространенный вид экологически неоднороден.

Зайцы-беляки, обитающие в районе Верхоянска, отличаются от своих собратьев из популяций, населяющих районы Средней Волги, целым рядом особенностей. Например, у них разный состав пищи: южные грызут преимущественно лиственные породы, северные – больше хвойные, ягодные кустарнички и травы. Из-за более грубых кормов у них вдвое больше длина слепой кишки. В северных популяциях сокращен период размножения, самки дают только один приплод за лето, а приволжские зайцы – два-три. Возрастной состав популяций разный.

Взаимоотношения особей внутри популяции

Члены одной и той же популяции – это соседи, вынужденные сообща осваивать занимаемую территорию и размножаться на ней, поэтому у них много общего в приспособительных особенностях и возникает разная степень взаимодействий. По характеру этих взаимодействий популяции разных видов чрезвычайно различны. У некоторых видов все особи живут поодиночке, независимо друг от друга, лишь изредка встречаясь для размножения (например, жуки-жужелицы или некоторые пауки). Другие образуют в неблагоприятные периоды скопления, вместе переживают зиму или засуху в подходящих условиях (божьи коровки). У третьих создаются временные или постоянные семьи, объединяющие родителей и потомство.

Шимпанзе живут в тропических лесах Африки группами до 28 особей и связаны сложными родственными отношениями. Один из самцов, обычно наиболее сильный и опытный, является вожаком, его слушаются все остальные. Положение особи в группе обычно определяется ее полом и возрастом. Устанавливается сложная система отношений соподчинения. Она проявляется в основном в распределении пищи. Шимпанзе – очень шумные, но мирные обезьяны. Проявления агрессии у них сравнительно редки. Мать долго заботится о детеныше, ей помогают его старшие братья и сестры. Взрослые часто проявляют устойчивые дружеские привязанности к кому-нибудь из группы, не обязательно того же положения. Шимпанзе стремится к обществу других. Он может покинуть свою группу и присоединиться к соседней.

Иногда шимпанзе охотятся поодиночке на животных среднего размера: мартышек, молодых антилоп и других. На дележ добычи собираются все, и практически каждый получает свою часть по эстафете от старших к младшим в соответствии со своим положением в группе.

Есть виды, у которых в пределах популяций особи объединяются в крупные группы, – стаи, стада, колонии, где совершают совместные действия (защиту, миграции, добывание пищи). Отношения в популяциях – это внутривидовые взаимодействия. В популяциях встречаются все типы биотических связей, характерные для разных видов, но наиболее распространены два прямо противоположных типа: конкуренция и мутуализм. Например, всем известно, что грачи при прилете сначала устраивают драки из-за пригодных мест для гнезда, а затем сообща защищают свою колонию и совместно кормятся на пашнях. В стаях собак или обезьян более сильные особи имеют первое право на пищу (результат конкурентных отношений), но они же в наибольшей мере защищают всю стаю (взаимовыгодные связи).

Отношения особей внутри популяций могут быть очень разнообразными, от полной нейтральности до тесного семейного и группового образа жизни у разных видов.

Среди рыб глубоководных удильщиков существуют необычайные для позвоночных животных связи между самцами и самками по типу паразит-хозяин. Маленький самец сначала прикрепляется к телу взрослой самки зубами, а затем полностью прирастает к ней. Его челюсти, зубы, глаза и кишечник редуцируются, кровеносные сосуды соединяются с кровеносными сосудами самки, и он превращается в ее придаток. Сохраняются лишь собственные жабры и половая система. Карликовые самцы, паразитирующие на самках, встречаются также у некоторых донных беспозвоночных животных.

Численность, плотность и структура популяций

Главная характеристика любой популяции – это ее численность. Она сразу говорит нам о том, хорошо или плохо чувствует себя вид в данных условиях. Однако не всегда легко получить эту характеристику, так как для этого надо пересчитать всех особей популяции. Поэтому чаще используют другой показатель – плотность популяции. Плотность – это число особей, приходящихся на единицу пространства, которую мы выбираем для учета, например число растений пшеницы или одуванчика на квадратный метр или число рачков-дафний в литре воды из данного водоема. Таким образом, можно количественно сравнивать разные популяции, независимо от общего размера занимаемой ими территории. Соотношение особей разного пола или разного возраста – показатели структуры популяции. Структура – это соотношение частей в любой системе. Популяции можно сравнивать и по распределению особей в пространстве, т. е. по их пространственной структуре, и по другим признакам. Все эти признаки – количественные. Следовательно, популяции характеризуются прежде всего количественными показателями. Ведя наблюдения за отдельными популяциями, мы должны уметь учитывать и рассчитывать, оценивать и прогнозировать их численность.

Основные процессы, происходящие в популяции. Основные процессы, происходящие в популяциях, – это рождение и смерть отдельных особей, их частичное расселение за пределы данной территории или появление вселенцев из других популяций. Эти процессы отражаются в соответствующих характеристиках: рождаемость, смертность, вселение (иммиграция) и выселение (эмиграция).

Указанные характеристики отражают скорость, интенсивность происходящих процессов и включают в себя единицы времени, т. е. это временные показатели. Так, рождаемость – это число особей, родившихся в популяции за месяц, год или десятилетие, смертность – число особей, погибших за это же время. Эти характеристики можно выражать в долях или процентах от общей численности. Например, рождаемость в 20% за год означает, что за это время на каждые 100 особей популяции появилось 20 новых.

Соотношение процессов рождаемости, смертности, вселения и выселения определяет численность конкретных популяций.

Человек в своей конкретной практике имеет дело не с отдельными особями или целыми видами, а именно с популяциями растений, животных и микроорганизмов. Домашние животные также живут по популяционным законам. Поэтому так важно понимание этих законов и экологически грамотное управление численностью популяций.