Внутри вида также могут существовать модификации кривых выживания. Они обусловливаются разными причинами. Например, в популяциях человека женщины живут несколько дольше мужчин. Этому явлению нет удовлетворительного объяснения. В историческом плане раньше высокая смертность мужчин могла быть объяснена частыми войнами, где участвовали, главным образом мужчины. Однако эта тенденция имеет место и в годы длительного мира. Удивительным является также высокая степень рождаемости мальчиков. Большинство исследователей объясняет это явление генетико-физиологическими особенностями женщин. Так что, «слабый» пол с точки зрения кривых выживания таким не является.
4.Динамика популяций. Кривые роста.
Динамика популяций выражается не только смертностью, но и ростом численности. К росту численности популяции приводит превышение рождаемости над смертностью.
Характер увеличения численности популяции может быть разным. Обычно выделяют два типа кривых роста J-образная (джи-образная) и S-образная (эс-образная). Первая кривая называется еще «бум и крах», а вторую называют сигмовидной.
При кривых сигмовидного типа скорость роста популяции зависит от её плотности, которая влияет на накопление токсичных отходов и истощение пищевых ресурсов, а стало быть, на рост. Увеличение плотности популяции приводит к снижению её роста до нуля и кривая на графике выходит на плато. При нулевом росте популяция стабильна, то есть её размеры не меняются. На практике это означает, что смертность и выживаемость в данной популяции находятся на одном уровне. Сигмовидные кривые получают для некоторых одноклеточных и многоклеточных организмов. Так растут клетки водорослей в культуральной среде, фитопланктон озер и океанов весной, некоторые насекомые и клещи.
Кривая типа J получается, когда непрерывный рост продолжается вплоть до внезапного падения плотности популяции в результате исчерпания ресурсов среды. Такой тип роста прямо не зависит от плотности популяции. После численной вспышки или как говорят «бума» следует, так сказать, крах. Причины краха могут быть такие же, как и в случае сигмовидной кривой. Например, истощение пищевых ресурсов. Однако в случае сигмовидной кривой роста истощение ресурсов происходит плавно, заблаговременно. Численность популяции может резко уменьшиться из-за миграции части особей или внезапного снижения скорости размножения.
Оптимальные размеры популяции зависят от так называемой поддерживающей емкости или кормовой продуктивности среды. Чем больше поддерживающая емкость, тем больше максимальные размеры популяции.
В случае J – образной кривой роста популяция внезапно выходит за пределы поддерживающей ёмкости среды. На нашем графике этот показатель обозначен буквой К. Этот символ в экологии используется для обозначения максимальных размеров стабильности популяции в данных условиях.
Фактически, описанные выше кривые роста – это две модели роста популяции. В природе такие модели роста в чистом виде встречаются редко. Более того, в разных условиях одна и та же популяция может демонстрировать разные модели роста.
5.Колебания численности.
Популяции, завершившие свой рост, имеют более или менее постоянную численность, которая, тем не менее, может колебаться.
В некоторых популяциях колебания численности носят правильный циклический характер. Пример, сезонных колебаний численности популяций дает нам хорошо знакомая картина природы. Тучи комаров, леса полные птиц, поля заросшие васильками – все это наблюдается в теплое время года и сходит на нет в зимний период.
В некоторых случаях можно наблюдать в разные годы колебания численности хорошо известных нам видов птиц и рыб, таких как городские воробьи или бычки. Это примеры нерегулярных изменений величины популяций, связанных, как правило, с изменениями условий обитания.
Если говорить о циклических изменениях колебаний численности, то можно сказать о колебаниях численности некоторых видов северных млекопитающих. Многие северные мышевидные грызуны, такие как полевки, мыши или лемминги имеют циклы трех - четырех летней периодичности.
В Европе часто наблюдаются миграции леммингов из-за их перенаселенности в обычных местах обитания. Иногда они проходят через деревни в таком количестве, что кошки и собаки, которые обычно нападают на них просто перестают обращать внимание на поток этих грызунов. Лемминги стремятся к морю, где тонут тысячами(!).
Однако нашествия леммингов, ни в какое сравнение не могут идти с тем бедствием, которое приносит перелетная саранча. Достаточно отметить, что средняя стая этих насекомых за день по массе поедает столько же пищи, сколько съедает за день население Рима или Мюнхена. Саранча живет в маловодных пустынных районах Евразии. На протяжении многих лет она не совершает миграций, не пожирает посевов и не привлекает к себе внимания. Однако наступает время, когда плотность популяции саранчи достигает чудовищных размеров. У саранчи появляются особые морфологические особенности: развиваются длинные крылья. Меняется и поведение. Саранча как бы сходит с ума от перенаселенности. И начинается её лет. До сих пор мы не можем точно сказать, что вызывает такой скачок численности.
6.Стратегии популяций.
Колебания численности популяций, по-видимому, связаны с двумя принципиально разными стратегиями.
У некоторых видов преобладает так называемая r-стратегия. Латинской буквой r обозначают врожденную скорость роста численности популяции. У видов с таким типом стратегии, как правило, высокая рождаемость. Второй тип стратегии это к-стратегия. У этих видов низкая рождаемость, их стратегия направлена на максимальное выживание вида в данных условиях. В природе между этими двумя типами стратегий встречается масса промежуточных вариантов.
Виды с r-стратегией – это виды, которые первыми заселяют новые местообитания. Они быстрее заселяют также нарушенные местообитания, чем виды с к-стратегией, так как они быстро размножаются и распространяются. В то же время виды с к-стратегией быстро вытесняют виды с r-стратегией, которые тем временем перемещаются в другие местообитания. Дело в том, что популяции r-типа в силу особенностей динамики своего роста не могут долго оставаться в пределах одного местообитания, так как довольно быстро используют доступные им ресурсы. Как правило, такие виды занимают данный ареал в течение жизни одного поколения. Затем условия требуют переселения их на новое место. Такую стратегию называют порой стратегией «борьбы и бегства».
И все же следует признать, что для большинства организмов характерна стратегия промежуточного типа. Причем разные стратегии мы встречаем даже среди групп близкородственных организмов.
Маленькая птичка лазоревка проявляет, например, ярко выраженную r-стратегию. Она за один сезон способна увеличить свою численность более чем в 2 раза. К представителям этого типа стратегии можно отнести и известного у нас волнистого австралийского попугайчика.
Другое дело – альбатрос. Это птица с резко выраженной к-стратегией. Гигантская, с размахом крыльев более 3 метров, птица достигает половой зрелости лишь к 9-11 годам жизни. При этом альбатрос откладывает лишь одно яйцо в 2 года.
Хотя для большинства насекомых характерна r-стратегия, но для тех из них, кто имеет стабильное местообитание, характерна как раз к-стратегия. Примером могут служить мясные мухи, личинки которых питаются падалью. У одного из видов мух личинки живут в жидкости кувшинчатых листьев насекомоядного растения саррацении – более долговечном местообитании, чем падаль, которую используют другие виды. Самка этой мухи производит лишь 11 крупных личинок, в то время как самки родственных видов от 50 до 170.
Что же касается миграций саранчи, то одним из предположений объясняющих её поведение, как раз является резкая смена к-стратегии на r-стратегию. Причины этого могут быть как внутри популяции, так и вне неё.
Рекомендуемые темы для обсуждения.
1. Какие основные методы используются экологами для изучения популяций?
2. Охарактеризуйте понятия рождаемость и смертность.
3. Что демонстрируют кривые выживания?
4. Кривые роста.
5. Колебания численности популяций.
6. Какие два типа стратегии популяций встречаются в природе?
Раздел 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СООБЩЕСТВА И ЭКОСИТЕМЫ.
1.Что включают в себя понятия экосистемы, экологические сообщества, биоценозы, биогеоценозы?
Основные экологические процессы протекают в экологических сообществах. В экологической литературе встречаются различные термины, обозначающие сообщества живых организмов: биоценоз, экологическое сообщество, биогеоценоз, экосистема. Между этими терминами много общего, но есть и некоторые особенности, на которых следует обратить внимание.
Биоценоз или экологическое сообщество – это совокупность видов, обитающих на определенной территории и взаимодействий между ними.
Для биоценоза, таким образом, характерны определенные признаки, такие как видовое разнообразие, структура пищевой сети, биомасса, продуктивность.
Экосистема – понятие более широкое, чем биоценоз, так как рассматривает сообщество вместе со средой. Это понятие во многом тождественно понятию биогеоценоз, которое чаще применяется в русской литературе. И все же многие авторы вкладывают в эти понятия несколько разный смысл. Дело в том, что биогеоценоз – это устойчивое сообщество организмов, а экосистемы могут быть, как разной величины, так и разной устойчивости. Капля воды – это экосистема, но биогеоценозом её назвать никак нельзя.