Деякі положення популяційної екології

Якщо головним об'єктом досліджень аутекології є система „організм - середовище", то популяційна екологія (демекологія) вивчає стосунки у надорганізмовій системі „ популяція - середовище " (демоцен). Демоцен — система, що складається з популяції (одновидової групи особин) та її середовища.

Вид (біологічний) — сукупність близькоспоріднених організмів, що характеризуються морфологічними, фізіологічними та еколого-географічними особливостями. Для всіх особин одного виду характерні єдність філогенетичного (історичного) походження, однаковий тип обміну речовин, плодючість потомства, що походить від схрещування особин цього виду, поширення в межах певної території (суходолу, акваторії), яку називають ареалом виду.

Популяція - сукупність особин будь-якого виду організмів (рослини, тварини, мікроби), в якій організми можуть обмінюватися генетичною інформацією, займати певний простір і мають характерні ознаки:

чисельність і густота; народжуваність і смертність; просторова, статева, вікова і ієрархічна структура тощо. Існують також інші визначення терміну копуляція': 1) сукупність особин одного виду, що протягом великої кількості поколінь населяють певний простір; 2) усе населення якоїсь певної території (країни, провінції, будь-якої іншої адміністративної одиниці); 3) особини близьких видів, що разом мешкають на спільної території (акваторії).

Екологічна популяція - особини одного виду, що мешкають у межах одної екосистеми (одного біогеоценозу).

Умови формування, структуру та динаміку розвитку популяцій окремих видів вивчає популяційна екологія (демекологія).

Між рослинами і тваринами існує чимало відмінностей, які проявляються як на рівні окремих організмів, так і на популяційному рівні. Найбільш важливі особливості рослин виходять з їх нерухомого способу життя та відсутності у багатьох рослин чітких меж серед окремих особин. У тварин, завдяки рухомості, існує можливість вибору місць для помешкання та розмноження. Це може знімати стреси, викликані несприятливою дією ЕФ, дефіцитом ресурсів або локальним переселенням, шляхом міграції. Рослини таких можливостей не мають. Вони реагують на стресові фактори пластичністю розмірів та форм. Для забезпечення розмноження рослин потрібні посередники, які забезпечують транспорт як гамет до місць запилення, так насіння до місць їхнього майбутнього проростання. У тварин розмноження є процесом індивідуальним і на цей період материнські особини, навпаки, ізолюються, скорочують екологічну свою нішу [9].

Кожна популяція може бути охарактеризована певними параметрами: 1) чисельність - загальна кількість особин, які входять до складу даної популяції; 2) щільність - кількість особин, що припадає на одиницю території або одиницю об'єму простору, яку займає популяція;

3) запас біомаси популяції в цілому в розрахунку на одиницю площі чи об'єму; 4) народжуваність - число нових особин, що з'являються В популяції при народженні; 5) смертність - кількість особин, що відмирають у певний проміжок часу; 6) ріст популяції - співвідношення народжуваності і смертності, що призводить до збільшення або зменшення чисельності особин в популяції.

Структура популяції - це її склад за статево-віковими, генетичними та іншими ознаками. Загибель або різке скорочення чисельності популяції, як правило, викликає ланцюгову реакцію в більшому угрупованні — біоценозі, і може спричиняти коливання чисельності і навіть загибель деяких популяцій інших видів (наприклад, зникнення одного виду рослий викликає загибель від 3-4 до 20-30 видів тварин). Структура популяції не є стабільною, а змінюється під впливом різних факторів середовища (абіотичних умов, біотичних факторів, антропогенних навантажень).

У природних умовах існує така кількість особин у популяціях, яка найбільшою мірою відповідає потребам відтворення. Популяції, чисельність яких є незначною, більш екологічно вразливі. Під густотою популяції розуміють кількість особин популяції на певній ділянці території (наприклад, для великих тварин - на 20000 га, для ґрунтових безхребетних - на 1 м²). Період у розвитку популяції, коли кількість не змінюється (буває дуже рідко), називається фазою рівноваги.

Просторова структура. Кожна популяція розміщується в тому чин іншому просторі. У рослин у зв'язку з прикріпленим способом життя він легко й наочно визначається та називається популяційним полем. Кожне популяційне поле рослин має свою екологічну ціну, яка визначається наявністю ресурсів і умов, необхідних для життя, та відсутністю ЕФ, несприятливих для живих організмів. Ємність середовища в значній мірі й визначає розмір популяції, і в багатьох випадках вона більш важлива, ніж просто розмір доступного для популяції фізичного простору. Просторова структура популяції пов'язана з характером розміщення особин в межах ареалу популяцій (рівномірний, випадковий і груповий). Повністю ізольоване життя організмів не зустрічається, оскільки було б неможливим здійснення їх основної життєвої функції - розмноження. Територія проживання тварин підрозділяється на певні ранги (в її межах виділяються кормова територія, гніздова територія тощо). Тип заселення території залежить від виду тварин; в одних випадках територія, яку займає популяція, розподіляється серед сімейних пар, в інших - особини утворюють стадо, зграю і т.д. Окремим видам тварин властивий осілий спосіб життя, для інших - кочовий.

Динаміка популяції - зміни численності, статевого та вікового складу популяцій, що визначаються внутрішньопопуляційними процесами і взаємодіями популяцій різних видів.

Статева структура характеризується співвідношенням між особинами чоловічої і жіночої статей (у рослин тичинкові та маточкові), яка має велике значення для подальшого зростання чисельності популяції. У живих організмів спостерігається не тільки розподіл на самців та самиць, але й широкий спектр проміжних показників за статтю особин.

Вікова структура відображає поділ чисельності популяції за віковими групами. Якщо покоління нових особин з'являється в популяції одноразово та перехід з одного вікового стану до і іншого йде синхронно, то в такій популяції вікова структура не виражена. Але у переважній більшості випадків популяції рослин та тварин складаються з особин різного віку.

Народжуваність і смертність є основними показниками динаміки популяцій і за їх співвідношенням говорять про баланс популяцій. Природна здатність видів збільшувати свою чисельність, називається біотичним потенціалом; його величина (R) дорівнює різниці між народжуваністю (В) і смертністю (D) в популяції протягом певного часу:

R = В - D. Загальний хід зміни чисельності особин в популяції визначається рівнянням:

N_t+I = N_t + В – D + І- Е, (2.1)

де N - чисельність особин в популяції; В — народжуваність; D - смертність; I - імміграція; Е - еміграція; (- час. Розміри популяції можуть зростати або за рахунок великої народжуваності, або за рахунок високої імміграції, або за рахунок поєднання обох цих факторів. Знижує розмір популяції смертність та еміграція особин за межі простору популяції.

Взаємодія живих організмів є своєрідним двигуном динамічного розвитку популяцій, а його пальним є біотичні і абіотичні ресурси [7]. Основні типи взаємодій між популяціями (нейтралізм, конкуренція, аменсалізм, паразитизм, хижацтво, коменсалізм, симбіоз тощо) розглянуті вище (див. 2.].2).

В усіх випадках використання біологічних ресурсів (лікарських, сировинних, рибних, мисливських тощо) спирається на здатність природних популяцій до автономної регуляції чисельності. Після вилучення з популяції деякої частини особин, їхня чисельність в популяції поступово відновлюється, а в багатьох випадках веде до збільшення потенціалу її відтворювання. А.В. Яблоков [17] підкреслював, що визначення меж відведення особин та біомаси популяцій є центральним завданням природокористування. Популяція є першим акцептором, який сприймає всю різноманітність порушень, що вносить в НПС діяльність людини. Якщо антропогенна діяльність навіть і не направлена прямо на ту чи іншу популяцію, вона опосередковано сприймає такі дії. Перевищення порогів використання популяцій завжди загрожує серйозними наслідками (наприклад, критичне зниження чисельності популяції атлантичного оселедця у 1975 році обумовило нерентабельність його промислового вилову, а сама популяція до цих пір не відновили свою базову чисельність). Окрім чисельності особин, стійкість популяцій б умовах користування визначається і рядом інших популяційних параметрів -статевою, віковою та розмірною, просторовою структурою та ін. При постійному спостереженні (моніторингу) за популяційними параметрами та контролі за величиною вилучення особин популяції можуть існувати та-зберігати свої властивості необмежене довгий час [9].

Питання для самоконтролю

1. Дати визначення термінам "середовище", "середовище життя".

2. Що таке "екологічний фактор"?

3. За якими ознаками класифікуються екологічні фактори?

4. Що таке моноцен?

5. В чому суть закону толерантності?

6. Які існують екологічні фактори?

7. Які фактори відносяться до абіотичних? Дайте коротку характеристику.

8. Охарактеризуйте такі абіотичні фактори як температура і світло.

9. Охарактеризуйте едафічні фактори.

10. Охарактеризуйте фактори водного середовища.

11.Які існують типи взаємодій між організмами?

12.Що таке нейтралізм і конкуренція?

13. У чому суть закону Г.Ф. Гаузе? Н.Що таке екологічна ніша?

15.Поясніть терміни "аменсалізм", "хижацтво".

16.Поясніть терміни "паразитизм", "коменсалізм",

17.Поясніть терміни "симбіоз" і "коеволгоція". ІВ.Які фактори належать до факторів живлення?

19.Що таке фотосинтетики та хемосинтетики?

20.Які існують шляхи формування ланцюгів живлення?

21. Дати визначення антропогенних факторів.

22.Що є об'єктом вивчення популяційної екології?

23. Що таке демоцен?

24. Які параметри використовують для характеристики популяцій?

25.Що таке структура та густота популяції?

26.Що таке просторова структура популяцій?

27.Що таке статева та вікова структура популяцій?

28.Що є показниками динаміки популяцій?