Основные типы кривых выживаемости, кривые роста популяций , закон уменьшения отдачи , концепция поддерживающий емкости среды, экологические стратегии популяции.

Выживаемость — абсолютное число особей (или процент от исходного числа особей), сохранившихся в популяции за определенный промежуток времени: Z = n/N * 100%, где Z — выживаемость, %; n — число выживших; N — исходная численность популяции. Выживаемость зависит от ряда причин: возрастного и полового состава популяции, действия тех или иных факторов среды и др.

Выживаемость можно выразить в виде кривых выживания, которые отражают, как по мере старения снижается численность особей одного возраста в популяции.

Различают три основных типа кривых выживания:

1.кривая I типа свойственна организмам, смертность которых на протяжении всей жизни мала, но резко возрастает в ее конце (например, насекомые, погибающие после кладки яиц, люди в развитых странах, некоторые крупные млекопитающие);

2.кривая II типа характерна для видов, у которых смертность остается примерно постоянной в течение всей жизни (например, птицы, пресмыкающиеся);

3.кривая III типа отражает массовую гибель особей в начальный период жизни (например, многие рыбы, беспозвоночные, растения и другие организмы, не заботящиеся о потомстве и выживающие за счет огромного количества икринок, личинок, семян и т.п.).

Встречаются кривые, сочетающие черты основных типов (например, у людей, живущих в отсталых странах, и некоторых крупных млекопитающих кривая I типа вначале имеет резкое падение в связи с большой смертностью сразу после рождения).

Кривые роста популяций:

Если при незначительной эмиграции и иммиграции рождаемость превышает смертность, то популяция будет расти. Рост популяции является непрерывным процессом, если в ней существуют все возрастные группы. Скорость роста популяции при отсутствии каких-либо экологических ограничений описывает дифференциальное уравнение: dN/dt = rN, где N – численность особей в популяции; t – время; r – константа скорости естественного прироста.

J-образная модель роста популяции. Если r > 0, то со временем численность популяции становится больше. Рост происходит сначала медленно, а затем стремительно увеличивается по экспоненциальному закону, т.е. кривая роста популяции принимает J-образный вид.Такая модель основывается на допущении, что рост популяции не зависит от ее плотности. Считают, что почти любой вид теоретически способен увеличить свою численность до заселения всей Земли при достатке пищи, воды, пространства, постоянстве условий среды и отсутствии хищников. Эта идея была выдвинута еще на рубеже XVIII и XIX вв. английским экономистом Томасом Р. Мальтусом, основоположником теории мальтузианства.

S-образная модель роста популяции. Иное развитие получает ситуация при ограниченности пищевых ресурсов либо при скоплении токсичных продуктов (отходов) метаболизма. Первоначальный экспоненциальный рост в исходных благоприятных условиях со временем продолжаться не может и постепенно замедляется. Плотность популяции регулирует истощение пищевых ресурсов, накопление токсикантов и поэтому влияет на рост численности. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, и кривая выходит на некоторый стабильный уровень (график образует плато). Кривая такого роста имеет S-образную форму, и поэтому соответствующая модель развития событий называется S-образной. Она характерна, например, для дрожжей, фактором, ограничивающим их рост, является накопление спирта, а также для водорослей, самозатеняющих друг друга. В обоих случаях численность популяции не достигает уровня, на котором начинает сказываться нехватка элементов питания (биогенов).

концепция поддерживающий емкости среды:

ёмкость среды — это максимальный размер популяции вида, который среда может безусловно стабильно поддерживать, обеспечивать пищей, укрытием, водой и другими необходимыми благами.

Для популяции человека, необходимыми иногда так же признают гигиену и медицинское обслуживание. С увеличением плотности заселения рождаемость обычно падает вместе с увеличением смертности. Разность между рождаемостью и смертностью называют естественным приростом.

Таким образом, ёмкость среды это количество индивидов, проживание которых в данной среде не ведет к негативному воздействию на организм индивида и среду. Ниже ёмкости среды популяция, как правило, имеет положительный естественный прирост, при превышении ёмкости естественный прирост обычно становится отрицательным.

Емкость среды - пределы ресурсов, за счет которых существует вид (пища, убежища, места для размножения и т.п.) на данной территории; ограничивает максимальную численность популяции.

Емкость среды определяется, во-первых, количеством имеющихся в наличии жизненно важных средств существования, которые могут быть использованы особями популяций (например, корм), и, во-вторых, вредными воздействиями, например зимними холодами или сухой и жаркой летней погодой. Емкость окружающей среды может быть фиксированной или колеблющейся. Фиксированная верхняя граница плотности характерна для птиц с выраженным гнездовым поведением, например для синиц. При развешивании дуплянок на деревьях в богатых пищей лесах они могут селиться очень плотно.

Емкость среды - это такая численность популяции вида, которая может существовать в данной среде, без непрерывного изменения. Мы не считаем, что эта концепция имеет ограниченное значение. Максимальная емкость зависит от наличия пищи и пространства, но фактическая емкость может быть совершенно иной. Например, фактическая емкость для вида, при наличии очень эффективных хищников, может определяться взаимодействием между физическими условиями, наличием убежищ и свойствами хищника и жертвы по отношению ко всей окружающей среде, а не просто наличием определенного количества пищи или необходимым жизненным пространством. Таким образом, емкость среды может быть определена довольно просто или может являться производным чрезвычайно сложных биотических и абиотических взаимосвязей.

Комплекс свойств популяции, направленных на повышение вероятности выживания и оставление потомства, называется экологической стратегией выживания. Это общая характеристика роста и размножения. Сюда входят темпы роста особей, время достижения половозрелости, плодовитость, периодичность размножения и т.д.Экологические стратегии популяций отличаются большим разнообразием. Но при этом все их многообразие заключено между двумя типами эволюционного отбора, которые обозначаются константами логистического уравнения: r- стратегия и К -стратегия.

r-стратеги (r-виды, r-популяции) – популяции из быстро размножающихся, но менее конкурентоспособных особей. Имеют J -образную кривую роста численности, не зависящую от плотности популяции. Такие популяции быстро расселяются, но они малоустойчивы, к ним относятся бактерии, тли, однолетние растения и др.

К-стратеги (К-виды, К-популяции) – популяции из медленно размножающихся, но более конкурентоспособных особей. Имеют S -образную кривую роста численности, зависящую от плотности популяции. Такие популяции населяют стабильные местообитания. К ним относятся человек, деревья и др.

Следует отметить, что одну и ту же среду обитания разные популяции могут использовать по-разному, поэтому в одном и том же местообитании могут сосуществовать виды с r- и К -стратегиями. Между этими крайними стратегиями существуют переходы. Ни один из видов не подвержен только r- или только К -отбору.