что влияет на численность популяции
Численность и рост популяции: факторы регуляции численности популяции
Содержание:
Численность популяций любого вида в природе не остаётся неизменной. Колебания численности в первую очередь связаны с пищей, убежищами, местами для размножения. Неограниченному росту численности популяции препятствует нехватка ресурсов для существования на любой территории. Отклонения показателей численности от оптимального (среднего) уровня вызывают многие факторы окружающей среды. Возвращение к среднему показателю в биологии называется регуляцией.
Популяции
Для характеристики популяции используются такие показатели, как численность (общее число организмов данного вида в местообитании), рождаемость, смертность. Один из основных параметров — плотность или количество особей на единицу поверхности (в единице объёма).
Важны и другие показатели:
При изучении конкретной популяции обращают внимание на её численность и плотность. Пример: численность волков может быть ограничивающим фактором для зайцев. Волк питается травоядными животными, а при высокой численности хищников им требуется больше корма. Численность популяции зайцев может сильно сократиться. И наоборот, сокращение численности хищников ведёт к увеличению численности популяции жертв — размножению грызунов, распространению среди них инфекционных заболеваний.
При чрезмерном увеличении численности и плотности популяции возрастает сила давления, оказываемая на среду обитания и другие живые организмы. При сокращении численности существует опасность исчезновения данного вида, сокращения биоразнообразия. Кроме того, экологическую нишу исчезающего вида может занять более агрессивный.
Если условия оптимальные для популяции, то численность организмов данного вида увеличивается с максимальной скоростью. Так происходит при обилии пищи, отсутствии врагов и перенаселении самой популяции. Примеры таких изменений: «цветение» воды в стоячих водоёмах из-за усиленного размножения водорослей, вспышки размножения саранчи.
Неоднородность популяции — это фактор благоприятный для выживания. Наоборот, внутри- и межвидовая конкуренция в условиях нехватки ресурсов приводят к замедлению роста популяций. В какой-то момент времени численность достигает уровня, когда рождаемость равна смертности. Такое состояние называется равновесной плотностью популяции.
Как регулируется численность популяции
В природе никогда не происходит неограниченный рост численности. Действуют лимитирующие факторы, поэтому виды не размножаются бесконечно. Суммарные потребности особей одного вида в определённом ресурсе могут превышать его количество в экосистеме. Организмы начинают конкурировать за ресурс, а те, что его недополучают, слабеют, перестают размножаться либо гибнут.
Рассмотрим факторы, влияющие на численность популяций: не зависящие и зависящие от её плотности. Не зависящими от плотности считаются такие факторы, на действие которых не влияет изначальная численность и плотность популяции. К этой группе относятся сильные морозы, засухи, ураганы, наводнения. Число погибших и выживших особей в результате природной стихии не зависит от первоначальной численности и плотности популяции.
Разберём задание: «Какой абиотический фактор среды вызывает миграцию птиц?»
Перелёты пернатых связаны не с одним фактором, а с природным механизмом регуляции сезонных изменений в жизни птиц. Уменьшается количество корма, его становится недостаточно для всех особей, усиливаются внутри- и межвидовая конкуренции. Сигналом к началу миграции является изменение длины дня, что приводит к гормональным изменениям в организме перелётных птиц.
Факторы, зависящие от плотности, сильнее влияют на популяцию по мере роста её численности и увеличения плотности. К этой группе относятся биотические факторы — внутри- и межвидовые. Чем выше плотность особей, тем сильнее действуют эти факторы.
Зависят от плотности:
Действие этих факторов повышается по мере увеличения плотности, что препятствует в дальнейшем неблагоприятному росту численности популяции. Наблюдается отрицательная зависимость или обратная связь.
Мой конспект — конспекты, шпаргалки, лекции
Наши партнеры
Факторы влияющие на численность популяции
Важным фактором, вызывающим колебания численности популяции является рождаемость. Ее влияние на численность популяции зависит от наличия особей, способных к размножению, их плодовитости, частоты генераций, выживаемость молоди, соотношение периода размножения к общей продолжительности жизни особей вида. Известно, что одни виды дают за год одну генерацию потомков. их называют моновольтиннимы. Виды, дают несколько поколений за год, называют поливольтинными. Такими же будут по составу и популяции этих видов. Поливольтинными является дрозофилы, тли, которые дают до 15 партеногенетических поколений.
По количеству периодов размножения в течение жизни различают виды моноциклические и полициклические.
Моноциклические есть виды с коротким периодом жизни и одним периодом размножения (угорь, майский хрущ, однолетние растения и др.)..
Полицикличнисть, т.е. повторные размножения в течение жизни, свойственная большинству позвоночных и многим беспозвоночным животным, многолетним растениям.
По плодовитости, то она высока у тех видов, оказавшихся в неблагоприятных условиях (высокая смертность, усиленное влияние хищников, отсутствие заботы о потомстве). У видов, которым свойственны различные формы заботы о потомстве, плодовитость невысока. Таковы большинство видов птиц, млекопитающих.
Численность популяции может изменяться за счет миграции особей из другой популяции и расселения
. Миграция осуществляется путем вселения или выселения особей из одной популяции в другую.
Выселение особей из популяции при чрезмерной численности или вследствие конкуренции или пополнения ее особями из других популяций называется дисперсией популяции. Она отражает стремление вида к расширению своего ареала. Розселювальна дисперсия повышается при увеличении плотности, а в период депрессии численности популяции усиливается процесс вселения особей из других популяций.
На новых территориях при благоприятных условиях темп роста численности особей популяции изначально высок. Впоследствии, при достижении определенной плотности особей, популяция прекращает воспроизведение. Такой тип заселения новой среде присущ видам, для которых
жизненно важно быстрое овладение ресурсами. Он наблюдается у нематод, клещей, некоторых видов насекомых (колорадский жук), живущих в кучах навоза, на растительных остатках. Мелкие нематоды, населяющие конский и коровий навоз, могут пройти свой жизненный цикл в течение нескольких часов, тогда как виды, живущие на своих постоянных территориях, развиваются в пределах двух — трех недель.
Различные факторы, влияющие на популяции, можно разделить по особенностям действия на две группы:
1. Факторы, вылил которых не зависит от плотности популяции.
Таковы климатические факторы, действие которых подобна при разной плотности популяций. Примером могут быть последствия внезапного сильного похолодания весной, что приводит к гибели многих перелетных птиц, которые возвращаются из теплых краев.
2. Факторы, влияние которых зависит от плотности популяции.
Такие факторы вызывают различные изменения в популяциях с разной плотностью особей. Связь факторов с плотностью может быть положительным и отрицательным. Так, смертность, преимущественно растет с увеличением плотности, находится в прямой связи с плотностью. Рождаемость с увеличением плотности падает, находится в обратном связи с ней. В результате действия этих факторов наступает определенная стабильность плотности популяции, при которой популяция прекращает свой рост. Преимущественно так действуют на популяцию биотические факторы (конкуренция, хищничество, заболевания).
Однако, действие зависимых и независимых от плотности факторов может менять свой характер в разных популяциях и в пределах одной популяции в разное момент их роста.
Популяции, под влиянием факторов в процессе своего роста дают регулярные или случайные взрывы численности, называются оппортунистическими. Таковы популяции однолетних растений, многие виды насекомых, в которых наблюдается резкое увеличение численности весной и в течение лета, которое после этого значительно сокращается.
Популяции, которые обычно находятся в состоянии близком к равновесию, то есть соответствия плотности и состояния ресурсов, называют равновесными. Таковы популяции многих позвоночных животных. Они значительно более устойчивы, если не меняется количество ресурсов среды (рис. 7.5).
Выяснение механизмов, лежащих в основе изменения численности популяций, — очень важная экологическая проблема.
Темпы роста численности особей с увеличением плотности снижаются с целью предотвращения перенаселению. Последнее очень опасно для любой популяции, так как приводит к быстрому истощению кормовых и территориальных ресурсов, усиливает конкуренцию, способствует развитию паразитов, ослабляет популяцию. Однако, некоторые виды только массовым размножением могут противостоять выедания их хищниками и вытеснению конкурентов.
Изучая популяцию, изменения ее численности, эколог должен проанализировать все те процессы, которые отражают взаимодействие ее особей с окружающей средой, способность популяции к воспроизводству, адаптацию к неблагоприятным условиям. При определении численности популяции необходимо учитывать основные параметры, от которых она зависит в конкретной среде.
Для этого можно воспользоваться формулой:
Nn = Nt + B — D + C — E (7.3)
где Nn — количество особей популяции в настоящее время;
Nt — количество особей, проживающих на данной территории ранее (например, год назад);
В — количество особей, родившихся в течение данного отрезка времени;
D — количество особей, погибших за это время;
С — количество особей, которые вселились из других популяций;
Е — количество особей, которые эмигрировали в другие популяции.
Сравнивая данные исследований популяции в различных экологических условиях, можно судить о механизмах влияния внешних факторов на рождаемость, смертность, характер миграции, которые определяют численность и состояние популяции.
Факторы, изменяющие численность популяции, их классификация и характеристика.
Важным фактором, вызывающим колебания численности популяции является рождаемость. Ее влияние на численность популяции зависит от наличия особей, способных к размножению, их плодовитости, частоты генераций, выживаемость молоди, соотношение периода размножения к общей продолжительности жизни особей вида. Известно, что одни виды дают за год одну генерацию потомков. их называют моновольтиннимы. Виды, дают несколько поколений за год, называют поливольтинными. Такими же будут по составу и популяции этих видов. Поливольтинными является дрозофилы, тли, которые дают до 15 партеногенетических поколений.
По количеству периодов размножения в течение жизни различают виды моноциклические и полициклические.
Моноциклические есть виды с коротким периодом жизни и одним периодом размножения (угорь, майский хрущ, однолетние растения и др.)..
Полицикличнисть, т.е. повторные размножения в течение жизни, свойственная большинству позвоночных и многим беспозвоночным животным, многолетним растениям.
По плодовитости, то она высока у тех видов, оказавшихся в неблагоприятных условиях (высокая смертность, усиленное влияние хищников, отсутствие заботы о потомстве). У видов, которым свойственны различные формы заботы о потомстве, плодовитость невысока. Таковы большинство видов птиц, млекопитающих.
Численность популяции может изменяться за счет миграции особей из другой популяции и расселения
. Миграция осуществляется путем вселения или выселения особей из одной популяции в другую.
Выселение особей из популяции при чрезмерной численности или вследствие конкуренции или пополнения ее особями из других популяций называется дисперсией популяции. Она отражает стремление вида к расширению своего ареала. Розселювальна дисперсия повышается при увеличении плотности, а в период депрессии численности популяции усиливается процесс вселения особей из других популяций.
На новых территориях при благоприятных условиях темп роста численности особей популяции изначально высок. Впоследствии, при достижении определенной плотности особей, популяция прекращает воспроизведение. Такой тип заселения новой среде присущ видам, для которых
жизненно важно быстрое овладение ресурсами. Он наблюдается у нематод, клещей, некоторых видов насекомых (колорадский жук), живущих в кучах навоза, на растительных остатках. Мелкие нематоды, населяющие конский и коровий навоз, могут пройти свой жизненный цикл в течение нескольких часов, тогда как виды, живущие на своих постоянных территориях, развиваются в пределах двух — трех недель.
Различные факторы, влияющие на популяции, можно разделить по особенностям действия на две группы:
1. Факторы, вылил которых не зависит от плотности популяции.
Таковы климатические факторы, действие которых подобна при разной плотности популяций. Примером могут быть последствия внезапного сильного похолодания весной, что приводит к гибели многих перелетных птиц, которые возвращаются из теплых краев.
2. Факторы, влияние которых зависит от плотности популяции.
Такие факторы вызывают различные изменения в популяциях с разной плотностью особей. Связь факторов с плотностью может быть положительным и отрицательным. Так, смертность, преимущественно растет с увеличением плотности, находится в прямой связи с плотностью. Рождаемость с увеличением плотности падает, находится в обратном связи с ней. В результате действия этих факторов наступает определенная стабильность плотности популяции, при которой популяция прекращает свой рост. Преимущественно так действуют на популяцию биотические факторы (конкуренция, хищничество, заболевания).
Однако, действие зависимых и независимых от плотности факторов может менять свой характер в разных популяциях и в пределах одной популяции в разное момент их роста.
Популяции, под влиянием факторов в процессе своего роста дают регулярные или случайные взрывы численности, называются оппортунистическими. Таковы популяции однолетних растений, многие виды насекомых, в которых наблюдается резкое увеличение численности весной и в течение лета, которое после этого значительно сокращается.
Популяции, которые обычно находятся в состоянии близком к равновесию, то есть соответствия плотности и состояния ресурсов, называют равновесными. Таковы популяции многих позвоночных животных. Они значительно более устойчивы, если не меняется количество ресурсов среды (рис. 7.5).
Выяснение механизмов, лежащих в основе изменения численности популяций, — очень важная экологическая проблема.
Темпы роста численности особей с увеличением плотности снижаются с целью предотвращения перенаселению. Последнее очень опасно для любой популяции, так как приводит к быстрому истощению кормовых и территориальных ресурсов, усиливает конкуренцию, способствует развитию паразитов, ослабляет популяцию. Однако, некоторые виды только массовым размножением могут противостоять выедания их хищниками и вытеснению конкурентов.
Изучая популяцию, изменения ее численности, эколог должен проанализировать все те процессы, которые отражают взаимодействие ее особей с окружающей средой, способность популяции к воспроизводству, адаптацию к неблагоприятным условиям. При определении численности популяции необходимо учитывать основные параметры, от которых она зависит в конкретной среде.
Для этого можно воспользоваться формулой:
Nn = Nt + B — D + C — E (7.3)
где Nn — количество особей популяции в настоящее время;
Nt — количество особей, проживающих на данной территории ранее (например, год назад);
В — количество особей, родившихся в течение данного отрезка времени;
D — количество особей, погибших за это время;
С — количество особей, которые вселились из других популяций;
Е — количество особей, которые эмигрировали в другие популяции.
Сравнивая данные исследований популяции в различных экологических условиях, можно судить о механизмах влияния внешних факторов на рождаемость, смертность, характер миграции, которые определяют численность и состояние популяции.
*§ 39—2. Механизмы регуляции и поддержания численности природных популяций
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Биология. 10 класс |
| Книга: | *§ 39—2. Механизмы регуляции и поддержания численности природных популяций |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Суббота, 11 Декабрь 2021, 03:32 |
Оглавление
Преамбула
Рост численности популяций любого вида в природе никогда не бывает бесконечным, потому что ресурсы, за счет которых существуют виды (пища, убежища, подходящие места для размножения), на любой территории имеют пределы. Эти пределы ресурсов определяют емкость среды для конкретных популяций.
Когда под воздействием факторов окружающей среды происходит отклонение от оптимальных показателей численности (среднего уровня), говорят о процессе модификации численности. Возвращение к среднему уровню численности называется регуляцией. При этом воздействие на организмы экологических факторов, которые позволяют регулировать численность популяции, зависит от ее плотности. Под воздействием таких факторов происходит регуляция численности. К ним относятся биотические взаимоотношения и факторы-ресурсы абиотической среды.
Всякое значительное отклонение численности особей в популяциях от оптимальной связано с отрицательными последствиями для ее существования. В связи с этим популяции обычно имеют адаптационные механизмы, способствующие как снижению численности, если она значительно превышает оптимальную, так и ее восстановлению, если она уменьшается ниже оптимальных значений.
В природных системах с низким уровнем видового разнообразия численность популяций подвержена сильному воздействию абиотических и антропогенных факторов. Она зависит от погоды, химического состава среды и степени ее загрязнения. В системах с высоким уровнем видового разнообразия колебания численности популяций в основном контролируются биотическими факторами.
Все экологические факторы в зависимости от характера влияния на численность популяции можно разделить на две группы:
Факторы, независимые от плотности популяции
Факторы, независимые от плотности популяции, изменяют численность популяций в одном направлении, независимо от количества особей в них. Абиотические и антропогенные (за исключением природоохранной деятельности человека) факторы влияют на численность особей независимо от плотности популяции — это модифицирующие факторы. Так, суровые зимы снижают численность популяций пойкилотермных животных (змей, лягушек, ящериц). Толстый слой льда и отсутствие подо льдом достаточного количества кислорода снижают численность популяций рыб зимой. Сухие лето и осень с последующей морозной зимой уменьшают численность популяций жука колорадского. Неконтролируемый отстрел животных или отлов рыбы снижают восстановительные возможности их популяций. Высокие концентрации загрязнителей в окружающей среде отрицательно сказываются на численности всех чувствительных к ним видов.
Факторы, зависимые от плотности популяции
Факторы, зависимые от плотности популяции, изменяют ее численность в сторону оптимального уровня и предотвращают перенаселение, поэтому их еще называют регулирующими факторами. К ним относятся биотические и природоохранные антропогенные факторы. Зависимыми от плотности популяции факторами являются: запасы кормовых ресурсов, наличие естественных врагов, конкурентов, различные виды природоохранной деятельности. На рисунке видно, что изменение количества кормовых ресурсов приводит к синхронному изменению численности популяции. Как вы думаете, какие свойства популяции и в каком направлении будут при этом изменяться?
Так, численность популяций снижается пропорционально количеству хищников, паразитов, возбудителей болезней и возрастает пропорционально запасу кормовых ресурсов. Таким образом, их наличие в среде обитания сглаживает резкие колебания численности популяции и способствует ее поддержанию в равновесном состоянии.
Когда численность популяции приближается к емкости среды, возникает нехватка корма вследствие его усиленного выедания. И тогда приводится в действие механизм регуляции численности популяции через внутривидовую конкуренцию за лимитирующие ресурсы. Если плотность популяции высокая, ее регулирует повышение смертности в результате обострения конкуренции. Часть особей погибает либо из-за нехватки корма (травоядные животные), либо в результате физического или химического воздействия особей друг на друга. Повышение смертности приводит к снижению плотности. Если плотность популяции низкая, происходит ее пополнение за счет увеличения рождаемости вследствие возобновления кормовых ресурсов и ослабления конкуренции.
Биологическая война — это умерщвление конкурентов внутри популяции путем прямого нападения (хищники одного вида). Резкое снижение кормовых ресурсов может приводить к возникновению каннибализма (поедание себе подобных). Химическая война — это выделение химических веществ, задерживающих рост и развитие или убивающих молодых особей (растения, водные животные). Проявление химической войны можно наблюдать на примере развития головастиков. При высокой плотности более крупные головастики выделяют в воду вещества, которые подавляют рост мелких особей. Поэтому завершают свое развитие только крупные головастики. Лишь после этого начинают расти мелкие головастики.
Регуляция численности популяции через количество кормовых ресурсов четко прослеживается на примере взаимодействия популяций хищника и жертвы. Они оказывают взаимное влияние на численность и плотность друг друга, вызывая повторяющиеся подъемы и спады численности обеих популяций, причем в этой системе колебаний увеличения численности хищника отстают по фазе от увеличений численности жертвы.
Примерно по тому же механизму осуществляется взаимная регуляция численности популяций паразита и хозяина при паразитизме. При повышении плотности популяции хозяина облегчается передача возбудителей от одной особи к другой, так как увеличивается частота контактов. В результате возникает вспышка заболевания, приводящая к увеличению смертности. Снижение плотности популяции хозяина препятствует переносу возбудителя, и здоровые особи начинают размножаться. Следовательно, хищники и паразиты в природе играют регулирующую роль, препятствуя чрезмерному росту численности других популяций. Полное их уничтожение может привести к нарушению равновесия в природных системах.
Важным механизмом регуляции численности в переуплотненных популяциях является стресс-реакция. Повышение плотности популяции приводит к увеличению частоты встреч между особями, что вызывает у них такие физиологические изменения, которые ведут либо к снижению рождаемости, либо к увеличению смертности. Это является причиной уменьшения численности популяции. Стресс не вызывает необратимых изменений в организме, а лишь приводит к временному блокированию некоторых функций. При устранении перенаселения способность к размножению быстро восстанавливается.
Все зависимые от плотности популяции механизмы регуляции численности включаются до того, как произойдет полное исчерпание ресурсов среды. Благодаря этому в популяциях сохраняются и поддерживаются оптимальные свойства и структура, что позволяет им длительно находиться в равновесном состоянии. Сохранение многочисленности популяций в пределах ареала обеспечивает сохранение и эволюцию вида.
Повторим главное. Факторы среды, влияющие на численность популяций, разделяют на: факторы, независимые от плотности популяции, и факторы, зависимые от плотности популяции. Регуляция численности популяций в природе осуществляется преимущественно через конкуренцию за ресурсы, хищничество, паразитизм. Благодаря регуляторным механизмам популяции сохраняют свое существование, а значит, и существование вида в целом.
Проверим знания
1. Почему в природе численность популяции не может быть слишком высокой или слишком низкой?
2. Что происходит с численностью популяции жертвы, если хищники отлавливают жертву медленнее, чем она успевает размножаться?
3. Как влияют на численность популяций факторы, независимые от их плотности? Приведите конкретные примеры.
1. Используя материал параграфа и дополнительную информацию, охарактеризуйте механизмы регуляции численности популяции жука короеда, вспышка численности которого представляет угрозу для лесов Беларуси. Поможет ли вырубка пораженных деревьев справиться с этой проблемой?
2. Если вас попросят разработать программу биологической борьбы с насекомым-вредителем, выберете ли вы для этого неспециализированных или специализированных хищников? Приведите аргументы в пользу своего выбора.
3. У хищных рыб — щуки, окуня, трески, наваги встречается такое редкое явление, как каннибализм, то есть поедание себе подобных. В чем биологический смысл этого явления?
Индивидуальное домашнее задание. Составьте экологический прогноз для популяций смешанного леса, в котором был проведен полный отстрел популяции волков.