"Биология. Биологические системы и процессы (профильный уровень) ", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Популяцию описывают не только по числу входящих в неё организмов: важно знать, насколько плотно они расселены, как часто появляются и погибают особи, как меняется их количество и кто входит в состав группы. Эти характеристики помогают понять, растёт популяция или сокращается, способна ли она к воспроизводству и как условия среды влияют на её устойчивость. Для сравнения данных нужно учитывать территорию и период наблюдения.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Численность популяции — общее число особей, входящих в популяцию на определённой территории или в определённом объёме среды. Это абсолютная величина: например, можно насчитать 80 зайцев на участке. Она нужна, чтобы оценивать размер группы и прослеживать, увеличивается ли или уменьшается её количество.
Плотность популяции — число особей, приходящееся на единицу площади или объёма. Её рассчитывают как отношение численности к площади или объёму, например в особях на гектар. Значение указывают вместе с границами территории и временем наблюдения: без них невозможно точно понять, какую среду описывают и с какими данными сравнивают.
Рождаемость и смертность — показатели появления новых особей и гибели особей в популяции за определённый промежуток времени. Их выражают числом организмов за период или соотносят с численностью популяции. Эти показатели позволяют выяснить, за счёт чего меняется группа, но сравнивать их можно только за сопоставимые промежутки и при учёте размера популяции.
Прирост популяции — изменение её численности за промежуток времени под влиянием рождаемости, смертности и миграций. Его получают, учитывая рождения и прибытие особей со знаком плюс, а гибель и выбытие — со знаком минус. Показатель нужен, чтобы отличать итоговое изменение количества организмов от одной только рождаемости.
Численность популяции не остаётся неизменной, потому что особи рождаются, погибают и перемещаются между территориями. Рождения и иммиграция увеличивают группу: в ней появляются новые организмы или прибывают уже существующие. Гибель и эмиграция уменьшают её, поэтому итоговое изменение зависит от соотношения всех четырёх процессов. Чтобы понять, что именно вызвало сдвиг, нужно учитывать их отдельно, а не объяснять его только размножением.
Плотность зависит от численности и размера среды, которую занимают организмы. Если одинаковое количество особей распределено на большой и маленькой площадях, на меньшей территории их будет больше на единицу площади. Поэтому две популяции с одинаковой численностью могут испытывать разную тесноту и конкуренцию за ресурсы. Указание границ территории и времени наблюдения делает сравнение осмысленным: за другой период или на другом участке условия могут измениться.
Рождаемость и смертность позволяют описать естественное изменение популяции, то есть появление и гибель особей. Однако простое число рождений за год не говорит о том, насколько интенсивно размножалась группа: 30 рождений в популяции из 200 особей и в популяции из 2000 — разные показатели относительно исходного размера. Кроме того, период наблюдения влияет на результат, поэтому показатели сравнивают за одинаковые промежутки времени. Так отделяют реальное различие в процессах от различия в масштабе или длительности учёта.
Возрастной и половой состав показывают, какие особи входят в популяцию и какая их часть может участвовать в размножении. Молодые особи ещё не обязательно способны оставить потомство, а доля половозрелых организмов определяет потенциальную возможность воспроизводства. Поэтому даже большая численность не гарантирует быстрого роста: если размножающихся особей мало, новых организмов может появляться немного. Состав популяции помогает оценить её возможное будущее, а не только количество особей в настоящий момент.
Пространственное распределение описывает, как особи размещены на территории: группами, равномерно или случайно. Группы возникают, когда ресурсы или места размножения сосредоточены в отдельных участках, либо когда организмам выгодно держаться вместе. Равномерное размещение может складываться при конкуренции или территориальном поведении, когда особи избегают слишком близкого соседства. Случайное распределение вероятнее там, где условия среды однородны, а взаимное влияние организмов невелико.
| Характеристика | Что показывает | Как выражают или определяют | От чего зависит значение |
|---|---|---|---|
| Численность | Общее количество особей | Подсчёт особей на выбранной территории или в объёме | Рождений, смертности, иммиграции и эмиграции |
| Плотность | Количество особей на единицу среды | Численность делят на площадь или объём | Численности и размера занимаемой территории или объёма |
| Рождаемость | Появление новых особей | Число родившихся за период; при необходимости учитывают размер популяции | Числа размножающихся особей и условий размножения |
| Смертность | Гибель особей | Число погибших за период; при необходимости учитывают размер популяции | Условий среды, возраста особей и других факторов |
| Прирост | Изменение численности за период | Родившиеся − погибшие + прибывшие − выбывшие | Рождаемости, смертности и миграций |
| Возрастной и половой состав | Соотношение особей разных возрастов и полов | Определяют долю соответствующих групп | Рождения, смертности, миграций и продолжительности жизни |
| Пространственное распределение | Размещение особей в пределах территории | Выделяют групповое, равномерное или случайное | Ресурсов, условий среды и взаимодействий организмов |
Таблица помогает различать характеристики, которые описывают разные стороны популяции: количество, изменение, состав или размещение. При решении задачи сначала выберите подходящую строку, затем проверьте, какие исходные данные нужны для расчёта. Для корректного сравнения не забывайте о периоде наблюдения и границах территории.
Задача 1. На участке площадью 2 га учтено 80 зайцев. Определите плотность популяции. Здесь известны численность и площадь, поэтому нужно найти количество особей, приходящееся на один гектар. Единицей результата будут зайцы на гектар.
Ответ: плотность популяции равна 40 зайцам на гектар.
Задача 2. За год в популяции из 200 особей родилось 30 и погибло 18. Найдите изменение численности, не учитывая миграции. Чтобы найти именно прирост, сравним число появившихся особей с числом погибших. Исходная численность пригодится, если затем потребуется вычислить новое общее количество организмов.
Ответ: прирост за год составил 12 особей. Это не итоговая численность популяции: чтобы её получить, надо прибавить прирост к исходным 200 особям.
Задача 3. В начале года популяция насчитывала 500 особей; за год родилось 90, погибло 55, прибыло 20 и выбыло 35 особей. Определите численность в конце года и объясните влияние факторов. Сначала учитываем все процессы со знаками: рождения и прибытие увеличивают число организмов, гибель и выбытие уменьшают. Затем полученный прирост прибавляем к численности в начале года.
Ответ: в конце года в популяции 520 особей. Рождения и иммиграция увеличили численность, а смертность и эмиграция уменьшили её, но суммарный результат оказался положительным.
Первая ошибка — путать численность и плотность: численность является общим количеством особей, а плотность соотносит их с площадью или объёмом. Такое смешение часто возникает потому, что оба показателя описывают количество организмов. Проверьте себя: если в ответе нет площади или объёма в единице измерения, скорее всего, вы нашли численность, а не плотность.
Вторая ошибка — сравнивать рождаемость или смертность без учёта периода наблюдения и размера популяции. Например, число рождений за год нельзя напрямую сопоставить с числом рождений за несколько лет, а одинаковое число рождений в группах разного размера не означает одинаковую интенсивность размножения. Перед сравнением проверьте, совпадают ли интервалы и понятен ли масштаб популяций.
Третья ошибка — считать прирост равным числу родившихся. Так поступают, когда забывают, что часть особей может погибнуть, а другие — прибыть или покинуть территорию. Для проверки запишите четыре слагаемых: рождения и прибытие со знаком плюс, гибель и выбытие со знаком минус.
Четвёртая ошибка — принимать групповое распределение за равномерное. Если организмы собрались у водоёма, кормового участка или места размножения, они образуют скопление, а не размещаются равномерно. Посмотрите, одинаково ли особи удалены друг от друга: регулярные интервалы указывают на равномерность, а локальные скопления — на групповое размещение.
Для изучения экологических характеристик нужно знать, что такое популяция и ареал — территория распространения вида, — а также понимать основные формы размножения организмов. Эти понятия помогают определить, какие особи и какую территорию учитывать при наблюдениях. Численность, плотность и прирост применяют при изучении динамики популяций и факторов, регулирующих их количество. Возрастной состав и размещение организмов помогают объяснять взаимодействия видов и устойчивость экосистем.
Чем численность популяции отличается от её плотности?
Численность — это общее количество особей популяции на выбранной территории. Плотность показывает, сколько особей приходится на единицу площади или объёма.
Почему плотность нельзя указать без площади или объёма?
Плотность получают, соотнося число особей с площадью или объёмом среды. Без этой величины нельзя понять, насколько тесно они расселены, и корректно сравнить разные территории.
Как рассчитать прирост популяции за год?
Из числа родившихся вычитают число погибших, а затем учитывают миграции: прибавляют иммигрантов и вычитают эмигрантов. Результат показывает изменение численности за год, а не её итоговое значение.
Как миграции влияют на численность популяции?
Иммиграция — прибытие особей — увеличивает численность, а эмиграция, то есть уход особей, уменьшает её. Поэтому при расчёте прироста учитывают миграции наряду с рождениями и смертями.
Почему возрастной состав важен для будущего популяции?
Возрастной состав показывает, сколько в популяции молодых, размножающихся и старых особей. Если доля способных к размножению организмов велика, у популяции выше потенциальная возможность воспроизводства.
§54. Экологические характеристики популяции
