§ 54. Популяции

Определения и обозначения

Популяция — группа особей одного вида, длительно обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся между собой и относительно изолированных от других таких групп. Иными словами, это не любые встреченные рядом организмы, а группа, внутри которой чаще происходит обмен наследственным материалом. Понятие популяции помогает описывать, как существует вид в природе.

Ареал популяции — территория, в пределах которой обитают её особи. Его границы зависят от подходящих условий среды и способности организмов расселяться: например, река или горы могут затруднить перемещение. Знание ареала позволяет понять, где искать популяцию и какие условия ограничивают её распространение.

Численность популяции — общее количество особей, входящих в неё. Это значение не обязательно остаётся постоянным: оно меняется со временем из-за рождения, гибели и перемещения организмов. По численности можно оценивать размер группы, но нельзя понять, насколько тесно особи расположены друг к другу.

Плотность популяции — число особей, приходящееся на единицу площади или объёма. Например, можно рассчитать количество растений на гектар или рыб на кубический метр воды. В отличие от численности, плотность учитывает размеры территории и поэтому помогает сравнивать участки разной площади.

Как это устроено

Особей одного вида разделяют на популяции, потому что в природе они занимают определённые территории, а не образуют единую группу по всему ареалу вида. Живущие рядом организмы чаще встречаются и скрещиваются друг с другом, чем с удалёнными особями. Поэтому между популяциями обмен наследственными вариантами обычно ограничен, хотя изоляция не всегда бывает полной.

Численность отражает итог нескольких процессов, происходящих одновременно. Рождение новых особей и прибытие из других мест увеличивают группу, а гибель и уход с территории уменьшают её. Чтобы выяснить изменение за период, нужно учесть все четыре составляющие, а не только число родившихся или погибших.

Численность и плотность описывают популяцию с разных сторон. Одинаковое число особей может занимать маленькую или большую территорию: в первом случае на единицу площади приходится больше организмов. Поэтому сравнение только общих чисел не показывает, насколько тесно популяции заселяют свои участки.

Структура популяции — это соотношение особей разного возраста и пола, а также их распределение в пространстве. Возрастной и половой состав связан с тем, сколько особей способны размножаться сейчас и какое потомство может появиться в будущем. Пространственное распределение влияет на встречи между организмами, доступ к пище и укрытиям, а значит, и на их выживание.

Популяция важна не только для описания численности и состава вида. Наследственные различия существуют между её особями, а естественный отбор сохраняет варианты, которые помогают выживать и размножаться в данных условиях. Если успешные наследственные признаки становятся распространённее в группе, со временем меняется и популяция; поэтому её считают единицей эволюции.

Основные характеристики популяции

Пользуясь таблицей, сначала определите, какую именно характеристику требуется описать: общее число, плотность или состав группы. Затем обратите внимание на её значение для популяции. Для сравнения участков особенно важно не путать численность и плотность.

Разбор задач

На лугу площадью 2 га учли 80 особей растения. Нужно найти плотность популяции на 1 га. Плотность показывает количество особей на единицу площади, поэтому общее число надо разделить на площадь. Результат запишем вместе с единицей измерения.

1. Запишем численность: 80 особей, площадь: 2 га.
2. Разделим число особей на площадь: 80 ÷ 2 = 40.
3. Укажем, что найдено количество особей на один гектар.

Ответ: плотность равна 40 особям на 1 га.

В начале года в популяции было 120 зайцев. За год родилось 45, погибло 30, прибыло 12 и ушло 7 особей. Чтобы получить итоговое число, прибавим рождения и прибывших, а затем вычтем погибших и ушедших. Такой порядок отражает, какие события увеличивают группу, а какие уменьшают.

1. Начальная численность — 120 зайцев.
2. Добавим родившихся и прибывших: 120 + 45 + 12 = 177.
3. Вычтем погибших и ушедших: 177 − 30 − 7 = 140.

Ответ: к концу года в популяции 140 зайцев.

На первом участке живут 150 особей на 3 км², на втором — 100 особей на 1 км². Сравним отдельно общее число особей и плотность, потому что территории имеют разную площадь. Для плотности разделим численность каждого участка на его площадь.

1. Сравним численность: 150 особей больше, чем 100.
2. Для первого участка найдём плотность: 150 ÷ 3 = 50 особей на 1 км².
3. Для второго участка найдём плотность: 100 ÷ 1 = 100 особей на 1 км².

Ответ: на первом участке численность больше, но плотность выше на втором. Разные результаты получились потому, что на первом участке особи распределены по большей площади.

Типичные ошибки

Ошибка — считать популяцией любую группу особей одного вида, например всех животных, замеченных в одном месте. Такое определение пропускает длительное совместное обитание и возможность скрещивания внутри группы. Ошибку допускают, потому что сосредоточиваются только на принадлежности к виду. Проверьте себя: можно ли обосновать общую территорию и связи между особями этой группы?

Численность иногда принимают за плотность, хотя первая — общее число организмов, а вторая учитывает площадь или объём. Это смешение возникает, когда в задаче есть числа, но не замечают единицы измерения. Проверьте, требуется ли ответ в особях или в особях на гектар, квадратный километр либо единицу объёма.

Границы популяции не обязательно совпадают с границами районов, стран или заметных природных объектов. Их определяют условия обитания и то, как организмы расселяются, поэтому условная линия на карте сама по себе ничего не доказывает. Чтобы проверить вывод, выясните, где особи действительно живут и насколько свободно перемещаются между группами.

Популяцию ошибочно представляют постоянной по числу и составу. Такое впечатление может возникнуть, если наблюдать её недолго или учитывать только один процесс, например рождение. Проверьте себя: учтены ли гибель, прибытие и уход, а также различия в возрасте, поле и расположении особей?

Связь с другими темами

Перед изучением популяций полезно вспомнить признаки вида и способность его особей скрещиваться с образованием потомства. Эти знания помогают понять, почему популяцию рассматривают как часть вида, а не как отдельный вид. При изучении эволюции тема пригодится для объяснения действия естественного отбора на наследственные различия внутри групп.

Численность и плотность используют в экологии, чтобы оценивать состояние видов и изменения их групп. Эти показатели помогают понять, сокращается ли популяция и нуждается ли она в охране. Для правильного сравнения важно учитывать и число организмов, и площадь или объём их обитания.

Что запомнить

• Популяция объединяет особей одного вида, живущих на общей территории.
• Особей внутри популяции связывает возможность скрещивания.
• Популяции одного вида могут быть относительно изолированы друг от друга.
• Численность — общее количество особей, плотность — их количество на единицу площади или объёма.
• На численность влияют рождения, гибель, прибытие и уход особей.
• Возрастной, половой и пространственный состав относятся к структуре популяции.
• Популяция — форма существования вида и единица эволюционных изменений.