"Биология. Введение в общую биологию и экологию", Каменский А.А., Крискунов Е.А., Пасечник В.В.
Численность популяции меняется под действием рождаемости, смертности, переселений и условий среды. Эти изменения называют популяционными волнами: они могут быть регулярными или нерегулярными. Ограниченные ресурсы, погода, конкуренция, хищники и болезни сдерживают рост популяций или вызывают их сокращение. Понимание таких колебаний помогает объяснить связи между видами и оценить устойчивость природных сообществ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Популяция — совокупность организмов одного вида, длительно обитающих на общей территории и свободно скрещивающихся между собой. Проще говоря, это группа особей одного вида, связанных общим местом жизни и размножением. Понятие популяции помогает понять, о какой именно группе организмов говорят, когда описывают изменения в природе.
Численность популяции — общее количество особей популяции на определённой территории или в определённый момент времени. Её можно представить как подсчёт всех особей этой группы, например в лесу или водоёме. Это понятие нужно, чтобы сравнивать размер популяции в разные моменты и выяснять, растёт он или уменьшается.
Популяционные волны — периодические или нерегулярные колебания численности популяции. Иными словами, число особей со временем то увеличивается, то сокращается. Этот термин помогает описывать изменения численности, не предполагая, что они обязательно повторяются через одинаковые промежутки.
Экологическая регуляция численности — воздействие факторов среды, ограничивающее или изменяющее численность популяции. К таким воздействиям относятся, например, нехватка пищи, неблагоприятная погода и отношения с другими организмами. Понятие нужно, чтобы объяснить, почему численность не растёт бесконечно и почему она всё же меняется.
Численность определяется четырьмя процессами: рождением, гибелью, прибытием и уходом особей. Если родившихся и прибывших больше, чем погибших и ушедших, популяция увеличивается; при обратном соотношении она сокращается. Поэтому одного подсчёта рождений недостаточно: даже при успешном размножении отъезд особей или высокая смертность могут изменить итог. Чтобы объяснить изменение численности, нужно учитывать все четыре процесса вместе.
Пища, вода, укрытия и места для размножения не безграничны. Когда особей становится больше, за эти ресурсы чаще приходится соперничать, поэтому не всем хватает условий для выживания и размножения. Нехватка пищи может ослабить организмы и повысить смертность, а недостаток мест для гнездования — сократить число успешно размножившихся особей. Так ограниченность ресурсов сдерживает рост популяции и может привести к её уменьшению.
Абиотические факторы — это условия неживой природы, например температура, осадки и уровень воды. Мороз, засуха или наводнение могут повредить организмам и изменить доступность пищи или мест обитания. Такое воздействие способно быстро сократить численность даже там, где особей немного, поэтому оно не обязательно зависит от плотности популяции. После изменения условий численность может восстановиться, если организмы выживут и среда снова станет подходящей.
Биотические факторы — это воздействия живых организмов друг на друга. При высокой плотности особи чаще конкурируют за ресурсы, а паразитам и возбудителям болезней легче распространяться между хозяевами. Хищникам также может быть проще находить многочисленную добычу. Поэтому действие многих биотических факторов усиливается с ростом плотности и ограничивает дальнейшее увеличение популяции.
Популяции разных видов могут влиять друг на друга через пищевые связи и другие отношения. Если жертв становится больше, хищникам доступно больше пищи, поэтому через некоторое время их численность может вырасти. Эта реакция запаздывает: хищникам нужно время, чтобы выжить и размножиться. Когда хищников становится больше, давление на жертв усиливается, их численность может снизиться, а вслед за ней позднее может уменьшиться и численность хищников.
| Характеристика | Абиотические факторы | Биотические факторы |
|---|---|---|
| Примеры | Мороз, засуха, наводнение, температура | Конкуренция, хищники, паразиты, возбудители болезней |
| Зависимость воздействия от плотности популяции | Часто воздействуют независимо от плотности | Нередко усиливаются при высокой плотности |
| Возможное влияние на численность | Могут вызвать быстрое увеличение или сокращение численности | Могут ограничивать рост или приводить к сокращению численности |
| Пример ситуации | Засуха уменьшила доступность воды и пищи | При высокой плотности быстрее распространяется болезнь |
Сначала определите, связано ли воздействие с неживой природой или с другими организмами: так вы различите абиотический и биотический факторы. Затем оцените, зависит ли его сила от плотности популяции и к чему оно может привести. Один фактор способен как увеличить, так и уменьшить численность — результат зависит от конкретной ситуации.
За год в популяции родилось 48 особей, погибло 35; 6 особей переселились в неё, а 9 покинули её. Определите, как изменилась численность. Здесь важно не сравнить только число родившихся и погибших, а учесть также прибытие и уход особей. Сначала отдельно найдём вклад рождения и гибели, затем учтём переселения.
Ответ: численность популяции увеличилась на 10 особей. Такой способ работает и тогда, когда один из процессов уменьшает популяцию: нужно сохранять знак его вклада. Если известна начальная численность, к ней прибавляют полученное изменение, чтобы найти конечную.
После засушливого лета численность популяции травоядных уменьшилась. Объясните причину и определите тип фактора. Засуха не является живым организмом, поэтому её нужно отнести к условиям неживой природы. Далее проследим, как это условие могло повлиять на выживание травоядных.
Ответ: численность травоядных могла уменьшиться из-за нехватки пищи и воды; засуха — абиотический фактор. В реальной ситуации на итог могут влиять и другие причины, но условие задачи связывает изменение с засушливым летом. Чтобы объяснение было полным, укажите и воздействие фактора, и возможное последствие для организмов.
В лесу сначала увеличилась численность грызунов, а спустя некоторое время — хищников, питающихся ими. Нужно объяснить, почему изменения произошли не одновременно и что может случиться дальше. Здесь действует связь хищник — жертва: доступность пищи влияет на выживание и размножение хищников. Однако численность хищников меняется с задержкой, а не сразу вслед за численностью грызунов.
Ответ: сначала выросло число жертв, затем, с запаздыванием, — число хищников; дальнейший рост хищников может привести к сокращению грызунов, а позднее и хищников. Это возможное развитие событий, а не неизбежный результат: на обе популяции действуют и другие условия среды. Важно проследить последовательность причин и последствий, а не считать изменения одновременными.
Ошибка — считать численность и плотность одним и тем же. Их путают, потому что оба показателя связаны с количеством особей. Но численность — общее количество, а плотность — количество на единицу площади или объёма; проверить себя можно, уточнив, есть ли в показателе деление на площадь или объём.
Ошибка — объяснять любые колебания только размножением. Рождения заметны как причина роста, но численность также меняют гибель и переселения, а условия среды влияют на все эти процессы. Проверьте объяснение: перечислены ли в нём рождения, смертность, прибытие и уход особей.
Ошибка — считать, что экологическая регуляция удерживает популяцию на неизменном уровне. Так думают, потому что слово «регуляция» может казаться обещанием постоянства. На деле факторы среды ограничивают или изменяют численность, но не прекращают колебания; проверьте себя, спросив, могут ли численность менять разные факторы в разные моменты.
Ошибка — ожидать, что хищников станет больше одновременно с жертвами. Увеличение доступной добычи сначала улучшает условия для хищников, но рост их численности требует времени. Проверьте последовательность: сначала меняется численность жертв, затем с задержкой может измениться численность хищников.
Для понимания темы нужно знать, что называют популяцией, и различать абиотические и биотические условия среды. Эти понятия помогают определить, какую группу организмов рассматривают и какие воздействия могут менять её численность. Если различать неживые условия и взаимодействия организмов, легче объяснить причины колебаний.
Тема связана с пищевыми цепями и взаимоотношениями организмов. Численность жертв может влиять на обеспеченность хищников пищей, а хищники, в свою очередь, воздействуют на численность добычи. Поэтому изменение одной популяции может отразиться на других видах сообщества.
Знание экологической регуляции пригодится при изучении устойчивости экосистем и влияния человека на природные сообщества. Изменяя условия среды или численность отдельных видов, человек может повлиять на связанные популяции. Понимание этих связей помогает оценивать возможные последствия таких изменений.
Чем численность популяции отличается от её плотности?
Численность — это общее количество особей в популяции на определённой территории или в определённый момент. Плотность показывает, сколько особей приходится на единицу площади или объёма.
Почему численность популяции не остаётся постоянной?
Она меняется, когда рождаются и погибают особи, а также когда одни организмы переселяются в популяцию или покидают её. Кроме того, на выживание и размножение влияют ресурсы, погода, хищники и другие факторы.
Какие факторы сильнее действуют при высокой плотности популяции?
При высокой плотности обычно усиливаются конкуренция за ресурсы, передача болезней и воздействие паразитов. Часто возрастает и вероятность встретиться с хищником.
Почему после роста численности жертв хищников становится больше не сразу?
Хищникам нужно время, чтобы найти больше пищи, выжить и дать потомство. Поэтому изменение численности хищников обычно запаздывает по отношению к росту численности жертв.
Могут ли мороз или засуха регулировать численность популяции?
Да. Мороз и засуха — абиотические факторы, то есть неживые условия среды; они могут уменьшить доступность пищи или привести к гибели особей. Их воздействие иногда резко меняет численность независимо от плотности популяции.
Колебания численности организмов. Экологическая регуляция
