Популяции

Определения и обозначения

Популяция — группа особей одного вида, длительно обитающих на общей территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других таких групп. Популяции считают структурными единицами вида, потому что в природе вид существует как совокупность местных групп. У каждой группы свои условия жизни и особенности размножения.

Ареал популяции — территория, которую занимает популяция. Его границы определяются не только расстоянием, но и тем, где особи могут находить пищу, убежища и места размножения. Поэтому ареал помогает понять, где популяция способна существовать.

Численность популяции — общее количество особей в ней. Это число не остаётся постоянным: оно может меняться, например, после рождения потомства или гибели организмов. По численности можно оценивать размер популяции.

Плотность популяции — число особей на единицу площади или объёма. Её находят, разделив численность на площадь или объём, где обитают организмы. Плотность нельзя подменять численностью: одинаковое количество особей может быть распределено на территориях разного размера.

Как это устроено

Особей одного вида относят к разным популяциям, если они живут на разных территориях и между ними ограничен обмен генами. Такое разделение может возникнуть из-за расстояния, водной преграды или различий в условиях среды. Изоляция называется относительной, потому что отдельные особи всё же могут переселяться и скрещиваться с представителями соседних групп. Если обмен генами ограничен, особенности каждой группы могут сохраняться и постепенно становиться заметнее.

Популяция неоднородна по составу: в ней есть особи разного пола и возраста, а также группы, занимающие разные участки. Соотношение самцов и самок влияет на то, сколько особей может участвовать в размножении. Возрастной состав показывает, сколько в группе молодых, взрослых и старых организмов, а значит, помогает судить о её будущем росте. Пространственное распределение связано с тем, что пища, укрытия и места размножения часто размещены неравномерно.

На численность и плотность одновременно влияют четыре процесса. Рождаемость прибавляет новых особей, а смертность уменьшает их количество. Иммиграция — прибытие особей из других популяций — увеличивает местную группу; эмиграция, то есть отъезд из неё, уменьшает. Плотность тоже может меняться, поскольку эти процессы меняют число особей, а площадь их обитания может расширяться или сокращаться.

Размер популяции зависит от условий среды и доступности ресурсов. Когда достаточно пищи, воды, пространства и мест для размножения, больше особей выживает и оставляет потомство, поэтому численность может расти. При нехватке ресурсов усиливается конкуренция, снижается выживаемость или уменьшается число успешных размножений. На популяцию также могут влиять болезни, хищники и изменения среды.

Наследственные признаки изменяются не у отдельного организма, а в популяции на протяжении поколений. Отдельная особь в течение жизни не может заменить свой наследственный набор другим, но признаки передаются потомкам. Если носители какого-либо наследственного признака чаще выживают и размножаются, этот признак становится более распространённым в группе. Поэтому популяцию называют элементарной единицей эволюции.

Основные характеристики популяции

Сначала определите, какая характеристика нужна: общее число особей или их количество на единицу площади либо объёма. Для плотности проверьте, известна ли площадь или объём обитания, а для изменения численности учтите все четыре процесса. Таблица помогает выбрать подходящий способ описания популяции и не смешивать разные показатели.

Разбор задач

Задача 1

На лугу обитают 240 полёвок. Укажите численность популяции и назовите данные, которых не хватает для определения её плотности. Нужно различить общее количество особей и их количество на единицу площади. Для вычисления плотности потребуется знать размер участка, на котором живут полёвки.

1. Численность уже указана в условии: это 240 особей.
2. Для плотности разделили бы число особей на площадь луга.
3. Площадь луга не дана, поэтому численность известна, а плотность определить нельзя.

Ответ: численность — 240 полёвок; для определения плотности нужна площадь луга.

Задача 2

В озере площадью 2 га учли 600 особей одного вида рыб. Требуется найти плотность на гектар. Здесь известны и численность, и площадь, поэтому нужно разделить одно значение на другое. Единица площади в результате — гектар.

1. Записываем данные: 600 рыб и 2 га.
2. Делим численность на площадь: 600 ÷ 2 = 300.
3. Проверяем единицы: полученное число показывает количество рыб на одном гектаре.

Ответ: плотность популяции — 300 особей на гектар.

Задача 3

В начале года в популяции было 80 особей; за год родилось 25, умерло 10, прибыло 6 и выбыло 4. Нужно определить численность к концу года. Рождения и прибытие увеличивают группу, а смерти и выбытие уменьшают её. Поэтому сначала складываем прирост, а затем вычитаем убыль.

1. Находим прирост: 25 + 6 = 31 особь.
2. Находим убыль: 10 + 4 = 14 особей.
3. Вычисляем итог: 80 + 31 − 14 = 97 особей.

Ответ: к концу года в популяции 97 особей. Численность увеличили рождения и прибытие, а уменьшили смерти и выбытие.

Типичные ошибки

Ошибка: считать популяцией любую группу особей одного вида. Так поступают, потому что забывают об общей территории, длительном совместном обитании и относительной изоляции. Проверьте себя: для популяции важно не только сходство организмов, но и то, насколько они связаны между собой.

Ошибка: путать численность с плотностью. Их смешивают, потому что оба показателя описывают количество особей. Чтобы проверить ответ, спросите себя, указана ли площадь или объём: если нет, плотность вычислить нельзя.

Ошибка: считать популяцию полностью изолированной от других популяций. Термин «относительная изоляция» не означает абсолютной преграды: перемещение особей и обмен генами иногда сохраняются. Проверьте формулировку: верно говорить об ограниченном обмене, а не о полном его отсутствии.

Ошибка: объяснять изменение численности только размножением. Рождения действительно добавляют особей, но смерть и перемещения тоже влияют на итог. Для самопроверки перечислите четыре процесса: рождаемость, смертность, иммиграцию и эмиграцию.

Связь с другими темами

Для понимания популяций нужно знать признаки вида, условия среды обитания и способы размножения организмов. Эти знания помогают объяснить, какие особи могут образовать общую группу и что ограничивает её распространение. Понятия популяции и её генетического состава понадобятся при изучении эволюции и естественного отбора. Численность и плотность помогают разбирать экологические связи и вопросы охраны видов.

Что запомнить

• Популяция объединяет особей одного вида, живущих на общей территории.
• Популяция относительно изолирована от других популяций того же вида.
• Численность — общее число особей, плотность — их количество на единицу площади или объёма.
• Популяция имеет возрастную, половую и пространственную структуру.
• Численность меняют рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция.
• Популяция — элементарная единица эволюции.