§ 14. Численность популяций и её регуляция в природе

Определения и обозначения

Численность популяции — общее количество её особей на определённой территории или в определённом объёме среды. Границы учёта нужны, чтобы было понятно, какие организмы включены в подсчёт: число зайцев в лесу и число зайцев на всей территории района — разные показатели. Без указания участка результаты нельзя корректно сравнить.

Плотность популяции — число особей, приходящееся на единицу площади или объёма. Её находят, разделив численность на площадь или объём учёта. В отличие от численности, плотность показывает, насколько тесно организмы размещены в среде.

Рождаемость — число новых особей, появившихся в популяции за единицу времени. Рождённые пополняют популяцию, поэтому при прочих равных высокая рождаемость способствует увеличению её численности. Показатель позволяет оценить, насколько быстро популяция воспроизводится.

Смертность — число особей, погибших в популяции за единицу времени. Она уменьшает численность и сопоставляется с рождаемостью, чтобы понять направление её изменения. Если за одинаковый срок родилось больше особей, чем погибло, численность может увеличиться, если меньше — уменьшиться.

Как это устроено

Численность меняется под действием четырёх процессов. Рождение и иммиграция — прибытие особей из других популяций — увеличивают число организмов на участке, а гибель и эмиграция — уход за его пределы — уменьшают его. Поэтому при расчёте нужно учитывать не только размножение и гибель, но также перемещения. Общий результат зависит от того, насколько велики все четыре потока за выбранный период.

При благоприятных условиях у организмов больше возможностей выжить и оставить потомство. Если пищи и убежищ достаточно, а условия среды подходят для жизни, рождаемость может быть выше смертности. Тогда число родившихся перекрывает потери от гибели, и популяция растёт, если отток особей не слишком велик. Такое увеличение не означает, что оно будет продолжаться без ограничений.

Среда располагает конечным количеством ресурсов, поэтому рост популяции постепенно меняет условия жизни самих организмов. Когда особей становится больше, им приходится делить между собой пищу, пространство и убежища; конкуренция усиливается. Недостаток ресурсов может ухудшить выживание и размножение: рождаемость снижается, а смертность повышается. В результате рост замедляется или численность сокращается.

Плотностно-зависимые факторы — такие воздействия, сила которых связана с плотностью популяции. Например, при высокой плотности больше особей претендуют на одни и те же ресурсы, а болезни могут легче распространяться между близко живущими организмами. Плотностно-независимые факторы действуют независимо от плотности: резкое похолодание или засуха способны затронуть и малую, и большую популяцию. Их последствия всё же могут различаться в зависимости от условий и уязвимости организмов.

Регуляция численности складывается из совместного действия ресурсов, конкуренции, погоды, рождаемости, смертности и перемещений. Она не обязательно поддерживает одно и то же число особей: условия среды меняются, а популяция отвечает на них не мгновенно. Поэтому численность может колебаться, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Пределы роста определяются тем, какие условия и ресурсы доступны популяции.

Показатели популяции и факторы изменения её численности

Сначала определите, описывает ли строка количество особей, их размещение или фактор изменения численности. Затем проследите знак влияния: прибытие и рождения дают прибавку, гибель и уход — убыль. Примеры помогают связать общий термин с конкретной ситуацией.

Разбор задач

Изменение численности за год

В начале года в популяции насчитывалось 120 особей. За год родилось 35, погибло 20, прибыло 8 и покинуло популяцию 13 особей. Нужно найти численность к концу года. Сначала разделим процессы на увеличивающие и уменьшающие число организмов.

1. К прибавке относим рождённых и прибывших: 35 + 8 = 43 особи.
2. К убыли относим погибших и покинувших участок: 20 + 13 = 33 особи.
3. Чистое изменение равно 43 − 33 = 10 особей. Прибавляем его к начальной численности: 120 + 10 = 130.

Ответ: к концу года в популяции 130 особей. Проверить расчёт можно и одной записью: 120 + 35 − 20 + 8 − 13 = 130. Знаки показывают, какие процессы увеличивают число организмов, а какие уменьшают его.

Расчёт плотности

На участке площадью 4 га обитает 200 зайцев. Требуется найти плотность, а затем определить её при той же численности на площади 5 га. Численность не меняется, поэтому сравниваем, сколько зайцев приходится на каждый гектар. Для этого общее количество особей делим на площадь учёта.

1. На исходном участке плотность равна 200 / 4 = 50 зайцев на 1 га.
2. На участке площадью 5 га при тех же 200 зайцах плотность равна 200 / 5 = 40 зайцев на 1 га.
3. Сравниваем результаты: площадь увеличилась, а число организмов осталось прежним, поэтому на каждый гектар приходится меньше зайцев.

Ответ: исходная плотность — 50 зайцев на 1 га, новая — 40 зайцев на 1 га. Общая численность в обоих случаях равна 200. Этот пример показывает, почему плотность нельзя определять только по числу особей.

Одинаковый рост по разным причинам

В первой популяции численность выросла после увеличения рождаемости, а во второй — благодаря притоку особей с соседней территории. Одинаковая прибавка ещё не означает, что популяции изменились одинаковым способом. Нужно выяснить источник новых особей, а затем оценить, что способно ограничить дальнейший рост.

1. В первой популяции прибавка связана с размножением её обитателей. Для продолжения такого роста важны условия размножения и выживания потомства.
2. Во второй популяции выросла иммиграция: особи переселились извне. Рост может ослабнуть, если приток прекратится или условия на участке окажутся неблагоприятными.
3. Для обеих популяций возможны ограничения: нехватка пищи, пространства и убежищ, конкуренция, болезни или неблагоприятная погода. Их действие зависит от особенностей среды и может повлиять на рождаемость, смертность и перемещения.

Ответ: в первом случае численность увеличилась за счёт внутреннего воспроизводства, во втором — за счёт иммиграции. В обоих случаях дальнейший рост ограничивают ресурсы и другие факторы среды, но характер процесса и его продолжительность могут различаться. Чтобы объяснить динамику, нужно рассматривать не только итоговую численность, но и причины её изменения.

Типичные ошибки

Смешивать численность и плотность. Численность — общее число организмов, а плотность соотносит это число с площадью или объёмом. Их путают, потому что оба показателя выражаются через количество особей. Проверьте себя: указана ли территория, на которую приходится число организмов?

Учитывать только рождения и гибель. Тогда расчёт окажется неполным, если особи прибывали на участок или покидали его. Об этих потоках забывают, потому что они не связаны с размножением. Для проверки отдельно выпишите прибавки и убыли, включив в первые иммиграцию, а во вторые эмиграцию.

Считать, что любой фактор одинаково действует при любой плотности. Это неверно: конкуренция за ограниченную пищу обычно усиливается, когда потребителей становится больше. Ошибка возникает, если не различать зависимость воздействия от числа особей. Спросите себя, изменится ли сила фактора при увеличении плотности; если да, он плотностно-зависимый.

Полагать, что регуляция удерживает строго постоянную численность. Воздействие среды меняется, а популяция может отвечать на него с задержкой, поэтому число особей колеблется. Постоянство ошибочно принимают за цель регуляции. Проверка проста: учитывайте реальные рождения, гибель и перемещения за конкретный период, а не предполагаемое неизменное значение.

Связь с другими темами

Чтобы разбираться в численности, нужно знать, что такое популяция и какие организмы входят в её состав. Изменения показателей связаны с экологическими факторами: условия среды и конкуренция за ресурсы влияют на выживание и размножение. Понимание динамики численности помогает изучать экосистемы и пищевые связи, а также оценивать состояние видов и обосновывать меры их охраны.

Что запомнить

• Численность — общее количество особей популяции.
• Плотность — число особей на единицу площади или объёма.
• Рождаемость и иммиграция увеличивают численность.
• Смертность и эмиграция уменьшают численность.
• Ресурсы среды ограничивают рост популяции.
• Действие некоторых факторов зависит от плотности популяции.
• Численность популяций может изменяться и колебаться.