Динамика популяций

1 2 3 4 5 6 7

Популяции, их динамика и взаимодействия

Характеристики популяций

1) статические:

a. численность;

b. плотность (особей/га);

c. биомасса (численность * биомасса особи в кг.)

d. возрастной состав;

e. половой состав;

f. пространственная структура.

2) динамические:

a. скорость изменения численности;

b. рождаемость;

c. смертность;

d. иммиграция;

e. эмиграция.

Динамика популяций

Исследования динамики численности популяции у бактерий привели к формулированию экспоненциального уравнения изменения численности популяции (при условии неограниченности экологического пространства).

Экспоненциальная функция численности в дифференциальном и интегральном виде и её график:

!!! Экспоненциально численность популяции растёт в идеальных условиях, когда нет лимитирующих факторов.

В природе это редкое и временное явление, в ходе сукцессии. Примеры:

1) размножение бактерий на свежих органических субстратах;

2) размножение опунции в Австралии в 1900-1925 г;

3) человеческое размножение.

Но рано или поздно популяция достигает лимита по тому или иному фактору, и закрепляется в этом состоянии. Поэтому реальные процессы лучше отражает логистическое уравнение динамики численности популяции, в котором учтены ограничения среды.

Логистическая функция численности в дифференциальном виде и её график:

Таким образом, если численность значительно меньше емкости, то рост близок по типу к экспоненциальному. А если численность приближается к емкости, то производная, скорость изменения численности, стремится к 0. Если же численность превысила емкость среды, то скорость становится отрицательной.

То есть, в реальности популяция всегда сталкивается, во-первых, с тем, что ёмкость среды (количество особей вида, которые могут одновременно успешно существовать в среде) ограничена, а во-вторых, - с тем, что часть емкости уже занята другими популяциями, видами, с которыми нужно выдерживать конкуренцию. В связи с этим есть две стратегии эволюции:

1) развивать конкурентные преимущества для борьбы за «мягкие» по условиям ниши, пользующиеся большим «спросом» (как правило в центре средних для биоты диапазонов толерантности по разным факторам);

Развивать приспособления для освоения «жёстких» по условиям экологических ниш, «спрос» на которые, - а, следовательно, и конкуренция, - малы (но зато есть сложность: эти ниши находятся на периферии, на краях средних для биоты диапазонов толерантности).

В 1967 г. Мак-Артур разрабатывает подобный подход к классификации живых организмов по стратегии. Он выделяет:

1) r-стратегов: виды, которые «вкладывают силы» в усиление биотического потенциала (скорость размножения, численность потомства);

2) K-стратегов: виды, которые «вкладывают силы» в занятие емкости среды. Т.е. они сильнее приспособлены, чем r-стратеги.

Когда встречаются виды r- и K-стратеги, то сначала r-стратег занимает большую часть емкости, но позже вытесняется более сильным, догоняющим К-стратегом: