"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)
Колебания численности популяций. Экологическая регуляция
Вопрос 1. Что такое динамика популяций? Какие факторы вызывают колебания численности популяций?
Динамика популяций — важнейший экологический процесс, характеризующийся изменением во времени численности организмов, входящих в их состав. Популяционные изменения — это сложный процесс, обеспечивающий устойчивость популяций, наиболее эффективное использование организмами экологических ресурсов, наконец, изменения свойств самих организмов в соответствии с меняющимися условиями их жизни.
Динамика численности популяции находится в тесной зависимости от таких показателей, как рождаемость и смертность, которые постоянно изменяются в зависимости от множества факторов. Когда рождаемость превышает смертность, численность популяции возрастает, и наоборот: численность снижается, когда смертность становится выше рождаемости. Постоянные изменения условий жизни организмов приводят к усилению то одного, то другого процесса. В результате численность популяций колеблется.
Колебания численности популяций могут быть вызваны сезонными изменениями условий жизни — факторов: абиотических (температуры, влажности, освещенности и др.) или биотических (развитие паразитарных инфекций, хищничество, конкуренция). Кроме того, на динамику численности влияет способность особей, слагающих популяцию, мигрировать — совершать перелеты, кочевки и т.п.
Вопрос 2. В чем значение динамики популяций в природе?
Динамические популяционные изменения обеспечивают устойчивость популяций, наиболее эффективное использование организмами, слагающими их, экологических ресурсов, наконец, изменения свойств самих организмов в соответствии с меняющимися условиями их жизни.
Вопрос 3. Что такое регуляторные механизмы? Приведите примеры.
Популяции обладают способностью к естественному регулированию численности благодаря регуляторным механизмам, имеющим характер поведенческих или физиологических реакций организмов на изменение плотности популяции. Они срабатывают автоматически, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений. У одних видов они проявляются в жесткой форме, приводя к гибели избытка особей (самоизреживание у растений, каннибализм у некоторых видов животных, выбрасывание «лишних» птенцов из гнезда у птиц), а у других — в смягченной: выражаются в снижении плодовитости на уровне условных рефлексов (различные проявления стресс-реакций) или путем выделения веществ, задерживающих рост (дафнии, головастики — личинки земноводных) и развитие (часто встречается у рыб). Факторы, регулирующие численность популяций можно разделить на две основные группы.
1). Внутренние факторы. Физиологические факторы, в частности стресс. Если, например, плотность популяции какого-нибудь грызуна чрезмерно возрастёт, то животные будут чаще встречаться между собой. Возникают драки, условия жизни в целом становятся более напряжёнными («стрессовыми»), и это ведёт к увеличению надпочечников; связанное с этим нарушение гормонального баланса отрицательно сказывается на спаривании и размножении; кроме того, при скученности возрастает смертность.
К поведенческим регуляторным механизмам относятся территориальность и отношения доминирования (иерархия особей в группе). Обе эти особенности поведения способствуют более экономному использованию пищевых ресурсов; пища распределяется в первую очередь между сильнейшими членами популяции, что ведёт к ограничению числа особей, участвующих в размножении. У ряда млекопитающих в условиях перенаселения происходят резкие изменения физиологического состояния. Затрагивая нейроэндокринную систему, они сказываются на поведении животных, снижая их устойчивость к заболеваниям, поражению паразитами и сопротивляемость к различным видам стрессовых воздействий.
2) Внешние факторы.
Конкуренция. Конкуренция может возникать как между особями одного вида (внутривидовая конкуренция), так и между особями разных видов (межвидовая конкуренция), в виду ограниченности ресурсов внешней среды — пищи, света, воды, убежищ и т.д. Внутривидовая конкуренция — один из механизмов регуляции численности популяций. Благодаря этому типу взаимоотношений складывается определенная зависимость между скоростью размножения особей в популяции и их смертностью. Межвидовая конкуренция широко распространена в природе, по-скольку на одной и той же территории обитают сразу несколько видов, которые оказывают давление друг на друга. Если два вида вступают в конкурентные отношения за общие ресурсы среды, то один из них вытесняет другой. Исход конкурентной борьбы зависит от условий каждого конкретного местообитания. В одних условиях побеждает один вид, а в других — другой. Конкуренция отсутствует, если виды занимают разные экологические ниши.
Хищничество. Хищничество, так же как и конкуренция, служит механизмом регуляции численности популяций. В природе хищники в первую очередь уничтожают ослабленных или больных животных, что способствует обновлению популяции жертвы. Формой хищничества является канни-бализм — поедание особей своего вида. Он встречается у насекомых, хищных рыб, паукообразных и др.
Паразитизм. Популяционные взаимоотношения в системе паразит-хозяин достаточно сложны, но в конечном итоге также служат механизмом регуляции численности. Американский каштан был практически полностью уничтожен одним завезённым в Америку грибком. Миграции. Интересны случаи ограничения численности популяции такими изменениями поведения при увеличении плотности, которые, в конечном счете, приводят к массовой миграции особей. Например, при чрезмерном увеличении популяции бабочек сибирского шелкопряда происходит разлет части бабочек (преимущественно самок) на расстояния до 100 км.
3). Циклические колебания численности популяции. Некоторые из этих колебаний связаны с регулярными сезонными изменениями среды; другие обусловлены внутренними факторами и взаимодействиями между различными популяциями. Например, циклы усиленного размножения леммингов, мышей и полёвок, а также песцов и полярных сов, которые питаются этими грызунами. Каждые 3 – 4 года происходит чрезвычайно резкое увеличение численности леммингов во всей тундре; иногда грызуны мигрируют из перенаселённых районов, массами направляясь к морю, где и тонут. Вместе с леммингами усиленно размножаются песцы и совы. Внезапно, часто за один сезон, численность леммингов резко падает; тогда песцы погибают от голода, а совы мигрируют к югу. Подобно леммингам совы мигрируют в одном направлении и уже не возвращаются.
4). Антропогенные факторы. К антропогенным факторам относятся разнообразные формы деятельности человека, которые влияют на природу и сказываются на самом существовании организмов. Антропогенные факторы разнообразны по своей природе. Человек разрушает естественные биотопы в процессе строительства городов, электростанций, плотин, дорог, в результате разработки месторождений полезных ископаемых, при ведении сельского хозяйства, вырубке лесов, осушении болот и т.д. В результате хозяйственная деятельность человека приводит к изменению и сокращению ареалов видов, нарушению их популяционной структуры.
Таким образом, все факторы внешней среды, в которых обитает организм, определенным образом взаимосвязаны между собой, поэтому организмы вынуждены приспосабливаться ко всей совокупности этих факторов. Подобная совокупность факторов, необходимая для существования вида, называется экологической нишей. В более сложных биоценозах выраженных колебаний описанного ранее типа не наблюдается, а если наблюдается, то не столь заметно. По-видимому, сложность экосистемы обеспечивает стабильные отношения между хищниками и их жертвами. Следует подчеркнуть, что колебания численности природных популяций обусловлены сложным взаимодействием всех рассмотренных выше факторов – естественного темпа размножения того или иного вида, «сопротивления» среды, физиологической и поведенческой реакции на перенаселённость, отношений между хищником и жертвой, паразитом и хозяином. Чем многообразнее по числу видов экосистема, тем она устойчивее, и тем меньше колебаний численности наблюдаются в популяциях.
