Concepte despre populație. Determinarea dimensiunii minime viabile a populației
O populație este un grup de organisme din aceeași specie care perioadă lungă de timp ocupă același teritoriu, adică habitat. Acest termen este folosit în biologie, ecologie, medicină și alte științe.
Acest concept se referă la numărul de organisme, fie ele animale, pești sau plante, pentru orice unitate dată de volum sau suprafață a teritoriului în care trăiește o anumită populație.
„Volum” poate însemna volumul de apă, aer sau sol, în timp ce „zonă de teritoriu” poate însemna suprafața unui rezervor sau suprafața pământului. Densitatea populației depinde de mulți factori: dacă clima este favorabilă, dacă aria de răspândire este largă, dacă există reprezentanți ai altor populații pe teritoriul dat și cât de strânse apar contacte între speciile din două sau mai multe comunități.
Cel mai frecvent exemplu: densitatea populației de iepuri de câmp depinde de dimensiunea zonei forestiere de unde este convenabil să obțineți hrană. Dacă în această zonă apare o haită de lupi, atunci iepurii de câmp, fugind de ei, încearcă să-și extindă habitatul - să meargă într-un loc în care să poată fi evitat contactul cu o populație ostilă. Aceasta înseamnă că, cu cât habitatul este mai larg, adică teritoriul locuit, cu atât densitatea comunității este mai mică. Din nou, acest lucru nu funcționează dacă populația crește odată cu habitatul.
Nu degeaba a fost luată ca exemplu densitatea populației animale. Ei sunt poate cei mai mobili indivizi. Datorită căutării constante de pradă, locuri convenabile pentru hrănire sau, dimpotrivă, pentru a scăpa de prădători, animalele sunt considerate cele mai migratoare de pe Pământ. Desigur, fiecare populație are nevoie de a lui climat potrivitși habitat, motiv pentru care elefanții nu vin în Siberia, iar pinguinii nu vin să viziteze Asia. Dar în habitatul lor, animalele sunt în continuă mișcare.
Dimensiunea populației
Acest concept înseamnă total indivizi dintr-o specie sau alta, populații de pe uscat, în apă și în aer. Adică, în acest caz, habitatul este considerat nu o zonă limitată, de exemplu, pământ sau un corp de apă, ci întregul Pământ, întregul Ocean Mondial în ansamblu.
Mărimea populației depinde de diferența dintre rata mortalității și natalității anumitor indivizi din aceeași specie. Dacă într-o anumită perioadă de timp rata natalității este mai mare decât rata mortalității, dimensiunea populației anume luată în considerare crește; dacă natalitatea este mai mică, aceasta scade. Poate că aceasta este principala diferență între dimensiunea populației și densitatea populației. Dacă primul depinde de mulți factori externi, fie că este vorba despre climă, urgenteȘi dezastre naturale, sau chiar intervenția umană, atunci densitatea depinde în mare măsură de numere și apoi de orice altceva.
Populația speciei
Vederea este principala și prima unitate structuralăîn sistemul organismelor vii. Aici indivizii sunt capabili de încrucișare reciprocă, ceea ce produce descendenți fertili. Specia este răspândită într-un anumit habitat și este susceptibilă de influență Mediul extern. Acum, numărul diferitelor organisme vii descrise care trăiesc pe uscat, în apă și în aer este de aproape două milioane. Numărul total de specii vii este de aproximativ nouă milioane. Numărul de oameni dispăruți de-a lungul întregii existențe a planetei, potrivit oamenilor de știință, este de aproape jumătate de milion.
O populație de specie este formată din indivizi individuali. Sunt capabili de relații, încrucișări, locuiesc împreunăîntr-o anumită zonă. Viabilitatea speciilor depinde de mulți factori, printre care se numără clima și prezența concurenților, adică cel puțin încă o specie care trăiește pe același teritoriu și capabilă să lupte pentru hrană cu vecinii săi. Densitate populațiile de specii pe teritoriul Pământului este foarte eterogen, mai ales pentru animale. Dacă migrația este foarte frecventă în rândul păsărilor, de exemplu, în timpul sezonului rece și este mai ușor pentru pești să-și schimbe habitatul prin plutirea peste Oceanul Mondial, atunci animalele sunt foarte dependente de clima și topografia teritoriului în care trăiesc. Zonele „conveniente” ale suprafeței pământului sunt foarte dens populate, dar în fâșie permafrost nu poate decât să supraviețuiască specii individuale animalelor.
Individual
Un individ este un organism sau individ care are proprietăți care îl deosebesc materie neînsuflețită: metabolismul, capacitatea de reproducere, păstrarea eredității și transmiterea acesteia la descendenți. Din indivizi se formează o specie și, în consecință, o populație de specie.
Uneori indivizi tipuri variate se pot încrucișa între ele. De exemplu, tigrele se pot imperechea atât cu tigri masculi, cât și cu lei masculi și pot produce descendenți. Un alt exemplu, dar cu intervenție umană, este încrucișarea diferitelor specii de plante, fructe, chiar animale pentru a obține ceva nou, de exemplu, ca încercare de a adapta o specie la viață în diferite condiții. Densitatea populației indivizilor acestei specii, adică un amestec, este scăzută, deoarece aceasta este mai degrabă excepția decât regula.
Selecția naturală și „nenaturală”.
Dacă anterior exista doar selecție naturală, dar acum, datorită dezvoltării științelor precum genetica și selecția, oamenii de știință cresc diferite specii la scară foarte mare. Acest lucru contribuie la faptul că există o creștere a numărului și a densității populației, de exemplu, a unor animale sau plante rare, care sunt plasate într-un habitat diferit pentru a facilita condițiile de viață și reproducerea.
Din păcate, acest lucru nu se întâmplă peste tot și întotdeauna; un exemplu în acest sens este „Cartea roșie”, al cărei volum nu scade, așa cum ne-am putea aștepta, ci crește. Un alt dezavantaj al unei astfel de intervenții umane în viața naturii este că indivizii crescuți în condiții nenaturale pot trăi doar sub îngrijire - în grădini zoologice și laboratoare.
Populațiile de animale
Înainte de a vorbi despre o anumită populație de animale, este necesar să clarificăm ce fel de viață duc reprezentanții săi. Unele specii formează grupuri doar din întâmplare sau pentru reproducere, în timp ce altele duc un stil de viață gregar, de grup, mișcându-se în întregul habitat numai împreună.
Stilul de viață depinde în primul rând de doi factori. Primul este condiții climatice. În deșerturile unde este puțină apă și climat cald, este mai ușor să trăiești singur; nu este nevoie să împărțiți apa cu membrii propriei specii. In frig zonele climatice, de exemplu, la stâlp, este mai bine să fii în grup. Amintiți-vă de pinguini, care supraviețuiesc în climă rece nu numai folosind o „blană caldă”, ci și interacționând, încălzindu-se reciproc.
Al doilea factor este prezența vecinilor prădători ai altor specii care pot invada teritoriul, hrana și apa și chiar viața individului. Desigur, este mai ușor să trăiești ca grup în astfel de condiții - este mai ușor să ripostezi, să înveți din timp despre pericol. Există chiar și specii care se angajează în comportament de „cartier prietenos” pentru a se proteja de vecinii mai prădători. De exemplu, apropierea de antilope, zebre și girafe. Aceștia din urmă, datorită creșterii lor, văzând leii pândiți, trag un semnal de alarmă, avertizând pe toți ceilalți de pericol. Densitatea populației de animale depinde tocmai de acești doi factori - clima și prezența „vecinilor”.
Modificări ale densității și dimensiunii populației
Am aflat mai sus că o populație este indivizi din aceeași specie care sunt legați nu prin apartenența la aceeași turmă, turmă, mândrie etc., ci aspecte comune, deosebind această specie de toate celelalte. Ei sunt cei care, într-un fel sau altul, influențează fluctuațiile numărului și densității reședinței.
De obicei, există trei tipuri de dependență a mărimii populației de densitatea acesteia.
În primul rând, creșterea populației începe uneori să scadă pe măsură ce densitatea crește. În același timp, habitatul acestei comunități trebuie să rămână neschimbat. Acesta este un proces de „autoreglare”. Pentru a preveni suprapopularea unei anumite zone, specia însăși monitorizează numărul de indivizi de care are nevoie. „Surplusul” este uneori distrus într-un mod foarte crud, de exemplu, bibanii adulți se hrănesc cu urmașii dacă se nasc prea mulți dintre ei.
Al doilea tip este de obicei observat la speciile care trăiesc în grupuri. La o densitate medie a populației din aria sa, populația atinge un vârf de creștere a populației. Nu este surprinzător că există suficient spațiu, apă și mâncare pentru toată lumea.
Dar al treilea tip „urmează” din primul. Aceasta este o formă mai clară a acesteia. Când populația atinge apogeul, habitatul este suprapopulat, iar habitatul în sine începe să se schimbe. Cu alte cuvinte, migrația, ceea ce înseamnă o încercare de adaptare la noile condiții de viață, moartea ireversibilă a multor reprezentanți ai acestei specii și, în consecință, o scădere bruscă mărimea populației.
Influența „din exterior”
Tot ceea ce a fost menționat mai sus este o influență naturală asupra dimensiunii și densității populației. Acum vom vorbi despre influența nefirească care nu poate fi prezisă sau oprită. Acest impact asupra anumit tip orice factori externi. Îți amintești de la școală cum au murit dinozaurii? Așa e, căderea unui meteorit și venirea perioada glaciară. Sau, de exemplu, o inundație severă începutul lui XXI secol Oceanul Indian, nu doar oamenii și orașele au avut de suferit, ci și animalele. Aici includem, de asemenea, viruși și boli, intervenția umană în natură și altele asemenea. Aceasta este o influență nenaturală asupra dinamicii mărimii și densității populației.
Probleme ale populației
Oricât de ciudat ar suna, omenirea și fiecare specie de pe Pământ au o singură problemă - suprapopularea. Desigur, în primul rând, problema suprapopulării Pământului îi privește pe oameni. La varianta proasta Pe măsură ce evenimentele se desfășoară, omenirea va putea „strămuta” animalele de pe planetă, dar acestea nu ne vor obliga să ne mișcăm. Resursele, fie că este vorba de apă, lemn sau minerale, sunt aproape epuizate. În fiecare an, rata consumului lor crește, ceea ce înseamnă că rămâne mai puțin pentru cei care nu au capacitățile umanității, adică animalele, peștii și păsările.
Este posibil să monitorizăm și să reglementăm densitatea populației populației umane, dar aș dori ca acest lucru să se întâmple nu violent, ci complet natural. Dar cum? Oamenii de știință caută un răspuns la această întrebare.
Determinarea dimensiunii minime viabile a populației
Cum putem determina numărul minim de indivizi dintr-o populație și suprafața suficientă a habitatului lor pentru ca specia să supraviețuiască?
Shafferîn 1981 a propus utilizarea conceptului populație minimă viabilă (MVP): „populația minimă viabilă pentru o specie dată într-un anumit habitat este cea mai mică populație izolată care are șanse de 99% de a supraviețui timp de 1000 de ani, în ciuda efectelor prezise ale dezastrelor demografice, naturale și genetice aleatorii.”
Se crede că pentru a conserva speciile vertebratelor Este nevoie de 500-5000 de indivizi, deoarece acest număr asigură păstrarea diversității genetice. Salvarea unui astfel de număr de animale poate fi suficientă pentru a se asigura că cel puțin numărul minim de indivizi necesar pentru a readuce populația la nivelul anterior supraviețuiește anilor catastrofali. Pentru speciile ale căror populații variază foarte mult ca mărime, cum ar fi unele nevertebrate și plante anuale, o populație de 10 mii de indivizi este considerată suficientă.
După ce dimensiunea MZh a fost stabilită pentru o specie, este necesar să se determine zona de habitat dinamic minima (MDP), necesar pentru păstrarea MVP. Conform estimărilor actuale, pentru a menține populații de multe mamifere mici Sunt necesare rezerve cu o suprafață de 10.000 până la 100.000 de hectare. Și pentru a păstra populațiile din Canada care au suprafețe individuale mari urși grizzly, necesar zone imense: 49.000 mp km pentru 50 de persoane și 2.420.000 mp. km pentru 1000 de persoane.
Un exemplu de definiție a MZH se referă la 120 de populații oaie bighorn ( Ovis canadensis ), trăind în deșerturile din sud-vestul Statelor Unite. Unele dintre aceste populații au fost observate timp de 70 de ani. Studiul a dus la rezultate uimitoare. S-a dovedit că 100% dintre populațiile cu mai puțin de 50 de animale au murit în 50 de ani, în timp ce aproape toate populațiile cu mai mult de 100 de indivizi au supraviețuit în toată această perioadă. Concluzie: Populațiile mici sunt deosebit de vulnerabile.
Populație - o colecție de indivizi din aceeași specie, care ocupă o anumită zonă, care se încrucișează liber între ei, având origine comună, baza genetică și, într-o măsură sau alta, izolat de alte populații ale unei anumite specii.
Principalele caracteristici ale populației ca sistem ecologic-genetic (suprafață, număr
indivizii și dinamica acesteia, compoziția de vârstă și sex)
Habitatul este o parte a suprafeței pământului sau a zonei de apă în care se găsește una sau alta specie, gen, familie etc. de animale sau plante.
Gama unei specii este o combinație de cerințe ale speciilor cu o anumită cantitate de condiții de mediu pe un teritoriu vast sau o zonă de apă. Cu toate acestea, această contiguitate ecologic-geografică a speciilor este complicată de modificările condițiilor fizico-geografice din trecut - climă, acoperire de vegetație, forma suprafeței pământului etc. Prin urmare, aria unei specii este efectul însumat al condițiilor moderne și anterioare. Ca urmare, în distribuție geografică speciile și complexele lor - flore pentru plante și faune pentru animale - există o serie de nereguli și modele proprii.
Numărul de indivizi este numărul total de indivizi care trăiesc într-un anumit teritoriu sau într-un anumit volum de biotop.
Compoziția de vârstă este raportul dintre indivizii diferitelor grupe de vârstă dintr-o populație. Compoziția de vârstă absolută exprimă numărul anumitor grupe de vârstă în anumit moment timp. Compoziția relativă de vârstă exprimă proporția sau procentul de indivizi dintr-un anumit grup de vârstă în raport cu populația totală. Compoziția de vârstă este determinată de o serie de proprietăți și caracteristici ale speciei: timpul până la atingerea maturității sexuale, speranța de viață, durata perioadei de reproducere, mortalitatea etc.
Raportul grupelor de vârstă din structura populației caracterizează capacitatea acesteia de a se reproduce și de a supraviețui și este în concordanță cu ratele de fertilitate și mortalitate. În populațiile în creștere, cu o natalitate ridicată, predomină indivizii tineri, încă nereproductivi; în cele stabile, aceștia au de obicei vârste diferite, în care un anumit număr de indivizi se deplasează în mod regulat de la grupele de vârstă mai tânără la cele mai înaintate; rata natalității este egală cu scăderea populației. În populațiile în scădere, baza este formată din indivizi bătrâni, reînnoirea acestora este absentă sau foarte nesemnificativă.
Compoziția sexuală este raportul dintre indivizi de sex masculin și feminin dintr-o populație. Structura sexuală caracteristic doar populaţiilor de organisme dioice. Populația se caracterizează și printr-un anumit raport de sex, iar raportul dintre bărbați și femei nu este egal cu 1:1. Datorită fiziologiei și ecologiei specifice caracteristice diferitelor sexe, datorită viabilității lor diferite și influenței factorilor de mediu, pot exista diferențe semnificative în acest raport. Și aceste diferențe nu sunt aceleași atât în populații diferite, cât și în diferite grupe de vârstă aceeași populație.
Dimensiunea și densitatea populației
Parametrii principali ai unei populații sunt, în primul rând, ei număr Și densitate .
Mărimea populației este numărul total de indivizi dintr-o anumită zonă sau volum.
Numărul nu este niciodată constant și depinde de raportul dintre intensitatea reproducerii (fertilitate) și mortalitate. În timpul procesului de reproducere, populația crește, în timp ce mortalitatea duce la o reducere a numărului acesteia.
De exemplu, 150 de plante de pin la 1 hectar sau 0,5 g de ciclopi la 1 m 3 de apă caracterizează densitatea populației acestor specii. Densitatea populației este, de asemenea, variabilă și depinde de număr. Pe măsură ce numărul crește, densitatea nu crește doar dacă este posibil ca populația să se răspândească și să-și extindă raza de acțiune. Orice populație are tendința de a se dispersa. Dispersarea continuă până când populația întâmpină vreun obstacol.
Cu toate acestea, în ciuda variabilității, dimensiunea populației nu fluctuează la infinit. Populația, ca oricare alta sistem biologic, are capacitatea de a se autoregla. Pentru populația fiecărei specii există întotdeauna limite superioare și inferioare de densitate, dincolo de care nu poate trece. Într-o combinație favorabilă a tuturor condițiilor, densitatea populației se menține la un nivel optim, deviând ușor de la aceasta într-o direcție sau alta. Astfel de fluctuații ale numărului sunt de obicei corecte, regulate și reflectă în mod clar răspunsul populației la condițiile specifice de mediu. Cu toate acestea, fluctuațiile sezoniere ale numărului, în special la animalele mici (rozătoare asemănătoare șoarecilor, insecte, unele păsări), pot fi destul de semnificative. Astfel, numărul rozătoarelor asemănătoare șoarecilor în timpul unui sezon crește uneori de 300 - 500 de ori, iar al unor insecte de 1300 - 1500 de ori. Cauzele focarelor de reproducere în masă sunt foarte diferite. Ele sunt de obicei înlocuite de o reducere bruscă a numărului.
O scădere a densității sub optim duce la slăbire reacții defensive populația, își reduce fertilitatea și provoacă o serie de alte fenomene negative. În populațiile cu număr minim există adesea foarte situatii dificile. Agregatele sale în schimbare pot fi ușor reduse la zero. Acest lucru duce inevitabil la dispariția populației. La speciile bisexuale, de exemplu, este suficient ca unul dintre sexe să varieze la zero. Acesta este motivul pentru care populațiile cu un număr foarte mic de indivizi nu pot exista mult timp. Astfel de cazuri sunt cunoscute chiar și în rezervațiile naturale cu regimuri stricte.
O creștere a densității dincolo de optim are și un efect negativ asupra populației, deoarece aprovizionarea cu alimente se usucă, spațiul de locuit este redus, apar epizootii etc.
Alege ceea ce ai nevoie
Fiind asociații de grup de indivizi, populațiile au o serie de indicatori specifici care nu sunt inerenți fiecărui individ în parte. Principalele caracteristici cantitative ale populației sunt: *densitatea, *
număr, *
rata de nastere, *
mortalitate, *
compoziția de vârstă, *
natura distribuției în cadrul teritoriului, *
rata de crestere.
În acest caz, se disting două grupe de indicatori: statici și dinamici (emergenți).
Starea populației în acest moment timpul este caracterizat de indicatori statici. Acestea includ următoarele.
Numărul este numărul total persoane fizice din teritoriul alocat sau dintr-un volum dat. Acest indicator al populației nu este niciodată constant, ci variază într-un anumit interval. În conformitate cu regula mărimii maxime a fluctuațiilor în dimensiunea (densitatea) populației din Yu Odum, există anumite limite superioare și inferioare pentru dimensiunea mărimii (densității) populației care sunt observate în natură sau care teoretic ar putea există pentru o perioadă arbitrar de lungă în condiții de stabilitate a habitatelor.
Numărul variază între tipuri diferiteși depinde în mare măsură de stabilitate situatia ecologica, care afectează raportul dintre intensitatea reproducerii (fertilitate) și mortalitatea.
K. Friederichs a formulat teoria reglării biocenotice a mărimii populației în 1927: reglarea dimensiunii populației este rezultatul unui complex de influențe abiotice și mediu bioticîn habitatul speciei.
Dimensiunea populației crește datorită imigrației din populațiile învecinate și datorită reproducerii indivizilor. Numărul total(și densitatea) populației unei populații este guvernată de regula fertilității maxime (reproducție): în populație există tendința de a forma numărul maxim posibil teoretic de noi indivizi.
Fertilitatea maximă este posibilă numai într-un sistem ideal, adică. în absența factorilor de mediu care limitează creșterea populației și reproducerea este doar limitată caracteristici fiziologice drăguț.
ÎN conditii reale există o rată de fertilitate ecologică sau realizată.O scădere a mărimii populaţiei are loc ca urmare a mortalităţii şi emigrării indivizilor.
Astfel (diapozitiv),
Numărul nu poate fi sub anumite limite; o reducere a numărului peste aceste limite poate duce la dispariția populației. În toate cazurile, populațiile au legi care le permit să folosească chiar și resurse limitate de mediu pentru a lăsa urmași.
În plante, de regulă, nu numărul de indivizi este luat în considerare, ci biomasa, adică. total materie organicăîntreaga colecție de anumite organisme cu energia conținută în ea, exprimată în unități de masă sau energie în termeni de materie vie sau uscată, precum și pe unitate de suprafață sau de volum.
Densitatea populației este determinată de numărul de indivizi pe unitate de suprafață sau volum ocupat de populația spațiului. Densitatea populației este, de asemenea, variabilă, depinde de mărime, ceea ce se reflectă în regula pentru mărimea maximă a fluctuațiilor în dimensiunea (densitatea) populației Yu Odum și în regula pentru fertilitatea maximă. Dacă acesta din urmă crește, densitatea populației nu crește doar dacă dispersarea este posibilă, adică. extinderea gamei.
Teritoriu ocupat diferite populații dintr-o specie, fluctuează și depinde de gradul de mobilitate al indivizilor. Fiecare specie se caracterizează printr-o anumită densitate a populației, abateri de la care în ambele direcții afectează negativ rata de reproducere și activitatea vitală a indivizilor.
Indicatorii dinamici (emergenți) includ următorii.
Fertilitatea (fertilitatea) este numărul de noi indivizi care apar ca urmare a reproducerii pe unitatea de timp. Organismele vii au o capacitate extraordinară de a se reproduce. Se caracterizează prin așa-numitul potențial biotic, care este viteza cu care, în timpul reproducerii continue (posibil doar teoretic în condiții ideale conditii de mediu existența) indivizii unei specii pot acoperi Pământîntr-un strat uniform.
Acesta este un indicator important, deși condiționat. De exemplu, potenţial biotic: *
pentru un elefant - 0,3 m/s; *
pentru unele bacterii – câteva sute de m/s. *
O femelă de căprioară este capabilă să producă 10-15 iezi în timpul vieții. *
O păpădie este capabilă să se populeze cu descendenții săi în mai puțin de 10 ani suprafața pământului, dacă toate seminţele germinează R. Dajo, 1975). *
Peștele-soare depune până la 3 miliarde de ouă în timpul vieții.
În practică, o fertilitate atât de enormă nu se realizează niciodată.
Fertilitatea este determinată de mulți factori: *
pozitia biologica a speciei: fertilitatea scazuta este caracteristica acelor specii care au mare grija de urmasii lor; *
viteza pubertății, *
numărul de generații pe an, *
raportul dintre bărbați și femei dintr-o populație. *
aprovizionare cu alimente, *
posibilitatea de a hrăni urmașii, *
influența condițiilor naturale.