Свойства популяций

К важнейшим свойствам популяции относятся:

  • скорость прироста популяции
  • средняя продолжительность жизни особей
  • количество и качество потомства

Максимальная мгновенная скорость прироста популяции обратно пропорциональна продолжительности жизни организмов и отражает их способность увеличивать свою численность.

С увеличением размера особей время генерации увеличивается, период размножения отодвигается, поэтому максимальная мгновенная скорость прироста популяции уменьшается. Крупные организмы, несмотря на меньшие значения максимальной мгновенной скорости прироста популяции имеют больше преимуществ перед мелкими организмами: 1. Меньшее количество потенциальных хищников. 2. Крупные организмы легче переносят изменения состояния окружающей среды. Таким образом, крупные размеры тела позволяют особям этих популяций существовать и развиваться, несмотря на их меньшую численность.

В жизни всех организмов популяции различают 3 основных периода:

  1. Предрепродукционный
  2. Репродукционный
  3. Пострепродукционный

Продолжительность каждого из этих периодов зависит от средней продолжительности жизни особей и для разных видов организмов имеет разные значения. У большинства растений и животных наиболее длительным является предрепродукционный период.

В сокращающихся популяциях преобладают старые особи, неспособные интенсивно размножаться. Такая возрастная структура свидетельствует о неблагоприятных условиях. В растущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, что свидетельствует о благоприятных условиях жизни популяции. В стабильных популяциях соотношение молодых особей и особей репродуктивного возраста составляет 1:1. Таким образом, возрастная структура популяции определяет направление изменения ее численности.

Для оценки продолжительности жизни особей популяции используют кривые выживания.

Выживаемость — средняя для популяции вероятность сохранения особей каждого поколения за определенный промежуток времени. Ее величина равна отношению числа взрослых особей, участвующих в размножении, к числу особей, родившихся в каждом поколении  (например, бактерии — 10-6%; млекопитающие — 10-30%). Она обратно пропорциональна плодовитости и характеризует степень сохранения популяции или вида в процессе естественного отбора.

Кривые выживания — графическая зависимость числа выживших особей от их возраста при условии, что первоначальное число особей составляет 100 или 1000.

Различают пять основных типов кривых выживания.

Кривые выживания

  • Кривая I — характерна для популяций, в которых большинство особей имеет продолжительность жизни, близкую к максимально возможной для данного вида, и умирают в течение короткого отрезка времени. Эту форму кривой называют выпуклой. Она свойственна насекомым, многим крупным млекопитающим, человеку.
  • Кривая II — теоретическая, отражает равную вероятность гибели особей в любом возрасте, то есть коэффициент смертности остается постоянным в течение всей жизни особей. Например, у многих природных популяций птиц и насекомых, постоянно находящихся в оптимальных условиях.
  • Кривая III соответствует очень высокой смертности в раннем возрасте, а для особей, переживших этот период, вероятность смерти низка. Эта форма кривой — вогнутая. К таким популяциям относятся многие растения, беспозвоночные и рыбы.
  • Кривая IV имеет ступенчатый характер и показывает, что при переходе от одной стадии развития к другой происходит резкое изменение выживания особей.
  • Кривая V — имеет S-образную форму, приближающуюся к теоретической кривой.

На основании кривых выживания строят пирамиды возрастов, которые бывают трех типов:

  1. Пирамида с широким основанием — характерна для популяции с большим коэффициентом рождаемости, в которой большой процент молодняка.
  2. Средний тип пирамиды (выровненная) — для популяции со сбалансированными коэффициентами рождаемости и смертности, в которой особи равномерно распределены по возрастам.
  3. Пирамида с узким основанием (обращенная) — у сокращающихся популяций, где коэффициент смертности превышает коэффициент рождаемости и число старых особей значительно превышает число молодых.

Пирамида возрастов

Строить пирамиду возрастов начинают снизу вверх. Первая ступень отвечает возрасту особей от момента рождения до первого интервала времени (1 год, 1 сутки и т.д.). Высота каждой ступени пирамиды одинакова, ширина должна быть пропорциональна числу особей данного возраста.

На численность и рост популяции также влияет количество и качество потомства. Возможны 2 варианта тактики размножения:

  1. Производство максимально большого числа потомков в расчете на одну особь;
  2. Образование потомства с максимально высокой приспособленностью.

Наилучшей тактикой размножения является компромисс между этими двумя вариантами, то есть количество должно оптимально соотноситься с качеством потомства.

Приспособленность потомства

Кривая зависимости количества и качества потомков от репродуктивного усилия родителей имеет S-образный характер. Если бы эта зависимость имела линейный характер, то приспособленность каждого отдельного потомка должна была бы уменьшаться с увеличением размера помета или кладки. В действительности первоначальные расходы на потомство по сравнению с последующими вносят больший вклад в приспособленность потомков (начальный участок S-образной кривой), существует некоторый оптимальный размер помета или кладки. На рисунке это соответствует случаю, когда родители израсходуют 20% своего репродуктивного усилия на 5 потомков. Такая тактика не является оптимальной для каждого отдельного потомка, так как его приспособленность будет максимальной, если он будет единственным.

Читайте далее: Плодовитость, элиминация, миграции популяции