ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА Динамика численности популяции

Рост численности и плотности популяции любого вида в природе никогда не бывает бесконечным. Рано или поздно популяция сталкивается с ограничениями. К таким ограничениям можно отнести ресурсы, за счет которых существуют виды: пища, убежище, места размножения, они не позволяют популяции наращивать далее свое обилие.

Динамика популяций выражает изменение численности полового и возрастного состава популяции, определяемое внутрипопуляциокиыми процессами и взаимодействием популяций разных видов. Динамика популяции может быть представленная кривыми роста (рис. 18), где точка А соответствует начальному состоянию вида особей, проникших на

новую территорию. В точке D численность популяции установилась в соответствии с емкостью среды. Если емкость невелика, то кривая отклоняется на более низком уровне численности. Точки Bt С, D — критические точки численности популяций, в которых меняется темп ее роста. Отрезок АВ — фаза замедленного роста — уязвимый период в развитии популяций. В это время общая численность популяции низка, любые помехи размножения (гибель особей от хищника, неблагоприятные погодные условия) могут не только затормозить, но и полностью подорвать популяцию. При достижении определенной плотности (точка В) рост популяции ускоряется и идет в геометрической прогрессии, поскольку еще имеется избыток ресурсов среды.

Точка С —- уровень численности популяции, при котором знак ускорения меняется иа обратный, при этом темп роста замедляется. Точка D соответствует состоянию стабилизации численности. В определенный период рождаемость и смертность, приток и отток особей уравновешивают друг друга.

Внутривидовые отношения обеспечивают саморегуляцию численности популяций. У разных видов это происходит по-разному. Например, у растений с возрастанием плотности усиливается прямая конкуренция за свет, воду, минеральные вещества. Более сильные растения подавляют слабые, и происходит самоизреживание. У обитателей замкнутых водоемов рост и развитие могут тормозиться продуктами обмена веществ, когда количество организмов достигает критических пределов при возрастании численности популяции.

Каждый вид реагирует на повышение плотности населения по- своему, но результат при этом возникает один и тот же: снижение численности на занимаемой территории в данном или последующем поколении. Высокая плотность популяции является сигнальным фактором, свидетельствующим об ухудшении условий. Отравление продуктами обмена — обычный результат размножения микроорганизмов, вследствие чего деление их клеток замедляется.

У некоторых видов число и пол определяется не генетическими, а экологическими факторами, например: численность тесно связана с питанием, запасы которого колеблются по годам. Так, звери и птицы, живущие за счет семян (белка, клест, мелкие грызуны), истощены в голодные годы — самки не размножаются, наблюдается каннибализм. У корнеплода решающим фактором во вторичном определении пола является масса клубней: самые крупные и хорошо развитые клубни дают растения с женскими цветами, а мелкие и слаборазвитые — с мужскими цветами.

Таким образом, характер внутривидовых и межвидовых взаимоотношений в популяциях зависит от удовлетворения потребностей в питании и определяется распределением кормовых угодий, выбором места для постройки гнезда, спариванием, выращиванием потомства, молодняка, охраной занимаемой территории, расселением, миграцией.

Члены одной и той же популяции — это соседи, вынужденные сообща осваивать занимаемую территорию и размножаться на ней, поэтому у них много общего в приспособительных особенностях.

Независимые — члены популяций живут поодиночке, лишь изредка встречаются для размножения (жуки-жужелицы).

Совместные — собираются вместе для переживания неблагоприятных периодов (зимовка, засуха).

Создаются временные или постоянные семьи, объединяющие родителей или их потомство, как, например, у землеройки, синиц, грачей. В объединениях, таких как крупные группы, стаи, стада, колонии (например, колонии пингвинов), совершаются совместные действия — защита, миграция, добывание пищи.

Рис. 19

Схема внутривидовых отношений

Встречаются все виды взаимодействий (рис. 19), но наиболее распространены конкурентные и взаимовыгодные (мутуалисти- ческие) отношения. Например, грачи вначале прилета дерутся из-за мест, пригодных для гнезда, а затем сообща защищают свою колонию.

Межвидовые отношения разделяются на нейтральные (например, у дятлов, дроздов), конкуренции, характерным примером которых являются отношения хищник-жертва или отношения, возникающие из-за невозможности существования особей одного вида с одинаковыми экологическими требованиями, например, самоиз- режнвание растений.

Мутуализм — взаимовыгодные отношения, жизненно важный симбиоз видов, например, растения и грибы, растения и бактерии, жвачные животные и микроорганизмы. Комменсализм — отношения, состоящие из односторонней пользы или вреда. Например, для льва безразлично, поедают ли грифы или шакалы остатки его пищи. Для жуков-навозников несущественно, что в полете они переносят нематод-копрофагов к новым навозным кучам — их субстрату.

Рассмотрим несколько примеров различных отношений. Микориза — это симбиоз (сожительство) грибов с высшими растениями. В результате симбиоза грибов и клубеньковых бактерий высшие растения получают азот и другие зольные элементы, растворимые в воде.

Другой пример мутуализма — физиологическое срастание корневых систем и перекачивание питательных веществ из одного растения к другому, характерное для таежного елового леса. При этом усиливается ветровая стойкость древесного прироста, а с другой стороны происходит угнетение более слабых экземпляров.

Комменсализм отражает конкурентные отношения, которые сказываются там, где жизненные ресурсы ограничены. Комменсализм объясняет самоизреживание елей, для которой в возрасте 20 лет достаточно 0,4 м2; 40 лет — 3,2 м2; 60 лет — 6,5 м2; 80 лет — 10,3 м2; 100 лет — 14,1 м2.

Биологический полиморфизм отражает изменчивость морфологических и биологических свойств группы особи, повышение жизненных возможностей популяции, способность вида нормально функционировать, поддерживать гомеостаз. При изменении экологических условий во времени и пространстве один вид обладает эврибионтностью (широкими различиями) по способу питания, образу жизни, размножению. Например, жуки ивовый листоед и березовый листоед почти не различаются морфологически, но питаются листьями разных древесных пород, имеют разные температурные оптимумы. Сельдь атлантического океана представлена двумя стадами, которые живут вместе, но размножаются в разные сроки, имеют общие нерестилища. Вне сезона размножения —- живут совместно, но между собой не скрещиваются, одна группировка сельди — сельдь банок (то есть отмелей) размножается в августе-сентябре, вторая — сельдь весенняя,

Рис. 20

Схема аллелопатических реакций растений и микроорганизмов

нерестится в марте-мае. Примером среди птиц может быть обыкновенная кукушка, которая откладывает яйца в гнезда других птиц, главным образом воробьиных. Окраска яиц кукушки сходна с окраской яиц птиц-хозяев. В этом проявляется паразитизм (хищничество) одного из партнеров, который извлекает для себя пользу во вред другому.

Положительное или отрицательное влияние разного рода химических веществ, которые образуются растениями и выделяются в воздух или почву, составляют биохимические отношения (рис. 20).