Почему особи одного вида распределяются в природе неравномерно?
Популяционная структура вида. Особи одного вида расселяются группами в соответствии с подходящими условиями климата, с наличием питательных веществ, источника энергии и др. Совокупность особей одного вида, которые длительное время населяют общую территорию, изолированную от других групп этого же вида, называют популяцией (от лат. populus – население, народ). Особи одной популяции скрещиваются друг с другом чаще, чем с особями других популяций того же вида. Вот почему можно говорить о частичной генетической обособленности популяций.
Исследования внутренней структуры видов живых организмов в конкретных природных условиях привело к пониманию популяции как естественной группы особей одного вида, реагирующей как целое на различные воздействия окружающей среды.
Популяционная структура разных видов различна. Некоторые виды имеют ограниченный ареал и могут состоять из нескольких и даже из одной популяции. Например, вид журавль-стерх представлен в природе всего двумя популяциями: особи одной популяции гнездятся в низовьях Оби, особи другой – на севере Якутии. Такой подвид, как амурский тигр, состоит всего из одной популяции. В то же время существует множество видов с большим количеством популяций и огромным ареалом.
Группа особей одного вида может считаться популяцией только в том случае, если она многочисленна и на протяжении смены большого числа поколений занимает одно и то же пространство. Если взять для примера 2 – 3 поколения лягушек, живущих в глубокой луже до ее полного пересыхания, то их нельзя считать популяцией. Сотни и тысячи поколений – обычная продолжительность существования отдельных популяций.
Характеристика популяции. Популяция – сложная генетическая система, которой присущи групповые характеристики, т. е. свойственные группе особей, а не отдельной особи. В чем заключаются особенности таких характеристик?
Количество особей в популяции отражает ее численность.
Плотность популяции определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объема, занимаемых популяцией. Нередко ученые не могут подсчитать общую численность популяции, а вынуждены ограничиваться отбором отдельных проб и подсчетом числа особей в пробах. Плотностью популяции определяется частота контактов составляющих ее особей, что, в свою очередь, является важным механизмом саморегуляции численности популяции.
Саморегуляция численности – это способность популяции поддерживать свою численность в определенных пределах. Численность регулируется множеством факторов. Например, при нормальной численности популяции жертвы контролируются хищниками. При достижении популяцией высокой численности создаются условия для распространения болезней.
Другими словами, возбудители инфекционных заболеваний, хищники и паразиты выступают в качестве регуляторов численности популяции.
Возрастная структура популяции отражает соотношение различных возрастных групп в популяции. Изменение этого показателя влияет на изменение численности популяции. В зависимости от возраста у особей могут меняться морфологические признаки и в соответствии с этим требования к условиям среды. Например, личинки бабочек (гусеницы) имеют грызущий роговой аппарат и питаются листьями растений. У взрослых бабочек роговой аппарат сосущего типа и представлен хоботком, с помощью которого они поглощают нектар из цветков. В зависимости от возраста особи одной популяции могут заселять разные среды жизни. Так, личинки травяной лягушки (головастики) живут в водной среде, а взрослые особи – в наземно-воздушной. Следовательно, возрастная структура носит приспособительный характер, в результате чего уменьшается конкуренция между особями внутри популяции.
Половая структура популяции отражает соотношение в популяции самцов и самок. Для роста численности популяции большое значение имеет доля половозрелых самок. Например, в популяциях утки-кряквы, в популяциях крыс, мышей и других грызунов самок примерно в 1,5 раза больше, чем самцов, а для популяции белых медведей характерно равное соотношение по признаку пола (1: 1), что связано с низкой плодовитостью этого вида.
Пространственная структура популяции отражает характер размещения особей в местообитании. В природе нет ни одного вида, особи которого распределялись бы в пространстве равномерно. В местах, особенно благоприятных для жизни данного вида, их обитает больше, чем на других территориях. Так, лягушки живут у водоемов и в сильно увлажненных местах, кроты – по луговинам, заросли малины встречаются в лесу отдельными «пятнами».
Существуют три основных типа пространственного распределения особей в популяции: случайное, регулярное, пятнистое (рис. 34).
Рис. 34. Схема, отражающая типы пространственной структуры популяций
Случайное распределение организмов в наземной среде встречается редко, оно характерно для водной среды.
Регулярное распределение проявляется обычно в случаях, когда между особями популяции существует конкуренция. Например, в густом ельнике стволы соседних елей удалены друг от друга на расстояние, примерно равное сумме размеров двух крон.
Пятнистое распределение особей встречается чаще всего. При таком распределении между группировками особей имеются значительные незаселенные пространства. Это может быть связано либо е резкой неоднородностью среды (например, с наличием пищи в одном участке и ее отсутствием в другом), либо с выраженной склонностью организмов образовывать группы (рои, стаи, стада, колонии).
Пространственная структурированность популяции определяет наиболее эффективное использование ресурсов среды, снижение конкуренции и служит основой устойчивого поддержания необходимого уровня внутрипопуляционных контактов.
Кроме названных групповых характеристик популяций, можно привести и другие.
Рождаемость, т. е. количество новых особей, появившихся в популяции в единицу времени благодаря размножению. Высокой рождаемостью отличаются популяции грызунов вследствие большой плодовитости и ранних сроков полового созревания. Низкой рождаемостью характеризуются популяции белых медведей, слонов. Так, например, у африканского слона один раз в три-четыре года рождается только один детеныш. Беременность длится 22 месяца. Новорожденный слоненок имеет массу 100 кг при росте 1 м. До пятилетнего возраста он нуждается в постоянном присмотре слонихи и жить самостоятельно не может.
Смертность – число особей, погибших в популяции за определенный отрезок времени.
Прирост популяции показывает на разность между рождаемостью и смертностью. Прирост популяции может быть как положительным в случае преобладания рождаемости над смертностью, так и отрицательным, когда в единицу времени особей погибает больше, чем рождается.
Все, что было сказано о популяции выше, относится лишь к организмам, способным к половому размножению. У микроорганизмов, которые размножаются бесполым путем, например делением клетки, популяцией можно считать группу прямых потомков одной особи.
Помимо того что популяция представляет собой структурную единицу вида, она рассматривается в современной эволюционной теории как элементарная единица эволюции (об этом подробно будет рассказано в § 57).
Воздействие человека на природные популяции. Такое действие может проявляться двояким образом. Человек удаляет большую часть популяции вида – вредителя сельского или лесного хозяйства либо популяцию вида – переносчика болезней. Человек «собирает урожай» с популяции, оставляя некоторую ее часть для последующего восстановления. К таким популяциям относятся, например, древесные растения, популяции китов, промысловых видов рыб, пушных зверей и др.
Чрезмерная эксплуатация человеком природных популяций может привести к вымиранию вида. Примеров истребления видов животных человеком существует множество: стеллерова корова, тур, тарпан, странствующий голубь и др.
Популяцию в современной биологии изучают с разных точек зрения: генетической, экологической, физиологической и др. В последние годы все чаще говорят о популяционной биологии как комплексной науке.
Вопросы и задания
- Дайте определение понятия популяция.
- Какие характеристики присущи популяции?
- Приведите примеры, когда практически невозможно подсчитать общую численность популяции.
- Докажите, что возрастная и половая структуры популяции оказывают непосредственное влияние на изменение ее численности.
- Какое значение для популяции имеет ее пространственная структурированность?
- Как вы думаете, почему популяции одного вида обособлены друг от друга относительно, а не абсолютно?
