Флуктуации популяций.

По достижении заключительной фазы роста размеры популяции продолжают колебаться от поколения к поколению вокруг некоторой более или менее постоянной величины. При этом численность одних видов изменяется нерегулярно с боль­шой амплитудой колебаний (насекомые-вредители, сорняки), колебания численности других (например, мелких млекопи­тающих) имеют относительно постоянный период, а в популя­циях третьих видов численность колеблется от года к году не­значительно (долгоживущие крупные позвоночные и древес­ные растения). Колебания численности популяций называются флуктуациями.

Амплитуда колебаний численности зависит от биологических особенностей видов и вариабельности среды. Гомойотермные организмы (млекопитающие, птицы), как правило, менее подвержены воздействиям со стороны абиотической среды, поэтому колебания численности их популяций происходят в ограниченных пределах. Однако и среди гомойотермных животных есть такие, которым свойственны значительные колебания численности, например, лемминги, полевки, мыши, белки. Численность же популяций пойкилотермных организмов (беспозвоночных животных, растений, микроорганизмов) подвержена значительным колебаниям.

С другой стороны, большое влияние на величину амплитуды колебаний численности оказывает внешняя среда: чем вариабельнее значения экологических факторов, тем шире размах колебаний численности. Популяции, которые дают вспышки численности, называются оппортунистическими, в противоположность им, популяции с незначительной во времени изменчивостью численности — равновесными.

В зависимости от повторяемости различают периодические и непериодические флуктуации.

Периодическими называются флуктуации, повторяющиеся через определенные промежутки времени. Среди них различаются сезонные и многолетние, называемые также циклическими осцилляциями.

Сезонные флуктуации присущи большинству видов животных, растений и микроорганизмов и сопряжены с сезонным изменением величины экологических факторов. Наиболее четко они выражены у организмов с коротким жизненным циклом и высокой плодовитостью, например, у сине-зеленых водорослей, вызывающих цветение воды в пресных водоемах при наступлении благоприятных условий (оптимальная температура воды). Их численность за несколько дней возрастает в сотни тысяч раз. Хорошо выражены сезонные флуктуации также у комаров, мух, мошек. У большинства млекопитающих и птиц численность увеличивается к осени за счет молодняка и резко сокращается после зимовки. У степных и пустынных растений критическим периодом, снижающим численность, является жаркая засушливая середина лета.

Циклические осцилляции известны у многих насекомых, рыб, птиц, млекопитающих, а также у растений (циклы продукции семян). В зависимости от продолжительности цикла выделяют несколько групп циклических осцилляций.

3—4-летние циклы обнаружены у леммингов, полевок и многих других грызунов. У леммингов раз в двенадцать лет (т. е. каждый третий пик) наблюдаются взрывы численности, при которых происходит увеличение исходной популяции несколько сотен раз. Циклы той же продолжительности свойственны и хищникам, потребляющим лемминга в пищу — песцу и белой сове. Хронологически они привязаны к популяционным циклам лемминга. Такие пары циклических осцилляций численности (например, песца — лемминга) называют сопряженными осцилляциями. 3-летние сопряженные осцилляции известны у кедра сибирского и кедровки, а также у белки. 9—10-летние циклы свойственны обитающим в Америке зайцу-беляку и рыси (рис. 1). 4—10-летние циклы наблюдаются у листовертки, кузнечиков, саранчи. У последней раз в 40 лет происходят взрывы численности.

Рис. 1. Циклические колебания численности зайца-беляка (сплошная линия) и рыси (пунктирная линия) в районе Гудзонова залива в Канаде по данным заготовок пушнины (по Р. Риклефсу [1979]).

Флуктуации, не обладающие периодической повторяемостью и поэтому непредсказуемые, называются непериодическими. Наиболее ярким примером таких флуктуаций может служить вспышка численности кроликов в Австралии, завезенных туда из Европы в середине прошлого века. Расплодившись в огромном количестве, они стали настоящим бедствием для сельского хозяйства этой страны. В качестве других примеров можно назвать катастрофические вспышки численности морской звезды в Районе Большого Барьерного рифа у берегов Австралии, пожирающей коралловые полипы и разрушающей коралловые рифы, колорадского картофельного жука, повреждающего листья картофеля, элодеи канадской, забивающей континентальные водоемы Европы.

В природе в основном встречаются три типа динамики численности популяции: относительно стабильный, взрывной (скачкообразный) и флюктуирующий (циклический).

1. Виды, у которых численность из года в год находится на уровне поддерживающей емкости среды, имеют достаточно стабильные популяции. Такое постоянство харак­терно для многих видов дикой природы и встречается, напри­мер, в нетронутых тропических влажных лесах, где среднего­довое количество осадков и температура изменяются день ото дня и из года в год крайне мало.

2. У других видов колебания численности популяций носят правильный циклический или флюктуирующий характер. Колебания происходят в значительном интервале плотностей, различающихся на один – два порядка. Выделяют три фазы: нарастания, максимума и разрежения численности. Возврат к стабильному состоянию происходит быстро. Хорошо знако­мы примеры сезонных колебаний численности. Тучи комаров; поля, заросшие цветами; леса, полные птиц, — все это харак­терно для теплого времени года в средней полосе и сходит практически на нет зимой. Широко известен пример циклических колебаний числен­ности лемингов (северных травоядных мышевидных грызу­нов) в Северной Америке и Скандинавии. Раз в четыре года плотность их популяций становится столь высокой, что они начинают мигрировать со своих перенаселенных местообита­ний; при этом массово гибнут в фиордах и тонут в реках, что до настоящего времени не имеет достаточного объяснения. Еще с глубокой древности известны циклические нашествия стран­ствующей африканской саранчи на Евразию.

3. Ряд видов с малой продолжительностью жизни, высокой плодовитостью, быстрым оборотом генераций, например, енот, мышевидные грызуны, некоторые насекомые (усачи, короеды, пилильщики, чешуекрылые и т.п.) и др., могут иметь достаточно стабильные популяции, однако время от времени их численность резко возрастает (подскакивает) до наивысшего значе­ния, а затем резко падает до некоторого низкого, но относи­тельно стабильного уровня. Эти виды относят к популяциям со взрывным или скачкообразным ростом численности. Выделяют пять фаз: нарастания, максимума, разрежения, депрессии и восстановления численности.

Внезапное увеличение численности происходит при вре­менном повышении емкости среды для данной популяции и может быть связано с улучшением климатических условий (факторов) и питания или резким уменьшением численности хищников (включая охотников). После превышения новой, бо­лее высокой емкости среды в популяции возрастает смертность и ее размеры резко сокращаются.

На протяжении истории в разных странах не раз наблюда­лись случаи краха популяций человека, например, в Ирлан­дии в 1845 г., когда в результате заражения грибком погиб весь урожай картофеля. Поскольку рацион питания ирланд­цев сильно зависел от картофеля, к 1900 г. половина восьми­миллионного населения Ирландии умерла от голода или эмиг­рировала в другие страны.

Тем не менее численность человечества на Земле в целом и во многих регионах в частности продолжает расти. Люди путем технологических, социальных и культурных перемен неоднократно увеличивали для себя поддерживающую ем­кость планеты. По сути, они смогли изменить свою экологическую нишу за счет увеличения производства про­дуктов питания, борьбы с болезнями и использования боль­ших количеств энергетических и материальных ресурсов, что­бы сделать обычно непригодные для жизни районы Земли оби­таемыми.

Дата добавления: 2015-07-11