Рождаемость и смертность популяции кратко

Обновлено: 04.07.2024

Динамические характеристики популяции – это показатели, характеризующие динамику ее численности и воспроизводства: рождаемость, интенсивность и направление роста, смертность, выживаемость.

Динамика численности популяций определяется взаимодействием четырех главных популяционно-динамических процессов:

рождаемость,
смертность;
иммиграция новых особей из других популяций;
эмиграция некоторых особей за пределы ареала данной популяции.

Рождаемость

Это способность популяции к росту, т.е. количество потомков, производимых одной размножающейся особью (у видов с половым размножением – одной самкой) за 1 год (или репродуктивный цикл, если их несколько в год).

Максимальная рождаемость – это теоретически наибольшее возможное число особей, производимых в идеальных для размножения условиях в отсутствии лимитирующих факторов, когда размножение ограничивается только физиологическими возможностями организма. Экологическая, или реализуемая рождаемость – количество новых особей при реальных условиях среды. Все экологические факторы, в том числе антропогенные, могут оказывать влияние на рождаемость.

Смертность

Естественная смертность – это гибель особей популяции в единицу времени при отсутствии лимитирующих факторов. В противоположность ей, экологическая, (реализуемая) смертность – это показатель гибели особей в единицу времени при реальных условиях среды. Эти показатели могут очень существенно отличаться. Например, у мелких птиц в природе популяция почти полностью обновляется за 2-3 года, тогда как потенциально они способны жить около 12-15 лет.

Разность рождаемости и смертности дает результирующий параметр – естественный прирост (может быть положительным или отрицательным), определяющий динамику численности популяции.

Хотя на динамику численности популяции оказывают влияние как рождаемость, так и смертность, но в природе обычно ключевым фактором динамики является изменение смертности, поскольку смертность в большей степени является функцией среды, тогда как рождаемость – функцией самой популяции (хотя обе они в какой-то степени определяются как внешними, так и внутренними факторами).

Готовые работы на аналогичную тему

Миграции

Важным фактором динамики численности популяций являются миграции. Среди них наиболее известны периодические (с правильным, регулярным периодом), например, ежегодные миграции перелетных птиц. Во время миграций у животных часто увеличивается смертность.

Однако наибольшее воздействие на динамику численности оказывают непериодические миграции или миграции с неопределенным периодом. Наиболее известным примером таких миграция является образование стай перелетной саранчи, хотя они происходят и у других животных. Такие миграции являются по существу выселением избытка особей, появившегося при предшествующих благоприятных для размножения условиях, за пределы ареала. Фактически, участвующие в них особи почти поголовно обречены, хотя они могут и оставить потомство, и даже образовать на новых местах самостоятельные популяции, способные существовать несколько поколений.

Ареал большинства видов включает три основные зоны. В его центре рождаемость преобладает над смертностью, эти территории служат источником миграций. На периферии ареала преобладает смертность, вид здесь поддерживается за счет притока особей из центральной зоны. Между центром и периферией находится промежуточная зона, где рождаемость и смертность относительно уравновешивают друг друга. При изменении экологических факторов размер и конфигурация этих зон могут меняться.

Отдельной формой миграции являются инвазии. Они характерны для так называемой номадной динамики численности. В этом случае животные постоянно перемещаются по ареалу, останавливаясь для размножения на непродолжительный срок (максимум несколько лет). При этом в каждом конкретном месте динамика численности оказывается неопределенной – годы высокой численности могут следовать один за другим, или быть разделенными десятилетиями. Это характерно, например, для чижей, клестов и некоторых других птиц в таежных лесах. Существуют и миграции-выселения, которые происходят при различных катастрофических явлениях.

Рождаемость — это показатель, характеризующий скорость увеличения численности популяции в результате размножения, или просто скорость размножения. Как и любой показатель скорости, он имеет временную размерность. Так, если среднемесячный приплод популяции полевки составляет 100 особей, то месячная рождаемость также составит 100 особей в месяц, а летняя (за 3 летних месяца) — 300 особей.

Таким образом, рождаемость — число новых особей (также яиц, семян), родившихся (вылупившихся, отложенных) популяцией за определенный промежуток времени.

Рождаемость можно выразить в относительных показателях, например, измерять ее числом народившихся за единицу времени особей, отнесенных к общей численности популяции в начале сезона размножения. Если общая численность популяции полевок к началу лета составляла 1000 особей, то относительная, или удельная, рождаемость за 1 месяц составит 100/1000 = 0,1, или 10%, а за сезон — 300/1000 = 0,3, или 30%.

Удельные показатели полезны для сравнения между собой рождаемости в популяциях разной численности. Они более точно характеризуют интенсивность процессов размножения организмов.

Когда жизнь популяции протекает в благоприятных условиях, рождаемость повышается, достигая максимума. Величина максимальной рождаемости определяется лишь числом самок в популяции и их способностью производить определенное число детенышей в единицу времени (то есть физиологической плодовитостью).

Обычно рождаемость ниже максимальной и соответствует сложившимся экологическим условиям и называется экологической.

Экологическая рождаемость дает представление о скорости размножения популяции при фактически сложившихся условиях жизни. В общем, для видов, которые не заботятся о потомстве, характерна высокая потенциальная и низкая экологическая рождаемость. Например, взрослая самка трески выметывает миллионы икринок, из которых в среднем доживают до взрослого состояния лишь 2 особи.

Смертность — это показатель, характеризующий скорость процесса снижения численности популяции. Так, если прослеживать судьбу некоторой группы особей, родившихся в одно и то же время, легко обнаружить, что их численность в течение жизни непрерывно снижается в результате отмирания части особей.

Смертность организмов проявляется даже тогда, когда условия жизни вполне благоприятны. В этих случаях говорят о минимальной смертности, природа которой связана с дефектами физиологического развития, приводящими к гибели отдельных организмов. В конкретных экологических условиях смертность, как правило, выше минимального уровня, так как под влиянием внешних факторов (хищничества, отсутствия достаточного количества пищи, загрязненности среды и других) создаются дополнительные причины гибели организмов.

У большинства организмов интенсивность смертности меняется в течение жизни. Обычно она высока на ранних стадиях развития, затем снижается и вновь возрастает к старости.

Как и рождаемость, смертность оказывает большое влияние на численность популяции и изменение ее хода. При одной и той же рождаемости чем выше смертность, тем ниже численность популяции, и наоборот. Кроме того, смертность влияет на продолжительность жизни организмов в популяции и тем самым на ее возрастной состав.

Обратимся к простому примеру и проследим за изменением продолжительности жизни группы особей общим числом 1000, появившихся на свет в одно и то же время. Рассмотрим два случая: в первом смертность составляет 50% в год, во втором — 70%. В первом случае изменения численности нашей группы по мере увеличения возраста особей будут выражаться следующими величинами: 1-й год — 1000, 2-й — 1000 х (1 - 0,5) = 500, 3-й — 500 х (1 - 0,5) = 250, 4-й — 250 х (1 - 0,5) = 125 и т. д.

Если полученные по таблице данные представить графически, можно получить кривые выживания, характеризующие возрастные изменения численности рассматриваемой группы. Кривые выживания подразделяются на три общих типа.

Сильно выпуклая кривая характерна для видов, у которых смертность резко повышается лишь к концу жизни, а до этого она остается низкой. Этот тип кривой характерен для многих видов крупных животных и, конечно, для человека.

Другой тип — сильно вогнутая кривая. Она получается, если смертность очень высока на ранних стадиях жизни. Хорошей иллюстрацией этого типа служат устрицы или другие двустворчатые моллюски, а также рыбы, дубы. Смертность очень велика у свободно плавающих личинок моллюсков и прорастающих желудей, но как только особи хорошо приживаются на подходящем субстрате, их смертность резко снижается.

К промежуточному типу относятся кривые выживания таких видов, у которых смертность мало изменяется с возрастом и остается более или менее одинаковой в течение всей жизни данной группы.

Форма кривой выживания связана со степенью заботы о потомстве и другими способами защиты молоди. Так, кривые выживания пчел и дроздов (которые заботятся о потомстве) значительно менее вогнуты, чем у кузнечиков или сардин (которые не заботятся о потомстве). Отсутствие заботы о потомстве у рыб или других животных компенсируется значительно большим числом откладываемых яиц.

Динамика популяций в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность. Это наиболее важные популяционные характеристики, на основании анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции.

Так, для популяции человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек.

Единица времени может быть различной в зависимости от темпов и скорости размножения организма. Для бактерий это может быть час, для насекомых – сутки или месяц, для большинства млекопитающих этот процесс растягивается на месяцы. Предположим, что в городе с населением 100 000 человек появилось 8000 новорожденных. Абсолютная рождаемость составит 8000 человек в год, а удельная – 0,08, или 8 %.

Различие между абсолютной и удельной рождаемостью проиллюстрируем на примере. Популяция из 20 простейших в некотором объеме воды увеличивается путем деления. Через час ее численность возросла до 100 особей. Абсолютная рождаемость при этом составит 80 особей в час, а удельная рождаемость (средняя скорость изменения численности на особь в популяции) 4 особи в час при 20 исходных.

В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованиютеоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида.

Подсчитано, что бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов дает потомство, которое может покрыть сплошным слоем всю нашу планету. Один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. В действительности же такая громадная плодовитость организмов никогда не реализуется. Истинная плодовитость значительно ниже потенциальной. Это наглядно прослеживается на примере капустной белянки. В результате гибели яиц, гусениц и куколок по разным причинам (болезни, паразиты, хищники) на свет появляется лишь 0,32 % взрослых бабочек от числа отложенных яиц.

Смертность. Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность – это число особей, погибших в единицу времени ( DNm). Удельная смертность выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти (умерли ли они от старости или погибли в когтях хищника, отравились ли ядохимикатами и замерзли от холода и т. д.). У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда выше, чем у взрослых особей. У многих рыб до взрослой фазы доживает 1-2 % от числа выметанной икры, у насекомых – 0,3-0,5 % от отложенных яиц.

Различают три типа смертности. К первому относится смертность, одинаковая во всех возрастах. Она выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессией). Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель многих растений происходит в стадии прорастания семян и всходов, а животных – в личиночной фазе или в молодом возрасте.

Рис. 6. Кривые выживания (по Э. Макфедьену, 1965 ):

I-III – соответственно первый, второй и третий типы смертности

На основании данных, получаемых при исследовании закономерностей плодовитости (рождаемости) и смертности популяций, появляется возможность математического моделирования динамики популяций, что имеет огромное теоретическое и практическое значение.

Обоснуйте следующую концепцию. Если скорость роста популяции N равна нулю, наблюдается одна из следующих возможностей…

[1] популяция увеличивается и ожидается сильная конкуренция за пищу и территорию;

[2] популяция увеличивается и ожидается высокая активность паразитов и хищников;

А.С. Степановских
Экология. Учебник для вузов
М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. — 703 с.

9.4. Рождаемость и смертность

Динамика численности и плотности популяций находится в тесной зависимости от рождаемости или плодовитости и смертности.

Рождаемость — это способность популяции к увеличению численности. Характеризует частоту появления новых особей в популяции. Различают рождаемость абсолютную и удельную. Абсолютная (общая) рождаемость — число новых особей (DNn), появившихся за единицу времени (Dt). Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени:

Так, для популяций человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек. В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованию теоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. Например, один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут. Другой пример. Бактерии делятся каждые 20 мин. При таком темпе одна клетка за 36 ч может дать потомство, которое покроет сплошным слоем всю нашу планету. Обычно же существует экологическая или реализуемая рождаемость, возникающая в обычных или специфических условиях среды. Средняя величина плодовитости выработана исторически как приспособление, которое обеспечивает пополнение убыли популяций. Естественно, что у менее приспособленных видов к неблагоприятным условиям высокая смертность в молодом (личиночном) возрасте компенсируется значительной плодовитостью.

Среди насекомых самая высокая плодовитость у растительноядных форм, а низкая — у хищников и паразитов. В благоприятных условиях плодовитость, как правило, низкая. Характер плодовитости зависит и от скорости полового созревания, числа генераций в течение сезона, от состояния в популяции самок и самцов. Если вид размножается с большой скоростью и чутко реагирует на изменения условий среды, то численность популяций его быстро и существенно изменяется. Это относится к многим насекомым и мышевидным грызунам. Таким образом, максимальная рождаемость или плодовитость является константой, определяемой расчетным путем, например, умножением среднего числа гнезд, которое способна построить самка птицы за год, на такое же число яиц, которые она может отложить в наиболее благоприятную часть сезона года. Максимальная рождаемость — тот предел, который характерен для скоростей увеличения числа особей в популяции. Правило максимальной рождаемости (воспроизводства) есть частный случай закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского — Э. С. Бауэра.

Численность и плотность популяции зависит и от ее смертности. Смертность популяции — это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность — это число особей, погибших в единицу времени (DNm).

Удельная смертность (d) выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

Абсолютная и удельная смертность характеризуют скорость убывания численности популяции вследствие гибели особей от хищников, болезней, старости и т. д.

Различают три типа смертности. Первый тип смертности характеризуется одинаковой смертностью во всех возрастах. Выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессии). Данный тип смертности встречается редко и только у популяций, которые постоянно находятся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности характеризуется повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель животных происходит в личиночной фазе или в молодом возрасте, у многих растений — в стадии произрастания семян и всходов. У насекомых до взрослых особей доживает 0,3—0,5% отложенных яиц, у многих рыб — 1—2% количества выметанной икры.

Рис. 9.3. Различные типы кривых выживания

Откладывая по оси абсцисс продолжительность жизни в процентах от общей продолжительности жизни, можно сравнивать кривые выживания организмов, продолжительность жизни которых имеет значительные различия. На основании таких кривых можно определить периоды, в течение которых тот или иной вид особенно уязвим. Поскольку смертность подвержена более резким колебаниям и больше зависит от факторов окружающей среды, чем рождаемость, она играет главную роль в регулировании численности популяции.

Читайте также: