загрузка...
загрузка...
На головну

Моделі зростання популяцій

  1. IV. НАЗАЧЕНІЕ КОНЛАНГА Огір ЯК ЗАСОБИ МОДЕЛЮВАННЯ ПРИРОДНИХ МОВ
  2. Автоматика виділення власних потреб теплових електростанцій.
  3. Пришвидшення зростання і розвитку
  4. Актуальність моделі макроекономічного людини і теорія Дж. М. Кейнса
  5. Аналіз часових рядів при наявності періодичних коливань: адитивна і мультиплікативна моделі.
  6. Аналіз діяльності Фінської спортивної федерації по моделі процесу ефективності функціонування
  7. Аналіз моделі після знаходження оптимального рішення

В екології існує кілька моделей зростання популяцій (тобто закономірностей зміни чисельності популяції при її зростанні «від нуля»), головні з них - експоненціальна и логістична.

Про тенденції швидкого неогранічеснной збільшення числа особин виду знав К. Лінней. Однак уявлення про експоненційному зростанні популяційв початку минулого століття сформулював Т. Мальтус: кількість особин в популяції збільшується в геометричній прогресії. Як приклад Мальтус привів гіпотетичне зростання народонаселення країни за умови природної смертності (при відсутності епідемій і воєн). Уявлення про здатність будь-якої популяції до експоненціального зростання є наріжним каменем популяційної екології. П. В. Турчин (2002) вважає експоненціальне зростання головним законом екології, близьким за значенням до закону Ньютона у фізиці.

Модель експоненціального зростання описується J-подібної кривої: В умовах постійного надходження ресурсів швидкість зростання популяції збільшується і крива злітає вгору (рис. 15). Модель може бути описана рівнянням:

Nt = No е rt,

в якій Nt - Чисельність популяції через черговий проміжок часу (t),

N o - Вихідна чисельність,

е - основа натурального логарифма,

r - коефіцієнт розмноження (репродуктивний потенціал, різниця відносної народжуваності і відносної смертності, тобто народжених або померлих особин віднесеній до числа особин популяції на початку проміжку часу t).

Щоб зростання популяції відповідав цій моделі, величина коефіцієнта r повинен бути постійною, тобто має бути постійним середня кількість нащадків на одну особину (якщо r = 0, тобто народжуваність дорівнює смертності, то чисельність популяції не зростає).

Залежно від величини r збільшення чисельності особин може бути швидким і досить повільним. Ч. Дарвін розрахував потенційні можливості зростання популяцій різних організмів при реалізації експоненційної моделі. За його оцінками, число нащадків однієї пари слонів - тварин, що розмножуються надзвичайно повільно, - через 750 років досягне 19 млн. Якщо ж звернутися до організмів, що живуть не так довго і розмножуються швидше, то цифри будуть ще більш вражаючими. У бактерій, які діляться кожні 20 хвилин, з однієї бактеріальної клітини через 36 годин може утворитися біомаса, яка покриє всю земну кулю шаром товщиною 30 см, а ще через 2 години - шаром в 2 м.

«Оскільки ні бактерії, ні слони не покривають землю суцільним шаром, очевидно, що насправді в природі експоненціальне зростання популяцій організмів або не відбувається взагалі, або ж відбувається, але протягом нетривалого часу, змінюючись потім спадом чисельності або виходом її на стаціонарний рівень »(Гіляров, 1990, с. 77).

У природі експоненціальне зростання чисельності популяцій спостерігається в порівняно короткочасні періоди їхнього життя при особливо сприятливих умовах, коли постійно поповнюються ресурси. Так, в озерах помірних широт навесні після танення льоду в поверхневому шарі води міститься багато біогенних елементів. З цієї причини після прогрівання води тут спостерігається швидке зростання чисельності діатомових і зелених водоростей. Однак він також швидко припиняється, коли ці ресурси будуть витрачені і, крім того, зоопланктон почне активно виїдати водорості (тобто за рахунок регулювання щільності популяцій «знизу» і «зверху»).

Приклад експоненціального зростання популяції - історія інтродукції північного оленя на острови. Так, від 25 особин (4 самця і 21 самка), завезених в 1911 на острів Святого Павла (Берингове море), до 1938 р сформувалася популяція з 2000 року оленів. Однак потім пішов спад чисельності, і до 1950 р збереглося всього 8 особин. Причина краху популяції - порушення відносин «рослина - фітофаг» (див. 8.3) через відсутність у харчовому ланцюгу третьої ланки - хижака.

Логістична модель зростання популяцій, Описувана S-подібної кривої (повільне зростання - швидке зростання - повільне зростання, рис. 16) була запропонована також на початку 19 століття бельгійським математиком П.-Ф. Ферхюльста, а потім вже в 20-і рр. нашого століття перевідкриття американськими вченими Р. Перл і Л. Рідом. П. В. Турчин вважає цю модель відображенням закону «самообмеження зростання будь-якої популяції».

Причини уповільнення зростання популяції можуть бути самими різними: виедание ресурсів, вплив ефекту скупченості (у гризунів при цьому знижується інтенсивність репродуктивного процесу), отруєння місцеперебування прижиттєвими виділеннями, виедание популяції хижаками і т.д.

Проте, і ця крива є ідеалізацією, так як вкрай рідко проявляється в природі. Дуже часто після того, як зростання популяції вийде на плато (досягне межі К, що відповідає кількості ресурсів), відбувається раптове зменшення її чисельності, а потім популяція знову швидко зростає. Таким чином, її динаміка виявляється що складається з повторюваних логістичних циклів.

Така циклічна динаміка спостерігається, наприклад, в популяціях тундрових лемінгів, які харчуються мохами і лишайниками. Вони продовжують активну життєдіяльність під снігом і виїдають свою кормову базу настільки, що припиняють розмножуватися, а потім починають вмирати від харчів. Після того, як мохи відросте, починається новий підйом чисельності лемінгів.

Можливі коливання чисельності популяції під впливом погодних умов, паразитів і хижаків,

Існує особливий варіант регулювання щільності популяцій, який називається «опортуністичних», тобто що не укладається в «правильні» закони, описані експоненційної або логістичної кривої.

У Експлерент (r-стратегів) відбуваються спалахи чисельності в разі, якщо з'являються рясні ресурси. При цьому зростання чисельності відбувається або за рахунок того, що починаються розвиватися особини з покояться діаспор (скажімо, грунтового банку насіння), або за рахунок масового «десанту» в стадії яєць (скажімо, мух, налетіли на труп тварини). При цьому, конкуренція в силу великої кількості ресурсів слабка і, витративши його достаток, популяція гине цілком.

У рослин-Експлерент при підвищенні щільності популяцій конкуренція зростає, але самоізрежіваніе (як у дерев-віолентов) не відбувається, а зменшується розмір особин в десятки і сотні разів. При цьому рослини проходять весь життєвий цикл і здатні дати насіння.

Дж. Харпер (Harper, 1977) назвав такий тип регуляції щільності популяцій рослин-однорічників «пластичністю» і протиставив його самоізрежіваніе. Ці два типи регулювання щільності в популяціях рослин пов'язані переходом: у більшості видів з вторинними стратегіями при підвищенні щільності популяцій відбувається одночасно і зменшення розміру особин, і самоізрежіваніе.

На знанні цих закономірностей побудовано обгрунтування норми висіву культурних рослин. Спочатку при збільшенні норми висіву урожай зростає, але потім починає знижуватися (рис. 17). Вибирається та норма висіву, яка забезпечує максимальний урожай. Втім, іноді її кілька завищують, щоб культурні рослини могли пригнічувати популяції бур'янів. При посиленні гербицидного контролю в цьому немає необхідності.

Контрольні питання

1. Охарактеризуйте експонентну модель росту популяції.

2. Чому модель експоненціального зростання рідко спостерігається у природних популяцій?

3. З яких фаз складається логістична модель зростання популяції?

4. Які причини викликають циклічну динаміку популяцій?

5. Які популяції називаються опортуністичними?



Попередня   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   Наступна

Первинні типи стратегій | Вторинні типи стратегій і пластичність стратегії | Особливості стратегій культурних рослин і тварин | Теми доповідей на семінарському занятті | визначення популяції | Конкуренція особин в популяції | Інші форми взаємовідносин особин в популяції | Розмір популяції і її структура в просторі | гетерогенність популяцій | Динамічні характеристики популяцій |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати