Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 26. Поняття популяції

Що таке біологічний вид?

Що таке екологічна ніша?

Вам відомо, що одиницею еволюції Чарлз Роберт Дарвін уважав популяцію. Цієї думки притримуються також сучасні науковці.

Поняття популяції. Біологічний вид у процесі свого історичного розвитку пристосовується до певних умов існування, що визначає межі його поширення (ареал). У межах поширення виду його особини живуть сукупностями - популяціями. Наявність популяцій у природі пов'язана з неоднорідністю умов існування на території, що її займає вид. Що більш різноманітними є умови існування в ареалі виду, то більшою є кількість популяцій, із яких він складений.

Популяція — сукупність особин виду, яка займає частину території його поширення й ізольована від інших подібних сукупностей цього виду.

Часто особини однієї популяції більше схожі між собою порівняно з представниками інших популяцій, оскільки всередині популяції схрещування відбувається значно частіше (рис. 128).

Характеристики популяції. Популяцію характеризують такі основні показники: площа або об'єм, чисельність, щільність, народжуваність, смертність, приріст. Популяція в екосистемі займає певну площу або об'єм. Чисельність популяції - кількість особин на цій території або в цьому об'ємі (води, повітря, ґрунту), що належать до однієї популяції.

Щільність популяції - це середня кількість особин, що припадає на одиницю площі чи об'єму (для мешканців водного середовища) території, яку вони займають. У разі збільшення чисельності щільність популяції не росте лише у випадку її розселення, розширення ареалу. Народжуваність - це число особин популяції, які народжуються за одиницю часу, а смертність - кількість особин, які гинуть за цей самий час. Різниця між народжуваністю та смертністю становить приріст популяції, що може бути як позитивним, так і негативним залежно від умов навколишнього середовища.

Рис. 128. Особини різних популяцій виду Вивірка звичайна

Яка особливість відрізняє особин цих популяцій?

Наведіть приклади інших тварин або рослин, що мають такі особливості використовуючи додаткові літературні джерела та інтернет-ресурси.

Структура популяції. Унаслідок взаємодії популяції з навколишнім середовищем формується її структура. Структура популяції є формою адаптації до умов її існування, своєрідним віддзеркаленням екологічних чинників, що на неї впливають. Виділяють статеву, вікову, просторову й етологічну структуру популяції. Статеву структуру популяції визначає співвідношення особин різних статей, а вікову - розподіл її особин за віковими групами. Скорочення частки статевонезрілих особин свідчить про можливе зниження чисельності популяції в майбутньому, коли ці особини залишать нечисленне потомство. Просторова структура популяції - це особливості поширення особин популяції на території, яку вона займає. Залежно від характеру використання території, популяції тварин поділяють на осілі (наприклад, кроти), кочові (шпаки, песці) та мігруючі (перелітні птахи, лемінги) (рис. 129). Зв'язки між особинами, що виявляються в їхній поведінці, зумовлюють етологічну структуру популяції. Є організми, що ведуть поодинокий спосіб життя, наприклад скорпіони. Натомість коралові поліпи утворюють колонії, олені - стадо, а вовки - зграї , тож ці тварини ведуть груповий спосіб життя (рис. 130).

При цьому всередині популяції можуть встановлюватися складні соціальні взаємодії, які призводять до формування ієрархії. Певні особини є домінуючими, вони контролюють поведінку інших, а також розподіл важливих ресурсів (їжі, води, доступ до процесу спарювання тощо). У деяких тварин формуються угрупування, де представники різних каст відрізняються не лише за поведінкою, а й морфологічно. В якості прикладів можна навести соціальних комах - бджіл, мурашок, термітів тощо.

Рис. 129. Приклади організмів із різною просторовою структурою популяції

Сліпаки утворюють осілі популяції

Песці постійно кочують

Перелітні птахи мігрують

Рис. 130. Приклади організмів із різною етологічною структурою популяції

Скорпіони ведуть поодинокий спосіб життя

Коралові поліпи утворюють колонії

Обґрунтуйте причини того, що одні види створюють осілі популяції, а інші кочують або навіть мігрують.

Створіть просвітницький проект для учнів та учениць початкової школи «Поведінка тварин у природі».

Регуляції чисельності та щільності популяцій. Чисельність і щільність популяцій організмів, що мешкають навіть у стабільних умовах, можуть змінюватися під впливом різноманітних чинників.

Популяційні хвилі - це періодичні або неперіодичні коливання чисельності популяцій у природних умовах.

Чисельність популяції залежить від інтенсивності народжуваності та смертності особин, різниця між якими визначає її приріст. Якщо інтенсивність народжуваності перевищуватиме смертність, то приріст популяції буде позитивним, якщо навпаки - негативним. Негативний приріст популяції протягом тривалого часу може призвести до її зникнення. За низької щільності, коли умови середовища сприятливі, народжуваність перевищуватиме смертність. Якщо щільність популяції стає вищою або нижчою від певного рівня, у ній виникають процеси саморегуляції, що виявляється у вигляді популяційних хвиль. Щільність популяцій залежить у тому числі і від абіотичних чинників, насамперед від кліматичних. До змін вологості та кількості сонячної радіації дуже чутливі, наприклад, однорічні рослини та пойкілотермні тварини. На зміни в чисельності популяції також впливають біотичні чинники. Наприклад, чисельність популяцій хижаків залежить від популяції здобичі, а чисельність популяції паразитів - від популяції організмів, у яких вони паразитують. У разі перевищення певного критичного рівня щільності популяції частина особин може мігрувати. Наприклад, перелітна сарана в цей час утворює зграї, здатні долати значні відстані й знищувати на своєму шляху майже всю рослинність (рис. 131).

Усі перелічені механізми забезпечують гомеостаз популяції - здатність популяції підтримувати свої показники на певному оптимальному для цього середовища існування рівні та динамічну рівновагу свого генетичного складу.

Рис. 131. Приклади організмів із різними механізмами регуляції чисельності та щільності популяції

Чисельність популяції шпаків залежить від кількості черв'яків, що слугують кормовою базою

Сарана - яскравий приклад регуляції чисельності та щільності популяції завдяки міграції

Наведіть інші приклади регуляції чисельності та щільності популяцій, використовуючи додаткові літературні джерела та інтернет ресурси.

Коливання чисельності популяцій можуть бути генетично зумовленими (наприклад, сезонні коливання чисельності комах, однорічних рослин), а також наслідком дії екологічних чинників: умов зимівлі, забезпеченості їжею, зміни чисельності популяції хижаків, стихійних лих. Унаслідок зменшення або збільшення чисельності особин частота зустрічальності тих чи інших алелів у генофонді популяції може змінюватися. Наприклад, зменшення кількості їжі неврожайного року спричиняє зменшення чисельності популяції вивірки, що може випадковим чином призвести до зміни частоти зустрічальності алелів, які визначають забарвлення хутра (рис. 132). Такі випадкові зміни генофонду популяції називають дрейфом генів. Популяційні хвилі та дрейф генів є елементарними факторами еволюції, з якими ви знайомилися в 9 класі.

Класифікація популяцій. Існують різні підходи до створення класифікацій популяцій. Відомий еколог Микола Наумов запропонував виокремлювати популяції залежно від розмірів території, яку вони займають: елементарна, екологічна та географічна популяції. Елементарна популяція - це сукупність особин виду, що населяють ділянку однорідної площі (кількість таких популяцій пропорційна різноманіттю умов екосистеми). Екологічна популяція - це сукупність елементарних популяцій, тобто видові угруповання, що заселяють певні екосистеми, наприклад грабові бучини. Географічна популяція - це сукупність груп особин попереднього рангу, що заселяють значну територію з географічно однорідними умовами навколишнього середовища (генотип бука: рахівський, кам'янець-подільський тощо). (Класифікації популяцій, створені за інших підходів, ви також можете розглянути на уроці з використанням додаткових джерел або інтернет-ресурсів).

Рис. 132. Зміна частоти зустрічальності алелів унаслідок популяційних хвиль

Поясніть значення популяційних хвиль.

  • 1. Дайте означення понять популяція, популяційні хвилі.
  • 2. Схарактеризуйте популяцію за основними показниками.
  • 3. Схарактеризуйте структуру популяції.
  • 4. Яким чином відбувається регуляція чисельності та щільності популяції?
  • 5. Надайте класифікацію популяцій залежно від розмірів території, яку вона займає.