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

§ 29. ПОПУЛЯЦІЇ ТА ЇХНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Пригадайте, що характерно для популяційно-видового рівня організації біологічних систем. Які основні положення біологічної концепції виду та синтетичної теорії еволюції? Які критерії виду ви знаєте? Що таке поліморфізм?

Популяції як окремий рівень організації біологічних систем досліджує демекологія (див. мал. 25.2).

Популяція як структурно-функціональна одиниця виду. Пригадаємо: синтетична теорія еволюції розглядає популяцію як елементарну одиницю еволюції (поміркуйте чому). Вид - це сукупність популяцій, особини яких становлять певну генетичну єдність, оскільки мають подібний набір генетичної інформації. Кожен біологічний вид у процесі свого історичного розвитку пристосовується до певних умов існування, що визначає ту частину біосфери, яку населяють особини даного виду, - ареал. Взаємодія особин виду з комплексом екологічних факторів, характерних для середовища його мешкання (абіотичних, біотичних, антропічних), становить його екологічну характеристику.

• Умови для існування представників виду на різних ділянках його ареалу відрізняються. Про це твердить правило географічного оптимуму: у центрі видового ареалу зазвичай умови для існування виду оптимальні, до периферії вони погіршуються. Тож і особини, які мешкають у центрі видового ареалу, можуть зовні відрізнятися від особин з периферії. Наприклад, береза пухнаста, або біла, у центрі видового ареалу представлена типовими деревоподібними формами, тоді як на периферії - кущоподібними.

Отже, умови, сприятливі для існування особин даного виду, на території ареалу поширені мозаїчно. Тому ділянки з різною густотою населення здебільшого розділені ділянками, де представники виду взагалі не трапляються. Так формуються популяції.

Популяція (від лат. популюс - народ, населення) - це сукупність особин виду, які тривалий час мешкають у певній частині його ареалу, частково чи повністю ізольовано від інших подібних сукупностей особин цього ж виду, і характеризуються певним генофондом. Популяція - це особлива форма існування виду, яка функціонує у природі як особлива біологічна система.

Мал. 29.1. Види-космополіти (1) та види-ендеміки (2): 1 - косатка (а) поширена майже в усьому Світовому океані (б), вид представлений багатьма популяціями; 2 - бичок-цуцик чорноріченський - ендемік Криму, мешкає лише на короткій ділянці річки Чорна; вид перебуває під загрозою зникнення, тому його занесено до Міжнародної Червоної книги

Види організмів із широким ареалом можуть складатись із сотень і тисяч популяцій, а види-ендеміки можуть бути представлені лише однією популяцією (мал. 29.1).

Цікаво знати

Термін «популяція» запропонував 1903 року датський учений В. Йогансен (мал. 29.2) для позначення генетично різнорідного угруповання особин одного виду на противагу генетично однорідним чистим лініям (пригадайте, що називають чистими лініями).

Мал. 29.2. Вільгельм Людвіг Йогансен (1857-1927) - датський біолог, запропонував терміни «популяція» (1903), «ген», «генотип», «фенотип» (1909)

Ступінь відокремленості популяцій певного виду. За наявності значних географічних перешкод популяції можуть бути майже повністю відокремлені одна від одної (наприклад, популяції риб з різних озер). Якщо територія, яку займає вид, більш-менш однорідна, то межі між окремими популяціями виражені нечітко (популяції гризунів, наприклад бабаків, що мешкають у степах і пустелях) (мал. 29.3).

Нечіткими можуть бути межі й між окремими популяціями мігруючих видів. Наприклад, особини певних видів жуків, метеликів, клопів тощо, які вийшли з яєць в одній місцевості, у періоди масового розмноження можуть долати десятки й сотні кілометрів і змішуватись з особинами з інших популяцій (мал. 29.4).

Мал. 29.3. Ступінь відокремленості популяцій: 1 - чітко відмежовані; 2 - частково перекриваються

Мал. 29.4. 1. Метелик данаїда хризипп здатний з території Туреччини через Чорне море залітати у Крим, проте постійних популяцій там не утворює, оскільки в умовах України розмножуватися нездатний. Інші види метеликів-данаїд (2) наприкінці серпня масово мігрують з півдня Канади через США до центральної Мексики (3)

Особливості функціонування популяцій. Функціонування виду як цілісної інтегрованої біологічної системи забезпечується постійними або епізодичними міграціями особин з одних популяцій до інших (мал. 29.5). Тривала відсутність зв’язків між окремими популяціями одного виду із часом може стати передумовою видоутворення внаслідок поступових змін їхнього генофонду або морфологічних ознак виду. Наприклад, у зайців білих з півострова Ямал довжина сліпої кишки вдвічі більша, ніж у мешканців уральського лісостепу. Це пояснюють розбіжностями у складі їжі цих тварин, зокрема вмістом грубих кормів.

Існування особин одного виду в різних умовах довкілля зумовлює й певні відмінності в біології представників різних популяцій. Наприклад, бобри, які оселяються на неглибоких річках, будують греблі, що підтримують рівень води. Це поліпшує можливості їхнього живлення. На болотах бобри будують хатинки і прокладають систему каналів, які забезпечують їм доступ до їжі. Бобри, що мешкають на глибоких річках, риють нори на схилах берегів.

Показники, які характеризують стан популяції. Кожна популяція має певну чисельність, тобто складається з певного числа особин. Мінімальна життєздатна популяція - найменше число її особин, яке здатне забезпечити існування популяції протягом багатьох поколінь. Кожна популяція займає певну площу або об’єм (для популяцій гідробіонтів або мешканців ґрунту) в екосистемі.

Густота популяції визначається середнім числом особин, що припадає на одиницю площі або об’єму, який вона займає. З усіх потрібних чинників навколишнього середовища, інтенсивність дії яких найбільше відхиляється від оптимальної, густоту популяції певного виду насамперед визначатиме той, який впливає на найуразливішу стадію (фазу) розвитку організму.

Мал. 29.5. Міграції особин певного виду з однієї популяції до іншої забезпечують обмін генетичним матеріалом, завдяки чому їхній генофонд дедалі стає подібнішим

Народжуваність - число особин популяції, які народилися за одиницю часу (наприклад, за добу, місяць, рік тощо); смертність - число особин, які гинуть за цей самий час.

Різниця між народжуваністю й смертністю становить приріст популяції. Якщо рівень народжуваності перевищуватиме рівень смертності, приріст популяції буде позитивним, якщо навпаки - негативним. Питома біомаса популяції - це маса особин популяції, що припадає на одиницю площі або об’єму. Розрахунки проводять на масу живої або сухої речовини. Продукцією популяції називають біомасу, створену за одиницю часу. Її визначають як сукупність приростів біомаси усіх особин за певний проміжок часу, включно із загиблими та елімінованими. У величину продукції також включають масу утворених спор, насінин, плодів, новонароджених особин, прижиттєвих виділень тощо. Величину продукції співвідносять до одиниці площі або об’єму, які займає популяція (кг/м2, кг/м3).

Ключові терміни та поняття

екологічна характеристика виду, правило географічного оптимуму, мінімальна життєздатна популяція.

Перевірте здобуті знання

1. Чому вид існує у вигляді системи популяцій? 2. Про що твердить правило географічного оптимуму? 3. Яким може бути ступінь відокремленості популяцій певного виду? Від чого він залежить? 4. Що мають на увазі під мінімальною життєздатною популяцією? 5. Які показники характеризують стан популяції?

Поміркуйте

Чому демекологію виокремлено в окремий розділ екології?