Кривые роста численности популяции

Для популяции человека в настоящее время характерен тип роста численности, близкий к экспоненциальному, что обусловлено преодолением действия многих факторов сопротивления среды, прежде всего недостатка пищи и болезней, и резким снижением смертности в детском возрасте.

Кривая I - экспоненциальная кривая роста численности популяции. Ее описывают уравнением

N_t = N₀·e^rt

Nt - численность популяции в момент времени t;

N0 - первоначальная численность популяции;

t - время.

Выражает биотический потенциал - условный показатель характерной для данного вида скорости увеличения численности особей популяции при отсутствии лимитирующих факторов. Его величина определяется средней величиной приплода или скоростью, с которой особи данного вида покроют земной шар равномерным слоем в случае беспрепятственного размножения. Для слонов - 0,3 м/c; для мелких организмов - сотни м/c.

Кривая II - логистическая кривая роста численности популяции.

Nt = k + e^a-rt

a = r / k;

k - максимальное число особей, способных жить в рассматриваемой среде.

Пространство, заключающееся между экспоненциальной и логистической кривыми - сопротивление среды. Биотический потенциал и сопротивление среды характеризуют суммарное действие лимитирующих факторов, обуславливающих размеры и численность популяции.

Экспоненциальная кривая роста численности характеризует динамику популяции, независимую от плотности популяции. В этом случае изменение численности обусловлено в основном абиотическими факторами, которые могут обеспечить условия как для неограниченного роста (хотя и кратковременного), так и для снижения численности до нуля. Такие факторы носят название модифицирующих.

Зависимая от плотности динамика популяции обеспечивается биотическими факторами. Их называют регулирующими. Регулирующие факторы работают по принципу обратной отрицательной связи: чем значительнее численность, тем сильнее срабатывают механизмы, приводящие к ее снижению. Наоборот, при низкой численности сила этих механизмов ослабевает и создаются условия для более полной реализации биотического потенциала. Факторы такого типа лежат в основе реализации подвижно-стабильного равновесия популяций в сообществе (популяционного гомеостаза).

Действие механизмов обратной отрицательной связи, регулирующих численность популяций, наглядно демонстрируют взаимодействия в системе хищник – жертва. При низкой численности жертвы уровень сопротивления среды для этой популяции относительно низок, поскольку достаточно пищи и укрытий, и численность жертвы растет. С ростом популяции жертвы уменьшается количество доступного корма и убежищ, в то же время высокая плотность популяции жертвы облегчает охоту хищнику и вскармливание им потомства – начинает расти численность хищника. Вскоре популяция жертвы начинает испытывать усиливающееся сопротивление среды в виде нехватки корма, убежищ и усиления хищничества. Численность жертвы начинает снижаться, в результате чего снижается и сопротивление среды для этой популяции. В то же время осложняются условия охоты для хищника, нехватка пищи (увеличение сопротивления среды) ведет к снижению его численности. Плотности популяций хищника и жертвы таким образом колеблются около некоторых средних значений. В системе единственный хищник – единственная жертва эти колебания значительны, в случае же если взаимодействующих видов хищников и жертв несколько, что характерно для природных экосистем, эти колебания сглаживаются, так как хищники сокращают численность каждого вида жертвы при разной плотности популяций.