Механізм  регуляції густоти (щільності) та чисельності популяцій. Функціональна роль популяції в екосистемах.

Вікова і статева структура популяції

Співвідношення чоловічої і жіночої статей у популяції має важливе екологічне значення. Воно безпосередньо пов’язане з потенціалом її розмноження. Співвідношення статей визначається як відношення кількості самців до кількості самиць або кількості самців до загальної кількості самців і самиць.

Дуже важливим показником для популяції є її вікова структура. Це співвідношення чисельності особин різних вікових класів і поколінь. Не обов’язково популяція має складатися з особин різного віку. Наприклад, усі особини в популяціях однорічних рослин мають однаковий вік.

Статева й вікова структури популяції відображають її здатність до розмноження. Наприклад, якщо в популяції переважають старі особини або дуже мало самиць, швидко чисельність популяції збільшуватися не буде.

Співвідношення чоловічої і жіночої статей у популяції має важливе екологічне значення, оскільки воно безпосередньо пов’язане з потенціалом її розмноження, а отже, впливом на життєдіяльність усієї екосистеми.

Вікова структура популяцій різних видів може суттєво різнитися між собою.

Це пов’язано з особливостями життєдіяльності видів та стратегією їх розмноження. У видів, які народжують велику кількість нащадків, але майже не піклуються про них, найбільша кількість особин буде мати молодий вік. Але в молодому віці у таких видів і шанси на загибель найвищі. А от після того, як організм стає дорослим, його шанси на загибель суттєво зменшуються. Така структура популяцій притаманна багатьом видам риб, молюсків, земноводних.

У випадку, коли народжуваність є низькою, а турбота про нащадків значною (слони, кити тощо), кількість молодих особин у популяції невелика і переважають особини середнього віку.

У видів, для яких шанси загибелі не залежать від віку тварини, кількість особин із віком зменшується рівномірно (гідри, таргани, клопи тощо).

Перегляньте презентацію, щоб повторити основні характеристики популяцій:

1. Що відображає вікова структура популяції?

2. Яким чином може регулюватися чисельність популяції?

Регуляція щільності та чисельності популяцій

Чисельність і щільність популяцій є важливими показниками для їхнього існування. Ріст цих показників свідчить про благополуччя популяції. Але необмежений ріст популяцій є неможливим. Після досягнення своєї певної чисельності популяція повністю вичерпує ресурс, потрібний для її існування. Це може бути їжа, питна вода, місце гніздування тощо. Вичерпання ресурсів підсилює внутрішньовидову конкуренцію і спричиняє збільшення смертності особин.

Повне вичерпання ресурсів може стати причиною загибелі популяції. Тому в природних популяціях організмів існують механізми регуляції їх чисельності і підтримання її на оптимальному рівні. Ці механізми можуть бути як внутрішньовидовими (зменшення народжуваності через гормональні зміни), так і відбуватися на рівні екосистеми.

На рівні екосистеми регуляція чисельності здійснюється переважно за рахунок дії на особин виду хижаків і паразитів. Чим більше особин виду, тим більше їжі для хижаків і паразитів, що стимулює їх розмноження.

Прикладом такого регулятора може бути трипаносома, яка є паразитом, наприклад, копитних у південних регіонах Африки (мал. 28.3).

Живі організми використовують й інші способи регуляції чисельності (мал. 28.4). Найбільш поширені — регуляція за допомогою інших видів (насамперед хижаків і паразитів). Крім того, ефективним механізмом є міграції, коли частина особин популяції переміщується в інші місцевості.

Регулювати чисельність своїх популяцій у деяких випадках тварини можуть за допомогою канібалізму (поїдання особин власного виду). Можлива і регуляція на гормональному рівні, коли починають працювати інстинктивні програми обмеження розмноження і частина особин не залишає нащадків через порушення в роботі репродуктивної системи організму.

У деяких випадках перед людиною постає проблема регуляції чисельності популяцій організмів, які були штучно завезені в нові регіони.

Прикладом таких ситуацій є масове розмноження кроликів та території Австралії. Їх завезли на новий континент ще в ХІХ столітті. Планувалося використати їх як об’єкт полювання. Але відсутність природних регуляторів чисельності стала причиною дуже інтенсивного розмноження цього виду. Це стало причиною суттєвого порушення місцевих біоценозів і завдало значних збитків господарствам Австралії. Механічні заходи боротьби — полювання на кроликів та побудова огорож проти їх проникнення — виявилися безрезультатними.

Ефективного успіху вдалося досягти тільки за рахунок природних регуляторів чисельності цих видів, які довелося штучно завозити. Чисельність кроликів вдалося зменшити шляхом зараження їх вірусом міксоматозу. Але згодом у них почала вироблятися стійкість до цього захворювання і для подальшої регуляції чисельності їхньої популяції застосували інший вірус.

Мінімально життєздатна популяція Для кожного виду організмів є певний мінімальний розмір популяції, який здатен підтримувати її чисельність на стабільному рівні. Популяцію такого розміру називають мінімально життєздатною. Для кожного окремого виду розмір такої популяції визначається індивідуально.

На розмір такої популяції впливає як статева, так і просторова структура виду, його здатність до міграцій та утворення щільних поселень у межах ареалу. Визначення цього показника є надзвичайно актуальним для охорони зникаючих видів, бо дозволяє більш реально розраховувати ризики вимирання для конкретних видів.

Перегляньте презентацію про механізми регулювання чисельності і щільності популяції:

1. Яким чином відбувається регуляція чисельності та щільності популяції?

2. Надайте класифікацію популяцій залежно від розмірів території, яку вона

займає.

1. Функціональна роль популяцій в екосистемах

• Продукційна роль - популяції автотрофних організмів-продуцентів засвоюють сонячну енергію й утворюють первинну продукцію, що її споживають гетеротрофні консументи;

• редукційна роль – популяції редуцентів розщеплюють органічні рештки до мінеральних речовин, що знову вступають у кругообіг;

• трансформаційна роль – популяції консументів перетворюють речовини й енергію і забезпечують упорядковане проходження через екосистеми потоку речовин й енергії;

• регуляційна роль – завдяки механізмам саморегуляції популяції відіграють важливу роль у підтриманні стабільності екосистем (яскравим прикладом є взаємовідносини «хижак - жертва»);

• інформаційна роль - важливою є участь популяцій, як відзначає Ю. Одум (1986), у створенні «каналів фізичних і хімічних сигналів, що пов'язують усі частини екосистеми і регулюють її діяльність як єдиного цілого»

Популяція – це основна функціональна одиниця екосистем.

Зубр, або Бізон європейський (Bison bonasus), вважається найбільшою і найважчою твариною на території Європи. Довжина тіла може досягати 330 см, маса – 1 т, а висота в холці – 2 м. Опрацюйте розділ Червоної книги України, присвячений зубру. Визначте природоохоронний статус, кількість популяцій, популяційні ареали, чисельність і причини зміни чисельності цієї тварини в Україні.

Гриби – незвичайні організми з найдивнішим життєвим циклом. «Вони трохи схожі на Доктора Джекіла і Містера Гайда, можуть бути добрими й поганими одночасно, – пише один із науковців-мікологів. – Один і той самий гриб може розглядатися як шкідливий і може мати великий корисний потенціал». І все ж, якщо ви розумієте їхню роль в екосистемах Землі, ви розумієте, що вони підтримують життя на Землі.

Про кого йдеться в романі шотландського письменника Роберта Стівенсона «Химерна пригода з доктором Джекілом і містером Гайдом»? Яка функціональна роль популяцій грибів у екосистемах?