Рождаемость.: Рождаемость — это способность популяции увеличивать свою численность

Лекция 11 – Динамические показатели популяции

Рождаемость.:  Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность

Численность популяции = Численность в начальный момент времени + (рождающие особи + иммиграция) – (гибнущие особи + эмиграция).

Скорость изменения численности = (рождаемость + скорость иммиграции) – (смертность + скорость эмиграции).

Аналогично, формула для смертности:

1. Скорость изменения численности популяции.

Скорость изменения численности популяции можно определить путем деления величины изменения количества особей на период времени, за который оно произошло.

Средние скорости изменения популяций принято выражать в виде

V = DN / Dt,

где N — размер популяции (или другой показатель), t — время.

Например, предположим, что популяция из 100 представителей в некотором объеме воды за час увеличилась до 150 особей. Тогда DN = 50, Dt = (150 — 100) * 1 = 50 особей в час.

2. Рождаемость — способность популяции к увеличению численности за счет размножения. Различают максимальную и экологическую рождаемость.

· Максимальная, или физиологическая рождаемостьпоявление теоретически максимально возможного количества новых особей в идеальных условиях, то есть при отсутствии лимитирующих факторов. Этот показатель — постоянная величина для данной популяции.

· Экологическая, или реализуемая, рождаемость обозначает увеличение популяции при фактических, или специфических, условиях среды. Она зависит от состава, размера популяции и фактических условий среды.

Рождаемость обычно выражают:

· в виде скорости, определяемой путем деления числа вновь образовавшихся особей за определенный промежуток времени ( dNn / dt) абсолютная рождаемость)

· числом новых особей в единицу времени на единицу популяции (специфическая, удельная рождаемость).

где DNn – прирост численности, N – размер популяции или только части, способной к размножению (число особей в начальный момент времени).

Удельная рождаемость необходима для сравнения популяций с разной численностью.

Удельная рождаемость выражается в %, или количеством особей на самку. Например, для высших организмов рождаемость выражают в расчете на одну самку.

Рождаемость может быть нулевой или положительной, но никогда — отрицательной.

· Максимальная рождаемость — это теоретический верхний предел, который популяция могла бы достичь в идеальных условиях.

Несмотря на трудности при практическом определении этого показателя, он представляет интерес по следующим причинам.

1. Максимальная рождаемость служит критерием для сопоставления с реальной рождаемостью. Например, показатель рождаемости в популяции птиц 4 птенца в год будет иметь реальный смысл, если известен верхний предел, до которого она могла бы увеличиваться в менее лимитирующих условиях.

2. Так как максимальная рождаемость — величина постоянная для данной популяции, этот показатель можно использовать для математических расчетов и прогнозирования скорости роста популяции.

Максимальная рождаемость как характеристика популяции ценна тем, что с ней, как с константой, можно сравнивать различные наблюдаемые величины рождаемости.

Следует отметить, что понятие «максимальная рождаемость» относится к популяции, а не к изолированным особям.

За меру рождаемости следует принимать среднюю, а не индивидуальную наибольшую или наименьшую репродукционную способность.

Наиболее корректно определение максимальной рождаемости не только при отсутствии лимитирующих физических факторов, но и при оптимальных размерах популяции.

При сравнении рождаемости в популяциях разных видов возникают трудности, связанные с несопоставимостью жизненных циклов.

Поэтому при изучении рождаемости необходимо учитывать цикл развития организмов, особенно когда сравниваются различные популяции. В этом случае необходимо быть уверенным, что сравнение вообще возможно.

3. Смертность.

Этот показатель характеризует гибель особей популяций за определенный период времени. Так же, как и в случае с рождаемостью, смертность можно выразить числом особей, погибших за определенный период.

Различают:

· специфическую смертность число смертей по отношению к числу особей, составляющих популяцию.

· экологическую или реализуемую, смертность гибель особей в конкретных условиях среды (величина непостоянная, изменяется в зависимости от состояния природной среды и состояния популяции).

Смертность выражают числом особей, погибших за определенное время, выраженным в процентах от начальной численности популяции.

Как и в случае с рождаемостью, необходимо принять минимальную смертность за теоретическую константу.

Существует некая минимальная величина, характеризующая гибель особей в идеальных условиях, когда на популяцию не воздействуют лимитирующие факторы. В этих условиях максимальная продолжительность жизни особей равна их физиологической жизни, которая в среднем выше экологической продолжительности жизни.

Даже в идеальных условиях в любой популяции происходит смерть от старости, то есть имеет место какая-то минимальная смертность, определяемая физиологической продолжительностью жизни особей.

В природе средняя продолжительность жизни особей намного меньше, чем потенциальная, и фактическая величина смертности выше минимальной.

Смертность, как и рождаемость, особенно у высших организмов, сильно варьируется с возрастом, поэтому при изучении смертности организмов популяцию целесообразно разделить на возрастные группы.

таблицы выживания

Целостное представление о смертности в популяциях дают таблицы выживания (один из методов статистического анализа популяций), в которых приводится возрастная структура по продолжительности жизни особей.

Различают следующие типы таблиц выживания:

1. Когортные (динамические). Прослеживается история существования только одной когорты особей (от момента появления до гибели всех ее особей). При этом когортой мы называем группу особей родившихся в течение определенного промежутка времени. Часто применяется для изучения популяций однолетних организмов (насекомых).

2. Статические таблицы выживания. Вместо наблюдения за отдельной когортой ведут наблюдение за возрастной группой. При этом расчитывается смертность во всех возрастных группах.

Сложность построения таких таблиц заключается в невозможности реконструкции численности особей разных возрастных групп, с момента их рождения.

Они могут содержать следующие графы:

· возраст (временные промежутки, стадии развития (для личинок));

· число особей доживших до начала возрастного интервала, nx;

· доля особей доживших до возраста x, lx,;

· число особей, погибших в каждом возрастном интервале (x) – (x+1), dx;

· смертность в течение интервала x, qx;

nx+1=nx – dx

qx=dx / nx

lx=nx / n0

n0 – число особей начального возраста.

Таблица выживания усоногого ракообразного Balanus grandula (по Connell, 1970)

Возраст, годы х Число выживших к моменту х, nx доля особей доживших до возраста x, lx число особей, погибших в каждом возрастном интервале (x) – (x+1), dx;   смертность в течение интервала x,qx;  
0.56
0.43 0.45
0.24 0.41
0.14 4.5 0.22
0.10 4.5 0.29
0.07 4.5 0.40

Таблица выживания популяции рисового долгоносика

Середина возрастного интервала, недели Удельное выживание, Lx Удельная рождаемость, число потомков на 1-у самку возраста Х, mx Lx*mx
4,5 0,87 20,0 17,4
5,5 0,83 23,0 19,0
6,5 0,81 15,0 12,1
7,5 0,80 12,5 10,0
8,5 0,79 14,0 9,8
9,5 0,77 12,5 9,2
R0=77,5

Зная показатели удельной рождаемости (mx) по таблице выживания можно определить

· чистую скорость размножения (воспроизводства), что составляет число потомков на каждую самку для всей популяции.

(в данном примере = 77,5 особей)

В стабильных условиях в природе величина R приблизительно = 1.

R0показывает во сколько раз может увеличится численность популяции за одно поколение. (То есть сколько особей может появиться в будущем на 1-у особь сейчас)

Если построить график зависимости lx от Х, то получим

· кривую выживания (по числу доживших до данного возраста организмов популяции).

Выделяют три типа кривых выживания:

· сильновыпуклые кривые (I) — характерны для видов организмов в популяциях, смертность которых почти до конца жизненного цикла остается низкой. Такой тип кривых выживания характерен для многих видов крупных животных, в том числе и для человека;

· сильновогнутые кривые (IV) — характерны для видов организмов в популяциях, смертность которых чрезвычайно высока на ранних стадиях развития, а в дальнейшем становится величиной постоянной, но достаточно высокой. Например, 1-й личиночный возраст у насекомых, при этом особи погибают в больших количествах, а гибель в последующих возрастных группах снижается.

· кривые промежуточного типа (II-III) относятся к тем видам, у которых смертность для каждой возрастной группы — величина постоянная.

По оси абцисс (горизонт.) — Возраст, в %% от продолжительности жизни По оси ординат (верт.) – число выживших на 1000 особей (или % выживших от исходной популяции).

4. Типы кривых роста популяции

Экспоненциальная модель

Каждый вид стремится размножаться бесконечно (если его не сдерживают факторы среды).

Если среда не оказывает ограничивающего влияния, то специфическая скорость роста популяции для данных микроклиматических условий постоянна и максимальна.

В таких благоприятных условиях скорость роста характерна для некоторой возрастной структуры популяции и служит единственным показателем наследственно обусловленной способности популяции к росту.

N0 Количество особей в начальный момент времени
∆N Изменение числа организмов
∆N / ∆t Скорость роста (средняя скорость изменения числа организмов за определенное время) 25 / год
∆N / (N0∆t) Удельная скорость роста (в расчете на одну особь). При умножении на 100 получаем скорость роста в %. 25 / (50*1)=0.5 (или 50% в год)
r= dN / (Ndt) Многновенная теоретическая скорость роста   0.5
dN / dt =rN В данном уравнении подчеркивается, что скорость роста численности пропорциональна самой численности, а (r ) — коэффициент пропорциональ-ности = 0,5 (в нашем случае)
dN/N=rdt   Интегрирование
Nt=N0ert N0 – численность в начальный момент времени Nt – численность в момент времени t e = 2,7182 (Основание натуральных логарифмов)
lnNt=lnN0+rt При логарифмировании
Из уравнения ln nt= t — ln(N0) можно вычислить скорость роста популяции в начальный момент времени или в любой момент вермени, если вместо t подставить (t1-t2), а вместо N и N0 – (N1 и N2). r = const
  • Показатель r — фактическая разность между специфической мгновенной скоростью рождений (b) и специфической мгновенной скоростью гибели организмов (d). Она может быть выражена в виде:

r = b — d.

Экспоненциальный закон роста численности популяций был впервые установлен Мальтусом. Экспоненциальный рост характерен:

1) в эксперименте;

2) при заселении новых местообитаний;

3) для интродуцированных видов в благоприятных условиях.

  • Уравнение J-образной кривой то же, что и при определении скорости роста. Разница состоит в том, что величина N имеет предел. Это означает, что относительно неограниченный рост внезапно останавливается, когда популяция исчерпает свои pecypcы (пища, жизненное пространство) или вмешается какой-либо друге фактор. После того как верхний предел N будет достигнут, плотность некоторое время может оставаться на этом уровне либо резко падать. Это характерно для природных популяций насекомых, водорослей и др.

· При определении стационарного и стабильного распределения возрастов специфическую скорость роста называют показателем потенциального роста популяции (rmax).

· Часто этот показатель называют биотическим, или репродуктивным, потенциалом (термин введен Р. Чепменом в 1928 г.).

· Разность между биотическим потенциалом и фактической скоростью роста считают мерой сопротивления среды, которая характеризует сумму всех лимитирующих факторов, препятствующих реализации биотического потенциала.

Общая скорость роста популяции в отсутствие лимитирующего влияния среды зависит от возрастного состава и вклада в репродукцию различных возрастных групп. Следовательно, вид может характеризоваться величинами r в зависимости от структуры популяции.

Предположим, что популяция растет экспоненциально в течение времени равного длительности одного поколения (T). Тогда согласно уравнению кривой роста популяции мы получим:

NT=N0erT

Отсюда следует, что NT/N0 =erT

Однако, NT/N0, не что иное как отношение численности особей в двух следующих друг за другом поколениях, то есть R0 (смотри выше).

Таким образом, R0= erT. Из данного уравнения мы можем получить величину (r), как специфическую скорость роста популяции:

r = ln R0/ T

T – длительность поколения, которая определяется как промежуток между последовательными сменами генераций (от яйца до яйца).

логистическая функция:

· Смысл этой функции состоит в том, что через некоторое время рост численности замедляется. Она имеет вид S-образной кривой. Впервые была предложена как модель роста населения бельгийским исследователем Фэрхюльстом в 1938 г.

· В основе данной модели лежит предположение о линейном снижении скорости роста при увеличении численности. При этом скорость роста становится равной 0 при достижении некоторой максимальной численности.

  • Когда численность стабилизируется вдоль емкости среды k происходят колебания, определяющиеся биологическими свойствами организма (продолжительность жизни организма, которая в целом пропорциональна его размеру, хотя есть много исключений).

При логистической (S-образной) кривой роста популяции вначале увеличение численности идет очень медленно, затем быстрее, но потом под влиянием факторов сопротивления среды рост популяции постепенно замедляется.

Это замедление, обусловливаемо сопротивлением среды, становится все более выраженным и в конечном итоге достигает определенной величины. Затем начинае поддерживаться более или менее устойчивое равновесие. Такой тип роста может быть выражен уравнением Ферхюльста-Пирла:

где К константа, обозначающая верхний предел увеличения численности популяции, называемая верхней асимптотой для S-образно кривой.

Это уравнение отличается от экспоненциального тем, что содержит выражения (К — N) / К.

Это выражение представляет показатель, характеризующий сопротивление среды, создаваемое вследствие роста популяции, которая по мере приближения к пределу уменьшает скорость потенциальной репродукции.

Это уравнение отражает закон:скорость увеличения популяции равна максимально возможной скорости роста популяции, умноженной на степень реализации максимальной скорости.

Характерная форма S-образной кривой обусловлена постепенным усилением действия неблагоприятных факторов по мере увеличения плотности популяции.

В простом, или идеальном, случае усиление действия неблагоприятных факторов в зависимости от плотности популяции является линейным и его можно записать следующим образом:

где

r скорость роста популяции или показатель потенциального роста,

N— величина популяции,

К— максимально возможная величина популяции;

е — основание натуральных логарифмов,

а — константа интегрирования, определяющая положение кривой относительно начала координат,

t время.

Величина К называется предельной допустимой нагрузкой на среду, или емкостью среды для данной популяции.

Следует отметить, что для описания изменений численности популяции существует много математических уравнений, решение которых можно представить графически в виде S-образных кривых. Это справедливо почти для любого уравнения, в котором увеличение отрицательных факторов находится в какой-либо зависимости от плотности популяции.

Выбор математической модели определяется задачами исследований и адекватностью модели для каждого определенного случая.

5. Кривые роста популяций. Представление о емкости местообитания.

В зависимости от характера роста численности популяций выделяют различные типы их роста. По форме кривых, построенных на арифметической шкале, можно выделить два основных типа роста, описываемых J-образной и S-образной кривыми. Эти два типа кривых могут модифицироваться различным образом (рис. 1).

Рис. 1. Кривые роста численности популяции (по Ю. Одуму, 1875)

А — J-образная, В — S-образная форма кривой роста численности популяции.

A0 — вначале наблюдается неограниченный рост численности популяции;

А1 — вначале наблюдается неограниченный рост численности, затем он прекращается и при благоприятных условиях вновь возобновляется, достигая прежней величины;

А2 — наблюдается нелимитированный рост численности, затем он внезапно прекращается и дальше наблюдаются колебания на более низком уровне;

В0 — происходит рост численности популяции по S-образной кривой, достигая К-уровня;

В1 — вначале наблюдается медленный рост численности, затем скорость возрастает и достигает К-уровня;

В2 при достижении К-уровня наблюдаются небольшие отклонена от него;

В3 — наблюдаются значительные отклонения от К-уровня.

  • Для сравнения экспериментальных данных с теоретической кривой следует убедиться в том, что показатели, входящие в уравнение, характеризуют воздействия, регулирующие плотность популяции.
  • Ситуации, когда сопротивление среды возрастает линейно при увеличении плотности, могут иметь место в популяциях с простым жизненным циклом.
  • В более высокоорганизованных популяциях, со сложным биологическим циклом и длительными периодами индивидуального развития, изменения, вероятно, отсрочены во времени.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/18_31458_intellektualnaya-sobstvennost.html

Рождаемость

Рождаемость.:  Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность

Раздел 4.ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯХАРАКТЕРИСТИКИ ПОПУЛЯЦИИ

4.4.Рождаемость

Важными групповыми признаками, которыеопределяющие состояние популяции, является рождаемость и смертность.

Рождаемость — это способность популяции кувеличение численности особей и размеров популяции. Она характеризуется числомособей, с ’появились в популяции за определенный промежутоквремени в результате размножения.

Различают рождаемостьмаксимальную и реальную (экологическую).

Максимальная рождаемость — это потенциальная способностьпопуляции давать максимальное количество новых особей в идеальных условиях приотсутствии лимитирующих факторов.

Она является теоретической, неосуществимой вприроде. Максимальную рождаемость называют абсолютной или физиологической,поскольку она ограничивается лишь физиологическими особенностями особей. Для каждойпопуляции ее величина является постоянной, обусловленной биологическими особенностями вида.

Следовательно, максимальная рождаемость- это теоретически возможная верхняя граница увеличения количества особей, которую популяциямогла бы достичь. Она является критерием для сопоставления с

реализованнойв конкретных природных условиях рождаемостью, то есть сопоставление числапотомков, что могла бы дать одна пара особей или популяция, и реального числапотомков.

Для практических целей максимальнуюрождаемость можно приближенно определить экспериментально.

Например, самую высокуюсреднюю продукцию, которую дала люцерна (или другая культура) в самых благоприятныхусловиях температуры, влажности и обеспеченности почвы питательными веществами,можно условно принять за максимальную.

Специалисты могут воспользоваться такимиэкспериментами для разработки оптимальных условий для растений в полевых условиях сцелью повышения их производительности.

Оценка максимальной рождаемостибудет найдостовірнішою тогда, когда не только отсутствуют лимитирующие факторы, но и размеры популяции являются оптимальными.

Реализована или экологическаярождаемостьозначает увеличение численности популяции через размножение при фактических условиях среды.Она отличается непостоянством, поскольку меняющаяся среда может бытьблагоприятным или неблагоприятным.

Отношение количества особей, которыеродившихся за год к общей численности особей в популяции составляет удельныйрождаемость (рис. 4.2). Она является важным свойством популяции, чтосвидетельствует о ее способности к росту и увеличению численности за счет своегорепродуктивного потенциала в конкретных экологических условиях.

Рис. 4.2. Рождаемость: абсолютная(1) удельная (2).

Рис. 4.3. Зависимость рождаемостиот заботы о потомках.

На схеме условный ареал некоторойпопуляции.

Интенсивность окраски показываетрост рождаемости.

Видно, что на границах ареала онавысшее.

Реализованная рождаемость меняется в зависимости от размера и поло-возрастного состава популяции и физических условийсреды, заботы о потомстве и других факторов (рис.4.3).

Реализованную рождаемостьопределяют делением числа родившихся особей популяции на определенный период времени:

гдеB -реализованная рождаемость от всей популяции,

Nn — число особей, появившихся впопуляции вследствие рождения;

t — промежуток времени, за который появилисьэти особи.

Специфическая рождаемость характеризуется числом особей, чтопоявились в популяции из расчета на ее структурную единицу (самку, пару илидругую) за определенный промежуток времени. Ее определяют по формуле:

гдеb -специфическая рождаемость (на одну самку или пару);

Nn — число рожденных особей;

N — число самок (пар), что берутучастие в размножении;

t — некоторый промежуток времени, за которыйродились эти особи.

Специфическую рождаемость можноопределить как рождаемость, свойственную определенным возрастным группам популяции, то есть каквозрастную рождаемость.

Специфическая рождаемость тоже можетбыть максимальной и экологической (реализованной).

Сравнение показателей экологическойрождаемости с максимальной, которая определяется как теоретически возможная, котороймогла бы достичь способна к размножению часть популяции в идеальных условиях,позволяет сделать вывод о том, насколько экологические условия способствуютреализации биологического потенциала и плодовитости особей.

Реальным подтверждением влияния условийсреды на рождаемость могут быть данные о максимальной и экологическуюрождаемость в популяции славки (Sialis sialis)в городском парке штата Теннесси в 1938 г. (Лескі,1939), представленные в таблицах 4.1 и 4.2.

Таблица 4.1.

Сравнение максимальной иэкологической рождаемости в популяции славки (Sialissialis) в городском парке штата Теннесси (Лескі,1939)

Максимальнаярождаемость (число віддкладених яиц)Экологическая рождаемость
Отложенные яйцаОперенные птенцы
число% от максимальнойчисло% от максимальной
1-й выводок17011701100122572
2-й выводок175116309389751
3-й выводок165112207452832
Вместе за год5103455189265052

Таблица 4.2.

Специфическая рождаемость впопуляции славки (Sialissialis)

Максимальная специфическая рождаемостьРеализована специфическая рождаемость (на 1 самку)
число яиц на 1 самку за годчисло отложенных яицоперенныептенцы
15(по 5 яиц за кладку 1)13,47,8

В популяциях высших организмов рождаемостьопределяют из расчета на одну самку.

Нельзя отождествлять рождаемостьсо скоростью роста популяции. В обоих случаях они выражаются через N. Однако, в случае определениярождаемости, N— это число новых особей, которыепоявились в популяции только вследствие размножения. Поэтому рождаемость может бытьнулевой или положительной.

Относительно скорости роста популяции, то вэтом случае N-это чистое увеличение или уменьшение численности особей популяции за определенное время,что является следствием не только рождение новых особей, но и смертности, вселения иливыселение определенного количества особей популяции данного вида. Следовательно, скорость роста популяции можетбыть положительной, отрицательной или нулевой.

По мере рождаемости необходимопринимать среднюю для всей популяции, а не индивидуальную наибольшее или наименьшеерепродуктивную способность.Ведь отдельные особи в популяции характеризуются очень высокой скоростьюразмножение и данные о них не выражали бы скорость рождаемости разных особейи целой популяции.

Кроме этого, в одних популяцияхвысочайшая скорость размножения наблюдается при низкой плотности популяции.В других популяциях самой высокой является скорость размножения, когда особи имеютсредние или довольно большие размеры.

Согласно принципу Олли,степень агрегации (то есть объединение особей в временные или постоянныегруппы), как и общая плотность популяции, при которой создается оптимальноесреда, способствует оптимальному ее росту и выживанию. Оллиэкспериментально доказал, что наибольшее позитивное влияние агрегации на выживаниевыраженный у животных.

Принцип Олли можно применить идля человека, но он имеет свои особенности. Агрегация людей (выраженная в городскомсреде) благоприятна для человека до определенного предела. Необходимо учестьособенности биологического и социального уровня организации, присущи человеку какбиологическому виду и социальном существе.

Увеличение количества жителей иповышение плотности их в городах выше определенной границы создает неблагоприятные условиясреды для проживания. Поэтому и не теряет актуальности вопрос ооптимальную величину города.

Источник: http://schooled.ru/ecology/population/19.html

Демографические показатели популяции — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс)

Рождаемость.:  Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность

Популяция обладает «биологическими особенностями», которые она разделяет со всеми составляющими её организмами (она так же растёт, дифференцируется, т. е. подразделяется на более мелкие подгруппы, изменяется вместе с изменением условий жизни).

Одновременно она обладает «групповыми особенностями», которые служат уникальными характеристиками группы и присущи только группе особей в целом.

Например, такие показатели, как обилие (общее число организмов), рождаемость (скорость прироста численности), смертность (скорость сокращения численности в результате гибели особей), возрастной состав (соотношение численности разновозрастных особей), нельзя применить к отдельным организмам, они могут характеризовать только популяцию в целом. Эти показатели называются демографическими.

Их нельзя применить к отдельным организмам, они могут характеризовать только популяцию в целом. Особь рождается и умирает, имеет тот или иной возраст, но применительно к особи нельзя говорить о рождаемости, смертности или возрастной структуре — характеристиках, имеющих смысл только на уровне группы.

Изучение демографических показателей имеет большое практическое значение. Демографические показатели популяции важно знать для понимания законов, управляющих жизнью популяций, прогнозирования происходящих в них постоянных изменений.

Пример:

при заготовках древесины очень важно знать скорость восстановления леса, чтобы правильно планировать интенсивность рубок. Некоторые популяции животных используются для получения ценного пищевого или пушного сырья, изучение других важно с медико-санитарной точки зрения (например, популяции мелких грызунов — носителей возбудителя опасного для человека заболевания).

Во всех этих случаях нас интересуют прежде всего изменения популяции в целом, возможность прогнозировать эти изменения, регулировать их (например, снижение численности вредителей сельскохозяйственных угодий).

Крайне необходимо для этого знать причины и скорость популяционных изменений, а также уметь измерять различные параметры этих природных объектов.
Рассмотрим эти показатели подробнее.

Обилие — общее число особей в популяции.

Мера обилия особей какой-либо популяции — общая численность популяции, или её общая биомасса. Однако измерение этих показателей применительно ко многим животным связано с большими трудностями, поэтому показателем, который обычно используют для суждений об убывании или возрастании численности популяции, является плотность.

Плотность популяции — это число особей, или их биомасса, приходящаяся на единицу площади, или объёма жизненного пространства.

Пример:

\(500\) деревьев на \(1\) га леса; \(5\) млн особей хлореллы на \(1\) м³ воды; или \(200\) кг рыбы на \(1\) га поверхности водоема.

Измерением плотности пользуются в тех случаях, когда важнее знать не конкретную величину популяции в тот или иной момент времени, а её динамику, то есть ход изменений численности во времени. Плотность в данных случаях служит мерой относительного обилия.

Рождаемость — скорость прироста численности — это число новых особей (также яиц, семян), родившихся (вылупившихся, отложенных) в популяции за определённый промежуток времени.

Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности за счёт размножения особей.

Различают максимальную рождаемость (иногда её называют физиологической, или абсолютной) и экологическую, или просто рождаемость.

Максимальная (потенциальная) рождаемость — это теоретический максимум скорости образования новых особей в идеальных условиях (когда отсутствуют внешние факторы, сдерживающие процессы размножения).

Максимальная рождаемость во многом определяется способностью самок производить одновременно какое-либо количество потомства, то есть физиологической плодовитостью, а также общим количеством потомков (за определённый срок).

Экологическая рождаемость — даёт представление о скорости возрастания численности популяции при фактически сложившихся условиях жизни рассматриваемой группы особей.

Экологическая рождаемость непостоянна и изменяется в зависимости от физических условий среды и состава популяции.

Обрати внимание!

Для видов, которые не заботятся о потомстве, характерна высокая потенциальная и низкая экологическая рождаемость.

Пример:

взрослая самка трески вымётывает миллионы икринок, из которых в среднем доживают до взрослого состояния лишь \(2\) особи.

Если прослеживать судьбу некоторой группы особей, родившихся в одно и то же время, легко обнаружить, что их численность в течение жизни непрерывно снижается в результате отмирания части особей. Этот процесс, называемый смертностью, может характеризовать отдельные популяционные подгруппы или же популяцию в целом.

Смертность — скорость сокращения численности в результате гибели особей.

Если говорить о средней продолжительности жизни группы организмов, например средней продолжительности жизни группы рыб, появившихся на свет в одном и том же году, то эта продолжительность будет определяться величиной смертности.

Обрати внимание!

Чем больше смертность, тем меньше средняя продолжительность жизни группы, и наоборот.

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/osnovy-ekologii-13908/populiatcii-13936/re-8dd77cbe-c021-47f8-8e02-0f0eae28cd85

Рождаемость популяции и смертность

Рождаемость.:  Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность

Естественные популяции — это не раз и навсегда застывшая совокупность особей, а динамическое единство находящихся во взаимоотношениях организмов    [9, с. 89; 11, с. 76]. По образному выражению А.М.

Гилярова, популяцию можно сравнить не с «музейной коллекцией, а с оживленным аэропортом, куда постоянно одни люди прибывают и откуда другие убывают, где вдруг может скопиться много народа из-за нелетной погоды … и где число людей может уменьшиться, если улучшатся погода и (или) деятельность аэропортных служб».

Динамика популяций в упрощенном варианте может быть описана такими показателями, как рождаемость и смертность. Это наиболее важные популяционные характеристики, на основании анализа которых можно судить об устойчивости и перспективном развитии популяции.

Рождаемость определяется как число особей, рожденных в популяции         (D Nn) за некоторый промежуток времени D t (это абсолютная – [общая] рождаемость).

При этом термин «рождаемость» характеризует появление особей любых видов независимо от способов появления их на свет: будь это прорастание семян подорожника или овса, появление детенышей из яиц у курицы или черепахи, рождение потомства у слона, кита либо человека.

Удельная рождаемость выражается в числе особей на особь в единицу времени:

.

Так, для популяции человека как показатель удельной рождаемости используют число детей, родившихся в год на 1000 человек.

Единица времени может быть различной в зависимости от темпов и скорости размножения организма. Для бактерий это может быть час, для насекомых – сутки или месяц, для большинства млекопитающих этот процесс растягивается на месяцы. Предположим, что в городе с населением 100 000 человек появилось 8000 новорожденных. Абсолютная рождаемость составит 8000 человек в год, а удельная – 0,08, или 8 %.

Различие между абсолютной и удельной рождаемостью проиллюстрируем на примере. Популяция из 20 простейших в некотором объеме воды увеличивается путем деления. Через час ее численность возросла до 100 особей. Абсолютная рождаемость при этом составит 80 особей в час, а удельная рождаемость (средняя скорость изменения численности на особь в популяции) 4 особи в час при 20 исходных.

В живых организмах заложена огромная возможность к размножению и подтверждается правилом максимальной рождаемости (воспроизводства): в популяции имеется тенденция к образованиютеоретически максимально возможного количества новых особей. Оно достигается в идеальных условиях, когда отсутствуют лимитирующие экологические факторы, и размножение ограничено лишь физиологическими особенностями вида. 

Подсчитано, что бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов дает потомство, которое может покрыть сплошным слоем всю нашу планету. Один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут.

В  действительности же такая громадная плодовитость организмов никогда не реализуется. Истинная плодовитость значительно ниже потенциальной. Это наглядно прослеживается на примере капустной белянки.

В результате гибели яиц, гусениц и куколок по разным причинам (болезни, паразиты, хищники) на свет появляется лишь 0,32 % взрослых бабочек от числа отложенных яиц.

Смертность. Смертность популяции – это количество особей, погибших за определенный период. Абсолютная (общая) смертность – это число особей, погибших в единицу времени ( DNm). Удельная смертность выражается отношением абсолютной смертности к численности популяции:

.

При определении смертности популяции учитываются все погибшие особи независимо от причины смерти (умерли ли они от старости или погибли в когтях хищника, отравились ли ядохимикатами и замерзли от холода и т. д.). У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда выше, чем у взрослых особей. У многих рыб до взрослой фазы доживает 1-2 % от числа выметанной икры, у насекомых – 0,3-0,5 % от отложенных яиц.

Различают три типа смертности. К первому относится смертность, одинаковая во всех возрастах. Она выражается экспоненциальной кривой (убывающей геометрической прогрессией). Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в оптимальных условиях.

Второй тип смертности отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях развития и свойствен большинству растений и животных. Максимальная гибель многих растений происходит в стадии прорастания семян и всходов, а животных – в личиночной фазе или в молодом возрасте.

Третий тип смертности характеризуется повышенной гибелью взрослых, главным образом старых особей.

Наблюдается он у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине или в других местах с благоприятными условиями, а также у проходных рыб, которые нерестуют один раз в жизни. Обычно смертность представляется графически.

Широкое распространение получило построение «кривых выживания». Они выражают зависимость числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста. Соответственно трем типам смертности были получены три типа кривых (рис. 6).

Рис. 6. Кривые выживания (по Э. Макфедьену, 1965 ):

I-III – соответственно первый, второй и третий типы смертности

На основании данных, получаемых при исследовании закономерностей плодовитости (рождаемости) и смертности популяций, появляется возможность математического моделирования динамики популяций, что имеет огромное теоретическое и практическое значение.

Обоснуйте следующую концепцию. Если скорость роста популяции N равна нулю, наблюдается одна из следующих возможностей…

[1] популяция увеличивается и ожидается сильная конкуренция за пищу и территорию;

[2] популяция увеличивается и ожидается высокая активность паразитов и хищников;

[3] популяция достигает максимальных размеров;

[4] популяция уменьшается вследствие накопления мутаций;

[5] популяция уменьшается вследствие отмирания части особей.

Вариант 2

Источник: https://studopedia.net/7_909_rozhdaemost-populyatsii-i-smertnost.html

При отсутствии миграции изменение численности популяции зависит от соотношения величины рождаемости и смертности

Рождаемость.:  Рождаемость - это способность популяции увеличивать свою численность

Биотический (или репродуктивный) потенциал устанавливается теоретически как возможная средняя величина рождаемости или скорость, с которой при беспрерывном размножении (возможном только теоретически при идеальных экологических условиях существования) особи определенного вида могут покрыть земной шар равномерным слоем.

Например:

· для слонов эта скорость составляет 0,3 м/с;

· для некоторых микроорганизмов — сотни метров в секунду.

Это означает, что при отсутствии лимитирующих факторов среды, такие быстроразмножающиеся виды, как бактерии, насекомые, мыши и некоторые рыбы, могут увеличить свою численность до заселения всей поверхности Земли за короткий промежуток времени.

Подсчитано, что:

· бактерии делятся каждые 20 минут. При таком темпе одна клетка за 36 часов дает потомство, которое может покрыть сплошным слоем всю нашу планету;

· один одуванчик менее чем за 10 лет способен заселить своими потомками земной шар, если все семена прорастут.

В действительности же такая громадная рождаемость организмов никогда не реализуется и фактическая рождаемость значительно ниже максимальной.

Фактическая (или экологическая) рождаемость характеризует скорость размножения популяции при фактически сложившихся условиях жизни, т.е. в конкретных экологических условиях среды.

Фактическая рождаемость зависит от многих абиотических и биотических факторов среды (неблагоприятные климатические условия, потеря или ухудшение естественной среды обитания из-за стихийных бедствий — засуха, землетрясения, ураганы, пожары, наводнения или в результате человеческой деятельности, недостаток пиши, внутривидовая и межвидовая конкуренция, хищничество, паразитизм, болезнетворные агенты и т.д.), а также от возраста и состояния популяции.

Смертность – величина, обратная рождаемости.

Смертность — это показатель, характеризующий скорость процесса снижения численности популяции в результате гибели особей.

Различают общую и удельную смертность.

Общая смертность (С) определяется как число погибших в популяции особей (∆Nm) за определенный промежуток времени (∆t):

С = ∆Nm / ∆t

Удельная смертность (d) – это отношение особей (∆Nm), погибших за определенный промежуток времени (∆t), к числу всех особей популяции (N):

d = ∆Nm / ∆t N

Различают минимальную и фактическую смертность.

Минимальная (физиологическая) смертность — это минимально возможная величина смертности, проявляющаяся даже в идеальных условиях среды как результат физиологической старости особей.

В этом случае особи реализуют весь генетически определенный цикл жизнедеятельности организма.

В конкретных экологических условиях фактическая (экологическая) смертность, как правило, выше минимального уровня, так как под влиянием абиотических и биотических факторов среды создаются дополнительные причины гибели организмов.

Смертность влияет на продолжительность жизни организмов в популяции и тем самым на ее возрастной состав.

В зависимости от возрастного состава популяций различают три типа смертности.

Первый тип смертности характеризуется повышенной гибелью взрослых, главным образом, старых особей.

Этот тип смертности наблюдается:

· у насекомых, личинки которых обитают в почве, воде, древесине или в других местах с благоприятными условиями;

· у большинства крупных млекопитающих, которые заботятся о своем потомстве длительное время;

· у людей с правильным питанием и здоровым образом жизни.

Ко второму типу относится смертность, одинаковая для всех возрастных групп.

Такая смертность встречается очень редко и только у популяций, постоянно находящихся в экстремальных условиях:

— наблюдается у некоторых певчих птиц, рептилий и мелких млекопитающих.

Третий тип смертности отличается повышенной гибелью особей на ранних стадиях своего развития.

Этот тип смертности свойственен большинству видов морских животных и растений:

· морские виды животных (устрицы или другие двустворчатые моллюски, а также рыбы) дают огромное потомство, но только некоторые особи доживают до половозрелого возраста;

· растения, размножающиеся благодаря рассеиванию большого числа семян, и у которых максимальная гибель происходит в стадии прорастания семян и всходов.

Обычно смертность представляется графически в виде “кривых выживания”, которые выражают зависимость числа выживших из 100 или 1000 особей от их возраста.

Соответственно трем типам смертности было получено три типа кривых выживания (рис.1):

Рис.1. Три типа кривых выживания

1 кривая выживания характеризуется слабым понижением смертности до возраста естественной (“физиологической”) смертности с последующим резким падением, отражающим вымирание особей, достигших этого критического возраста;

2 кривая выживания — это идеальная диагональная кривая выживания — представляется в виде диагонально снижающей прямой линии и характеризуется равномерным распределением смертности по возрастам;

К промежуточному типу относят кривые выживания таких видов, для которых смертность мало меняется с возрастом. В природе существует много видов птиц, ящериц, мелких млекопитающих и других организмов, имеющих кривые выживания 2, которые отличаются от прямолинейной диагонали некоторой выпуклостью (вогнутостью) или волнообразностью.

3 кривая выживания демонстрирует резкое падение смертности в области младших возрастов, которое вскоре сменяется постепенным относительно равномерным понижением смертности организмов, переживших “критический” возраст.

Существуют также внутривидовые различия в кривых выживания. Причины могут быть разные и нередко связаны с полом. Так, женщины живут дольше мужчин, поэтому кривая выживания для мужчин по сравнению с аналогичной кривой для женщин менее выпуклая.

Кроме того, 2 кривая выживания, построенная по надписям на надгробиях людей, живших в Древнем Риме в 1-1У веках н.э., характерна только для древних римлян, а для других народностей – 1 кривая выживания.

Анализ кривых выживания и смертности в разных возрастных группах открывает возможность расчета ожидаемой продолжительности жизни особей данной возрастной группы, что имеет большое значение в прикладных экологических исследованиях.

На динамику численности и плотности популяций большое влияние оказывают миграции особей, которые происходят при перемещении особей из одного местообитания (эмиграция) в другое (иммиграция).

Миграции — закономерные перемещения живых организмов между разными средами обитания, пространственно отстоящими друг от друга. Происходят по разным причинам:

· изменение условий существования в местах обитания;

· изменений требований живых организмов к этим условиям на разных стадиях развития.

В основном миграции совершаются при подрастании молодняка и его расселении.

Наиболее интенсивно расселение происходит при несбалансированных процессах рождаемости и смертности в популяции. В результате миграции происходит обмен особями популяций, в результате чего устраняется избыток особей в одной популяции и компенсируется в другой.

Массовое перемещение особей между популяциями может изменить их структуру и основные свойства (предотвратить гибель популяции, находящейся на грани вымирания, или, наоборот, привести ее к резкому сокращению).

Например, массовое выселение оседлых животных (белок, кедровок, леммингов и др.) при внезапном ухудшении условий (засухи, пожары, наводнения и т. п.) или перенаселении часто заканчивается их массовой гибелью.

Миграции (суточные, сезонные) позволяют организмам использовать оптимальные условия среды в таких местах, где их постоянное проживание невозможно. Они приводят к освоению новых биотопов, расширению общего ареала вида, к обмену особей между популяциями, увеличивают единство и общую устойчивость вида, способствуют успеху в борьбе за существование.

В разных популяциях рождаемость, смертность и миграции особей различаются. Они являются специфичными для каждого вида и зависят от множества причин, обусловливающих особенности рождаемости, смертности и подвижности особей.

Таким образом, рассмотренные четыре переменных фактора — рождаемость, смертность, иммиграция и эмиграция определяют изменение численности популяции.

Особи появляются в популяции благодаря рождению и иммиграции, а исчезают в результате смерти и эмиграции:

изменение численности популяции = (рождаемость + иммиграция) — (смертность + эмиграция).

Источник: https://studopedia.su/16_72070_pri-otsutstvii-migratsii-izmenenie-chislennosti-populyatsii-zavisit-ot-sootnosheniya-velichini-rozhdaemosti-i-smertnosti.html

Scicenter1
Добавить комментарий