Плотность популяции оценивается по формуле

Плотность популяции. Методы естественной регуляции плотности

Плотностью популяции называют ее численность, отнесенную к единице занимаемой площади (пространства). За единицу занимаемого пространства может быть принята как единица площади, так и единица объема, в зависимости от того, популяцию какого биологического вида рассматривают. Так, например, для крупных теплокровных животных (лось, кабан, слон) используют размерность «особей на 10 000 га», для почвенных беспозвоночных — «особей на 1 м 2 », для микроорганизмов — «шт. в 1 см 3 ». В некоторых случаях плотность популяции можно выражать количеством биомассы, приходящимся на единицу субстрата.

Плотность популяции является видоснецифическим показателем. Для каждого биологического вида существуют оптимальные пределы плотности его популяции.

Плотность популяции тесно связана с ее численностью. Значения этих величин и соотношение между ними не являются случайными, а определяются режимом экологических факторов в месте обитания популяции и предшествующим развитием популяции.

Плотность популяции может быть трех основных видов:

  • 1) максимальная — возникает при нахождении популяции в оптимальных условиях;
  • 2) минимальная — характерна при нахождении популяции в экстремальных для нее условиях;
  • 3) экологическая — наблюдается при промежуточном сочетании экологических факторов в месте обитания популяции.

Плотность популяции тесно связана с эмиграцией и иммиграцией особей. Эмиграцией называют отток особей из данной популяции в другие. Иммиграция — процесс, обратный эмиграции. Оба эти процесса непосредственно сказываются на плотности популяции и описываются коэффициентами эмиграции и иммиграции соответственно.

Коэффициент иммиграции Ки рассчитывают по формуле

где ^ПрИ5 — число особей, прибывших в популяцию из других популяций; А^общ — общее число особей в популяции; Дt — промежуток времени, за который произошли изменения численности.

Коэффициент эмиграции Кэ рассчитывают по формуле

где ЛГушед — число особей, ушедших из данной популяции в другие.

В зависимости от соотношения коэффициентов эмиграции и иммиграции могут возникать следующие варианты изменения плотности популяции:

Подобное соотношение показателей приводит к увеличению плотности популяции или занимаемой ею территории;

Численность и плотность популяций;

Статические характеристики популяции.

К статическим характеристикам популяции относятся общая численность и плотность, пространственное распределение особей, а также демографическая структура (возрастной и половой состав) популяции.

Основными характеристиками популяции прежде всего являются ее численность и плотность.

Под численностью популяции понимается общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

Численность популяции зависит от размеров особей того или иного вида, входящих в ее состав:

· популяции бактерий и простейших могут состоять из миллиардов особей;

· у насекомых, мелких животных и травянистых растений численность в популяции может достигать сотни тысяч и миллионов особей;

· численность популяций крупных животных, некоторых птиц, а также больших древесных растений чаще всего бывает небольшой и достигает сотен или тысяч особей (например, популяция дальневосточного тигра составляет около сотни особей)

Численность популяции зависит также от величины популяционного ареала.

Так как размеры ареала популяции непостоянны, то и численность особей, входящих в ее состав, претерпевает различные изменения.

Величина популяционного ареала 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 и т.д., недостаток пищевых ресурсов, наличие хищников и конкурентов), а также связана с деятельностью человека (распашка степей, вырубка лесов и т.д.).

Численность особей в популяции является одной из важных характеристик при экологических исследованиях, особенно когда речь идет об исчезающих видах растений и животных.

· не зная фактической численности и состояния популяций редких и исчезающих видов, невозможно проводить различные мероприятия по их охране и воспроизводству;

· в сельском и лесном хозяйстве от численности растительноядных видов зависит наносимый ими ущерб.

Для определения численности популяций применяются различные методы.

Наиболее простым способом определения численности популяции является простой подсчет всех особей с помощью аэрофотосъемки.

Однако этот метод пригоден не для всех организмов. Чаще всего он используется при изучении популяций растений или оседлых, малоподвижных и крупных животных, образующих скопления на ограниченной территории. В этом случае все особи можно учесть визуально без особой погрешности.

В случае же с мигрирующими и кочующими животными используются другие способы оценки численности популяции.

Для этого используется способ мечения или кольцевания.

При отлове животных часть из них помечают (случайная выборка) и затем выпускают обратно в природу, чтобы они смешались с остальными членами популяции. Через некоторое время производят повторный отлов и по ранее меченым особям определяют численность популяции.

Однако во многих случаях измерение этого показателя сопряжено с определенными трудностями, так как для прямого наблюдения недоступны популяции рыб, популяции организмов, обитающих в почве, живущих в труднодоступных местах, а также совершающих значительные и нерегулярные миграции.

Поэтому для определения численности популяции наиболее часто используется такой показатель, как плотность популяции.

Плотность популяции — это количество особей (или биомасса), приходящееся на единицу площади или объема.

Биомасса — это выраженное в единицах массы (веса) или энергии количество живого вещества тех или иных организмов, обитающих на данной территории или в данном объеме.

Живое вещество — это вся совокупность тел живых организмов.

Биомасса выражается в массе сырого или сухого вещества, а также углерода или азота (г/м 2 или г/м 3 ).

Биомасса растений носит название фитомассы, а животных —зоомассы.

Различают среднюю плотность, т.е. число особей на единицу всего пространства и экологическую плотность, т.е. число особей на единицу обитаемого пространства.

В некоторых случаях плотность популяции оценивается числом встреч на маршруте движения животных.

Например, зимние учеты млекопитающих по следам на снегу, весенние учеты по пению самцов птиц и т.д.

Плотность популяции изменяется в зависимости от численности.

При возрастании численности плотность популяции не увеличивается лишь в том случае, если возможно расселение особей и расширение ее популяционного ареала.

Максимальная плотность для различных видов организмов и условий существования сильно отличается.

  • некоторые виды птиц (пингвины, чайки) образуют так называемые «птичьи базары»;
  • нередки огромные скопления розовых фламинго на некоторых озерах экваториальной Африки;
  • а многие виды среднеевропейских лесных певчих птиц никогда не достигают и 1/10

Показатель плотности популяции позволяет количественно сравнивать отдельные популяций, независимо от общего размера занимаемой ими территории или акватории.

Кроме того, зная плотность популяции в тот или иной момент времени, можно судить о росте, размножении и старении популяции.

2.2.2. Пространственная структура популяций.

Пространственная структура популяций выражается характером распределения особей или их группировок по отношению к определенным элементам ландшафта и друг к другу и отражает свойственный виду тип использования территории.

Закономерное распределение особей в пространстве имеет важное экологическое значение:

1. Пространственная структура популяций определяет наиболее эффективное использование ресурсов среды (пищевых, микроклиматических и др.), тем самым снижая уровень конкурентных отношений особей внутри популяции, т.е. определяет пространственную дифференциацию особей.

2. Пространственная структура популяций поддерживает необходимый уровень устойчивых контактов между особями для осуществления внутрипопуляционных функций, т.е. определяет функциональную интеграцию особей.

Осуществление функций популяции (воспроизводство, регуляция плотности населения, общепопуляционная реакция на внешние условия, взаимоотношения с популяциями других видов) возможно только на основе устойчивых, закономерных взаимодействий между отдельными особями и их группами.

Таким образом, пространственная структура популяций представляет собой не только статическую картину размещения особей на территории, но и динамическую систему взаимодействий между ними, которая направлена на поддержание оптимального соотношения между внутрипопуляционными процессами пространственной дифференциации и функциональной интеграции особей в популяции.

Различают следующие типы пространственного распределения особей в популяциях:равномерный (регулярный), диффузный (случайный) и агрегированный (групповой, мозаичный):

Типы пространственного распределения особей в популяции.

А — равномерное (регулярное);

Б — случайное (диффузное);

В – групповое (агрегированное, мозаичное или пятнистое).

Равномерный (регулярный) тип распределения особей (А) характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних, причем расстояние между особями соответствует пределу, за которым начинается взаимное угнетение.

Теоретически этот идеальный тип распределения предполагает наиболее полное использование природных ресурсов при минимальной степени конкуренции.

В действительности же равномерное распределение особей встречается в природе достаточно редко и характерно только для некоторых видов растений и животных:

· у хищных рыб с их территориальным инстинктом и сугубо индивидуальным характером;

· у животных, которым свойственна так называемая территориальность – охрана территории от вторжения других особей того же вида (хищники часто «метят» свою территорию для защиты от конкурентов);

· некоторые тропические птицы, питающиеся нектаром, защищают свою территорию от посягательств на их корм со стороны других особей;

· размещение деревьев в лесу, где конкуренция за свет настолько высока, что они отстоят друг от друга на более или менее равномерном расстоянии;

· регулярное распределение может быть искусственно создано человеком (рассадка фруктовых деревьев в садах, посадка саженцев сосны или дубы при лесовосстановлении, посев зерновых культур на полях или овощных растений в огородах.

Практическая невозможность реализации этого “идеального” типа распределения особей в пространстве определяется прежде всего неоднородностью среды обитания, а также свойственные многим видам формы взаимосвязей.

Случайный (диффузный) тип распределения особей (Б) характеризуется неравномерным, случайным распределением особей в пространстве.

В этом случае расстояния между особями неодинаковы, что определяется, с одной стороны, вероятностными процессами(сила и направление воздействия абиотических и биотических факторов случайно изменяется во времени и пространстве), а с другой — определенной степенью неоднородности среды.

Со случайным типом распределения особей в популяции связана концепция «распределения риска», предложенная голландскими исследователями П. Буром и Я. Редингиусом.

Согласно этой концепции, численность любого вида в природе поддерживается на определенном уровне постольку, поскольку риск гибели особей от каких-либо неблагоприятных факторов случайно распределен во времени и пространстве.

Таким образом, механизм воздействия на популяцию неблагоприятных факторов среды обусловлен случайными процессами.

Поэтому популяция, даже если какая-либо ее часть погибнет в результате катастрофического воздействия, не уничтожится, потому что такие катастрофы не происходят сразу во всех или многих местах.

Такой тип распределения особей в пространстве встречается в природе значительно чаще и широко представлен среди растений и многих видов животных. В дальнейшем, по мере размножения особей, распределение их приобретает групповой или мозаичный характер.

Групповой (агрегированный, мозаичный или пятнистый) тип распределения особей (В) выражается в образовании группировок особей, между которыми остаются достаточно большие незаселенные территории.

Этот тип распределения связан с резкой неоднородностью среды и мозаичностью экологических условий («пятнистость среды»), или происходит на основе активного сближения особей, что особенно характерно для высших животных (эффект группы).

Эффект группы – это оптимизация физиологических процессов, ведущая к повышению жизнеспособности особой при совместном существовании.

Это наиболее распространенный тип распределения особей в природных популяциях, так как групповой образ жизни обеспечивает животным более высокую устойчивость по отношению к неблагоприятным условиям среды, облегчает им удовлетворение важных жизненных потребностей (поиск и добывание пищи, защиту от врагов и др.):

· пингвины, объединенные в стаю, легче переносят низкие температуры;

· пеликаны интенсивнее добывают рыбу сообща, стаями, загоняя ее на мелководье;

· в большие стаи собираются водоплавающие птицы, готовящиеся к дальним перелетам;

· волки в стаях нападают на крупных животных, тогда как одиночные особи этого сделать не в состоянии;

· известна коллективная оборона от хищников у крупных копытных;

· у обезьян самцы, в норме довольно агрессивно относящиеся друг к другу, “кооперируются” при совместной защите от врагов;

· у многих животных вне группы не реализуется плодовитость

Так, голуби некоторых пород не откладывают яйца, если не видят других птиц. Достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к яйцекладке.

Групповое распределение встречается наиболее часто и среди высших растений, причем вначале оно может быть случайным, затем групповым, а в дальнейшем становится равномерным.

Во всех случаях тип пространственного распределения особей в популяциях определяется, с одной стороны, неоднородностью среды обитания а с другой — соотношением процессов пространственной дифференциации особей, снижающей степень конкурентности, и функциональной интеграции особей, обеспечивающей целостность популяции как функциональной системы.

Для животных как подвижных организмов ведущее значение в определении характера пространственной структуры популяций имеет степень привязанности к территории.

В крайних вариантах это свойство выражается либо оседлым, либо кочевым (номадным) образом жизни; между этими вариантами имеется ряд промежуточных.

Видам, для которых характерен оседлый образ жизни, как правило, свойственен интенсивный тип использования территории, при котором отдельные особи или их группировки в течение длительного времени эксплуатируют ресурсы на относительно ограниченном пространстве (группы бобров, рыжих полевок, рептилий и др.).

Для видов, отличающихся номадным образом жизни, характерен экстенсивный тип использования территории, при котором кормовые ресурсы используются обычно группами особей, постоянно перемешивающимися в пределах обширной территории (стада северных оленей, африканских слонов и др.)

Кочевой образ жизни имеет перед оседлым определенные преимущества:

1) у кочующих (номадных) животных подвижный образ жизни снижает нагрузку на кормовые ресурсы, а соответственно и уровень пищевой конкуренции;

2) кочевые животные не зависят от запасов корма на конкретной территории.

Однако постоянные передвижения одиночных особей способствуют более частой их гибели от хищников, поэтому у кочующих (номадных) животных в наибольшей степени развит групповой образ жизни.

Плотность популяции оценивается по формуле

С.С. Крамаренко
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АБСОЛЮТНОЙ ПЛОТНОСТИ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ПОПУЛЯЦИИ

Определение численности объекта исследования оказывается первейшей задачей любого демэкологического и синэкологического исследований, поскольку она (верней, характер ее флуктуаций) теснейшим образом связана с различными аспектами жизнедеятельности организма. Численность популяции, по сути, является главной результирующей функцией, обусловленной размножением, смертностью, пространственным распределением, миграциями, социальными отношениями и т.д. организмов на фоне проявления различных экологических факторов.

Без данных о численности видов, которые входят в состав биоценоза, нельзя судить об их относительной роли в формировании стабильности данного сообщества, невозможно установить особенности развития биоценоза в пространстве и времени, выяснить характер динамики популяций отдельных видов.

Для решения перечисленных выше, а, кроме того, и многих других вопросов, нельзя ограничиваться только субъективной, например, глазомерной оценкой численности. Основная задача количественного учета организмов при проведении экологических исследований состоит в получении объективных и сопоставимых с результатами других исследований данных об обилии организмов данного вида в пределах определенной территории.

Наиболее сложной проблемой при определении показателей численности вида является определение точных границ популяции. Часто при проведении экологических исследований за границы популяций принимают резкие географические барьеры, непреодолимые для организмов, или административные границы. Последний подход менее приемлемый, но, тем не менее, широко распространен.

Одним из показателей обилия организмов является абсолютная плотность: наиболее вероятное число особей данного вида, которое приходится на единицу площади.

Наиболее распространенным и приемлемым методом определения абсолютной плотности для многих мелких и средних размеров седентарных животных и растений есть метод пробных площадок. Процедура определения искомого показателя состоит в следующем. Деревянную или металлическую квадратную рамку (лучше всего легкую и разборную) известной площади бросают через плечо, не глядя, и там где она упадет, отмечают всех особей данного вида (или нескольких видов одновременно), которые оказалось внутри рамки. Методически заранее решают, как быть с организмами, которые попали на границу рамки — включать их в анализ или не включать. Набор данных о численности особей в пределах всех пробных площадок, проанализированных в данный момент времени в данном месте их обитания, называется выборкой.

Площадь рамки зависит от величины объекта исследования и от его численности. Наиболее часто для почвенных беспозвоночных, бентосных организмов и растений используют квадратные рамки площадью 0,25 м 2 или 1 м 2 . В некоторых случаях площадь рамки может быть 4 м 2 или даже более.

Важнейшим методическим требованием при использовании данного метода является требование о случайном расположении рамок на территории исследуемого участка. Иногда предварительно строят карту исследуемого участка, разбивают его сеткой на квадраты, а потом с помощью генератора случайных чисел (данная функция имеется во многих микрокалькуляторах, а таблицы случайных чисел представлены в большинстве учебников по биометрии или математической статистике) определяют номера квадратов, в которых будут заложены пробные площадки. Приемлемо и расположение пробных площадок внутри однородного биотопа в шахматном порядке.

Приведем несколько основных условий, которые могут повлиять на результаты количественного учета численности организмов при использовании метода пробных площадок:
1. Чем большее будет заложено пробных площадок, тем надежнее (достовернее) будет полученный результат.
2. Чем большее будет площадь пробной площадки, тем более точны полученные данные.
3. Чем изменчивее явление (т.е. плотность организмов) и, соответственно, полученные показатели, тем большим должно быть количество наблюдений.
4. Массовые явления и грубые зависимости улавливаются уже при небольшом количестве выборок, и наоборот.
5. Конечная точность статистического результата в большей степени зависит от числа повторений, чем от педантичности проведения отдельного наблюдения. (Разумеется, необходимо строго придерживаться стандартности методики.)
6. Надежность экстраполяции (перенесение итогов выборочных наблюдений на всю территорию) тем выше, чем большая площадь была охвачена выборками, и чем большим было количество пробных площадок.

1. Методы оценки абсолютной плотности

Абсолютная плотность (D) организмов на исследуемом однородном участке определяется как среднее арифметическое количества зарегистрированных в границах каждой пробной площадки (xi) организмов (данного вида):

,

Источники:

http://studme.org/280390/ekologiya/plotnost_populyatsii_metody_estestvennoy_regulyatsii_plotnosti
http://studopedia.su/16_71526_chislennost-i-plotnost-populyatsiy.html
http://www.ievbras.ru/ecostat/Kiril/Article/A18/Vol1/Kramar1.html

Читать еще:  Как ухаживать за змеями в домашних условиях – дом для змей
Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector