17.2. Статево-вікова структура популяцій

До складу популяції входять особини, різні за статтю, віком, розмірами тіла та іншими біологічними показниками, тому її характеризують багатьма ознаками. Найчастіше говорять про статеву, вікову, розмірну, генетичну і просторову структуру популяції. Ці ознаки тісно пов'язані між собою і можуть свідчити й про стан популяції і умови, в яких вона розвивається.

Важливим показником популяції є її віковий склад, зокрема, наявність молодих, нездатних до розмноження особин (прегенеративна група), статевозрілих, здатних до розмноження (генеративна група), і старша вікова група, вже нездатних до відтворення організмів (постгенеративна група). Якщо умови існування популяції сприятливі і вона має достатню кормову базу, то чисельність молодих особин у ній завжди висока, що свідчить про її зростання. Якщо ж чисельність молоді низька, то це є першою ознакою того, що популяція старіє, а її чисельність і біомаса будуть неухильно знижуватись.

Важливою характеристикою популяції е її різновікова структура. Наявність особин різного віку сприяє підвищенню стійкості популяції до змін умов середовища. При цьому значно розширюється спектр кормових організмів, яких споживають особини різного віку. Сприяє гармонійному розвиткові популяції і те, що на зміну старшим генераціям приходять молодші.

Реакція популяції на зміну умов середовища, зокрема стану кормової бази, виявляється, перш за все, у зміні темпу росту, співвідношенні старих і молодших особин, в їх плодючості. Зміни вікової структури у більшості популяцій гідробіонтів відбуваються циклічно, що пов'язано з тривалістю відтворювальних циклів. Наприклад, прісноводні мізиди, які перебували в підігрітих водах Кучурганського лиману-охолоджувача, ставали статевозрілими через 25—28 днів і щомісячно відтво­рювали нащадків. Самиці коловерток Brachionus calyciflorus уже через добу після народження відкладали яйця. При температурі водного середовища 18—22 °С тривалість життя цих планктонних безхребетних становила 10—18 діб, а у Brachionus rubens — до 24 діб.

Загальна закономірність, що характеризує зв'язок популяції з середовищем, полягає в тому, що за більш сприятливих умов зростає питома вага молоді (як наслідок більш високого темпу відтворення) та знижується смертність організмів. На вікову структуру популяцій істотно впливає наявність у водоймах хижаків, які переважно виїдають молодь. Це стосується популяцій риб, ракоподібних, молюсків та інших безхребетних.

Статева структура популяції визначається співвідношенням самців і самиць. Цей показник відображає, з одного боку, життєстійкість, а з другого — умови, в яких знаходиться популяція. Це особливо чітко проявляється у безхребетних.

Встановлено, що з погіршанням умов існування в популяції різко зменшується чисельність самиць і зростає кількість самців. Знижується і загальна чисельність особин, оскільки призупиняється відтворення популяції. З загальнобіологічної точки зору така залежність обґрунтована. Як правило, погіршання умов — це, в першу чергу, збіднення кормової бази, яка є лімітуючим чинником продуктивності гідробіонтів. І навпаки, при поліпшенні умов у популяції збільшується кількість самиць, і вона нарощує свою чисельність. Слід проте відмітити, що життєстійкість популяції не зростає, а навпаки, спадає при значному перевищенні в ній особин жіночої статі. Найбільш стабільною, стійкою до несприятливих умов середовища, є така популяція, в якій співвідношення самиць і самців рівне 1:1, і вона найкраще зберігає генофонд.

Для багатьох видів безхребетних — гіллястовусих та зяброногих раків, коловерток - характерним є чергування двох способів розмноження — статевого і безстатевого (партеногенез). У сприятливих умовах самиці закладають яйця, які проходять нормальний цикл ембріонального розвитку, а народжена таким способом молодь досить швидко дозріває і продовжує партеногенетичний цикл аж доти, доки не зміняться умови на гірші (зниження температури, дефіцит кисню, підвищений вміст СО₂ тощо). Тоді з'являються самці, які запліднюють самиць, і формуються так звані зимові яйця, або ефіпіуми, стійкі до несприятливих умов.

Серед екологічних факторів, що впливають на статеву структуру популяцій гідробіонтів, найважливішими є температура середовища, освітленість, солоність води і, як уже відзначалося, забезпеченість кормами. Про вплив температури на статеву структуру популяцій свідчать такі дані. У культурі Daphnia magna при температурі води 8 °С виявлялись лише самиці, а при 30 °С, навпаки, тільки самці. Зміна температури води в напрямку її зменшення від 30 °С супроводжувалось збільшенням у популяції числа самиць, а від 8 °С до більш високих температур - самців. Аналогічна закономірність характерна для гамарид (Gammarus salinus), рачків Macrocyclops albidus та інших ракоподібних.

На статеву структуру популяцій істотно впливає тривалість фотоперіоду. Так, в умовах довгого світлового дня (16 год) у популяції гамарид Gammarus duebeni виявлялось у 3—12 разів більше самців, ніж самиць. При скороченні періоду освітлення до 8 год, навпаки, самиці за чисельністю переважали самців майже у 4 рази.

Статева структура популяцій, крім умов існування, залежить також від генетично обумовлених особливостей переходу гідробіонтів до статевої зрілості. Стан статевої зрілості визначається трьома стадіями: префертильною (організми нездатні до розмноження), фертильною (здатні до розмноження) та постфертильною (здатність до розмноження втрачена). У різних видів водяних тварин тривалість кожної з цих стадій істотно відрізняється. У лососевих риб префертильна стадія триває кілька років, а фертильна (період нересту) — кілька днів. Постфертильна стадія практично відсутня у деяких лососевих риб. Так, тихоокеанський лосось та озерна нерка гинуть після єдиного акту нересту, тоді як атлантичний лосось після нересту залишається живим і через деякий час стає знову здатним до розмноження. У більшості інших видів риб і безхребетних фертильна стадія розмноження досить тривала, в той час як постфертильна значно коротша.

Тривалість кожної стадії відображає не тільки її генетично обумовлену особливість, але й вплив зовнішніх факторів на стан популяції. Спрямовано змінюючи абіотичні фактори середовища, можна впливати на генеративну структуру популяції. На цій основі розроблено метод поліциклічного відтворення промислово цінних видів риб (коропа, білого амура).