3.4.1. Равновесие популяций

Каждый вид организмов в составе экосистемы представлен популяцией. Мы уже использовали это понятие, дадим теперь его определение.

Популяция – это элементарная группировка организмов определенного вида, обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей численности длительное время в постоянно меняющихся условиях среды, скрещивающихся друг с другом и таким образом размножающихся.

Стабильность экосистемы в течение длительного времени предполагает, что численность популяции каждого входящего в нее вида остается более или менее постоянной. Устойчивое увеличение или снижение численности любой популяции приводит к изменению экосистемы в целом.

Таким образом, можно сформулировать вывод:"Стабильность экосистемы есть стабильность входящих в нее популяций".

Стабильность популяции означает, что рождаемость в ней уравновешена смертностью. Следовательно, проблема сохранения экологического равновесия сводится к поддержанию равновесия между рождаемостью и смертностью каждого вида, входящего в состав экосистемы.

Рост численности популяции зависит не только от скорости размножения (числа новорожденных, отложенных яиц, произведенных семян или спор в единицу времени), но и от пополнения половозрелого состава популяции за счет потомства. Высокая скорость размножения при низких темпах пополнения половозрелого состава не может существенно увеличить численность популяции. Эта ситуация характерна, например, для многих рыб и моллюсков, которые выметывают тысячи и сотни тысяч икринок, но лишь ничтожная часть из них выживает и развивается во взрослое животное. Или у кроликов: самка дает приплод 5 – 6 раз в год (беременность – 1 месяц), в выводке – от 3 до 9 крольчат (рекорд – 18), но много новорожденных гибнет от болезней и хищников, если бы выживали все, то от пары кроликов за 3 года можно было бы получить 13 миллионов потомков. Еще большая скорость размножения характерна для насекомых: через 5 месяцев потомство пары мух при условии выживания всех насекомых достигло бы 7 миллиардов 600 миллионов особей. Напротив, размер популяции может расти за счет увеличения темпов пополнения половозрелого состава даже при низкой скорости размножения. Например, у людей скорость размножения относительно невелика, но благодаря заботе родителей о детях уровень пополнения половозрелого состава составляет почти 100 %, что и привело к демографическому взрыву, переживаемому в настоящее время человечеством.

К другим важным факторам, способствующим росту популяции, относятся способность животных мигрировать, а семян рассеиваться в подходящие местообитания на новых территориях, способность адаптироваться к новым местообитаниям, наличие защитных механизмов от неблагоприятных воздействий окружающей среды и др.

Совокупность всех факторов, способствующих росту численности того или иного вида, называетсябиотическим потенциаломвида.

У разных видов составляющие биотического потенциала неодинаковы, однако у всех видов биотический потенциал имеет одно важное свойство:при благоприятных условиях среды биотический потенциал любого вида достаточен для стремительного увеличения численности данного вида (популяционного взрыва).

Однако в естественных условиях вероятность того, что все факторы окажутся благоприятными для того или иного вида, чрезвычайно мала. Как правило, один или несколько абиотических (температура, влажность, кислотность и т.д.) или биотических (хищники, паразиты, нехватка пищи и т.д.) факторов в соответствии с законом лимитирующих факторов ограничивают рост численности популяции.

Совокупность таких ограничивающих факторов называетсясопротивлением среды.

Ограничивающие факторы сильнее всего действуют на молодых особей, больше других страдающих от хищников, болезней, нехватки тех или иных ресурсов. Тем самым происходит снижение темпов пополнения половозрелого состава, хотя скорость размножения может остаться и прежней. При очень неблагоприятных условиях среды может начаться и гибель половозрелых особей.

Следовательно, численность популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды.

Можно сформулировать следующийпринцип изменения численности популяций: "Изменение численности популяции какого-либо вида – это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом вида и сопротивлением окружающей среды".

Равновесие между биотическим потенциалом и сопротивлением среды является динамическим, т.к. факторы сопротивления среды редко остаются неизменными. Равновесие в природных экосистемах обычно поддерживается в пределах некоторого диапазона отклонений. Это объясняется тем, что многие факторы сопротивления среды зависят от плотности популяции, т.е. от числа особей на единицу площади. Если плотность популяции растет, то увеличивается сопротивление среды (например, все сильнее начинает сказываться ограниченность пищевых ресурсов). Это приводит к увеличению смертности, и рост популяции прекращается или даже сменяется спадом численности. Уменьшение плотности популяции снижает сопротивление среды, создаются более благоприятные условия, позволяющие популяции восстановить свою численность. Подобные циклические колебания обычно продолжаются неопределенно долго. Иногда амплитуда отклонений от равновесия мала, иногда очень значительна. Однако, если популяционные взрывы имеют временный характер, то при уменьшении численности популяции ниже некоторого уровня, называемогокритической численностью, биотический потенциал популяции резко снижается, и вымирание становится практически неизбежным.