11 половозрастная структура популяций животных

А – общая схема, Б – лабораторные популяции полевки Microtus agrestis, В – сезонные изменения соотношения возрастных групп моллюска Adaena vitrea в Северном Каспии.

Различная штриховка – разные возрастные группы:

1– растущая, 2 – стабильная, 3 – сокращающаяся популяции

Еще сложнее возрастная структура популяций у видов с повторным размножением (рис. 101, 102). При этом возможны две крайние ситуации: 1) продолжительность жизни во взрослом состоянии невелика и 2) взрослые живут долго и размножаются многократно. В первом случае ежегодно сменяется значительная часть популяции. Численность ее неустойчива и может резко изменяться в отдельные годы, благоприятные или неблагоприятные для очередного поколения. Возрастная структура популяции сильно варьирует.

У полевки-экономки возрастная структура популяции за летний сезон постепенно усложняется. Сначала население состоит лишь из особей прошлого года рождения, затем добавляются молодые первого и второго пометов. К периоду появления третьего и четвертого приплодов наступает половая зрелость у представителей первых двух и в популяцию вливаются генерации внучатого поколения. Осенью популяция состоит преимущественно из разновозрастных особей текущего года рождения, так как старшие погибают.

Во втором случае возникает относительно устойчивая структура популяции, с длительным сосуществованием различных поколений. Так, индийские слоны достигают половой зрелости к 8-12 годам и живут до 60–70 лет. Самка рождает одного, реже двух слонят, примерно раз в четыре года. В стаде обычно взрослые животные разного возраста составляют около 80 %, молодняк – около 20 %. У видов с более высокой плодовитостью соотношение возрастных групп может быть иным, но общая структура популяции всегда остается достаточно сложной, включая представителей разных поколений и их разновозрастное потомство. Колебания численности таких видов происходят в небольших пределах.

Длительно размножающуюся часть популяции часто называют запасом. От размеров популяционного запаса зависят возможности восстановления численности. Та часть молодых, которые достигают половой зрелости и увеличивают запас, – это ежегодное пополнение популяции.

При эксплуатации человеком природных популяций животных учет их возрастной структуры имеет важнейшее значение (рис. 103). У видов с ежегодным большим пополнением можно изымать более значительную часть популяции без угрозы подорвать ее численность. Если же уничтожить много взрослых в популяции со сложной возрастной структурой, то это сильно замедлит ее восстановление. Например, у горбуши, созревающей на второй год жизни, возможен вылов до 50–60 % нерестящихся особей без угрозы дальнейшего снижения численности популяции. Для кеты, созревающей позднее и имеющей более сложную возрастную структуру, нормы изъятия из половозрелого стада должны быть меньше.

Рис. 103. Возрастная структура таймырской популяции дикого северного оленя в период умеренного (А) и чрезмерного (Б) охотничьего промысла (по А. А. Колпащикову, 2000)

Анализ возрастной структуры помогает прогнозировать численность популяции на протяжении жизни ряда ближайших поколений. Такие анализы широко применяют, например, в рыбном хозяйстве для предвидения динамики промысловых стад. Используют довольно сложные математические модели с количественным выражением воздействия на отдельные возрастные группы всех поддающихся учету факторов среды. Если выбранные показатели возрастной структуры совершенно правильно отражают реальное влияние среды на природную популяцию, получают высокодостоверные прогнозы, позволяющие планировать вылов на ряд лет вперед.

Источник

*§ 38—2. Возрастная и этологическая структуры популяций

Оглавление

Возрастная структура

Возрастная структура — соотношение в популяциях возрастных групп особей, различающихся по способности к воспроизводству. Есть виды с очень простой возрастной структурой популяций, которые состоят практически из представителей одного возраста (однолетние растения, саранча). Сложная возрастная структура популяций возникает тогда, когда в них представлены все возрастные группы. В природных популяциях животных выделяют три возрастные группы, различающиеся по способности к воспроизводству. Предрепродуктивные особи — молодые особи, не достигшие полового созревания и еще не способные давать потомство. Репродуктивные особи — половозрелые размножающиеся особи. Пострепродуктивные особи — старые особи, утратившие функцию размножения и уже не дающие потомства.

Продолжительность существования каждой возрастной группы по отношению к продолжительности жизни поколения сильно варьирует у разных организмов. У современного человека эти три возраста по продолжительности примерно одинаковы. Предрепродуктивный период у некоторых организмов очень длинный по сравнению с остальными. Например, у цикад он длится 17 лет, в то время как репродуктивный период продолжается только один летний сезон, а пострепродуктивный вообще отсутствует. Отсутствие пострепродуктивного периода наблюдается у ряда насекомых (поденки) и рыб (лососевые).

Количественное соотношение численности (в %) разных возрастных групп в популяциях животных выражают с помощью возрастных пирамид. Они позволяют прогнозировать дальнейшее изменение численности популяций. Популяция с большой долей предрепродуктивных особей относительно других возрастных групп будет иметь возрастную пирамиду с широким основанием. Такая популяция будет увеличивать свою численность. Она называется развивающейся или растущей. При относительно равномерном распределении особей по возрастным группам популяция будет находиться в стабильном состоянии. При малой доле предрепродуктивных особей популяция будет иметь возрастную пирамиду с узким основанием. Ее численность будет снижаться. Такая популяция называется вымирающей или стареющей. Она нуждается в охране или дополнительном вселении особей.

Возрастные различия в популяциях существенно усиливают их экологическую неоднородность, то есть обеспечивают особям неодинаковую сопротивляемость факторам среды. Возрастная структура популяций имеет приспособительный характер. Она формируется на основе биологических свойств вида, но всегда отражает и силу воздействия факторов окружающей среды. Возрастная структура популяций влияет как на рождаемость, так и на смертность в данный момент и показывает, что может произойти с популяцией в будущем. Изучение соотношения возрастных групп в популяциях имеет практическую значимость для человека. Оно позволяет оценить, какую возрастную группу и в каком объеме можно изъять для использования. Или наоборот, какая возрастная группа особей в наибольшей степени нуждается в охране.

Этологическая (поведенческая) структура

Этологическая (поведенческая) структура — соотношение особей по комплексу поведенческих реакций в социальных группах. Эта структура характерна для животных. При изучении биологии в 8-м классе вы познакомились с разнообразием поведенческих реакций животных. В популяциях некоторых видов особи ведут одиночный образ жизни. По поведению они равнозначны и независимы друг от друга (божьи коровки, жужелицы, бабочки). Есть временные группы особей, например скопления морских черепах на островах в период размножения, скопления животных у водопоя в период засухи, в которых особи по поведению также независимы друг от друга. В большинстве случаев особи объединяются в социальные группы — семьи, колонии, стаи, стада и др.

Семейный образ жизни резко усиливает связи между родителями и их потомством. Проявлением этих связей является забота о потомстве. При этом у птиц забота о птенцах продолжается до поднятия их на крыло, а у ряда крупных млекопитающих (медведей, тигров) детеныши воспитываются в семейных группах в течение нескольких лет, до наступления их половой зрелости. В зависимости от того, кто из родителей берет на себя уход за потомством, различают семьи отцовского, материнского и смешанного типа. Как правило, в семьях с устойчивыми парами обычно оба родителя принимают участие в охране и выкармливании детенышей.

При семейном образе жизни наиболее ярко выражено территориальное поведение животных. С помощью сигналов, маркировки, ритуальных форм угрозы и даже прямой угрозы (часто со стороны и самца, и самки) они обеспечивают владение участком, размеры и запасы корма которого достаточны для выкармливания потомства.

Некоторые общественные насекомые — пчелы, муравьи, термиты образуют сложные семьи. В них насекомые выполняют сообща много основных функций: защиту, размножение, обеспечение кормом себя и потомства, строительство. Для осуществления этих функций формируются этологические группы особей в результате разделения труда и специализации. При этом члены семьи постоянно обмениваются информацией друг с другом.

Колонии — групповые поселения оседлых животных, которые могут существовать как длительно, так и возникать лишь на период размножения (грачи, чайки, гагары, морские котики). Такой образ жизни повышает вероятность выживания отдельных особей. Например, тревога, поднятая любой заметившей хищника птицей, мобилизует остальных и сообща им удается отогнать врага. Характерно, что по мере усложнения колониального объединения, поведение, а иногда даже физиология и строение отдельной особи все в большей степени подчиняются интересам всей колонии.

Стаи — временные объединения животных, связанные с общностью места обитания или размножения. Стая облегчает выполнение какой-либо функции: защиты от врагов, добывания пищи, миграции (волки, сельдь, журавли, дельфины). Исходя из способа координации действий, стаи подразделяются на два вида: 1) без выраженного лидера (обычно у рыб); 2) с лидерами, на которых ориентируются остальные особи (стаи крупных птиц и млекопитающих, например волков). Волчьи стаи образуются зимой для групповой охоты. В этом случае хищникам удается справиться с крупными копытными (например, со взрослым лосем), охота на которых в одиночку часто заканчивается гибелью самих хищников. В процессе групповой охоты вожак стаи «организует» засаду, захват жертвы в кольцо и другие действия, что требует согласованности и координации действий всех членов стаи.

Стада — более длительные по времени, чем стаи, постоянные объединения животных (олени, зубры, зебры), в которых, как правило, выполняются все жизненные функции вида: защита от врагов, добывание пищи, миграции, размножение, воспитание молодняка и т. д.

Наиболее сложная этологическая структура отмечается в стаях и стадах, где имеет место система «доминирования-подчинения». У разных видов животных она зависит от типа иерархии. При иерархической организации популяций особям свойствен закономерный порядок перемещения, расположения на отдых, определенная организация при защите от врагов. Так, при передвижении стада павианов, в центре в наибольшей безопасности находятся детеныши или беременные самки, вокруг их располагаются неразмножающиеся самки, а по краям — вожаки и молодые самцы. Впереди и позади стада находятся крупные самцы, готовые отразить нападение хищника.

В биологическом аспекте смысл иерархической системы «доминирования-подчинения» заключается в создании согласованного поведения группы, которое выгодно для всех ее членов. Осуществив своеобразную «расстановку сил», животные уже не тратят лишней энергии на конфликты между отдельными особями, а группа в целом получает преимущества, подчиняясь наиболее сильным и опытным индивидуумам. Конечно, в экстремальных условиях (например, при отсутствии кормов) гибнут в первую очередь более слабые, подчиненные особи, но тем не менее под защитой группы они все же имеют больше шансов выжить, нежели в одиночку.

Как вы уже знаете, в социальных группах наблюдается эффект группы, повышающий устойчивость особей в группе по отношению к неблагоприятным условиям среды по сравнению с отдельной особью. Однако положительный эффект группы проявляется лишь до некоторого оптимального уровня плотности популяции. Если животных становится слишком много, это грозит недостатком кормовых ресурсов среды. Вступают в действие механизмы, приводящие к снижению численности особей в группе путем деления ее на части, расселения на другие территории или снижения рождаемости.

Повторим главное. Для популяций характерны определенные возрастная и этологическая структуры. Возрастная структура популяций представляет собой соотношение предрепродуктивных, репродуктивных и пострепродуктивных особей. Количественно возрастная структура у животных описывается с помощью возрастных пирамид. По их форме можно дать прогноз изменения численности популяции в будущем. Этологическая (поведенческая) структура — это соотношение особей, различающихся по комплексу поведенческих реакций. В большинстве случаев она проявляется, когда особи объединяются в социальные группы — семьи, колонии, стаи, стада.

Проверим знания

1. Назовите типы возрастных групп особей в популяциях. Чем они отличаются друг от друга?
2. Как тип возрастной структуры влияет на рост численности популяций? Составьте прогноз для роста численности популяций с разными возрастными пирамидами.
3. Приведите примеры разных типов этологической структуры в социальных группах животных.
4. Что дает особям объединение в социальные группы? Ответ продемонстрируйте на примере конкретных социальных групп.

1. Какое значение для хозяйственной и природоохранной деятельности человека имеет определение возрастной структуры популяций? Приведите примеры, где может использоваться информация о возрастной структуре популяций.
2. Две популяции промысловых рыб обитают в разных водоемах и имеют разную возрастную структуру: у одной популяции возрастная пирамида с широким основанием, а у другой — с узким. Составьте план мероприятий по нормализации возрастной структуры данных популяций.
3. Две популяции северных оленей оказались в разных условиях среды, что повлияло на их возрастную структуру. В первой популяции было 140 предрепродуктивных особей, 80 особей репродуктивного и 40 особей пострепродуктивного возраста. Во второй популяции оказалось 60 предрепродуктивных, 140 репродуктивных и 80 пострепродуктивных особей. Постройте возрастные пирамиды, используя масштаб: 1 см = 20 особей. Дайте прогноз на будущее этих популяций. Укажите, какие действия в отношении каждой из популяций должен предпринять человек, чтобы они сохранили свое существование.

Индивидуальное домашнее задание. Используя доступную статистическую информацию о возрастном составе популяций нескольких видов охраняемых или промысловых животных, постройте их возрастные пирамиды. Составьте для данных популяций экологический прогноз и примерный план мероприятий по поддержанию их численности на оптимальном уровне.

Источник

Возрастная структура популяций

Возрастная структура популяций

Возрастная структура популяции характеризует общее количество представленных в ней возрастных групп и соотношение их численности или общей массы присутствующих в группе организмов (биомассы). Такое соотношение называют обычно возрастным распределением (то есть распределением численности по возрастным группам) или возрастным спектром популяции.

Как это было показано на примере, обсуждавшемся в предыдущем разделе, возрастной спектр связан с интенсивностью смертности организмов. Кроме того, он зависит также и от величины рождаемости, поскольку последней определяется величина приплода.

Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они контролируют процессы и рождаемости, и смертности.

Анализ возрастной структуры популяций и выделение возрастных групп у растений и животных производится по-разному. У растения календарный возраст (число лет) и возрастное состояние (этап развития организма) не тождественны. Также не тождественны они и у некоторых животных, например у насекомых.

В жизненном цикле растений выделяют около десяти возрастных состояний, объединенных в четыре периода: период покоя (семена), вегетативный (молодые неплодоносящие растения), генеративный, или период зрелости (плодоносящие растения) и сенильный, или старческий (отмирающие растения).

У позвоночных возрастная группа, как правило, означает группу животных одного и того же календарного возраста. Популяция может быть представлена особями одного календарного возраста, двух, трех и более. Так, например, популяция снетка (мелкой озерной рыбки) целиком состоит из особей одной возрастной группы. К концу первого года жизни они начинают размножаться, а после нереста погибают. Новое поколение в конце первого года жизни даст начало следующему и так далее.

Значение исследований возрастной структуры популяций

По возрастному спектру оцениваются способность популяции к самоподдержанию численности и ее устойчивость к внешним воздействиям. Чем сложнее возрастной спектр, тем устойчивее воспроизводство популяции.

Анализ возрастной структуры позволяет прогнозировать численность популяции на ряд ближайших лет, что применяется, к примеру, для оценки возможностей промысла рыбы в охотничьем хозяйстве, в некоторых зоологических исследованиях.

Особенностями возрастной структуры определяются многие свойства популяции как системы. Популяция, включающая в себя множество возрастных групп, в меньшей степени подвержена влиянию факторов, определяющих успешность размножения. Ведь даже крайне неблагоприятные условия размножения, способные приводить к полной гибели приплода того или иного года, не являются катастрофическими для популяции сложной структуры, поскольку одни и те же родительские пары участвуют в воспроизводстве много раз.

Например, одна и та же самка трески нерестится ежегодно в течение 9 лет (с шестилетнего до пятнадцатилетнего возраста). Самка горбуши нерестится в возрасте 2 лет и сразу же после нереста погибает. Очевидно, что возникновение неблагоприятных условий для нереста горбуши (и связанное с этим снижение численности приплода) сразу же вызовет значительное сокращение численности всей популяции. Это произойдет в силу того, что большая ее часть представлена молодыми рыбами, появившимися на свет в текущем году.

Многовозрастные популяции (как у трески) гораздо менее чувствительны по отношению к факторам, оказывающим воздействие на отдельные популяционные подгруппы (например, на молодь). Ведь численность молоди составляет сравнительно небольшую долю от общей численности популяции. Вместе с тем любое воздействие, приводящее к заметному изменению численности отдельной возрастной группы, остается заметным и влияет на состав многовозрастной популяции в течение гораздо более длительного времени.

Половая структура отражает соотношение полов популяции; этот показатель особенно важен для видов с преобладающим половым размножением. Возраст и условия наступления половой зрелости самцов и самок оказывают существенное влияние на поддержание численности популяции.

Самцы и самки нередко по-разному проявляют себя в сообществе через своеобразное питание, ритм жизни и поведение. Например, самки многих комаров, некоторых клещей и мошек являются кровососущими. Самцы же питаются нектаром. Из-за своих сравнительно малых размеров самка куницы оказывается более всеядной по сравнению с самцом, в рационе которого преобладают белки и крупные птицы.

Возрастная структура отражает не только соотношение различных возрастных групп в популяции, но и то, как меняется это соотношение в разные сезоны года, при смене биогеоценозов; определяет, какова скорость обновления популяции и каково взаимодействие возрастных групп с окружающей средой..

Источник