ЛЕКЦИЯ Характеристика природных популяций животных По специальному курсу «Экология популяций животных» доцента кафедры зоологии Кругловой О. Ю. Белорусский государственный университет Биологический факультет

Динамические характеристики популяции Рождаемость Смертность Иммиграция Эмиграция

По числу генераций в год Моновольтинные виды Поливольтинные виды Тля Aphis fabae Кобылка Chorthippus brunneus

По характеру размножения Моноцикличные виды Полицикличные виды Кумжа Salmo salar Полевка-экономка Microtus oeconomus

Рождаемость (b) Максимальная (физиологическая) рождаемость Реализованная (экологическая) рождаемость Абсолютная рождаемость Удельная рождаемость

В популяции северного оленя На взрослых особей – 2000 оленят в год. Абсолютная рождаемость – 2000 особей Удельная рождаемость = 2000/16000 = 0,125

Плодовитость Луна – рыба Mola mola – до 300 млн. икринок Сахалинская сельдь – тыс. икринок Амурская горбуша – 1300 – 1500 икринок Акулы, химеры – несколько штук яиц

Биотический (репродуктивный) потенциал r max

Смертность (d) Минимальная смертность Экологическая (реализованная) смертность

Продолжительность жизни Физиологическая Экологическая

Таблицы выживания Джон Грант (17 в.) Э. Галлей (1693 г., Бреслау) Р. Пёрл и Паркер (1921 г.)

Возраст, годы Количество особей Смерт- ность, % Доля самок в популяции Средняя ожидаемая продолжит. жизни, годы живых к началу возраста Погибших в данном возрасте ,501, ,472, ,462, ,412, ,322, ,262, ,232, ,292, ,272, ,282, ,202, , , Таблица выживания куропатки

Кривые выживания (Пёрл, 1928 г.) 1 - сильно выпуклая, 2 - диагональная, 3 – сильно вогнутая, 4 - сигмоидная, 5 - ступенчатая.

Чистая скорость размножения R 0 = l x × m x = n x /n 0 × m x, где l x – повозрастная выживаемость, m x – повозрастная рождаемость, n 0 – число особей нулевого возраста, n x - число особей возраста x.

Мгновенная (врожденная) скорость популяционного роста r max = ln R o / T, где T – время генерации Для полициклических видов T = l x × m x × x / l x × m x

В замкнутых популяциях скорость популяционного роста r = b – d, где b – мгновенная рождаемость, d – мгновенная смертность

Иммиграция Эмиграция Дисперсия

Стадии цикла развития зимней пяденицы Operophthera brumata: 1 – самец, 2 – самка, 3 – личинка, 4 - куколка

Цикадка Circulifer tenullus (Homoptera)

Водомерка Gerris sp.

«Волны жизни» сибирского лемминга

Изменение численности популяции N = (b + im) – (d + em), где b – рождаемость, d – смертность, im – иммиграция, em - эмиграция

Модели роста численности популяций животных 1. Модель экспоненциального роста (Лотка, 20-гг. XX в.)

Уравнение экспоненциального роста численности популяции r = dN / N dt или dN / dt = r N, где dN / dt – скорость изменения численности за единицу времени, r – скорость роста численности

Экспоненциальный рост популяции гипотетического одноклеточного организма, делящегося каждые 4 ч.

2. Модель S – образного, или логистического, роста П. Ферхюльст, 1838 г. «логистическая» - от франц. «logistique» - «искусство вычисления». Р. Пёрл и Рид, 1920 г.

dN / dt = rN × (K – N) / K, где dN / dt – скорость роста популяции, r – удельная, или внутренняя, скорость роста (при численности, стремящейся к 0), K – предельная плотность популяции (мера ёмкости среды, верхняя асимптота) Логистическое уравнение Ферхюльста - Пёрла:

Логистическая модель роста численности популяции: кривая роста численности

Тип роста популяции, «обусловленный плотностью с запаздыванием», Николсон, 1954 г. Изменение численности лабораторной популяции падальной мухи Lucilia cuprina

Типы динамики численности популяций животных по С.А. Северцову (40-е гг. XX в.) 1. Стабильный (крупные млекопитающие – китообразные, копытные, и птицы – н.- р, орлы). 2. Лабильный (насекомые с длинным циклом развития, крупные грызуны, зайцеобразные, многие птицы, рыбы). 3. Эфемерный (насекомые с короткими циклами развития, мелкие грызуны).

Типы динамики численности популяций: I – стабильный, II – лабильный, III - эфемерный

Типы динамики численности популяций животных по М. Уильямсону (1975): 1. Стабильный (популяции пингвина великолепного Megadyptes antipodes)

2. Флюктуирующий (популяции синицы большой Parus major)

3. Взрывной (колебания численности популяции зимующих гусениц соснового шелкопряда Dendrolimus pini)

Основные типы экологических стратегий живых организмов (Р. Мак-Артур и Э. Уилсон, 1967 г.) 1. К – стратегия (К – удельная скорость роста численности популяции). 2. r – стратегия (r – предельная плотность популяции).

Система эколого-ценотических стратегий Л.Г. Раменский, 1938 г., Дж. Грайм, 70-е гг. XX в.

Типы экологических стратегий популяций ветвистоусых раков (Anomopoda), Романовский Ю.Э. (1989 г.): 1. Виоленты (от лат. violentia – насилие), или конкуренты. Daphnia pulex

2. Патиенты (от лат. patientia – терпеливость, выносливость), или стресс-толеранты. Diaphanosoma brachiurum

3. Эксплеренты (от лат. explere – заполнять), или рудералы. Moina sp.

Факторы, определяющие колебания численности популяций животных (по Николсону, 30-е гг. XX в.): не зависящие от плотности; зависящие от плотности.

Факторы, определяющие динамику численности популяций животных (по Г.А. Викторову, 1967 г.) модифицирующие; регулирующие.

Взаимосвязанные колебания численности в системе хищник-жертва по модели Лотки - Вольтерра (по V. Volterra, 1931)

Концепции влияния факторов на динамику численности популяций Регуляционизм – А. Николсон (1933, 1957). Стохастизм – Г. Андреварта, Л. Берч (1954) Концепция саморегулирования – Д. Читти (1960)

Б А Перелётная саранча Locusta migratoria: А – одиночная форма, Б – стадная форма

Гипотезы, объясняющие циклические колебания численности популяций животных

Arvicola terrestris

Кольчатый коконопряд Malacosoma neustria

Еловая листовертка- почкоед Choristoneura fumiferana