Биотический потенциал, возрастная и половая структура

Биотический потенциал характеризует способность популяции наращивать численность в условиях тормозящего воздействия окружающей среды. Иными словами, это способность популяции преодолевать сопротивление окружающей среды.

С математической точки зрения биотический потенциал может быть выражен как абсолютное увеличение числа особей в популяции (ДN) за единицу времени (Д?), отнесенное к начальной численности популяции (N₀):

Биотический потенциал чаще всего вычисляют по формуле.

где г — биотический потенциал; b — рождаемость (число родившихся особей); d — смертность (число погибших за тот же период).

Биотический потенциал может быть максимальным, минимальным или экологическим в зависимости от условий существования популяции. Максимальное значение биотического потенциала (мальтузианский параметр) проявляется лишь в оптимальных условиях и зависит от физиологических способностей данного биологического вида. Мальтузианский параметр биологического вида можно определить также как врожденную скорость увеличения численности его естественных популяций.

В естественных условиях максимальное значение биотического потенциала никогда не реализуется, гак как этому препятствует тормозящее действие окружающей среды, которое не прекращается никогда. В редких случаях, когда условия среды становятся близкими к оптимальным, реальное значение биотического потенциала может на короткое время приблизиться к максимальному значению. Это приводит к вспышке численности популяции данного вида, сменяющейся вскоре массовой гибелью особей, вызванной истощением ресурсов среды в месте обитания популяции. Примером такого развития событий могут служить периодические вспышки численности леммингов.

Возрастная структура — это величина, характеризующая распределение особей в популяции по возрастным группам. В свою очередь, возрастной группой называют совокупность особей популяции, имеющих условно одинаковый возраст. В популяции сложно найти даже две особи, родившиеся в один и тот же момент времени, поэтому для получения математически приемлемых статистических данных всю продолжительность жизни особей в популяции делят на временные отрезки. Величина такого отрезка зависит от продолжительности жизни особей. Например, при исследовании возрастной структуры популяций насекомых (мух) величина временного отрезка составляет, как правило, 10 дней, в то время как общая продолжительность жизни насекомого — в среднем 60—70 дней. В данном случае одновозрастными будут считаться особи, возраст которых соответствует одному временному интервалу. Насекомые с возрастом 4 дня и 8 дней будут считаться условно одновозрастными и находиться в одной возрастной группе.

Для особей любого биологического вида, кроме того, выделяют три возрастных периода:

• • предренродуктивный — к нему относятся периоды младенчества и юности;
• • репродуктивный — в это время происходит наиболее активное размножение особей популяции;
• • пострепродуктивный — это этапы, связанные со старением особей и утратой способности к размножению.

Наибольшее значение для большинства популяций имеют первые два периода жизни особей. Третий период значим главным образом в популяциях крупных млекопитающих и для человека, так как связан с передачей накопленной информации молодому поколению и с заботой о потомстве.

Продолжительность жизни сильно различается у популяций разных биологических видов. Ниже приведены некоторые примеры по средней продолжительности жизни особей различных биологических видов:

Мышь — 3 года Земляной червь — 10 лет Собака — 15 лет Муравей — 19 лет Скворец — 19 лет Лягушка — 20 лет Жаба — 36 лет Карп — 50 лет Слон — 77 лет Ворон — 100 лет Осетр — 100 лет Черепаха — 300 лет Относительно средней продолжительности жизни людей существуют различные мнения. Согласно точке зрения великого русского ученого И. И. Мечникова «смерть раньше 150 лег — насильственная смерть». Если человек умирает в возрасте 70 лет, это свидетельствует о том, что он вел неправильный образ жизни, приведший к ослаблению защитных сил организма. Ученые всего мира считают, что 100 и даже 200 лет — не предел для человека. Средняя продолжительность жизни человека в каменном веке составляла 18—20 лет. В Древнем Риме 40-летний мужчина считался глубоким стариком. В современном мире возраст в 70 лет воспринимается как среднестатистический. Одним из самых известных долгожителей является англичанин Фома Карне, родившийся в 1588 г. Согласно записям в церковных книгах он умер в возрасте 207 лет! Возраст долгожительницы из Осетии Тенсе Абалва исчислялся 180 годами. Крестьянин из Азербайджана Ширали Мислимов родился в 1805 г. и умер в 1973 г., прожив 168 лет. Англичанин Томас Парр прожил 152 года и 9 месяцев.

Половая структура отражает соотношение численности особей противоположных полов в популяции (табл. 2.3). При этом различают следующие типы соотношения полов:

• • первичное соотношение полов, обусловленное генетическими факторами. В генетическом коде каждого биологического вида заложена информация о том, сколько особей того или иного пола должно рождаться в популяции;
• • вторичное соотношение полов — возникает в момент рождения особей. Как правило, в популяции не все зародыши доживают до момента рождения, часть из них по тем или иным причинам гибнет еще в утробе матери, в яйце и т. д. в зависимости от особенностей онтогенеза данного биологического вида;
• • третичное соотношение полов — складывается в процессе жизни популяции. Как правило, в популяции смертность мужских особей отличается от смертности женских особей. Это приводит к постепенному изменению соотношения численностей противоположных полов.

Таблица 23

Половая структура популяции Homo sapiens

Возрастную и половую структуру графически изображают в виде возрастно-половых пирамид (рис. 2.15—2.17).

Рис. 2.15. Возрастная пирамида «молодой» популяции (преобладают особи младших возрастных групп).

Рис. 2.16. «Нормальная» возрастная пирамида (в популяции приблизительно равное количество молодых и средневозрастных особей).

Рис. 2.17. Возрастная популяция «стареющей» популяций (в популяции преобладают средневозрастные особи).

Возрастная и половая структуры популяции во многом зависят от биотических и абиотических факторов в месте обитания. Среди множества факторов решающее значение имеют следующие:

• • время достижения особями возраста половой зрелости;
• • количество оставляемого потомства (плодовитость);
• • средняя продолжительность жизни особей в популяции.