دلایل نوسانات جمعیت چیست؟ نوسانات جمعیت. نوسانات دوره ای در اعداد

هنگامی که رشد جمعیت متوقف می شود، تراکم آن در اطراف سطح رشد مجانبی بالای آن نوسان می کند. چنین نوساناتی می تواند یا در نتیجه تغییرات در محیط فیزیکی ایجاد شود که در نتیجه آن حد بالایی فراوانی افزایش یا کاهش می یابد یا در نتیجه تعاملات بین جمعیتی و یا در نهایت در نتیجه تعامل با همسایگان. جمعیت ها بعد از حد بالای جمعیت (به)حاصل می شود، چگالی ممکن است برای مدتی در این سطح باقی بماند یا بلافاصله به شدت کاهش یابد (شکل 7.7، منحنی 1). این افت شدیدتر خواهد بود اگر مقاومت محیط با افزایش جمعیت به تدریج افزایش نیابد، بلکه به طور ناگهانی ظاهر شود (منحنی 2). در این صورت جمعیت محقق خواهد شد

برنج. 7.7. انواع مختلفنوسانات در تراکم جمعیت توضیحات در متن

افزایش پتانسیل زیستی با این حال، رشد تصاعدی نمی تواند برای مدت طولانی ادامه یابد. هنگامی که نمایی به نقطه متناقض گرایش به بی نهایت می رسد، به عنوان یک قاعده، یک جهش کیفی رخ می دهد - افزایش سریع تعداد با مرگ سلولی عظیم یا مرگ افراد جایگزین می شود. نمونه ای از این نوسانات شیوع تولید مثل حشرات و به دنبال آن مرگ دسته جمعی آنهاست. تکثیر و مرگ جلبک ها ("شکوفایی" بدنه های آبی). وضعیتی نیز ممکن است که در آن اندازه جمعیت از سطح حدی (منحنی ها) "پرش" کند 3, 4), اگر مواد مغذیو سایر عوامل ضروری برای زندگی حتی قبل از شروع رشد جمعیت انباشته می شوند. این، به ویژه، می تواند توضیح دهد که چرا حوضچه ها و دریاچه های جدید اغلب از آبزیان قدیمی غنی تر هستند.

دو نوع اصلی از نوسانات جمعیت وجود دارد (شکل 7.8). در نوع اول، اختلالات محیطی دوره ای مانند آتش سوزی، سیل، طوفان و خشکسالی اغلب منجر به مرگ و میر فاجعه آمیز و مستقل از تراکم می شود. بنابراین جمعیت گیاهان و حشرات یکساله معمولاً در بهار و تابستان به سرعت رشد می کنند و با شروع هوای سرد به شدت کاهش می یابد. جمعیت هایی که رشد آنها باعث انفجارهای منظم یا تصادفی می شود نامیده می شوند

برنج. 7.8. نوسان تراکم جمعیت در گونه های فرصت طلب (1) و تعادلی (2).

جمع شدن فرصت طلب(شکل 7.8، 1). سایر جمعیت ها به اصطلاح تعادل(معمولاً بسیاری از مهره داران) معمولاً در وضعیتی نزدیک به تعادل با منابع هستند و مقادیر چگالی آنها بسیار پایدارتر است (شکل 7.8.2).

دو نوع جمعیت شناسایی‌شده تنها افراطی‌های یک زنجیره را نشان می‌دهند، اما چنین تمایزی اغلب هنگام مقایسه جمعیت‌های مختلف مفید است. اهمیت تقابل جمعیت‌های فرصت‌طلب با جمعیت‌های تعادلی در این است که عوامل مستقل و وابسته به تراکم مؤثر بر آنها و همچنین رویدادهایی که در طول این فرآیند رخ می‌دهند، تأثیرات متفاوتی بر انتخاب طبیعی و خود جمعیت‌ها دارند. مک آرتور و ویلسون (1967) این انواع متضاد انتخاب را با توجه به دو پارامتر معادله لجستیک، انتخاب r و K-selection نامیدند. برخی از ویژگی های مشخصه انتخاب r و K در جدول آورده شده است.

از نظر زمانی، نوسانات جمعیتی رخ می دهد غیر دوره ایو تناوبی.دومی را می توان به نوسانات با دوره چند ساله و نوسانات فصلی تقسیم کرد. نوسانات غیر دوره ای ماهیت غیرمنتظره ای دارند.

که در اقیانوس آرامبه خصوص در منطقه مرجانی بزرگ در شمال شرقی استرالیا، از سال 1966 تعداد آنها افزایش یافته است. ستاره دریاییتاج خار، آکانتاستر پلانچی.تاج خارها که قبلاً تعدادشان کم بود (کمتر از یک نفر در هر متر مربع)، در اوایل دهه 1970 به تراکم 1 نفر در هر متر مربع رسید. ستاره دریایی آسیب زیادی به صخره های مرجانی وارد می کند، زیرا از پولیپ هایی که قسمت زنده آنها را تشکیل می دهند تغذیه می کند. او یک نوار 40 کیلومتری از صخره های جزیره گوام را در کمتر از سه سال "پاکسازی" کرد. هیچ یک از فرضیه ها برای توضیح افزایش ناگهانی تعداد ستاره های دریایی (ناپدید شدن یکی از دشمنان آن - گاستروپودشاخ تریتون، شارونیا تریتونیس،که برای پوسته های حاوی مادر مروارید استخراج می شود. افزایش محتوا در آب دریا DDT و در ارتباط با این، نقض تعادل طبیعی؛ تأثیر ریزش رادیواکتیو) را نمی توان رضایت بخش در نظر گرفت.

در شرایط مساعد، جمعیت افزایش تعداد را تجربه می کند و می تواند آنقدر سریع باشد که منجر به انفجار جمعیت شود. مجموع همه عوامل مؤثر در رشد جمعیت نامیده می شود پتانسیل زیستی. برای گونه های مختلف بسیار زیاد است، اما احتمال رسیدن جمعیت به حد مجاز جمعیت در شرایط طبیعی کم است، زیرا با عوامل محدود کننده مقابله می شود. مجموعه عوامل محدود کننده رشد جمعیت نامیده می شود مقاومت متوسط. حالت تعادل بین پتانسیل زیستی یک گونه و مقاومت محیطی که ثبات تعداد جمعیت را حفظ می کند نامیده می شود. هموستازیا تعادل دینامیکی. هنگامی که نقض می شود، نوسانات در اندازه جمعیت رخ می دهد، به عنوان مثال. تغییرات آن

تمیز دادن نوسانات دوره ای و غیر دوره ای در تعداد جمعیت.اولین آنها در طول یک فصل یا چندین سال رخ می دهد (4 سال - یک چرخه دوره ای از میوه دهی سرو، افزایش تعداد لمینگ ها، روباه های قطبی، جغدهای قطبی؛ پس از یک سال، درختان سیب در زمین های باغ میوه می دهند). دوم شیوع تکثیر انبوه آفات خاص است گیاهان مفیددر صورت بروز اختلال در شرایط زیستگاه (خشکسالی، سرمای غیرمعمول یا زمستان های گرم، فصل های رشد بیش از حد بارانی)، مهاجرت های غیرمنتظره به زیستگاه های جدید. نوسانات دوره ای و غیر تناوبی تعداد جمعیت تحت تأثیر عوامل محیطی زیستی و غیرزیست مشخصه همه جمعیت ها نامیده می شود. امواج جمعیت.

هر جمعیتی ساختار کاملاً تعریف شده ای دارد: ژنتیکی، سنی-جنسی، فضایی و غیره، اما نمی تواند از افراد کمتری از آنچه برای رشد پایدار و مقاومت جمعیت در برابر عوامل محیطی لازم است تشکیل شود. این اصل حداقل اندازه جمعیت است. هر گونه انحراف پارامترهای جمعیت از مقادیر بهینه نامطلوب است، اما اگر مقادیر بیش از حد بالای آنها تهدیدی مستقیم برای موجودیت گونه نباشد، کاهش آن به حداقل سطح، به ویژه در اندازه جمعیت، تهدیدی است. به گونه

اما در کنار اصل حداقل اندازه جمعیت، اصل (قاعده) حداکثر جمعیت نیز وجود دارد. این در این واقعیت نهفته است که جمعیت نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد. فقط از نظر تئوری قادر به رشد نامحدود در تعداد است.

طبق نظریه H.G. اندروارتی - L.K. Bircha (1954) - نظریه محدودیت های اندازه جمعیت - تعداد جمعیت های طبیعی به دلیل تهی شدن منابع غذایی و شرایط پرورش، غیرقابل دسترس بودن این منابع و دوره بسیار کوتاه رشد سریع جمعیت محدود می شود. نظریه "محدودیت ها" توسط نظریه تنظیم بیوسنوتیک اندازه جمعیت توسط K. Fredericks (1927) تکمیل می شود: رشد جمعیت توسط مجموعه ای از عوامل محیطی غیر زنده و زیستی محدود می شود.

عوامل یا دلایل نوسانات اعداد:

منابع غذایی کافی و کمبود مواد غذایی؛

رقابت چند جمعیت برای یک طاقچه اکولوژیکی؛

شرایط محیطی خارجی (غیر زیستی): رژیم گرمابی، روشنایی، اسیدیته، هوادهی و غیره.

نوسانات (انحرافات) در اعداد به دلایل مختلفی ایجاد می شود. و همیشه برای گونه های مختلف یکسان نیستند. نوسانات دوره ای در تعداد جمعیت، که یک دوره 10-11 ساله دارند، با تناوب فعالیت خورشیدی توضیح داده می شود: تعداد لکه های خورشیدی با یک دوره 11 ساله تغییر می کند. مقدار غذا دلیل نوسانات کرم ابریشم سیبری است: پس از یک تابستان خشک و گرم شیوع پیدا می کند. می تواند باعث شیوع اعداد و ترکیبی از بسیاری از شرایط شود. به عنوان مثال، جزر و مد قرمز در سواحل فلوریدا مشاهده می شود. آنها غیر دوره ای هستند و برای تظاهر آنها موارد زیر ضروری است: بارندگی های شدید، شستن عناصر ریز از زمین (آهن، روی، کبالت - غلظت آنها باید تا ده هزارم درصد منطبق باشد)، کاهش شوری پایین، دمای معین و آرامش در سواحل. تحت چنین شرایطی جلبک های داینوفلاژله به سرعت شروع به تقسیم می کنند. از نظر تئوری، از یک داینوفلاژل تک سلولی، در نتیجه 25 تقسیم متوالی، 33 میلیون فرد می توانند ایجاد شوند. آب از آنها قرمز می شود. داینوفلاژله ها سم کشنده ای را در آب رها می کنند و باعث فلج و سپس مرگ ماهی ها و دیگر ساکنان دریا می شوند.

یک فرد می تواند با فعالیت های خود باعث شیوع برخی از جمعیت ها شود. نتیجه تأثیر آنتروپیک افزایش تعداد حشرات مکنده (شته ها، ساس ها و غیره) پس از درمان مزارع با حشره کش هایی است که دشمنان آنها را از بین می برد. به لطف انسان ها، خرگوش ها و کاکتوس گلابی خاردار در استرالیا، گنجشک های خانگی و شب پره کولی در آمریکای شمالی، سوسک کلرادو سیب زمینی و فیلوکسرا در اروپا، elodea کانادایی، راسو آمریکایی و مشک در اوراسیا طغیان های باورنکردنی از اعداد را نشان دادند. این سرزمین های جدید که در آن هیچ دشمنی وجود نداشت.

نوسانات غیر تناوبی شدید در اعداد ممکن است به دلیل بلایای طبیعی. به عنوان مثال، طغیان علف های آتشین و اجتماع حشرات مرتبط در آتش سوزی ها رایج است. خشکسالی طولانی مدت یک باتلاق را به علفزار تبدیل می کند و باعث افزایش تعداد اعضای بیوسنوز علفزار می شود.

اهمیت تکاملی امواج جمعیتی این است که:

فرکانس آلل ها را تغییر دهید (تعداد کوچک در اوج موج می توانند به صورت فنوتیپی ظاهر شوند و در کاهش - از مخزن ژن ناپدید می شوند).

در اوج موج، جمعیت های جدا شده با هم ادغام می شوند، مهاجرت و پانمیکسی افزایش می یابد، و ناهمگنی مخزن ژن افزایش می یابد.

امواج جمعیتی شدت انتخاب طبیعی و جهت آن را تغییر می دهد.

با رسیدن به مرحله رشد نهایی، اندازه جمعیت از نسلی به نسل دیگر حول مقداری کم و بیش ثابت در نوسان است. در عین حال، تعداد برخی گونه ها به طور نامنظم با دامنه نوسانات زیاد تغییر می کند (حشرات آفات، علف های هرز)، نوسانات تعداد گونه های دیگر (مثلا پستانداران کوچک) دوره نسبتاً ثابتی دارند و در جمعیت گونه های سوم. تعداد آنها از سال به سال کمی در نوسان است (مهره داران بزرگ با عمر طولانی و گیاهان چوبی).

در طبیعت، عمدتاً سه نوع منحنی تغییر جمعیت وجود دارد: نسبتاً پایدار، اسپاسمیک و چرخه‌ای (شکل 6.9).

برنج. 6.9. منحنی های اساسی تغییرات جمعیت انواع مختلف:

1 - پایدار؛ 2 - چرخه ای؛ 3 - اسپاسم

گونه هایی که تعداد آنها از سال به سال در سطح ظرفیت حمایتی محیط زیست است کافی است جمعیت های پایدار(منحنی 1 ). این قوام برای بسیاری از گونه ها معمول است. حیات وحشو برای مثال در مناطق گرمسیری دست نخورده یافت می شود جنگل های مرطوب، که در آن میانگین بارندگی و دما سالانه از روز به روز و از سالی به سال دیگر متفاوت است.

در گونه های دیگر، نوسانات جمعیت منظم است. چرخه ایکاراکتر (منحنی 2 ). نمونه هایی از نوسانات فصلی در اعداد به خوبی شناخته شده است. ابرهای پشه؛ مزارع پر از گل؛ جنگل های پر از پرندگان - همه اینها برای فصل گرم در منطقه میانی معمولی است و تقریباً در زمستان ناپدید می شود.

یک مثال به طور گسترده شناخته شده، نوسانات دوره ای در تعداد لمینگ ها (جوندگان موش مانند گیاهخوار شمالی) در آمریکای شمالی و اسکاندیناوی است. هر چهار سال یک بار، تراکم جمعیت آنها به حدی افزایش می یابد که آنها شروع به مهاجرت از زیستگاه های پرجمعیت خود می کنند. در عین حال به طور دسته جمعی در فیوردها می میرند و در رودخانه ها غرق می شوند که تا به امروز توضیح کافی نداشته است. هجوم چرخه ای ملخ های سرگردان آفریقایی به اوراسیا از زمان های قدیم شناخته شده است.

تعدادی از گونه ها، مانند راکون، عموماً جمعیت نسبتاً ثابتی دارند، اما هر از گاهی تعداد آنها به شدت افزایش می یابد (پرش) به بالاترین ارزش، و سپس به شدت به سطح پایین اما نسبتاً پایدار کاهش می یابد. این گونه ها به عنوان جمعیت با طبقه بندی می شوند رشد ناگهانی تعداد(منحنی 3 ).

افزایش ناگهانی در تعداد با افزایش موقت ظرفیت محیطی برای یک جمعیت معین رخ می دهد و ممکن است با بهبود همراه باشد. شرایط آب و هوایی(عوامل) و تغذیه یا کاهش شدید تعداد شکارچیان (از جمله شکارچیان). پس از فراتر رفتن از ظرفیت جدید و بالاتر محیط، مرگ و میر در جمعیت افزایش یافته و اندازه آن به شدت کاهش می یابد.

برنج. 6.10. با افزایش ظرفیت حمایتی محیط برای جمعیت انسانی (به گفته تی میلر)، مقیاس در امتداد محورها نسبی است.

در طول تاریخ در کشورهای مختلفموارد فروپاشی جمعیت انسانی بیش از یک بار مشاهده شده است، به عنوان مثال در ایرلند در سال 1845، زمانی که کل محصول سیب زمینی در نتیجه عفونت قارچی از بین رفت. از آنجایی که رژیم ایرلندی به شدت به سیب زمینی متکی بود، تا سال 1900 نیمی از هشت میلیون نفر ایرلند از گرسنگی مرده بودند یا به کشورهای دیگر مهاجرت کردند.

با این وجود، جمعیت انسان روی زمین، به طور کلی، و در بسیاری از مناطق به طور خاص، همچنان در حال رشد است. از طریق تغییرات تکنولوژیکی، اجتماعی و فرهنگی، مردم بارها و بارها ظرفیت پشتیبانی سیاره را افزایش داده اند (شکل 6.10). در اصل، آنها توانستند خود را تغییر دهند طاقچه اکولوژیکیبا افزایش تولید غذا، کنترل بیماری ها و استفاده از مقادیر بیشتر انرژی و منابع مادی برای قابل سکونت کردن مناطق غیرقابل سکونت کره زمین.

در سمت راست شکل. جدول 6.10 سناریوهای احتمالی را برای تغییرات بیشتر در تعداد واقعی افراد روی سیاره در صورت تجاوز از ظرفیت پشتیبانی زیست کره نشان می دهد.

در اکوسیستم هایی که ساختار ساده ای دارند (اکوسیستم های آگروبیوژئوسنوز، بیابان، نیمه بیابانی و اکوسیستم های توندرا)، جامعه موجودات به شدت در معرض استرس فیزیکی قرار دارند. در چنین بیوژئوسنوزها، تعداد جمعیت ها تا حد زیادی تحت تأثیر الگوهای آب و هوا، جریان های آب و هوا، شیمی محیط و میزان آلودگی آن است. در بیوژئوسنوزهای طبیعی با ساختار پیچیده و تنوع گونه ای غنی، متشکل از مقدار زیادجمعیت، نوسانات در تعداد عمدتا کنترل می شود عوامل زیستی. بنابراین، هنگام مطالعه دلایلی که باعث نوسانات در اندازه یک جمعیت خاص می شود، لازم است تصور روشنی از چگونگی مستقل ، پس و در مورد عوامل وابسته به تراکم

اولی شامل عواملی است که دائماً بر جمعیت تأثیر می گذارد. اینها عوامل غیر زنده و مهمتر از همه اقلیمی مرگ و میر هستند. آب و هوای نامساعد می تواند باعث مرگ افراد در جمعیتی شود که هنوز به مرحله پایدار توسعه نرسیده اند. تأثیر دما، نور و رطوبت بر امید به زندگی، باروری، مرگ و میر و سایر خواص موجودات به خوبی شناخته شده است. علاوه بر این، عوامل اقلیمی تأثیر مستقیم و قوی تری بر روی جانوران پویکیلوترمیک نسبت به هموترمی دارند. دومی با داشتن مکانیسم های فیزیولوژیکی کامل، نسبتاً مستقل از محیط خارجی می شود. کاهش تعداد جمعیت در طول افت شدید دما در حشرات بیشتر از پرندگان و به ویژه در پستانداران محسوس است.

تأثیر عوامل آب و هوایی همیشه بلافاصله و بلافاصله ظاهر نمی شود. به عنوان مثال، در تایگا، شرایط آب و هوایی مساعد منجر به تولید دانه بالا در یک سال می شود و افزایش جمعیت حیوانات با غذای فراوان تنها پس از دو سال مشاهده می شود. در این حالت شرایط آب و هوایی بدون توجه به تراکم جمعیت عمل می کند.

صرف نظر از تراکم، عوامل دیگری نیز نقش دارند. بنابراین، تعداد گودال‌های درختان در یک جنگل خاص، تعداد لانه‌های حفره‌ای را تعیین می‌کند. ناگفته نماند که تعداد توخالی ها به هیچ وجه به تراکم جمعیت توخالی ها بستگی ندارد. از سوی دیگر، فضای زندگی می تواند اندازه جمعیت را محدود کند. به عنوان مثال، تعداد پتارمگان و تعدادی از پستانداران (مشک و غیره) در صورت یافتن زیستگاه مناسب، حتی با ترکیبی مطلوب از عوامل دیگر، به شدت کاهش می یابد.

عوامل وابسته به تراکم معمولاً بر نرخ رشد جمعیت تأثیر می گذارند. در این حالت می تواند در سه جهت تغییر کند.

در گونه هایی با نوسانات شدید در تعداد (جوندگان موش مانند، حشرات)، نرخ رشد جمعیت معمولاً در تراکم جمعیت بالا تثبیت می شود. تقریباً بدون تغییر باقی می ماند تا زمانی که جمعیت به حداکثر اندازه خود برسد. در حداکثر تراکم، سرعت رشد به شدت کاهش می یابد.

جهت سوم، به دلیل تأثیر عوامل وابسته به تراکم، این است که نرخ رشد جمعیت حتی در تراکم های متوسط ​​می تواند حداکثر باشد. اما حتی در این مورد، تراکم جمعیت، با رسیدن به حداکثر، شروع به کاهش می کند. این امر به ویژه در مورد برخی از پرندگان و حشرات صادق است.

7 تنظیم درون جمعیتی تعداد جمعیت

تراکم جمعیت معمولاً یک بهینه مشخص دارد. با هر انحراف عدد از این بهینه، مکانیسم های تنظیم درون جمعیتی آن شروع به کار می کنند. یکی از مکانیسم های اصلی که به ایجاد ثبات پایدار در یک جمعیت کمک می کند، عمل عوامل وابسته به تراکم است. عوامل غیرزیستی نیز بر مرگ و میر جمعیت تأثیر می گذارد، اما به طور مستقل ثبات پایدار آن را ایجاد نمی کند.

تنظیم تعداد جمعیت در گونه های مختلف جانوری و گیاهی به طور متفاوتی انجام می شود. با این حال، در هر یک از آنها چگالی بهینه به روش خاصی ایجاد می شود.

افزایش تراکم جمعیت بسیاری از حشرات با کاهش اندازه افراد، کاهش باروری آنها، افزایش مرگ و میر لاروها و شفیره ها، تغییر در سرعت رشد و نسبت جنسی و همچنین افزایش می یابد. افزایش تعداد افراد دیاپوز، که به شدت بخش فعال جمعیت را کاهش می دهد.

اغلب، هنگامی که تراکم جمعیت بیش از حد افزایش می یابد، آدمخواری تحریک می شود. یک مثال قابل توجه پدیده خوردن کرم های آردآلود تخم های خود است. آدمخواری در برخی از گونه های ماهی، دوزیستان و سایر حیوانات مشاهده می شود.

یکی از مکانیسم های مهم تنظیم اعداد درون جمعیتی مهاجرت است که شدت آن با افزایش تراکم جمعیت تحریک می شود. این امر برای بسیاری از حشرات کاملاً معمول است، که در آنها، در یک تراکم جمعیت خاص، برخی افراد، گاهی اوقات افراد مهم، به زیستگاه‌های کمتر ترجیح داده شده در همان محدوده تخلیه می‌شوند. در برخی از گونه های شته، افزایش تراکم جمعیت با ظهور افراد بالدار با قابلیت پراکندگی همراه است. هنگامی که جمعیت ها بیش از حد شلوغ می شوند، مهاجرت در تعدادی از پستانداران (به ویژه جوندگان موش مانند) و پرندگان رخ می دهد.

نقش نظارتی رقابت درون گونه ای برای منابع محدود به اندازه کافی مورد مطالعه قرار گرفته است. در مگس‌های مردار، از تعداد زیادی تخم‌گذاری روی جسد، لاروهای زیادی ظاهر می‌شوند که غذای کافی برای همه وجود ندارد. در نتیجه میزان مرگ و میر آنها در سنین پایین به طور فاجعه باری افزایش می یابد. پدیده مشابهی در سوسک های پوستی، مورچه های لاسیوس، برخی سنجاقک ها و سایر حشرات یافت شد.

در ساده‌ترین موارد، مکانیسم‌های تنظیمی درون جمعیتی اعداد خود را به شکل رقابت مستقیم برای منابع لازم برای زندگی نشان می‌دهند که مقدار آن برای رفع نیازهای همه افراد کافی نیست. مشخص است که تراکم جمعیت شب پره و پروانه کلم توسط رقابت برای مکان های غذا و شفیره تنظیم می شود. رقابت درون گونه ای در برخی مگس ها، زمانی که تراکم جمعیت تا حد معینی افزایش می یابد، منجر به کاهش توده شفیره ها می شود که با افزایش مرگ و میر همراه است.

مشکل مهم است "حداقل جمعیت قابل دوام" ، که ماهیت آن تعیین حداقل اندازه جمعیت است که وجود آن را برای یک دوره به اندازه کافی طولانی تضمین می کند. در عین حال، کاهش تراکم جمعیت به زیر حد مطلوب، برای مثال با افزایش نابودی موش‌ها، باعث افزایش باروری و تحریک بلوغ زودرس آنها می‌شود.

برخی مکانیسم های تنظیم تعداد جمعیت می توانند به طور همزمان به عنوان مکانیسم هایی عمل کنند که از رقابت درون گونه ای جلوگیری می کنند. بنابراین، اگر پرنده ای محل لانه سازی خود را با آواز خواندن مشخص کند، جفت دیگری از همان گونه بیرون از آن لانه می کند. آثار به جا مانده از بسیاری از پستانداران منطقه شکار آنها را محدود کرده و از ورود افراد دیگر جلوگیری می کند. همه اینها رقابت درون گونه ای را کاهش می دهد و از تراکم بیش از حد جمعیت جلوگیری می کند.

در گیاهان، مکانیسم های تنظیمی تعداد جمعیت در درجه اول رقابت درون گونه ای است. معمولاً با افزایش تراکم گیاه همراه است. به عنوان مثال، در محصولات بیش از حد متراکم، میزان تولید بذر کاهش می یابد که پراهمیتبرای کشاورزی و جنگلداری اغلب گیاهان از همان گونه برای نور و رطوبت رقابت می کنند. در محصولات متراکم آنها روی یکدیگر سایه می اندازند و با مقدار محدودی آب کمبود آن را تجربه می کنند. در نتیجه برخی از آنها می میرند. این پدیده بیشتر برای بسیاری از محصولات باغی و گیاهان جنگلی معمول است. همیشه تعداد گیاهان جوان در جنگل به طور قابل توجهی بیشتر از گیاهان قدیمی است. رقابت درون گونه ای برای رطوبت، توزیع صحیح مکرر گیاهان بیابانی را توضیح می دهد. به نظر می رسد که کسی آنها را در فاصله کاملاً مشخصی از یکدیگر نشسته است. در فرورفتگی های زمین، در واحه ها، این پراکندگی یکنواخت جمعیت گیاهی بلافاصله از بین می رود. بائوباب های نور دوست و نسبتاً رطوبت دوست در ساوان های آفریقا نیز به همین صورت توزیع می شوند.

با این حال، باید در نظر گرفت که یک جمعیت معمولاً بخشی از یک جامعه است و وجود پایدار بیوسنوزها تنها با نسبت های کمی معینی از همه اجزا امکان پذیر است. این دلیل نیاز به تنظیم اعداد برای اطمینان از وضعیت پایدار هر دو جمعیت فردی و بیوسنوزها به عنوان یک کل است.

8 جمعیت به عنوان یک سیستم خودتنظیمی

جمعیت حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها توانایی تنظیم طبیعی تراکم را دارند، یعنی. چگالی، با نوسانات کم و بیش قابل توجه، در یک حالت پایدار بین حد بالا و پایین خود باقی می ماند. این با عمل مکانیسم های تطبیقی ​​خاص تضمین می شود. این مبتنی بر این واقعیت است که عرضه انرژی لازم برای بقای یک جمعیت خاص از حد معینی تجاوز نمی کند و بنابراین، اندازه این جمعیت را حفظ می کند.

تمایل سیستم‌های زنده، از جمله جمعیت‌ها، برای حفظ ثبات درونی از طریق مکانیسم‌های تنظیمی خود نامیده می‌شود من هموستاز هستم، و نوسانات در تعداد جمعیت در یک مقدار متوسط ​​- تعادل پویا آنها

تنظیم بیولوژیکی (تعادل پویا، هموستاز) یک جمعیت، یا خودتنظیمی خودکار آن، نمی تواند توسط عوامل غیرزیست مستقل از تراکم جمعیت ایجاد شود، اگر آنها جدا از عوامل زیستی عمل کنند. تنها عوامل وابسته به تراکم جمعیت قادر به تنظیم اعداد و اطمینان از تعادل آنها هستند.

همه سیستم‌های بیولوژیکی با ظرفیت کمتر یا بیشتر برای خود تنظیمی مشخص می‌شوند، یعنی. به هموستاز با کمک خودتنظیمی، وجود کلی هر سیستم حفظ می شود - ترکیب و ساختار آن، ارتباطات داخلی مشخصه و دگرگونی ها در فضا و زمان. چنین سیستم های هموستاتیک، اول از همه، هر فرد و سپس جمعیت است. از آنجایی که سیستم های خودتنظیمی بسته نیستند، به طور فعال با محیط خارجی تعامل دارند و بنابراین در معرض تغییر هستند. تغییرات نه تنها چرخه ای با بازگشت به حالت اولیه هستند، بلکه از نظر تاریخی نیز برگشت ناپذیر هستند. با این حال، هر دو در جهت حفظ سیستم، در مورد مورد بررسی - جمعیت تنظیم می شوند.

خودتنظیمی جمعیت توسط دو نیروی حائل متوازن که در طبیعت عمل می کنند انجام می شود. این از یک طرف توانایی موجودات برای تولید مثل است و از طرف دیگر واکنش هایی است که به تراکم جمعیت بستگی دارد و تولید مثل را محدود می کند.

خود تنظیمی سازگاری ضروری موجودات زنده برای حفظ زندگی در شرایط دائما در حال تغییر است.

در رشد تکاملی موجودات، تغییرات مربوط به فرد نیست، بلکه کل آنها - جمعیت است. این تغییرات ماهیت نظارتی نیز دارند. به همین دلیل است که جمعیت به عنوان یک واحد در حال تکامل ابتدایی، نه تنها دارای ساختار خاصی است، بلکه توانایی خود تنظیمی را نیز دارد. در عین حال، تعداد آن توسط نرخ تولید مثل تنظیم می شود، تنوع فنوتیپی انتخاب طبیعیو ژنتیکی - با جهش، تلاقی، انتخاب طبیعی.

جمعیت - سیستم های باز. کانال های زیادی وجود دارد که از طریق آنها اطلاعات به مردم می رسد. این کانال های ورودی که جمعیت را با محیط خارجی مرتبط می کند، توسط خود جمعیت تخصصی و کنترل می شود. بنابراین، تمام فرآیندهای نظارتی همیشه به دلیل نیروهای وارده در درون جمعیت انجام می شود. بنابراین تنظیم بیولوژیکی خود تنظیمی است. با این حال، علیرغم این واقعیت که جمعیت ها دارای مکانیزم درونی خودتنظیمی هستند، که عملکرد آن با هدف حفظ ثبات ساختار است، دومی بدون تغییر باقی نمی ماند. محیط جدیدیعنی با تغییر شرایط زندگی، جمعیت نیز تغییر می کند.

از آنجایی که در بررسی مسائل مربوط به باروری، مرگ و میر، مهاجرت افراد، با تأثیر عوامل وابسته به تراکم و مستقل بر تعداد گروه های درون گونه ای، با رقابت درون گونه ای، تأثیر گروه، تغییرپذیری فاز و سایر پدیده ها، فرآیندهای خودسازی -تنظیم تعداد جمعیت قبلاً نشان داده شده است، ما خود را به مثال های زیر محدود می کنیم. به خوبی شناخته شده است که تغییرات در شرایط محیطی می تواند منجر به افزایش شدید مرگ و میر شود. در نتیجه، سیگنالی در جمعیت ظاهر می شود که از کاهش فاجعه بار تعداد خبر می دهد. این بر فیزیولوژی همه اعضای جمعیت تأثیر می گذارد که در بسیج منابع آن برای به حداقل رساندن مصرف انرژی، حفظ فعالیت طبیعی زندگی و افزایش مقاومت افراد در برابر عوامل نامطلوب آشکار می شود. در نتیجه میزان پیری افراد کاهش می یابد، تعداد نسبی ماده ها افزایش می یابد و باروری آنها افزایش می یابد. این پدیده در جمعیت بسیاری از حیوانات به ویژه حشرات، دوزیستان و جوندگان موش مانند مورد مطالعه قرار گرفته است.

خود تنظیمی با افزایش شدید تراکم جمعیت دارای ویژگی کاملاً متضادی است. یک جمعیت بیش از حد متراکم سیگنال مربوطه را دریافت می کند و افراد منفرد آن که تبدیل به آدمخوار می شوند، به شدت همنوعان خود را نابود می کنند. علاوه بر این، باروری زنان به شدت کاهش می یابد و میزان مرگ و میر ضعیف ترین افراد افزایش می یابد. در نتیجه پس از مدتی نسبتاً کوتاه، حجم جمعیت به حالت عادی باز می گردد.

یک مکانیسم مهم تنظیم جمعیت، که در یک جمعیت بیش از حد ازدحام آشکار می شود، است واکنش استرس (از استرس انگلیسی - تنش). اگر جمعیتی در معرض محرک های قوی قرار گیرد، با یک واکنش غیر اختصاصی به آن پاسخ می دهد که به آن استرس می گویند. انواع مختلفی از استرس در طبیعت زنده وجود دارد: آنتروپیک (در حیوانات تحت تأثیر فعالیت های انسانی رخ می دهد). عصب روانی (زمانی که افراد در یک گروه ناسازگار هستند یا در نتیجه تراکم بیش از حد جمعیت خود را نشان می دهد)؛ حرارتی؛ سر و صدا و غیره برای مثال، در نتیجه تراکم بیش از حد جمعیت، تغییرات فیزیولوژیکی در افراد منفرد رخ می دهد که منجر به کاهش شدید نرخ تولد و افزایش مرگ و میر می شود. در پستانداران این پدیده نامیده می شود سندرم استرس . در همان زمان، حیوانات بسیار پرخاشگر می شوند ( دعواهای وحشیانه، عدم تحمل حضور همسایه و غیره) که تولید مثل آنها تقریباً به طور کامل متوقف می شود. در شرایط استرس زا، قشر آدرنال بزرگ می شود و غلظت هورمون های کورتیکواستروئیدی افزایش می یابد. در ماده ها، تخمک گذاری مختل می شود، جنین ها دوباره جذب می شوند، غریزه مراقبت از فرزندان ظاهر نمی شود و غیره.

ماهیت سیگنال هایی که توسط جمعیت به عنوان "دستور" عمل درک می شود بسیار متنوع است و سیستم سیگنالینگ بی عیب و نقص کار می کند. بنابراین، حتی تراکم یا مرگ و میر بسیار بالا نیز باعث اختلال شدید در ساختار جمعیت نمی شود. این امر بازیابی جمعیت را در محدوده بهینه در مدت زمان نسبتاً کوتاه تضمین می کند. به عنوان مثال، طغیان های متعدد تولید مثل انبوه آفات حشرات به این ترتیب پایان یافت.

در نتیجه، هر جمعیتی از گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها یک سیستم زنده کامل است که قادر به تنظیم خود است. در عین حال، ما نباید فراموش کنیم که یک جمعیت کوچکترین واحد در حال تکامل است. این به صورت مجزا وجود ندارد، بلکه در ارتباط با جمعیت گونه های دیگر وجود دارد. بنابراین مکانیسم‌های برون‌جمعیتی تنظیم خودکار یا به‌طور دقیق‌تر مکانیسم‌های بین جمعیتی نیز در طبیعت گسترده هستند. در این مورد، جمعیت یک شی تنظیم شده است و تنظیم کننده یک بیوژئوسنوز است که از جمعیت های زیادی از گونه های مختلف تشکیل شده است. زیست ژئوسنوز به عنوان یک کل و جمعیت سایر گونه های موجود در آن به طور قابل توجهی بر این جمعیت خاص تأثیر می گذارد و هر جمعیت به نوبه خود بر زیست ژئوسنوزی که بخشی از آن است تأثیر می گذارد.

با رسیدن به مرحله رشد نهایی، اندازه جمعیت از نسلی به نسل دیگر حول مقداری کم و بیش ثابت در نوسان است. در عین حال، تعداد برخی گونه ها به طور نامنظم با دامنه نوسانات زیاد تغییر می کند (حشرات آفات، علف های هرز)، نوسانات تعداد گونه های دیگر (مثلا پستانداران کوچک) دوره نسبتاً ثابتی دارند و در جمعیت گونه های سوم. تعداد آنها از سال به سال کمی در نوسان است (مهره داران بزرگ با عمر طولانی و گیاهان چوبی).

در طبیعت، عمدتاً سه نوع منحنی تغییر جمعیت وجود دارد: نسبتاً پایدار، چرخه‌ای و اسپاسمیک (شکل 2.23).

برنج. 2.23.

7 - پایدار؛ 2 - چرخه ای؛ 3 - اسپاسم

گونه هایی که تعداد آنها از سال به سال در سطح ظرفیت حمایتی محیط زیست است کافی است جمعیت های پایدار(منحنی /). این قوام مشخصه بسیاری از گونه های حیات وحش است و به عنوان مثال در جنگل های بارانی استوایی دست نخورده یافت می شود، جایی که میانگین بارندگی و دما سالانه از روز به روز و از سالی به سال دیگر بسیار کمی متفاوت است.

در گونه های دیگر، نوسانات جمعیت منظم است. طبیعت چرخه ای(منحنی 2). نمونه هایی از نوسانات فصلی در اعداد به خوبی شناخته شده است. ابرهای پشه؛ مزارع پر از گل؛ جنگل های پر از پرندگان - همه اینها برای فصل گرم در منطقه میانی معمولی است و تقریباً در زمستان ناپدید می شود.

یک مثال به طور گسترده شناخته شده، نوسانات دوره ای در تعداد لمینگ ها (جوندگان موش مانند گیاهخوار شمالی) در آمریکای شمالی و اسکاندیناوی است. هر چهار سال یک بار، تراکم جمعیت آنها به حدی افزایش می یابد که آنها شروع به مهاجرت از زیستگاه های پرجمعیت خود می کنند. در همان زمان، آنها به طور دسته جمعی در فیوردها می میرند و در رودخانه ها غرق می شوند، که تا به امروز به اندازه کافی توضیح داده نشده است. هجوم چرخه ای ملخ های سرگردان آفریقایی به اوراسیا از زمان های قدیم شناخته شده است.

تعدادی از گونه‌ها، مانند راکون، عموماً جمعیت نسبتاً پایداری دارند، اما هر از گاهی تعداد آنها به شدت افزایش می‌یابد (پرش) به یک مقدار بالا و سپس به شدت به سطحی پایین اما نسبتاً پایدار کاهش می‌یابد. این گونه ها به عنوان جمعیت با طبقه بندی می شوند رشد ناگهانی تعداد(منحنی 3).

افزایش ناگهانی تعداد با افزایش موقت ظرفیت محیطی برای یک جمعیت مشخص رخ می دهد و ممکن است با بهبود شرایط آب و هوایی (عوامل) و تغذیه یا کاهش شدید تعداد شکارچیان (از جمله شکارچیان) همراه باشد. پس از فراتر رفتن از ظرفیت جدید و بالاتر محیط، مرگ و میر در جمعیت افزایش یافته و اندازه آن به شدت کاهش می یابد.

در طول تاریخ، کشورهای مختلف بارها شاهد مواردی از فروپاشی جمعیت انسانی بوده اند، به عنوان مثال در ایرلند در سال 1845، زمانی که کل محصول سیب زمینی در نتیجه عفونت توسط یک قارچ از بین رفت. از آنجایی که رژیم ایرلندی به شدت به سیب زمینی متکی بود، تا سال 1900 نیمی از هشت میلیون نفر ایرلند از گرسنگی مرده بودند یا به کشورهای دیگر مهاجرت کردند.

با این وجود، جمعیت انسان روی زمین به طور کلی و در بسیاری از مناطق به طور خاص همچنان در حال رشد است. از طریق تغییرات تکنولوژیکی، اجتماعی و فرهنگی، مردم بارها و بارها ظرفیت پشتیبانی سیاره را افزایش داده اند (شکل 2.24). اساساً، آنها توانستند جایگاه اکولوژیکی خود را با افزایش تولید غذا، مبارزه با بیماری ها و استفاده از مقادیر زیادی انرژی و منابع مادی برای قابل سکونت کردن مناطق غیرقابل سکونت زمین تغییر دهند.

در سمت راست شکل. جدول 2.24 سناریوهای احتمالی را برای تغییرات بیشتر در تعداد واقعی افراد روی سیاره در صورت تجاوز از ظرفیت پشتیبانی زیست کره نشان می دهد.

برنج. 2.24. افزایش ظرفیت حمایتی محیط برای جمعیت انسانی (به گفته تی میلر) 1