Понятие о популяции

Растения чаще всего распределены крайне неравномерно, образуя при  этом более или менее изолированные  группы, скопления, которые называются субпопуляциями. Они имеют отличия  в числе особей, плотности, возрастной структуре и протяженности. Напротив, у животных, благодаря их подвижности, способы упорядочивания территориальных  отношений более разнообразны по сравнению с растениями. При этом внутрипопуляционное распределение  у высших животных регулируется системой инстинктов. Такие инстинкты, которые  способствуют поддержанию размещения по территории отдельных особей или  групп в популяциях, характерны для  птиц, млекопитающих, пресмыкающихся, ряда рыб.

По типу использования  пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых.

Оседлые животные отличаются инстинктами привязанности к  своему участку, стремлением вернуться  на хорошо знакомую территорию (если произошло  вынужденное переселение). Такое  «чувство дома» получило название «хоминг» (от англ. home — дом). Яркий пример хоминга — занимание одной  и той же парой скворцов «своего» скворечника в течение ряда лет.

Оседлому образу жизни  присущи существенные биологические  преимущества. В частности, на знакомой территории облегчается свободная  ориентация, животное тратит меньше времени  на поиски корма, быстрее находит  укрытие от врага, а также может  при необходимости создавать  запасы пищи (белка, сурок, полевая мышь). В то же время оседлый образ  жизни угрожает быстрым истощением пищевых ресурсов, если, например, плотность  популяции становится чрезмерно  высокой.

Даже в случае территориального обособления члены популяции  поддерживают друг с другом определенную связь. Это обеспечивается при помощи системы различных сигналов и  прямых контактов на границах владений.

Различают два типа активности территориального поведения животных: первый направлен на обеспечение  собственного существования (поиск  пищи, устройство убежищ и т.п.), второй — на установление отношений с  соседями (мечение и охрана своих  участков). При этом применяются  разные способы для закрепления  участка: от прямой агрессии по отношению  к чужаку, до ритуального поведения, демонстрирующего угрозу, а также  специальных сигналов и меток, которые  свидетельствуют о занятости  территории. Следует подчеркнуть, что  прямая агрессия с нанесением конкуренту повреждений встречается весьма редко.

На нейтральной территории агрессивный инстинкт угасает. Частичное  перекрывание индивидуальных «владений» служит способом поддержания контактов  между членами популяции. При  этом соседи, как правило, поддерживают устойчивую обоюдовыгодную систему связей, например, совместную защиту от врагов, взаимное предупреждение об опасности (сороки в лесу).

Территориальное поведение  животных особенно ярко выражено в  период размножения. По его окончании  у многих видов распределение  по индивидуальным участкам сменяется  групповым образом жизни с  иным типом поведения. Так, после  вылета птенцов большинство воробьиных птиц объединяются в стаи, которые  совершают кочевки.

Для оседлых видов животных все варианты общей пространственной структуры популяций обычно сводятся к четырем основным типам: диффузному, мозаичному (рассмотрены ранее), пульсирующему  и циклическому.

Для популяций, характеризующихся  резкими колебаниями численности, характерен пульсирующий тип пространственной структуры. Известно, что в период резкого падения численности  некоторые животные собираются на наиболее благоприятных для жизни участках. Так, например, полевки-экономки в лесостепи  в засушливые годы заселяют в первую очередь заболоченные берега озер.

Циклический тип пространственной структуры популяций оседлых  животных характеризуется закономерным попеременным использованием территории в течение года, например летом  и зимой. При таком типе использования  пространства сохраняется баланс между  потреблением кормов и их ежегодным  возобновлением.

Кочевой образ жизни имеет  перед оседлым определенные преимущества. Прежде всего, кочевые животные не зависят  от запасов корма на конкретной территории. Однако постоянные передвижения одиночных  особей способствуют учащению гибели от хищников. Именно поэтому кочевой  образ жизни, как правило, свойствен  стадам и стаям. При этом территории перемещения многих видов могут  быть весьма большими. Так, табуны зебр в Серенгети в период сухого сезона кочуют на участке в 400—600 км². На данной территории имеются определенные места отдыха, пастьбы и водопоев, используемые регулярно в определенные сроки.

Многообразие конкретных форм проявления территориальных взаимоотношений  животных ученые располагают в постепенно усложняющийся ряд. При этом система  неперекрывающихся охраняемых участков оседлых особей — это самая  простая пространственная структура  популяций; более сложная — система  перекрывающихся территорий, при  которой усиливаются внутривидовые  контакты. Наконец, групповое использование  одних и тех же участков, возможное  только на основе строго упорядоченных  отношений внутри группы.

Этологическая структура  популяции. Систему взаимоотношений  между членами одной популяции  называют этологической, или поведенческой  структурой популяции.

Формы совместного существования  особей в популяции весьма различны. Ниже рассмотрены наиболее характерные.

Одиночный образ жизни  характерен для многих видов (например, ежи, сомы, щуки и т.д.), но лишь на определенных стадиях жизненного цикла. Поэтому  абсолютно одиночного существования  организмов в природе не встречается, иначе погибли бы соответствующие  популяции.

У видов с преимущественно  одиночным образом жизни часто  возникают временные скопления  — в местах зимовок, а также  в период перед размножением. Так, божьи коровки осенью образуют целые  гроздья в сухой подстилке  возле пней и комлей деревьев.

Проживание в группе себе подобных отражается на протекании многих физиологических процессов в  организме животного. У искусственно изолированных особей заметно меняется уровень метаболизма (обмена веществ), быстрее тратятся резервные вещества, не проявляется целый ряд инстинктов и ухудшается общая жизнеспособность. Под эффектом группы понимают оптимизацию  физиологических процессов, ведущую  к повышению жизнеспособности особей при их совместном существовании.

Эффект группы проявляется  как реакция отдельной особи  на присутствие других особей своего вида. Так, у овец вне стада резко  учащаются пульс и дыхание, а  при виде приближающегося стада  эти процессы нормализуются, и овца успокаивается. Известно также, что  для выживания африканских слонов стадо должно состоять по крайней  мере из 25 особей. Эффект группы состоит  также в ускорении темпов роста  животных, повышении плодовитости, более быстром образовании условных рефлексов, повышении средней продолжительности  жизни индивидуума. В группах  животные часто способны поддерживать оптимальную температуру (при скучивании, в гнездах, ульях). У многих животных вне группы не реализуется плодовитость. Так, голуби некоторых пород не откладывают  яйца, если не видят других птиц. Достаточно поставить перед самкой зеркало, чтобы она приступила к яйцекладке.

Эффект группы не проявляется  у видов, ведущих одиночный образ  жизни. Если таких животных искусственно заставить жить вместе, у них повышается раздражительность, учащаются столкновения, повышаются энергозатраты на поддержание  жизнедеятельности. Так, ушастые ежи  в группе повышают потребление кислорода  до 134% по сравнению с содержащимися  в одиночестве.

Согласно В.А. Радкевичу, в  явлениях эффекта группы и особенно фазовой изменчивости огромную роль играют гормональные механизмы. Так, особые эндокринные железы насекомых —  прилежащие тела — вырабатывают гормон, который стимулирует и управляет  переходом особи из одиночной  фазы в стадную.

Биологи считают, что самое  сильное проявление эффекта группы свойственно общественным насекомым (пчелам, муравьям, термитам). Не обладая  способностью длительно существовать в одиночку (что заложено у них  в генетической программе), эти насекомые  выработали сложную систему сигнализации, которая способствует сохранению их особей во времени и пространстве.

Изложенное позволяет  понять, почему предъявляются повышенные требования при формировании групп  космонавтов, отрядов специального назначения, экипажей, которые должны длительно находиться в замкнутом  пространстве, либо длительно общаться друг с другом. При удачном подборе  в таком коллективе явно проявляется  «эффект группы» и он успешно  справляется с поставленной задачей.

Семейный образ жизни  резко усиливает связи между  родителями и их потомством. Известное  проявление этого — забота одного из родителей об отложенных яйцах  или кормление самцом самки. При  этом заботы о птенцах продолжаются 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. Отметим, что в семьях с устойчивым образованием пар обычно оба родителя принимают  участие в охране и выкармливании  молодняка.

При семейном образе жизни  территориальное поведение животных выражено наиболее ярко. Присущие ему  различные сигналы, маркировка, ритуальные формы угрозы и даже прямая угроза (часто со стороны и самца и  самки) обеспечивают владение участком, размеры и пищевая емкость  которого достаточна для выкармливания  потомства.

Колония. Будучи групповым  поселением оседлых животных, она  может существовать как длительно, так и возникать лишь на период размножения (грачи, чайки, гагары и  т.п.).

Значительно более сложная  форма колонии — поселения  животных, в которых отдельные  их жизненные функции выполняются  сообща. Это в свою очередь повышает вероятность выживания отдельных  особей. Так, тревога, поднятая любой  заметившей хищника птицей, мобилизует остальных и им сообща удается  его отогнать.

Некоторые общественные насекомые  — пчелы, муравьи, термиты организуют весьма сложные колонии — семьи. Здесь насекомые выполняют сообща много основных функций: защиты, размножения, обеспечения кормом себя и потомства, строительства и т.п., для чего осуществляют обязательное разделение труда и специализацию отдельных  особей, в том числе разных возрастных групп. При этом члены колонии  постоянно обмениваются информацией  друг с другом.

Характерно, что по мере усложнения колониального объединения поведение, а иногда даже физиология и строение отдельной особи все в большей  степени подчиняются интересам  всей колонии.

Стая. Это временное объединение  животных одного вида (насекомых, птиц, рыб, реже млекопитающих и др.), связанное  с общностью места обитания или  размножения. Стайность облегчает  выполнение каких-либо функций в  жизни вида, например, защиты от врагов, добычи пищи, миграции.

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 зверям удается справиться с крупными копытными (например взрослым лосем), охота  на которых в одиночку часто заканчивается  гибелью самого хищника. В процессе групповой охоты вожак стаи «организует» засады, захват жертвы в кольцо и  другие действия, что требует согласованности  и координации действий всех членов стаи.

Стадо — это группа диких  или домашних животных одного вида, обитающая на какой-либо территории (например, стадо оленей) или акватории. В стаде осуществляются все основные функции жизни: добывание корма, защита от хищников, миграции, размножение, воспитание молодняка и т.п. При  этом основу группового поведения животных в стадах составляют взаимоотношения  доминирования (главенства) — подчинения, которые обусловлены индивидуальными  различиями между особями.

Иерархически организованному  стаду свойствен закономерный порядок  перемещения, определенная организация  при защите, расположении на местах отдыха и т.п. Так, при передвижении стада павианов в центре, в наибольшей безопасности, находятся самки с  детенышами или беременные, по краям  вожаки, молодые самцы и неразмножающиеся самки. Впереди и позади стада  располагаются 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.

Внутривидовая конкуренция. В этом случае между особями сохраняется  солидарность, так что они в  состоянии размножаться и обеспечивать таким образом передачу свойственных популяции наследственных свойств. Очевидно, что внутривидовая конкуренция  в корне отличается от межвидовой.

Внутривидовая конкуренция  проявляется, например, в территориальном  поведении, когда животное защищает место своего гнездования и известную  площадь в его округе. Так, в  период размножения самец колюшки  охраняет определенную территорию, на которую, кроме своей самки, не допускает  ни одной особи своего вида.