Для сохранения и восстановления исчезающих видов используется также метод низкотемпературной консервации клеток. Сейчас в мире существует много генных банков, использующих его. Например, в России есть банки спермы редких и промысловых видов рыб, крупного рогатого скота, редких пород домашних птиц, семян редких и исчезающих видов растений. В г. Пущино существует специальный научный центр при Российской Академии наук, где разрабатываются способы консервации и восстановления популяций редких и исчезающих видов животных.

    Но  для восстановления любого вида нужно  создать довольно многочисленную популяцию, особи которой должны быть способны к самостоятельному размножению, расселению и адаптациям к условиям среды. То есть необходимо восстановить свойственную виду популяционную структуру. Естественно, что эта работа не только трудоемкая, продолжительная, но и требующая больших финансовых затрат. Не проще ли сохранять естественные популяции видов? 
 
 
 

4. Демэкология. Популяционная экология - экология популяций

4.1 Надорганизменные системы: популяция, вид

    В природе любой организм тесно  взаимодействует с другими, себе подобными организмами. Эти отношения  осуществляются в сложных биосистемах - популяциях. Популяция служит компонентом еще более сложной биосистемы - вида. Популяция и вид - надорганизменные системы. В отличие от отдельной особи (организма) виды и популяции существуют во времени непрерывно и способны к историческому развитию - эволюции.

    Эти надорганизменные системы относят  к популяционно-видовому уровню организации живого.

    При изучении надорганизменных систем ведущими являются проблемы динамики численности  популяции, сохранения видового разнообразия, взаимоотношений организмов разных видов.

4.1.1 Популяция - структурная единица вида.

Население любого вида распределено в пространстве неравномерно, группами. Например, крапива двудомная встречается в пределах своего ареала только во влажных тенистых местах с плодородными почвами. Капустных белянок можно встретить там, где выращивают капусту - на огородах и полях. Поселения европейского крота, которые мы замечаем по холмикам земли (кротовинам), встречаются на лесных опушках и лугах.

    Подходящие  для жизни особей вида места обитания не покрывают весь ареал, поэтому, нет  смысла искать, например, крота среди болота, а капустных белянок - в лесу.

    Группы  особей одного вида могут быть большими или маленькими, существовать длительно (на протяжении жизни сотен поколений  и более) либо недолго - всего в  течение жизни двух-трех поколений. В результате весеннего разлива рек образуются временные водоемы, в которые могут отложить икру лягушки, а также развиться личинки стрекоз и комаров. Но эти небольшие группы животных обречены на гибель, если под лучами летнего солнца водоем пересохнет.

    Гораздо важнее для эволюции судьба группы особей, которая устойчиво сохраняется у множества поколений. Например, население большого озера, то увеличиваясь, то сокращаясь в численности, может существовать довольно длительное время. Такие группы особей одного вида, длительно существующие на определенной части его ареала, и называют популяциями (от франц. population - население какой-либо территории).

    Популяция - надорганизменная система. В процессе совместного проживания между особями в популяции образуются закономерные связи. Особенно ярко это проявляется в популяции животных. При этом многие связи направлены на воспроизводство популяции: особи разного пола находят друг друга по запаху, звукам, вступают в брачные отношения, строят убежища, выкармливают детенышей, проявляют заботу о потомстве.

    Оригинальные  способы заботы о потомстве известны у некоторых амфибий. Самец жабы-повитухи наматывает икру на задние лапы и сидит  с ней около двух недель в земляной ямке; затем переселяется в ближайший  водоем, чтобы освободиться от икринок. Самка жабы пипы икру вынашивает на спине, в особых углублениях на коже. Яванские веслоногие лягушки, живущие на деревьях и кустарниках, во время икрометания вместе с икринками выделяют слизистую жидкость, которую взбивают ногами в густую пену; после икрометания самка ногами формирует из слизистой массы яйцевидный ком, к которому плотно прижимает расположенные рядом листья. Молодь покидает гнездо уже в виде маленьких лягушат.

    Наиболее  сложные взаимоотношения возникают  в популяциях стайных, стадных, колониальных животных. Здесь наблюдаются разнообразные инстинкты гнездостроения, ухода за потомством. Стадный (стайный, колониальный) образ жизни дает возможности для преимущества в нападении и защите семьи от врагов, позволяет полнее использовать кормовые ресурсы среды обитания. Своеобразны колонии общественных насекомых - муравьев, термитов, пчел. В них существует строгое разделение обязанностей между различными группами животных.

    Устойчивая  популяция включает все возрастные группы: от молодых до стариков. Размножаясь, особи популяции обеспечивают ее длительное существование, что отличает популяцию от отдельных организмов, жизнь которых ограничена во времени.

    Таким образом, длительное существование  во времени, возникновение закономерных связей между особями популяции говорит о том, что популяция представляет собой не хаотичное скопление особей, а устойчивое целостное образование - надорганизменную систему.

    Подвид - структурная единица  вида. Виды, имеющие большие ареалы, распадаются на подвиды. Подвид - совокупность близких по ареалу популяций одного вида, включающая особей, которые отличаются одним или несколькими признаками от особей других популяций того же вида. Особи подвидов, как и особи популяций, обладают способностью скрещиваться и давать плодовитое потомство.

    Процветающие  виды состоят из большого числа популяций  и подвидов, например, у белки  обыкновенной выделяют более 20 подвидов. Зарождающиеся или вымирающие виды представлены немногими или даже одной популяцией.

    Подвиды и популяции - формы существования вида, обеспечивающие его приспособленность к конкретным условиям среды обитания. Это дает возможность виду занимать значительный ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах.

4.2 Популяция - саморегулирующаяся система

    Под саморегуляцией систем понимают способность поддерживать на относительно постоянном уровне те или иные биологические показатели (внутренние свойства, структуру). Отклонение какого-либо показателя от определенного, характерного для данной системы, уровня является сигналом к включению механизмов, восстанавливающих этот уровень.

    Рассмотрим  механизмы саморегуляции популяции  как биологической системы на основных биологических показателях (свойствах) популяции - численности  и плотности.

    Численность популяции - общее число особей на выделяемой территории. Благодаря этой характеристике судят о том, насколько благоприятны условия существования вида на данной части ареала.

    Численность популяций разных видов, обитающих  на Земле, различна. Так, популяции некоторых  видов насекомых (например, непарного шелкопряда, божьих коровок) могут насчитывать миллионы особей. В то же время известны виды, состоящие всего из одной популяции, в которую входит несколько сот особей (например, уссурийский тигр). Численность популяций постоянно колеблется, что зависит от множества факторов: обилия или отсутствия пищевых ресурсов, недостатка или избытка площади для обитания и размножения; болезней, числа хищников и др.

    Колебания численности особей в популяциях (ее динамика) могут достигать десятков, сотен, а в некоторых случаях и тысяч раз. Известны случаи, когда саранча размножается так обильно, что производит страшные опустошения растительности. Стаи насекомых проносятся по небу как огромные тучи, а шум от их крыльев напоминает завывание сильного ветра. Колебания численности характерны не только для животных и растений, но и для микроорганизмов (бактерий, вирусов). В конце Первой Мировой войны была отмечена вспышка гриппа, которая охватила практически весь мир, в том числе и Гренландию. По некоторым подсчетам эта пандемия (эпидемия огромных масштабов) унесла жизни около 100 млн. человек.

    Человек анализирует данные о колебаниях численности популяций охотничьих зверей и птиц, предугадывает эти  колебания. На основе этого делаются прогнозы, согласовываются сроки  и нормы добычи охотничьих животных.

    Точные  данные о численности популяций  видов собрать нелегко. Поэтому  обычно используют такое свойство популяции, как плотность.

    Плотность популяции - это среднее число особей, приходящееся на единицу площади или объема (на 1  или 1  площади, в 1 л или 1  воды). Например, можно подсчитать число гнезд птицы олуши на 1  или число мелких ракообразных дафний в 1 л воды, взятой из какого-либо водоема. С помощью вычисления плотности можно количественно сравнивать разные популяции независимо от того, какую площадь они занимают.

    При возрастании плотности популяции  между ее особями усиливается  конкуренция за пищу, место обитания и размножения - внутривидовая конкуренция.

    Плотность популяций крупных организмов более  стабильна, чем у мелких растений и животных. Например, в популяциях дуба по мере роста деревьев происходит их самоизреживание, а у мари белой (лебеды) из семян развиваются практически все растения, то есть чем больше плотность популяции, тем меньшую величину будут иметь организмы (рис. 5).

Рис. 5. Различия при формировании популяций дуба и мари белой: 1 - самоизреживание дубов в процессе роста; 2 - популяция мари белой с большой плотностью; 3 - популяция мари с малой плотностью.

    Выращивая культурные растения, человек ослабляет  внутривидовую конкуренцию, прореживая посевы моркови, свеклы, а также определяя нормы посадки картофеля, капусты с учетом возможности удовлетворения каждым растением потребностей в минеральном питании.

    У животных уменьшение величины тела в  связи с высокой плотностью популяции  могут наблюдать, например, аквариумисты, если у них в небольшом аквариуме живет многочисленная популяция рыбок. Чаще всего увеличение плотности популяций животных и, как следствие, усиление внутривидовой конкуренции приводят к тому, что ее особи становятся физически слабее.

    Это снижает их сопротивляемость к заболеваниям и делает более доступными для хищников.

    При увеличении плотности популяций  у активно двигающихся животных наблюдается усиленное переселение - миграция. Таковы миграции белок, массовые миграции тундровых грызунов - леммингов. Перелеты огромных стай саранчи, о которых уже упоминалось, - тоже пример популяционных миграций за пределы мест размножения. Таким образом, численность, плотность особей в популяции саморегулируется, то есть популяцию можно рассматривать как сложную, саморегулирующуюся систему.

    Вид - целостная система. Вид представляет собой единую целостную систему. Целостность вида обеспечивается его обособленностью от других видов благодаря специфическому хромосомному набору.

    Целостность вида также обусловлена связями, которые образуют его особи в популяциях и подвидах. Связи между самцами и самками, родителями и их потомством, особями разных возрастов в стае, стаде и колонии позволяют успешно размножаться, заботиться о потомстве, обеспечивать защиту от врагов и т. п. Вся совокупность связей обеспечивает существование вида как целостной системы. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

    На  современном этапе развития человеческого  общества, когда в результате научно-технической  революции усилилось его воздействие  на биосферу, практическое значение экологии необычайно возросло. Экология должна служить научной базой любых мероприятий по использованию и охране природных ресурсов, по сохранению среды в благоприятном для обитания человека состоянии. Познание основных принципов трансформации вещества и энергии в природных экосистемах создает теоретическую основу для разработки практических мероприятий по увеличению количества и качества пищевых продуктов, производимых в биосфере. Исследования природных механизмов регуляции численности популяций служат основой планирования и разработки систем мероприятий по управлению численностью экономически важных видов.