Рост популяций. Кривые роста

Если рождаемость в популяции превышает смертность и изменения в результате иммиграции и эмиграции незначительны, то популяция будет расти. Закономерности роста популяций изучал еще на стыке XVIII и XIX вв. английский священник и экономист Томас Роберт Мальтус. Он установил, что если особи попадают в благоприятные условия, где вдоволь пищевых ресурсов и ничто не угрожает их существованию, то численность популяции начинает быстро увеличиваться, т.е. наблюдается рост популяции. Такой рост называется экспоненциальным ростом. Мальтус установил, что численность как людей, так и любых других живых существ не может расти неограниченно. В ряде случаев за «взрывом» численности неизбежно следует ее спад, связанный с голодом, эпидемиями и рядом других причин. Такой тип роста популяций называютмальтузианским ростом или J-типом роста. Данный тип роста популяции не является зависимым от плотности популяции. Увеличивающаяся плотность популяции заблаговременно не снижает темп прироста вплоть до самого момента «краха» популяции, связанным с деградацией природной среды из-за перенаселения. Например, в 1944 г. на один из островов Баренцева моря выпустили 29 северных оленей. Через 20 лет их стало уже 6 тыс., но затем численность популяции северных оленей стала быстро сокращаться из-за дефицита корма, заболеваний. В результате численность сократилась до 50 оленей.

Однако в природе чаще наблюдается другой тип роста популяций, называемый логистическим или S-типом роста.

При таком типе роста начальный экспоненциальный рост понемногу затихает и рост популяции прекращается. Снижение роста популяций происходит из-за уменьшения пищевых ресурсов и накопления токсичных отходов метаболизма. Такой тип роста называют зависимым от плотности, так как скорость роста зависит от плотности популяции, которая влияет на истощение пищевых ресурсов и накопление токсичных продуктов. С увеличением плотности скорость роста популяции постепенно снижается до нуля, а кривая выходит на плато. При нулевом росте популяция стабильна, т.е. размеры ее не меняются (напомним, что отдельные организмы при этом могут расти и размножаться; нулевая скорость размножения уравновешена смертностью). Такая сигмоидная кривая роста получена для ряда одноклеточных и многоклеточных организмов, например, для клеток водорослей в культуральной среде, для фитопланктона озер и океанов весной, для насекомых, таких, как мучные хрущаки или клещи, интродуцированных (вселенных) в новое местообитание с обильными запасами пищи, где нет хищников. Размер популяции, который может поддерживаться при данных условиях неопределенно долго, называют поддерживающей емкостью среды. Емкость среды обитанияпредставляет собой размер способности окружающей среды обеспечивать нормальную жизнедеятельность (дыхание, питание, размножение, убежища и т.п.) определенному числу организмов без ее деградации (видимого нарушения).

Огромное практическое значение имеет изучение роста численности населения отдельных стран и планеты в целом. Экспоненциальным в настоящее время можно считать рост населения в развивающихся странах Африки и Южной Азии, где население получило доступ к качественной медицинской помощи и практически решена проблема обеспечения населения продовольствием. В то же время тип роста населения в ряде развитых стран является логистическим (прироста населения нет, численность населения остается стабильной). В России, на Украине и в некоторых странах Восточной Европы численность населения вообще сокращается. В целом же по планете темп естественного прироста населения составляет 1,7% в год. В настоящее время на планете насчитывается более 6 млрд. человек. Ежегодный прирост составляет 90-100 млн. человек. Возникает закономерный вопрос: что же ждет человечество в будущем? Эксперты ООН считают, что к 2025 году в мире будет около 8 млрд. человек. Как полагает большинство ученых, численность населения планеты достигнет 12 млрд., после чего она начнет снижаться.

Следует отметить, что в природе часто встречаются циклические колебания численности популяции, при которых подъемы и спады численности организмов чередуются с определенной периодичностью. Такие «маятниковые» колебания обычны для многих грызунов, микроорганизмов. Например, численность лемминга резко возрастает каждый третий-четвертый год. При этом разница между минимумом и максимумом может быть стократной. На первый взгляд кажется, что циклическая динамика представляет собой проявление мальтузианского роста. Однако это не так, доказательством тому является строгая периодичность циклов. Факторы, влияющие на подобную динамику численности, пока еще недостаточно изучены.