Материал: Динамика численности популяций и биотический потенциал насекомых

Существуют две противоположные точки зрения о роли факторов разных категорий в регуляции численности популяций. Полагая, что уровень численности определяется факторами, не зависящими от плотности популяций, сторонники одной точки зрения ссылаются на редкость сочетания условий, необходимых для постоянного роста популяций. Примеры массовых размножений насекомых, по их мнению, - редкие исключения из правила и выражают специфические свойства немногих видов. Численность популяций подавляющего большинства видов лимитируется краткостью сроков, когда сочетания условий обеспечивают рост популяции. При этом основными, лимитирующими численность факторами можно считать ограниченность ресурсов, их относительную недоступность при слабом развитии миграционных и поисковых способностей, а также скоротечность периода, когда рождаемость преобладает над смертностью, а скорость роста популяций положительна. Однако случайность колебаний численности в ответ на изменение условий, не связанных с плотностью популяций, рано или поздно приведет популяции к нижним пределам численности и вымиранию.  Придерживаясь другой точки зрения, которая отдает предпочтение факторам, зависящим от плотности популяций, исследователи - приверженцы противоположного направления - сформулировали концепцию автоматического регулирования численности популяций. До недавнего времени поиски критериев для оценки регулирующей роли указанных факторов ограничивались лишь плотностью популяций, которая сокращается, если превышается некоторый средний ее уровень, или, наоборот, увеличивается, если этот уровень остается недостигнутым [3,4,7] .

3.      Биотический потенциал насекомых

популяция генетический биотический потенциал

Плодовитость насекомых и способность их к размножению часто необычайно велика. Нередко эту способность к размножению обозначают понятием потенциал размножения, или биотический потенциал. Наиболее рационально им обозначать не плодовитость вида вообще, а теоретический максимум потомков, получаемый от одной пары особей (при партеногенезе - от одной особи) за весь год. Например, яблонная плодожорка, откладывает в среднем 100 яиц, поэтому ее биотический потенциал при двух поколениях составит на одну пару особей (при равном числе самцов и самок в популяции) 50², т. е. 2500. У тлей, дающих за лето до 15 и более партеногенетических поколений при той же самой плодовитости, т. е. 50 особей на самку, биотический потенциал достигает астрономических показателей - в данном примере 50¹⁵, т. е. миллиарды миллиардов особей.

Академик В. И. Вернадский рассматривал размножение организмов как проявление одного из свойств живой материи - способность распространяться по земной поверхности в результате производимой химической работы и создания новых количеств живого вещества. Эту способность он обозначил понятием скорость передачи жизни, которая является величиной постоянной и характерной для каждого вида организмов; она определяется размерами и массой тела, половой продуктивностью, числом поколений в тот или иной отрезок времени и требованиями к среде обитания. В целом скорость передачи жизни характеризует геохимическую энергию видов и выражается числом см/с.

Например, скорость передачи жизни у нестадных саранчовых со-ставляет примерно 13-15 см/с, а у лугового мотылька-45 см/с; это значит, что распространение этих насекомых завершилось бы на Земле, учитывая длину экватора примерно в 40 тыс. км, в первом случас в течение около 9 лет, а во втором - около 3 лет.

Биотический потенциал и скорость передачи жизни являются теоре-тическими абстракциями и в реальной природе размножение организмов никогда не соответствует этим величинам. Однако оба эти понятия ценны тем, что позволяют установить для видов численные показатели их потенциальной энергии размножения [1, 6]

Невозможность полной реализации в природе биотического потенциала видов - следствие ограничивающего воздействия внешней среды: под ее воздействием происходит либо снижение плодовитости, либо гибель части потомства. В целом громадная воспроизводительная способность насекомых страхует их от полной гибели и вымирания в природе при возникновении неблагоприятных условий среды.

Предположим, что самка данного вида откладывает в среднем 200 яиц (плодовитость F равна 200) и смертность на протяжении всего развития равна нулю. Если соотношение полов в потомстве, как чаще всего бывает 1:1 (доля самок q= 0,5), то это означает, что в первом поколении будет Fq т.е. 200 0,5 = 100 самок. Каждая из этих самок в следующем поколении даст жизнь еще сотне самок, в результате чего во втором поколении будет 10000 самок. Очевидно, что в n-ном поколении число самок может быть рассчитано по следующей формуле:

Если же исходно мы имеем не одну самку, а N самок, то через n поколений их будет:

 (1)

Очевидно, что при таких условиях численность популяции будет круто возрастать по экспоненте (степенной функции). Смена поколений все же занимает некоторое время. Тогда скорость изменения численности при большом количестве поколений или их быстрой смене можно представить как результат деления прироста численности на интервал времени  (абсолютная скорость роста популяции), или из расчета на исходное число особей -

При последовательном уменьшении интервала времени (0) мы получаем мгновенную скорость роста популяции - r (биотический потенциал):

 (2)

Возвращаясь к формуле роста популяции (1), мы можем теперь ее написать следующим образом:

 (3)

где - численность популяции через время t, N - исходная численность популяции, е - основание натуральных логарифмов, r - биотический потенциал, t - интервал времени. График этой экспоненциальной (показательной) функции представлен на рис.27. Если логарифмировать формулу 3, получим следующее выражение:

 (4)

График этой функции - прямая линия. Биотический потенциал на этом графике может быть представлен как тангенс угла наклона графика к оси абсцисс. Очевидно, что биотический потенциал - не чисто умозрительная категория. Зная численность популяции N в момент времени t, и последующую численность N в момент t , можно определить биотический потенциал по формуле:

 (5)

В начале мы приняли, что смертность насекомых в течение развития равна нулю. При такой ситуации биотический потенциал будет максимально возможным в данных условиях. В природе же это условие практически никогда не выполняется и определяемый биотический потенциал будет определяться разностью между плодовитостью и смертностью. Благодаря стремлению размножаться, насекомые могли бы увеличивать свою численность беспредельно, если бы не тормозящие рост популяции факторы, снижающие плодовитость или приводящие часть насекомых к гибели. Такое сопротивление среды можно определить как разность между максимально возможным и реально наблюдаемым биотическим потенциалом [4,5,6].

Заключение

Численность популяций не остается постоянной, так как меняются условия их существования. Диапазон колебаний численности популяций зависит от степени изменчивости абиотических и биотических факторов, а также от биологических особенностей конкретного вида (плодовитости, скорости смены поколений, возраста достижения половой зрелости особей и др.). Самые большие диапазоны колебаний численности характерны для мелких быстро размножающихся организмов в т. ч. для насекомых.

Насекомые, будучи мелкими существами отличаются исключительно высоким биотическим потенциалом. Высокое значение биотического потенциала означает возможность возникновения резких вспышек численности, опасных для хозяйственной деятельности человека. Кроме того, способность быстро увеличивать свою численность является основой для использования насекомых как источника животного белка.

Список использованных источников

1.      Бей - Биенко Г. Я. Общая энтомология. Учебник для университетов и сельхозвузов. - 3-е изд. - М.: Высшая школа, 1980. - 416 с.

.        Захваткин Ю. А. Курс общей энтомологии. М.: Колос, 2001, - 376 с.

.        Чернышев В.Б. Экология насекомых. Учебник. - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 304 с.

.        http://www.entomologa.ru/book/35.htm

.        http://www.plam.ru/ekolog/obshaja_yekologija/p9.php#metkadoc12

.        http://biofile.ru/bio/6684.html

.      http://www.vitadez.ru/katalog/populyatsiya-nasekomich/dinamika-chislennosti-populyatsii

.        http://slovo.ws/urok/biology/11/01/txt/04.html