Что такое популяция

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Сегодня мы поговорим про значение популяций в эволюционном процессе, рассмотрим их структуру и свойства.

Популяция — это...

В биологии под популяцией понимается совокупность (группировка) особей одного и того же вида, длительное время (в течение нескольких поколений) занимающих отдельную территорию (ареал обитания), полностью или частично изолированных от других подобных групп и способных к репродукции (скрещиванию).

Популяция образует самостоятельную генетическую систему и формирует собственную экологическую нишу. Популяции разных видов, которые сосуществуют в пределах географической зоны, в совокупности образуют биоценоз.

Как правило, биологический вид существует в форме популяций: это обеспечивает видовое разнообразие и предоставляет больше шансов выжить в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

К тому же в рамках одной популяции вероятность скрещивания (как полового, так и бесполого) многократно превосходит вероятность скрещивания с особями соседних сообществ. Поэтому эволюционная теория рассматривает популяцию как единицу эволюционного процесса.

Изучение популяции имеет практическое значение. В частности, с помощью популяционной генетики и экологии разрабатываются стратегии рационального использования биологических ресурсов, способы защиты растений, природоохранные мероприятия.

Структура популяции

Структура популяции выглядит следующим образом:

1. Возрастная – показывает соотношение особей разного возраста. При этом проводится градация особей на:
   1. предпродуктивные (не достигшие половой зрелости);
   2. репродуктивные (способные к размножению);
   3. пострепродуктивные (неспособные к размножению).
   Соотношение особей популяции по возрастному состоянию называют возрастным спектром.
2. Половая – показывает соотношение разных полов (самцов и самок).
3. Пространственная – характеризует распределение особей в пространстве, которое бывает:
   1. случайным;
   2. равномерным;
   3. групповым (наиболее распространённый вариант, так как устойчивость группы особей к неблагоприятной внешней среде выше, чем у отдельно взятой особи).
4. Генетическая – определяет соотношение особей с разными генотипами.
5. Экологическая – характеризует систему взаимоотношений особей с окружающей средой и между собой.

Сведения о структуре популяции помогают сделать вывод о её благополучии (неблагополучии).

Свойства популяции

Практически все популяции имеют взаимосвязанные характерные признаки, из которых принято выделять биологические и групповые.

К первым относятся самовоспроизводство и изменчивость, вторые можно разделить на следующие категории:

1. численность;
2. плотность;
3. занимаемое пространство (ареал обитания);
4. рождаемость и смертность.

Численность – количество живых организмов одного и того же вида, совместно проживающих на определённой территории.

Число входящих в популяцию особей варьируется во времени в очень широких пределах (от нескольких сотен до многих сотен тысяч) и зависит от множества факторов, таких как условия обитания, наличие пищи, миграционные процессы и т.д. Динамика численности популяции во времени характеризуется соотношением рождаемости и смертности, а также эмиграционными и иммиграционными процессами.

При отсутствии катастрофических явлений (природные катаклизмы, эпидемии, вмешательство человека) средняя численность популяции на протяжении длительного периода стремится к стабильности благодаря действию механизмов саморегуляции. Если бы не наступление ледникового периода, популяция мамонтов, возможно, дожила бы до наших дней.

Плотность определяется делением численности особей (или биомассы) на площадь (объём) занимаемого ими жизненного пространства.

Этот показатель напрямую зависит от численности и характера пространственного распределения популяции, поэтому также подвержен сезонным и годичным колебаниям. Исключением является случай, когда рост численности сопровождается адекватным расширением ареала.

Различают среднюю и экологическую плотность. В первом случае количество особей соотносится с площадью всей занимаемой популяцией местности, во втором – только с площадью местности, пригодной для обитания.

Занимаемое популяцией пространство не имеет ярко выраженных границ. В определённый момент оно может расшириться, сузиться, а то и совсем исчезнуть – всё зависит от сочетания множественных факторов, включая хозяйственную деятельность человека.

Многие животные и птицы перемещаются настолько активно, что их ареал постоянно меняется. С другой стороны, у малоподвижных организмов (растения, земноводные) границы ареала относительно стабильны либо колеблются незначительно.

Рождаемость и смертность относятся к демографическим показателям и в совокупности характеризуют степень выживаемости популяции.

Рождаемость отражает частоту появления новых особей за отрезок времени, а смертность – частоту их исчезновения по всевозможным причинам (болезни, гибель от хищников, естественное старение и пр.). Различают абсолютную и относительную рождаемость (смертность).

В последнем случае вычисляется, сколько родившихся (погибших) особей приходится на некое количество, принятое за эталон (например, на 1000, на 10 000 единиц и т.д.). Рождаемость и смертность в сочетании с иммиграцией и эмиграцией определяют численность популяции.

На рождаемость влияют разнообразные факторы, среди которых:

1. скорость полового созревания;
2. соотношение самцов и самок;
3. число брачных периодов (половых контактов) в течение года;
4. обеспеченность пищей;
5. природные условия.

Теоретически, если рождаемость стабильно превышает смертность, популяция может разрастись до огромных размеров. В природе такого не происходит ввиду того, что ёмкость среды (сумма биологических ресурсов места обитания) имеет определённый лимит и способна обеспечить жизнь строго ограниченному числу особей конкретного вида.

С другой стороны, при низкой рождаемости конкуренция за пищу и лучшие участки территории снижается, что позволяет популяции выжить.

На протяжении своего существования каждая популяция накапливает специфический набор генов, так называемый генофонд. Генофонд популяции постоянно меняется под воздействием разного рода факторов (мутации, миграции особей). Образующиеся при этом уникальные гены обеспечивают выживаемость популяции при наступлении неблагоприятных обстоятельств.

Популяция и раса

Понятие «популяция» применительно к виду Homo sapiens (человек разумный) эквивалентно термину «раса».

То есть расу можно охарактеризовать как популяцию людей со сходными наследственными и физиологическими признаками и общим географическим происхождением.

Расы как биологическая категория сформировались, по разным оценкам, 40-50 тыс. лет назад в результате длительного процесса адаптации к среде обитания.

Представители различных рас отличаются друг от друга по физиологическим и фенотипическим признакам, таким как:

1. цвет кожи;
2. форма черепа;
3. черты лица;
4. строение тела и др.

Антропологи не пришли к единому мнению относительно числа рас. Чаще всего выделяют пять основных групп, различия которых провляются наиболее очевидно: негроидная, монголоидная, европеоидная, американоидная и австралоидная.

Существуют также смешанные и переходные расы. Но вот что интересно: структура ДНК всех людей, вне зависимости от внешних различий, практически одинакова (совпадение – 99,9%). Так что с позиции генетики понятие «раса» весьма условное.

Если провести параллель между популяцией и расой, то нетрудно заметить, что это «одного поля ягоды». Только у людей гораздо больше возможностей для перемещения по планете Земля и выживания в самых суровых условиях. Поэтому встретить негра в Сибири – не такая уж диковинка, а вот зайца в пустыне найти не удастся.