Флуктуация численности популяций

В процессе видообразования, кроме естественного отбора, участвуют такие процессы как изоляция и флуктуация численности популяции (популяционные волны). [c.38]

Флуктуации численности популяции (популяционные волны) как и изоляция влияют на эволюцию. [c.38]

О < Я < 0 /2 флуктуации доминируют над автокаталитическим ростом популяции, и вымирание остается наиболее вероятным, но уже не достоверным исходом. Нельзя не заметить, что хотя в действительности численность популяции никогда не падает до нуля, поскольку граница Ь —0 естественная, тем не менее значительная доля вероятностей ма сы сосредоточена в исчезающе малой окрестности нуля так, чтё функция распределения Р х) выходит из нуля с вертикальной касательной. Таким образом, задаваемая выражением (6.43) вероятность вымирания популяции отлична от нуля. При к > а /2 автокаталитический рост берет верх над воздействием флуктуаций. В окрестности нуля это проявляется в том, что вероятность вымирания популяции падает до нуля и функция распределения выходит из нуля с горизонтальной касательной. [c.171]

Для того чтобы завершить изложение нашей основной модели (6.51) чисто индуцированных шумом переходов, покажем, как ее можно использовать для описания полностью определенного механизма генетического отбора в популяционной динамике. Рассмотрим одну гаплоидную популяцию. Нас будет интересовать некий вполне конкретный локус в хромосоме, который мо-гут занимать две аллели А и а. Число особей в популяции, обладающих генотипами А и а, обозначим соответственно Ыа и Л а. Предполагается, что общее число особей в популяции М = = Л А + Л а поддерживается постоянным с помощью различных регуляторных механизмов пищевого ресурса, хищников и т. д. Кроме того, предполагается, что численность популяции N достаточно велика и внутренними статистическими флуктуациями можно пренебречь (при малой численности популяции эти флуктуации становятся существенными). [c.182]

Причинами популяционной динамики занимались детально многие исследователи. Одних преимущественно интересовала проблема так называемых флуктуаций, когда зачастую едва приметная исходная популяция в течение нескольких поколений интенсивно размножается, затем ее численность быстро сокращается и на долгий срок вновь становится минимальной. Других исследователей больше интересовал вопрос о постоянном выравнивании вышеупомянутых подъемов и спадов численности популяции, т. е. причина, по которой динамиче- ские процессы остаются в определенных пределах, не достигая приводящего к саморазрушению перенаселения популяций, с одной стороны, и крайне низкой ее плотности — с другой. [c.20]

Стохастические модели популяций. Рассмотренные нами выше модели популяций были детерминистическими. Однако в реальной жизни система может подвергаться случайным воздействиям, что связано с флуктуациями численности видов или значений параметров системы. Кроме того, сами процессы размножения и гибели, по сути, носят вероятностный характер. При большом числе особей детерминистическое описание совпадает со стохастическим, т. е. данные о численности видов, полученные при решении дифференциальных уравнений, совпадают с соответствующими математическими ожиданиями. Однако учет стохастического характера экологических процессов становится особенно важным при небольших размерах популяций. В этом случае среднее квадратичное отклонение численности отдельно взятой популяции от математического ожидания может быть довольно значительным. Это приводит к тому, что при рассмотрении какой-либо определенной популяции график роста обнаружит значительные колебания, характеризуя тем самым флуктуационную изменчивость данного процесса и его отклонение от теоретических кривых (фазовых траекторий), задаваемых детерминистической моделью. Пусть, например, в некоторой точке фазовой траектории модели хищник-жертва какая-либо переменная (хг) не очень велика, тогда случайные флуктуации могут привести к тому, что изображающая точка уйдет с фазовой траектории на одну из осей (ось Хг), т.е. численность одного из видов (вид хг) обратится в нуль, а вид (хг) вымрет. Таким образом, стохастическая модель предскажет в конечном счете вымирание одного из видов. Подчеркнем еще раз, что эти эффекты проявляются при небольших численностях популяций. [c.63]

Различия в скоростях эволюции можно объяснить главным образом изменениями среды или их отсутствием. В однородной среде та или иная линия, достигшая высокого адаптивного уровня, в дальнейшем изменяется мало. В отличие от этого в быстро изменяющейся среде непрерывно возникают новые давления отбора, к которым организму приходится адаптироваться. Кроме факторов среды определенную роль играют и внутренние факторы. Все те признаки, которые повышают изменчивость (высокая численность популяций, большое хромосомное число, малая продолжительность генерации и т. п.), в периоды флуктуаций среды оказываются выгодными и обладающие ими организмы эволюционируют с большей скоростью. [c.458]

Впервые (1905) на всеобщность в живой природе флуктуаций численности особей в популяциях обратил внимание С. С. Четвериков. Он назвал эти флуктуации волнами жизни и указал на их общее и особенно эволюционное значение. [c.38]

Большая численность популяции. В популяциях малой численности возможен так называемый случайный дрейф генов, который приводит к флуктуациям частот генов вплоть до их полного исчезновения. [c.182]

В пределах определенного вида и определенной популяции их плотность (число особей на единицу площади) постоянно меняется. Это понятно без особых пояснений, если представить себе, что плотность зависит от двух пар противоположно направленных процессов от размножения (коэффициента рождаемости) и смертности (летальности), а также от миграций особей в популяцию и из нее. Число погибших особей никогда не равно числу одновременно рождающихся, и в популяцию никогда не мигрирует столько же особей, сколько мигрирует из нее. Таким образом, при точных подсчетах кажущиеся уравновешенными популяции обнаруживают колебания плотности, причем как в пределах определенного поколения (осцилляция), так и от одного поколения к другому (флуктуация). Флуктуации, при которых численность вредителей превышает пределы обычной и поэтому они особенно опасны, обозначают как вспышки размножения, или как массовое размножение. [c.14]

Генотипическая изменчивость исчезает из популяции под влиянием как случайных, так и детерминистических факторов. Любая популяция в конце концов теряет изменчивость, поскольку она имеет конечные размеры и, следовательно, подвержена случайным флуктуациям частот аллелей. Такие случайные флуктуации, если они не уравновешиваются новой изменчивостью, неизбежно приведут к закреплению одного из аллелей в популяции, хотя при очень больших размерах популяции снижение уровня гетерозиготности может происходить крайне медленно. Но для популяций большинства организмов, особенно свободноживущих наземных видов, характерны периодические резкие колебания численности, наступающие либо регулярно, в определенное время года или в связи с расселением, либо нерегулярно, когда особое стечение внешних обстоятельств приводит к демографической катастрофе. В такие периоды снижение гетерозиготности может быть очень значительным, так как в размножении участвуют только немногие выжившие особи. [c.197]

Л. А. Жаков (19686) связывает тип структуры популяции окуня с обеспеченностью пищей отдельных возрастных групп. Из результатов многочисленных исследований по питанию окуня, обобщенных в работе А. Я. Базикаловой и И. К. Вилисовой (1959), следует, что окуни длиной до 10 см питаются преимущественно планктоном, при размерах И—16 см потребляют в основном бентос, а при длине, превышающей 19—20 см, почти без исключения переходят на хищный способ питания. В тех озерах, где велико преобладание биомассы планктона над биомассой бентоса, окуням приходится раньше переходить к каннибализму, что, как будет показано ниже, ведет к флуктуации численности популяции, появлению возрастных структур, аналогичных обнаруженным в 03. Тюленьем. [c.81]

С другой стороны, из (11.4.2) следует, что гг = 0 является поглощающим участком, поэтому уравнение (11.4.1) может иметь только одно стационарное решение Рп = 5 ,о- Все другие решения основного кинетического уравнения стремятся к нему. Это означает, что с вероятностью единица популяции в конце концов вымрет Симметрия моментов разрешает этот парадокс. Мезосостояние, связанное со стационарным микросостоянием (11.4.4), не является устойчивым, но оно метастабильно. В то время как численность популяции колеблется относительно значения (4.4), всегда существует вероятность, хотя и. малая, того, что произойдет флуктуация, которая приведет популяцию к состоянию га = 0, в котором она останется навсегда. На очень большом масштабе времени эта вероятность возрастает до единицы, так что действительно р 1) о, хотя и очень медленно 42-разложение описывает эволюцию на меньших временных масштабах, потому что в нем пренебрегается малой вероятностью этой большой флуктуации, поскольку члены типа е" не появляются в разложении. [c.291]

Примером временной структурной организации в биологии может служить периодически колеблющееся соотношение между популяциями хищников и их жертв. Представление о взаимозависимом изменении их численности во времени впервые было получено благодаря систематическому учету на протяжении 90 лет количества ежегодно заготовляемых шкурок зайцев-беляков и рысей фирмой "Хадсон Бей" (Канада). Учет преследовал сугубо коммерческие цели, однако оказался полезным и для науки. Рыси, как известно, питаются травоядными зайцами. Чем больше зайцев и. следовательно, пищи, тем рыси интенсивнее размножаются. Со временем рост популяции рысей начинает сдерживаться из-за уменьшения зайцев вследствие их быстрого уничтожения. Уменьшение численности рысей ведет к росту числа зайцев. Рыси снова начинают быстро размножаться и т.д. Это типичный процесс, известный под названием процесса "хищник-жертва", математически описываемой моделью Лотки-Вольтерра. Состояние термодинамической системы, отвечающее такой модели, является промежуточным между устойчивым стационарным состоянием с минимальным производством энтропии и периодическим процессом с предельным циклом (брюс-селятором). Для процесса Лотки-Вольтерра характерно состояние нейтральной устойчивости. Здесь отсутствует линейная связь потоков и сил, но, с другой стороны, нет механизма, обеспечивающего распад флуктуаций, поэтому и нет избранной траектории, к которой стремилась бы вся система. Реальная жизнь, конечно, сложнее, чем рассмотренная модель Лотки-Вольтерра, однако, как видно из рис. 111.33, модель воспроизводит основные черты природных процессов - имеют место колебания численности популяций, численность рысей всегда отстает по фазе от численности зайцев, а амплитуды колебаний взаимосвязаны. [c.452]

Конечные размеры популяции (гл. 7) и неслучайность скрещивания (гл. 8) приводят к тому, что каждое поколение представляет собой до некоторой степени случайную выборку из предыдущего. Это означает, что элиминация или сохранение генов в данной популяции носит отчасти случайный характер. Вероятность того, что данный ген сохранится в популяции или будет элиминирован, зависит от его частоты, которая определяется мутационным процессом, отбором и потоком генов. Но в популяциях в разные годы могут происходить случайные флуктуации, которые не представ-, 1яют собой результата отбора. Эти флуктуации редко вызывают длительные эволюционные изменения, но они не позволяют популяции достигнуть ее максимальной приспособленности. Случайные явления могут иметь эволюционное значение лишь при условии, что некоторое число важных генных комбинаций будет полностью элиминировано из популяции. Вероятность того, что это произойдет, даже при такой небольшой численности популяции, как 100 особей, очень мала. Сомнительно, чтобы случайный дрейф генов (так называется это явление) был когда-либо важным фактором эволюции. Мы вернемся к этим вопросам в следующей главе. [c.166]

В популяциях средней численности отбор в какой-то степени влияет на направление эволюционного изменения однако в то же время здесь большую роль играют случайные флуктуации частот генов. Это состояние более благоприятно с эволюционной точки зрения, чем рассмотренные ранее очень большая и очень малая по численности популяции. Однако наиболее благоприятным состоянием является такое, при котором большая популяция подразделена на множество частично изолированых групп (с миграцией между ними). Тогда все эволюционные факторы — мутации, отбор, миграция и случайные отклонения могут действовать одновременно. В таких случаях в частично изолированных группах будет идти дифференциация одни из этих групп окажутся более приспособленными, другие — менее это определяется относительным влиянием миграции и отбора в каждой группе. Полная фиксация в любой группе будет предотвращаться обменом особями между ними. Отбор, изменяющийся от одной локальности к другой, можно назвать межгрупповым он гораздо эффективнее внутригруппового отбора в одной большой популяции. Если группы малы, то некоторые из них в результате отбора будут вымирать, тогда как другие— процветать. Когда группа становится большой, она опять может подразделяться на частично изолированные подгруппы. Можно сказать, что такое состояние создает своеобразный механизм проб и ошибок, с помощью которого системы частот генов могут в конце концов достичь наиболее благоприятных для популяции точек равновесия. Вид (вся популяция) может эволюционировать непрерывно даже в отсутствие существенных изменений окружающей среды. Если условия изменятся, то популяция как целое с ее разнообразными и гибкими подгруппами окажется в состоянии приспособиться к новой ситуации, избежав вымирания. [c.520]

Все сказанное выше относится к модели с матрицей элективности питания первого варианта. Если перейти к матрице элективности второго варианта (табл. 4.2), т. е. сместить спектр питания в сторону уменьшения хищности, то циклические колебания системы вырождаются в точку и популяция приобретает устойчивую возрастную структуру. Иными словами, питание особей старших возрастных групп в основном за счет сеголеток и в меньшей степени за счет годовиков и двухлеток ведет к прекращению флуктуаций численности и появлению пирамидальных возрастных структур. Распределение численности по возрастам, сходное с полученным на модели при этом варианте матрицы элективности [c.87]

Входить в подробности этих теорий не позволяет объем данной книги. Приведенный далее сжатый обзор основан на данных Швердфегера [420], опубликовавшего подробную и обобщающую работу по общей теории динамики зоопопуляций. В центре приведенной им схемы (рис. 2), которая в дальнейшем будет служить путеводной нитью, находится плотность популяции в данный момент. Ее изменения (флуктуации) возникают, как уже было сказано (см. 1.2.), под влиянием взаимодействия противоположных по характеру процессов, повышающих численность (размножение, миграция в популяцию извне) и снижающих ее (смертность, миграция из популяции). Средняя многолетняя показывает уравновешенную плотность, которую при наличии постоянной динамики нельзя принимать за устойчивую величину. [c.20]

Из того, что в природных условиях рост численности ограничен следует лишь, что в среднем по большим промежуткам времени должно быть близким единице. При этом, вообще говоря, возможно, что и / о. и возрастное распределение в популяции даже при постоянных т, и 1х претерпевают регулярные или апериодические колебания довольно большой амплитуды, как это и наблюдается для многих видов в действительности. Правда, как правило, остается неясным, обусловлены ли такие флуктуации эндогенными (внутрнпопуляциоиными) закономерностями или колебаниями внешних биотических или абиотических условий,— Лрим. ред. [c.352]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология