Рис. 15. Экспоненциальная модель роста численности популяции одноклеточного организма, делящегося каждые 4 часа.
Чтобы рост популяции соответствовал этой модели, величина коэффициента r должен быть постоянной, т.е. должно быть постоянным среднее количество потомков на одну особь (если r = 0, т.е. рождаемость равна смертности, то численность популяции не растет).
В зависимости от величины r увеличение численности особей может быть быстрым и достаточно медленным. Ч. Дарвин рассчитал потенциальные возможности роста популяций разных организмов при реализации экспоненциальной модели. По его оценкам, число потомков одной пары слонов – животных, размножающихся чрезвычайно медленно, – через 750 лет достигнет 19 млн. Если же обратиться к организмам, живущим не так долго и размножающимся более быстро, то цифры будут еще более впечатляющими. У бактерий, которые делятся каждые 20 минут, из одной бактериальной клетки через 36 часов может образоваться биомасса, которая покроет весь земной шар слоем толщиной 30 см, а еще через 2 часа – слоем в 2 м.
"Поскольку ни бактерии, ни слоны не покрывают землю сплошным слоем, очевидно, что на самом деле в природе экспоненциальный рост популяций организмов или не происходит вообще, или же происходит, но в течение непродолжительного времени, сменяясь затем спадом численности или выходом ее на стационарный уровень" (Гиляров, 1990, с. 77).
В природе экспоненциальный рост численности популяций наблюдается в сравнительно кратковременные периоды их жизни при особо благоприятных условиях, когда постоянно пополняются ресурсы. Так в озерах умеренных широт весной после таяния льда в приповерхностном слое воды содержится много биогенных элементов. По этой причине после прогревания воды здесь наблюдается быстрый рост численности диатомовых и зеленых водорослей. Однако он также быстро прекращается, когда эти ресурсы оказываются израсходоваными и, кроме того, зоопланктон начнет активно выедать водоросли (т.е. за счет регулирования плотности популяций "снизу" и "сверху").
Пример экспоненциального роста популяции – история интродукции северного оленя на острова. Так от 25 особей (4 самца и 21 самка), завезенных в 1911 г. на остров Святого Павла (Берингово море), к 1938 г. сформировалась популяция из 2000 оленей. Однако затем последовал спад численности, и к 1950 г. сохранилось всего 8 особей. Причина краха популяции – нарушение отношений "растение – фитофаг" (см. 8.3) ввиду отсутствия в пищевой цепи третьего звена – хищника.
Логистическая модель роста популяций, описываемая S-образной кривой (медленный рост – быстрый рост – медленный рост, рис. 16), была предложена также в начале 19-го столетия бельгийским математиком П.-Ф. Ферхюльстом, а затем уже в 20-е гг. нашего столетия переоткрыта американскими учеными Р. Перлем и Л. Ридом. П.В. Турчин считает эту модель отражением закона "самоограничения роста любой популяции".
Рис. 16. Логистическая модель роста популяции. К – предельная численность
Причины замедления роста популяции могут быть самыми различными: выедание ресурсов, влияние эффекта скученности (у грызунов при этом снижается интенсивность репродуктивного процесса), отравление местообитания прижизненными выделениями, выедание популяции хищниками и т.д.
Тем не менее и эта кривая является идеализацией, так как крайне редко проявляется в природе. Очень часто после того, как рост популяции выйдет на плато (достигнет предела К, соответствующего количеству ресурсов), происходит внезапное уменьшение ее численности, а потом популяция вновь быстро растет. Таким образом, ее динамика оказывается состоящей из повторяющихся логистических циклов.
Такая циклическая динамика наблюдается, например, в популяциях тундровых леммингов, которые питаются мхами и лишайниками. Они продолжают активную жизнедеятельность под снегом и выедают свою кормовую базу настолько, что прекращают размножаться, а затем начинают умирать от бескормицы. После того, как мхи отрастут, начинается новый подъем численности леммингов.
Возможны колебания численности популяции под влиянием погодных условий, паразитов и хищников.
Существует особый вариант регулирования плотности популяций, который называется "оппортунистическим", т.е. не укладывающимся в "правильные" законы, описанные экспоненциальной или логистической кривой.
У эксплерентов (r-стратегов) происходят вспышки численности в том случае, если появляются обильные ресурсы. При этом рост численности происходит либо за счет того, что начинают развиваться особи из покоящихся диаспор (скажем, почвенного банка семян), либо за счет массового "десанта" в стадии яиц (скажем, мух, налетевших на труп животного). Так как конкуренция в силу обилия ресурсов слаба то израсходовав их изобилие, популяция погибает целиком.
У растений-эксплерентов при повышении плотности популяции конкуренция возрастает, но самоизреживания (как у деревьев-виолентов) не происходит, а уменьшается размер особей в десятки и сотни раз. При этом растения проходят весь жизненный цикл и способны дать семена.
Дж. Харпер (Harper, 1977) назвал такой тип регуляции плотности популяций растений-однолетников "пластичностью" и противопоставил его самоизреживанию. Эти два типа регулирования плотности в популяциях растений связаны переходом: у большинства видов с вторичными стратегиями при повышении плотности популяции происходит одновременно и уменьшение размера особей, и самоизреживание.
На знании этих закономерностей построено обоснование нормы высева культурных растений. Вначале при увеличении нормы высева урожай растет, но потом начинает снижаться . Выбирается та норма высева, которая обеспечивает максимальный урожай. Впрочем, иногда ее несколько завышают, чтобы культурные растения могли подавлять популяции сорных растений. При усилении гербицидного контроля в этом нет необходимости.
Рис. 17. Зависимость урожая пшеницы от нормы высева при оптимальных экологических условиях.
1. Охарактеризуйте экспоненциальную модель роста популяции.
2. Почему модель экспоненциального роста редко наблюдается в природных популяциях?
3. Из каких фаз состоит логистическая модель роста популяции?
4. Какие причины вызывают циклическую динамику популяций?
5. Какие популяции называются оппортунистическими?
7.4. Возрастной состав популяций
Кривые выживания могут реализовываться при разном характере динамики популяций: при одновременном "старте" популяций, заселяющих свободное пространство, или при постоянном "популяционном потоке", когда часть особей вымирает, а часть – занимает освободившееся место (ситуация "вокзала", в которой число уезжающих пассажиров постоянно компенсируется вновь прибывающими). В результате в разных популяциях при единовременном учете выявляется разный возрастной состав.
Определить абсолютный возраст особи можно не у всех видов. Это несложно сделать для деревьев, воспользовавшись специальным буром, которым извлекают столбик древесины – керн и подсчитывают на нем число годичных колец. У дерева конкретного вида в конкретных условиях (т.е. при одном бонитете) можно определить возраст с точностью до 5 лет по диаметру ствола. У хвойных возраст определяется по числу мутовок побегов на стволе. Однако у трав определение абсолютного возраста затруднительно, и потому оценивают их "возрастное состояние" (стадию).
У высших споровых растений (папоротники, хвощи, плауны) выделяются стадии спор, заростков-гаметофитов, молодых спорофитов и взрослых спорофитов.
Большой опыт выделения возрастных состояний растений накоплен ботаниками-демографами (Л.Б. Заугольновой, О.В. Смирновой, Л.И. Жуковой и др., табл. 7).
Таблица 7 Периодизация онтогенеза цветковых растений (по Жуковой, 1987)
Сложности подсчета
По словам Мизина, еще несколько десятилетий назад насчитывалось 2-2,2 млн.диких северных оленей, а в более ранние периоды истории их было еще больше. Сейчас два подвида этих копытных внесены в Красную книгу РФ, еще несколько - в Красные книги 23 российских регионов. В новой редакции российской Красной книги список подвидов, требующих особой защиты, будет расширен.
Мизин отметил, что теперь не проводятся общие авиаучеты, которые бы, как в советское время, охватывали все регионы. "Есть опасение, что численность дикого северного оленя, которую мы имеем, завышена. Мы не получаем достоверных данных о его численности", - пояснил он.
Так, в Мурманской области к плановым авиаучетам вернулись только сейчас, после 15 лет перерыва. Как сообщил ТАСС заведующий сектором учета и мониторинга объектов животного мира Минприроды Мурманской области Дмитрий Каск, в 2017 году эти работы будут планомерно проводиться с марта. "Авиамониторинг дает самую полную картину по стадам оленей, но с 2001 года из-за отсутствия средств он не проводился", - сказал Каск.
На одном только Таймыре, где первый авиаучет прошел в 1959 году, контроль численности животных с воздуха вели "Служба урожая", "Служба оповещения о ходе миграции диких северных оленей", "Северный отряд", Госохотнадзор и заповедники. Сейчас авиаучеты на полуострове практически не проводятся из-за дороговизны - час полета вертолета Ми-8 обходится в 200 тыс. рублей.
"В европейской части страны совершенно печальная ситуация сложилась с обитающими в лесах северными оленями. Массовая вырубка лесов и беспрецедентное браконьерство привели к сокращению численности животных в пять - десять раз", - отметил Мизин.
За Уралом крупнейшая группировка диких северных оленей обитает в Красноярском крае - на Таймыре.
"Сейчас оцениваем поголовье в 400-500 тыс. голов, в 2000 году популяция диких северных оленей насчитывала до 1 млн голов. За это время она упала в два раза. Если ситуация сохранится, то к 2020 году, по прогнозной оценке, численность популяции может снизиться до 150-200 тыс. особей. При этом дальнейшая судьба северного оленя будет плачевна", - считает начальник научного отдела "Заповедников Таймыра" Леонид Колпащиков.
Гибнут олени по самым различным причинам: так, в последние годы в тундре сильно выросло количество волков, но основной фактор - это браконьерский промысел. На 800 тыс. квадратных километров Таймыра приходится всего четыре охотинспектора. "Малочисленный штат охотинспекции оказался не в состоянии контролировать промысел диких северных оленей, который ведется с нарушениями сроков, объемов и способов добычи. В целом промысловая ситуация вышла из-под контроля одновременно при увеличении неконтролируемой охоты по всему ареалу дикого северного оленя от Якутии до Ямала", - пояснил Колпащиков.
"В Якутии крупнейшая в 80-е годы яно-индигирская популяция сократилась в десятки раз - до 2 тыс. животных", - сообщил ученый секретарь Института биологических проблем криолитозоны Иннокентий Охлопков.
Ружьем и топором
По данным Колпащикова, добычу оленей на Таймыре ведут фермерские хозяйства и население соседних районов Якутии, с левобережья Енисея, из Эвенкии. Только в Норильском промышленном районе, на правобережье Енисея и в предгорьях плато Путорана на охоту осенью выезжает более тысячи охотников.
В 1971-1990 годах, когда существовала организованная промысловая система добычи северных оленей, на Таймыре браконьеры добывали до 10 тыс. голов в год. Сейчас - 45-50 тыс. оленей (половина от всего количества добытых и погибших от различных причин животных). "Выбивают самую продуктивную часть стада, в результате меняется половозрастная структура стада, становится меньше телят", - сказал Колпащиков.
"Таймырская популяция подвергается беспрецедентному уничтожению, с нашей точки зрения. Количество людей с оружием и снегоходами значительно выросло. Последние несколько лет появилась практика заготовки пантов и диких оленей", - отметил Мизин.
Чаще всего это происходит на речных переправах, в воде олень совершенно беззащитен. Браконьеры подходят к животным на моторках, топорами и тесаками рубят панты с рогачей, зачастую вместе с лобной костью. Множество высокопродуктивных самцов гибнет при этой варварской процедуре.
По данным Таймырского отдела ветеринарии, с февраля по август 2015 года с территории Таймыра вывезена 61 тонна рогов якобы домашних оленей. В 2016 году только в районе рек Хатанга, Хета (Восточный Таймыр) заготовлено около 20 тонн пантовой продукции. По словам Колпащикова, на востоке Таймыра нет крупного поголовья домашних оленей, а значит, по крайней мере часть пантов могла быть нелегально добыта от диких северных оленей в весенний сезон, когда охота запрещена.
Еще одна беда - препятствия, которые вырастают на путях миграции, по котором олени кочуют на протяжении веков. Не всегда дороги, трубопроводы и другие линейные объекты возводились с учетом "потребностей" животных. В последние годы строятся путепроводы и переходы. Олени упираются в искусственное препятствие и гибнут, не добравшись до пастбища, либо становятся легкой добычей браконьеров.
Спасение для рогача
По словам Мизина, специалисты согласны, что численность дикого северного оленя "критически сокращается", и необходимы специальные меры для сохранения этого ценного животного. "В качестве первоочередной меры должно стать сокращение сроков охоты на дикого северного оленя. Охота должна вестись не с осени до весны, а только в зимние месяцы", - полагает ученый.
Эксперты отмечают падение функции государства в регулировании охоты и промысла животных. Необходимо усилить контроль за выдачей лицензий, добычей животных, восстановить систему сбора достоверной информации, в частности, при проведении всероссийских авиаучетов, контроль за вывозом сырья и оборота его на внутрироссийском рынке.
По словам Колпащикова, на Таймыре можно с помощью малой авиации провести фотосъемку основных популяций и определить не только их численность, но и половозрастной состав. Имея эти результаты, ученые в состоянии на отработанной десятилетиями модели рассчитать численность животных.
"Для спасения таймырской популяции надо организовать жесткий государственный контроль за ходом промысла, запретить весеннюю охоту на оленей и заготовку пантов", - отметил ученый, добавив, что необходимы самые жесткие меры со стороны органов Госохотнадзора по отношению к браконьерам.
Источник ТАСС
Дикий северный олень в Ненецком автономном округе исчезает по вине браконьеров. Численность Тиманской популяции дикого северного оленя резко сократилась. Такую картину увидели специалисты, которые провели зимний учет оленя на пробных площадях в западной части НАО. Это обследование — первое подобное за несколько десятилетий. По данным WWF, в НАО в 2010 году было от 4,5 до 5 тысяч голов, а в настоящее время осталось не более 500 животных.
Если говорить про всю Тиманскую популяцию, то в конце 70-80 годов прошлого столетия насчитывалось от 12 до 15 тысяч оленей, сейчас их около полутора тысяч.
Видео: Ответ Красной книге - размножение в неволе - science
В ноябре, корпорация «Белый Буйвол», некоммерческая организация, которая базируется на разработке исследовательских программ, касающихся животных и дикой природы, на протяжении недели собирается простерилизовать приблизительно 40 самок белохвостого оленя, обитающих в Цинциннати, в том числе и на территории клифтонского парка Маунт Сторм и заповедника Лабойто Вудс.
В Цинциннати запускается программа по уменьшению численности белохвостых оленей.
Президент компании «Белый Буйвол» сообщил, что, как предполагается, численность белохвостых оленей, после успешного проведения программы, уменьшится на 40 процентов уже в течении следующих двух лет.