Динамика популяций
Если особи одного вида попадают в благоприятные условия, где всего вдоволь и ничто не угрожает их существованию, то естественно, что они тут же принимают как руководство к действию библейскую заповедь «Плодитесь и размножайтесь». Численность популяции начинает быстро увеличиваться, стремясь — в идеале — к бесконечности. Такой характер роста называется экспоненциальным.
Куда выведет кривая?
Для того чтобы оценить состояние популяции, предсказать её возможные изменения, часто необходимо знать, какой процент особей данного вида погибнет до достижения половой зрелости, а какие доживут до неё и оставят потомство. Определив долю особей, гибнущих в каждом из возрастов, можно построить график — кривую выживания. Каждому виду организмов свойственна определённая форма этой кривой. Если показатель смертности постоянен в любом возрасте (скажем, ежегодно умирает 10 или 50 % особей-одногодок), получается плавная, равномерно убывающая кривая. Такой характер выживания обычен для некоторых беспозвоночных животных (например, для гидроидных полипов). Для большинства же растений и беспозвоночных животных кривая выживания имеет резкий спад в начале траектории — из-за высокой вероятности гибели семян, личинок, молоди. Любопытно, однако, что такое же распределение было получено и для «выживания» чашек или стаканов в кафе (аналогом умерших особей при этом является разбившаяся посуда).
Для большинства растений и крупных животных (например, млекопитающих) важнейшим фактором является старение (и, соответственно, понижение сопротивляемости организма неблагоприятным воздействиям среды), тогда как «детская» смертность может быть невелика. Поэтому кривая выживания очень полого опускается в молодых и средних возрастных группах, но резко устремляется к нулю в старших возрастах.
Наконец, есть и промежуточный вариант, когда на выживание влияет не только старение, но и высокая детская смертность. Такое наблюдается у некоторых млекопитающих (например, у горных козлов, зайцев и др.).
Английский священник и экономист Томас Роберт Мальтус на стыке XVIII и ХIХ вв., рассматривая возможности развития экономики и поддержания благосостояния всё увеличивающегося населения Земли, пришёл к выводу, что численность как людей, так и любых других живых существ не может расти неограниченно. Поэтому за «взрывом» численности неизбежно следует её спад — из-за голода, эпидемий или по иным причинам Это действительно иногда происходит. Так, например, в 1944 г. на один из островов Баренцева моря выпустили 29 северных оленей. Через 20 лет их стало уже 6 тыс, но сразу же после этого настал «мор и глад». В результате осталось всего лишь около 50 оленей. Такой характер динамики популяции называют мальтузианским.
Но чаще всё-таки бывает иначе: первоначальный экспоненциальный рост численности понемногу затихает и плотность популяции стабилизируется на определённом уровне. Размер популяции, который может поддерживаться при данных условиях неопределённо долго, называют поддерживающей емкостью среды, а тип динамики с постепенной стабилизацией — логистическим ростом.
Примеры всех трёх типов динамики можно отыскать и в человеческом обществе (подробнее см. в статье «Сколько нас было и сколько будет?»). Мальтузианский рост характерен для некоторых беднейших стран мира. Экспоненциальным в настоящее время можно считать рост населения в развивающихся странах Африки и Южной Азии, которые уже получили доступ к качественной медицинской помощи и решили проблему обеспечения продовольствием. А пример логистического роста (на заключительном этапе — когда население практически постоянно) дают развитые европейские страны.
Есть кроме названных и ещё один тип динамики популяций — циклические колебания, при которых подъёмы и спады численности организмов чередуются с определённой периодичностью. Такие «маятниковые* колебания обычны для многих грызунов, особенно в тундре: так, численность обыкновенного (или, иначе, обского) лемминга резко возрастает каждый третий-четвёртый год. При этом разница между минимумом и максимумом может быть стократной! Что уж говорить о почвенных микроорганизмах — их численность за пять-шесть дней подчас возрастает в тысячи раз, падая затем почти до нулевой величины.
Бывают колебания и с большим периодом. Так, знаменитый русский естествоиспытатель А. Л. Чижевский обнаружил, что очень многие явления природы, включая изменения численности различных животных, подчинены колебаниям с периодом 11 лет. По мнению учёного, такие колебания вызываются аналогичными циклами солнечной активности. И хотя современные расчёты не обнаруживают точного совпадения солнечных и земных ритмов, факт циклической динамики популяций отрицать невозможно.
На первый взгляд кажется, что циклическая динамика лишь проявление мальтузианского типа роста. Однако это не так: циклы отличает строгая периодичность, а главное — иные причины изменений.
