ГДЗ: Параграф § 54. / Биология 11 класс

С экологической точки зрения популяция является формой существования вида в природе. Это единица, в рамках которой происходят эволюционные процессы и поддерживается целостность вида. Обязательным признаком является ее генетическая общность (общий генофонд), что достигается за счет скрещивания особей внутри популяции.

• Пример: Популяция амурского тигра в России и популяция в Китае. Хотя они принадлежат к одному виду, их генетическая общность ограничена, и они представляют собой разные популяции.
• Пример: Популяция журавля-стерха в низовьях Оби, которая гнездится только там, состоит всего из одной популяции.

Основные свойства популяции, как целостной биологической системы, следующие:

• Генетическая общность: Общий генофонд, обеспечивающий обмен генами через скрещивание.
• Относительная изолированность: Отделенность от других популяций своего вида, связанная с условиями среды и преградами.
• Значительная численность: Достаточно большое число особей для устойчивого существования.
• Наличие связей: Группировки особей по полу, возрасту и т. п.
• Временная изменчивость: Возможность изменения генофонда под действием эволюционных факторов.
• Уникальность: Неповторимый набор генотипов особей, присущий только данной популяции.

Рождаемость – это количество новых особей, родившихся в популяции за единицу времени. Различают:

• Потенциальная рождаемость: Зависит от биотического потенциала вида, то есть от теоретически возможной скорости появления новых особей при полном отсутствии лимитирующих факторов.
• Реализованная рождаемость: Зависит от фактических условий среды, в которых живет популяция, то есть от наличия лимитирующих факторов (пища, хищники, болезни, климат и т. д.), снижающих скорость появления новых особей.

Смертность – это гибель особей в популяции за единицу времени. Экологические факторы прямо влияют на смертность, являясь лимитирующими факторами. К ним относятся:

• Недостаток ресурсов: Голод, недостаток воды.
• Хищники и паразиты: Увеличение числа хищников или вспышки заболеваний.
• Неблагоприятные погодные условия: Морозы, засухи, наводнения.
• Антропогенное воздействие: Загрязнение среды, использование пестицидов, разрушение мест обитания.

Все эти факторы увеличивают реализованную смертность, снижая выживаемость особей.

Прирост популяции определяется разностью между рождаемостью и смертностью за единицу времени:

\( \text{Прирост} = \text{Рождаемость} - \text{Смертность} \)

Положительный прирост означает увеличение численности, отрицательный – ее снижение. Темп роста популяции – это прирост, отнесенный к единице времени. Чем выше прирост, тем выше темп роста. На него также влияют иммиграция (увеличивает) и эмиграция (уменьшает) особей.

Численность – это общее количество особей, составляющих популяцию в данный момент времени.

Плотность – это количество особей, приходящееся на единицу площади или объема среды обитания. Например, плотность может быть выражена в «особях на 1 м²» или «особях на 1 л воды». Плотность является более показательным индикатором благополучия популяции, так как она отражает, насколько хорошо (или плохо) особи обеспечены ресурсами на занимаемой ими территории.

Экспоненциальный рост – это теоретически возможный рост численности популяции в геометрической прогрессии, который описывается формулой \( N_t = N_0 e^{rt} \). Он предполагает неограниченное размножение при отсутствии всяких лимитирующих факторов и неограниченных ресурсах.

В природе такой рост возможен лишь кратковременно, в следующих случаях:

• Освоение новой, богатой ресурсами территории: Например, при вселении вида на новый, еще незаселенный участок.
• После снятия лимитирующего фактора: Например, резкое снижение численности хищников или устранение конкурента.
• В начальных стадиях роста: Когда численность мала, и ресурсы еще не являются ограничивающими (например, рост культуры инфузорий-туфелек в начале эксперимента).

Однако в долгосрочной перспективе рост численности замедляется и становится логистическим.

Вопрос содержит неточность: биотический потенциал (\( Potentia \)) характеризуется скоростью размножения, и для разных организмов он различен. Кишечная палочка, дуб и дубовый червь-древоточец имеют разные потенциалы.

Однако, если предположить, что их потенциальная рождаемость одинакова, то быстрее увеличивается популяция, у которой реализованная рождаемость выше, а смертность ниже. В случае с дубом и червем-древоточцем это связано со следующими факторами:

• Скорость смены поколений: У дуба смена поколений занимает десятки лет, у червя — гораздо меньше. Чем быстрее смена поколений, тем быстрее реализуется рождаемость.
• Смертность: Хотя дуб производит огромное число желудей, их подавляющее большинство погибает (поедается, не прорастает), то есть смертность очень высока. Червь-древоточец, производя много яиц, может иметь более высокую выживаемость, то есть меньшую смертность на единицу времени, что и обеспечивает более быстрый прирост популяции.

Иммиграция (вселение) – это процесс, при котором особи из других популяций или мест обитания прибывают в данную популяцию. Иммиграция способствует увеличению численности и может привнести новые гены в генофонд.

Эмиграция (выселение) – это процесс, при котором особи покидают данную популяцию и переселяются в другие места. Эмиграция приводит к снижению численности популяции и оттоку части ее генофонда.

На основе данных таблицы 6 (которая включает бактерии, насекомых, цветковые растения, млекопитающих) можно сделать следующий вывод:

Скорость заселения Земли (или распространения) обратно пропорциональна сложности организации и, как правило, размеру организма. Самая высокая скорость заселения у бактерий (от 1,8 суток), низкая – у млекопитающих (слон – более 1000 лет). Также скорость зависит от длительности жизненного цикла и биотического потенциала. Чем быстрее смена поколений и выше потенциальная рождаемость, тем выше скорость заселения. Например, саранча, как насекомое с относительно быстрым циклом, заселяет поверхность быстрее, чем цветковое растение клевер, и уж тем более быстрее, чем слон.