Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 29. Саморегуляція на рівні надорганізмових систем

Поміркуйте

  • Які чинники можуть вплинути на гомеостаз популяцій?

Згадайте

  • Популяція
  • Внутрішньовидова й міжвидова конкуренція

Рівні саморегуляції

Регуляція чисельності видів у природі забезпечується, як правило, множинними зв'язками. Регулюючі чинники діють на рівні як міжвидових, так і внутрішньовидових (внутрішньопопуляційних) взаємовідносин організмів.

Прикладом міжвидової регуляції є взаємини організмів за типом «хижак — жертва» або «паразит — хазяїн». Висока чисельність жертви створює умови для розмноження хижака. Збільшення чисельності хижака, у свою чергу, знижує кількість жертви. У результаті чисельність обох видів змінюється з певною періодичністю. Аналогічні процеси спостерігаються, коли взаємодіють паразити і їхні хазяї. Якщо висока чисельність хазяїв, то створюються умови для збільшення числа паразитів, а паразитарні захворювання послаблюють хазяїв і знижують їхню чисельність.

Мал. 29.1. Популяційний гомеостаз. Схема авторегуляції чисельності

В основі внутрішньопопуляційної регуляції лежить внутрішньовидова конкуренція. Чисельність популяції підтримується в певних межах. Коли ці межі порушуються, чисельність прагне повернутися до початкових значень. Здатність популяції підтримувати певну чисельність своїх особин називається гомеостазом популяції. Саморегуляція здійснюється двома взаємно врівноваженими силами: здатністю до розмноження й обмеженням відтворення. З одного боку, організми прагнуть максимально розмножитися, використовуючи всі доступні можливості та ресурси. Однак збільшення щільності популяції підсилює дію механізмів, які знижують чисельність особин. Такі механізми працюють із метою не допустити повного виснаження ресурсів середовища (мал. 29.1).

Територіальність

Ефективним способом уникнути занадто високої щільності особин свого виду і зберегти можливість нормального харчування є територіальність. Територіальність — це поведінка тварин з охорони своїх індивідуальних ділянок, які є для них місцем проживання, харчування та розмноження. Тварини маркують межі своїх ділянок, охороняють їх, відлякують чужинців.

Площа ділянки залежить від розмірів і способу життя тварини. Територія великих хижих ссавців може складати чимало квадратних кілометрів. Якщо чисельність особин збільшується, межі територій починають порушуватися. Як наслідок — загострюється конкуренція. Надлишкова частина популяції за такої умови не розмножується або змушена виселятися за межі зайнятого простору.

Виселення як відповідна реакція на зростаючу густоту популяції властиве багатьом видам птахів і ссавців. Різновидом такої поведінки є масова міграція — коли більша частина популяції розселяється за межею території, яку вона займала в осілий період. Особливо яскраво це проявляється в комах, наприклад перелітної сарани.

Територіальність у рослин знижує їхню конкуренцію за світло, воду і вільний простір. Боротьба за територію в них здійснюється розростанням кореневої системи, збільшенням площі листя, зростанням пагонів тощо. У жорстких умовах існування внутрішньовидоваконкуренція рослин проявляється у вигляді самозріджування .

Жорсткі форми внутрішньовидової конкуренції

Внутрішньовидова конкуренція як у тварин, так і у рослин може набувати вкрай жорстких форм. Це відбувається, коли запаси певних ресурсів суттєво обмежені.

У рослин такою формою конкуренції є самозріджування. Коли рослини проростають густо, частина їх неминуче гине в результаті пригнічення більш сильними сусідами. У лісових насадженнях, наприклад, із сотень паростків до стану зрілих дерев доживають одиниці. Решта гине через гостру конкуренцію. Високі дерева з розлогою кроною затінюють інші дерева, забираючи всю сонячну енергію собі, а їхні потужні корені перекривають шлях до поживних речовин. Пригнічення суперників відбувається також за рахунок того, що листя і коріння виділяють токсичні сполуки.

У тварин до жорстких форм внутрішньовидової конкуренції належить канібалізм — поїдання особин свого виду. Канібалізм відомий у популяціях деяких хижих риб, коли дорослі особини підтримують своє існування й регулюють щільність популяції за рахунок харчування власною молоддю. Явище канібалізму характерно також для деяких гризунів, личинок комах насамперед тоді, коли популяція займає обмежений простір. Іноді канібалізм виникає в період тривалого голодування, і часто — у популяціях хижих ссавців.

Пригнічення росту і розвитку хімічними речовинами

Багато рослин і водних тварин виділяють у навколишнє середовище речовини, які затримують ріст інших особин. Наприклад, виділення ялини спричиняють загибель багатьох проростків поблизу дорослого дерева. Отруйний сік листя волоського горіха пригнічує ріст будь-якої рослинності під його кроною. Кофеїн, що міститься в плодах і опалому листі кави, пригнічує мітоз у корінні молодих проростків цих рослин.

На швидкість росту популяцій риб великий вплив мають продукти їхньої життєдіяльності, що виділяються у воду. Наприклад, за несприятливих факторів риби виробляють «феромони стресу». Під впливом цих речовин дрібна риба починає істотно відставати в розвитку від великої.

Поведінкові і фізіологічні розлади

Зростання щільності популяції може супроводжуватися змінами у фізіології і поведінці особин, що призводить до зниження народжуваності й зростання смертності.

Від щільності населення насамперед залежить поведінка тварин. У багатьох видів в умовах скупченості підвищується рівень агресивності, змінюється реакція на осіб протилежної статі і молодняк. Як наслідок, зростає смертність. Така поведінка спостерігалась і серед тварин у неволі. Наприклад, у приматів скупченість була причиною посилення озлобленості і ворожнечі. Сильніші особини жорстоко пригнічували слабших, і навіть матері забирали їжу у своїх дитинчат. Дитинчата в сутичках отримували травми, а іноді й гинули.

Під час стресу від переселення змінюється гормональний баланс особин і порушується репродуктивна функція. Зокрема, у самок щурів у популяції затримується овуляція, гинуть ембріони, зникають інстинкти турботи про потомство, зменшується кількість виводків і молодих особин. Насамкінець усе це призводить до гальмування росту популяції.

Ключова ідея

Підвищення щільності популяції підсилює дію механізмів, що знижують цю щільність. Такі механізми починають працювати для того, щоб не допустити повного виснаження ресурсів середовища.

Запитання та завдання

1. Чи існує саморегуляція чисельності популяцій у людини? 2. Як регулюється чисельність популяції рослин? 3. Які позитивні риси для виду надає вимушена міграція, спричинена перенаселенням?