РУҚА
Тапсырма № 22 · ЕГЭ

Регуляция численности популяции

Как факторы среды и взаимодействия организмов поддерживают численность популяции
6 мин чтенияҚиындық: Обновлено 29 қыркүйек 2026

Численность популяции не остаётся постоянной: она изменяется из-за рождаемости, смертности, вселения и выселения особей. Регуляция численности — это действие факторов среды и взаимодействий организмов, благодаря которому рост популяции ограничивается, а её численность колеблется около определённого уровня.

Что регулирует численность популяции

Численность популяции \(N\) определяется соотношением процессов, увеличивающих и уменьшающих её размер. К увеличивающим относятся рождение новых особей и их вселение, к уменьшающим — гибель и выселение. Поэтому за некоторый промежуток времени изменение численности можно представить так:

\[\Delta N = B - D + I - E\]

Здесь \(B\) — число родившихся особей, \(D\) — число погибших, \(I\) — число вселившихся, \(E\) — число выселившихся. Для закрытой популяции, в которую особи не прибывают и из которой не уходят, формула упрощается: \(\Delta N = B-D\).

D
Регуляция численности популяции

Регуляция численности популяции — это совокупность процессов, ограничивающих рост или поддерживающих восстановление численности под действием факторов среды и взаимоотношений организмов.

Факторы регуляции делятся на плотностно-зависимые и плотностно-независимые. Плотностно-зависимое действие усиливается при увеличении плотности популяции: возрастает конкуренция, быстрее распространяются инфекции, хищникам легче находить добычу. Подробнее этот механизм разобран на странице плотностно-зависимая регуляция численности.

Плотностно-независимые факторы действуют независимо от плотности. К ним относят мороз, засуху, наводнение, пожар, ураган, резкое изменение солёности или загрязнение среды. Один и тот же фактор может иметь разное значение для разных видов: мороз ограничивает численность теплолюбивых организмов, но почти не влияет на морозоустойчивые.

Плотность и ёмкость среды

Плотность популяции — это число особей, приходящееся на единицу площади или объёма. Например, 40 рыб в пруду и 40 рыб в озере имеют одинаковую численность, но разную плотность. При высокой плотности особи чаще используют одни и те же ресурсы, поэтому усиливается конкуренция за пищу, воду, убежища и места размножения.

Ёмкость среды — максимальная численность популяции, которую среда может длительно поддерживать при имеющихся ресурсах и условиях. Она обозначается \(K\). Ёмкость среды не является постоянной: она меняется при изменении климата, кормовой базы, площади местообитания и деятельности человека.

\[N \approx K \quad \text{при длительном равновесии популяции}\]

Если \(N<K\), ресурсов обычно достаточно, поэтому популяция может увеличиваться. Если \(N>K\), возникает дефицит ресурсов, усиливаются смертность и выселение, а рождаемость снижается. В результате численность возвращается к уровню, близкому к \(K\).

Основные механизмы саморегуляции

Саморегуляция — способность популяции изменять интенсивность рождаемости и смертности так, чтобы численность не возрастала неограниченно. Важнейшие механизмы связаны с плотностью.

  • Конкуренция: при нехватке пищи, воды или пространства особи тратят больше энергии на поиск ресурсов; часть из них погибает или не размножается.
  • Хищничество: увеличение численности добычи создаёт больше пищи для хищников, поэтому численность хищников возрастает, а добычи затем уменьшается.
  • Паразитизм и болезни: при скученном размещении возбудители легче передаются, что повышает смертность.
  • Территориальность: защита участка ограничивает число размножающихся особей и препятствует чрезмерному использованию ресурсов.
  • Стресс и снижение плодовитости: при высокой плотности у животных может уменьшаться образование половых клеток, ухудшаться забота о потомстве и повышаться агрессивность.
T
Правило плотностной регуляции

Чем выше плотность популяции, тем сильнее обычно проявляются конкуренция, распространение болезней и нехватка ресурсов; поэтому рождаемость снижается, а смертность и выселение увеличиваются.

Микро-проверка

Какой фактор является плотностно-зависимым?

Регуляция может быть не только отрицательной. Если численность слишком мала, встречи особей становятся редкими, труднее найти партнёра, хуже работает совместная защита или охота. Это может дополнительно снижать рождаемость и повышать смертность. Такое явление называют эффектом Алlee; оно особенно важно для редких видов.

Модель логистического роста

При отсутствии ограничений небольшая популяция способна расти почти экспоненциально: чем больше особей, тем больше рождается новых. Но ресурсы среды ограничены, поэтому скорость роста уменьшается при приближении к \(K\). Упрощённая модель описывается логистическим уравнением:

\[\frac{dN}{dt}=rN\left(1-\frac{N}{K}\right)\]

\(r\) — потенциальная скорость роста популяции, \(N\) — текущая численность, \(K\) — ёмкость среды. Множитель \(\left(1-\frac{N}{K}\right)\) показывает, насколько далеко популяция находится от предела среды.

СоотношениеСостояние популяцииИзменение численности
\(N \ll K\)ресурсов многобыстрый рост
\(N \approx K/2\)рост наиболее интенсивенмаксимальный прирост за единицу времени
\(N \approx K\)ресурсы ограниченырост почти прекращается
\(N>K\)перенаселениечисленность уменьшается
№
Разобранный пример: определяем направление изменения

В заповеднике численность зайцев равна 800 особей, а ёмкость среды — 1000 особей. Определим, будет ли популяция расти по логистической модели.

1
Записываем данные тапсырма и формулу логистического роста.
\(\displaystyle N=800,\quad K=1000,\quad \frac{dN}{dt}=rN\left(1-\frac{N}{K}\right)\)
2
Находим долю незанятой ёмкости среды.
\(\displaystyle 1-\frac{N}{K}=1-\frac{800}{1000}=0{,}2\)
3
Подставляем результат в уравнение.
\(\displaystyle \frac{dN}{dt}=r\cdot800\cdot0{,}2=160r\)
4
Так как \(r>0\), производная положительна.
\(\displaystyle \frac{dN}{dt}>0\)

Следовательно, численность зайцев будет увеличиваться, но по мере приближения к 1000 особей рост замедлится. Если бы численность была равна 1200, то \(1-N/K<0\), и численность начала бы уменьшаться.

Колебания численности и влияние адам

В природе численность редко точно равна \(K\). Она колеблется из-за сезонности, запаздывания реакции хищников и добычи, изменения погоды и количества пищи. Например, после увеличения численности мышей хищники не сразу дают потомство: требуется время. Поэтому численность добычи может сначала превысить обычный уровень, а затем резко снизиться.

Человек может нарушать регуляцию: уничтожать местообитания, вылавливать особей, завозить чужеродные виды, применять ядохимикаты и загрязнять среду. Охрана популяций включает сохранение местообитаний, создание охраняемых территорий, восстановление кормовой базы и контроль промысла. Эти меры рассматриваются также в теме охраны биологического разнообразия.

!
Частые ошибки

1. Не путайте численность и плотность: численность — общее количество особей, плотность — количество особей на единицу площади или объёма. 2. Не считайте любой фактор плотностно-зависимым: мороз и пожар обычно не зависят от плотности. 3. Ёмкость среды \(K\) — не постоянное свойство вида; она зависит от конкретных условий среды. 4. При \(N=K\) рождаемость и смертность не обязательно равны для каждой группы, но в среднем прирост популяции близок к нулю.

Q
Жылдам тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · механизмы регуляции
Что происходит с конкуренцией при увеличении плотности популяции?
Главное за минуту

Главное

  • Численность изменяется под влиянием рождаемости, смертности, иммиграции и эмиграции.
  • Плотностно-зависимые факторы усиливаются при скученности; к ним относятся конкуренция, болезни и хищничество.
  • Ёмкость среды \(K\) — деңгей численности, который среда может длительно поддерживать.
  • Логистический рост замедляется при приближении численности к \(K\); при \(N>K\) численность обычно снижается.
  • Плотностно-независимые факторы включают погоду, стихийные бедствия и загрязнение среды.