Лекция 15. Lect_15_Fert_Human_Pop_growth Включение в таблицы дожития данных по рождаемости в разных возрастных классах. Чистая скорость воспроизводства - R0. Переход от R0 к показателю удельной скорости роста популяции – r. «Кому давать орден «Мать-героиня»? »? Оценка продолжительности генерации. Скорость роста народонаселения. От чего зависит величина скорости роста популяции – r? Динамика численности природных популяций. Регуляционизм и стохастизм. Динамика численности трипсов. Oncorhynchus gorbuscha http://animaldiversity.ummz.umich.edu/sit e/resources/usfws/pinksalmon.jpg/view.h tml http://www.livt.net/Clt/Ani/Cho/Ost/S al/sal025.jpg Комбинированная таблица дожития и повозрастной плодовитости льва (львиц) Возрастные интервалы годы x Доля доживших lx Число потомков, произведенных в среднем одной самкой данного 0-1 1.00 0.00 0.00 1-2 0.75 0.00 0.00 2-3 0.58 0.14 0.08 3-4 0.58 0.57 0.33 4-5 0.50 0.50 0.25 5-6 0.42 0.00 0.00 6-7 0.33 1.25 0.42 7-8 0.25 0.67 0.17 8-9 0.25 0.33 0.08 9-10 0.17 0.00 0.00 10-11 0.08 0.00 0.00 возраста lxm x mx R0=1.33 R0 - Net reproductive rate чистая скорость воспроизводства R0 l x mx x 0 R0 - безразмерная величина Показывает во сколько раз возросла численность популяции за одно поколение Если R0 = 1 популяция сохраняет неизменную численность Кривые размножения: примеры (2) Вошь Pediculus humanus Кривая размножения Головная вошь Pediculus humanus capitis Фото: http://ru.wikipedia. org/wiki/ График: Пианка Э. Эволюционная экология. 1981, с. 119, рис. 5.4 (Из лекций Л.В.Полищука) Уравнение Эйлера-Лотки k e l ( x ) b ( x ) 1 x 0 rx Nt Nt = N0ert R0 N 0 N = N erT T 0 R0 = ln R 0 r T rT e Кому давать орден «Мать-героиня»? Кому давать орден «Мать-героиня»? Популяция, где по пять детей у молодых матерей (в год по ребенку с 18 до 22 лет): R0 = 2.5 T = 20 лет Популяция, где по десять детей у более взрослых матерей (в год по ребенку с 31 до 40 лет): R0 = 5 T = 35.5 лет Кому давать орден «Мать-героиня»? ln R 0 r T Кому давать орден «Мать-героиня»? r1 = Ln 2.5 / 20 = 0.916 / 20 = 0.0458 r2 = Ln 5 / 35.5 = 1.609 / 35 = 0.0453 Alfred James Lotka (1880-1949) Механическая модель, предложенная А.Лоткой для определения длительности поколения. В 1920 г. в США на 100 000 матерей приходилось 116760 дочерей. Каков был возраст матери? 28.5 лет Высота каждого из столбцов гистограммы - число дочерей, родившихся у матерей данного возраста. Общее число матерей всех возрастов 100 000. 116760 116760 В модификации Л.В.Полищука Скорость роста популяции человека В начале появления земледелия (agricultural revolution) (8000 лет тому назад) – общая численность населения Земли – 250 000 человек За весь исторический период развития человечества, к 1800 г., его численность достигла 1 млрд. Только 130 лет (до 1930 г.) понадобилась, чтобы достичь 2 млрд. Еще 30 лет, чтобы достичь 3 млрд. (1960) Еще 15 лет, чтобы достичь 4 млрд. (1975) В 1987 г. – 5 млрд. В 1999 г. – 6 млрд. В 2011 г. – 7 млрд. Максимальная относительная скорость прироста, 2.1% в год, была в конце 1960=х гг. Она снизилась до 1.35% в год к 2000 г. Рост народонаселения Земли за последние 2 тыс. лет. Численность населения по ординате. Обратите внимание, что это логарифмическая шкала. Цифры – порядки величин. Mauricio Lima and Alan A. Berryman // Oikos. V. 120. P.1301-1310 Зависимость удельной скорости роста популяции человека от численности популяции (логарифмическая шкала). Пунктиром показано нулевое значение скорости: численность остается неизменной. В пределах областей, выделенные серым цветом, удельная скорость роста популяции положительно зависит от плотности! Mauricio Lima and Alan A. Berryman // Oikos. V. 120. P.1301-1310 Зависимость удельной скорости роста популяции человека от плотности популяции в разные периоды (годы нашей эры) Mauricio Lima and Alan A. Berryman // Oikos. V. 120. P.1301-1310 От чего зависит величина показателя r ? От индивидуальных особенностей вида и факторов среды (ресурсов и условий) Зависимость скорости популяционного роста λ=er Calandra oryzae (1) и Rhizopertha dominica (2) от влажности и температуры Зависимость удельной рождаемости и смертности от концентрации лимитирующего ресурса Зависимость удельной скорости популяционного роста от концентрации лимитирующего ресурса Регуляционизм и (или) стохастизм? Регуляционизм Alexander Nicholson (1895-1969) Динамика численности – автоматически регулируемый процесс Основная роль принадлежит факторам, зависящим от плотности Nicholson (1933) «Управляющие реакции, вызванные изменениями плотности популяции, удерживают популяцию в состоянии равновесия со своей средой…» «Механизм управления плотностью – это почти всегда внутривидовая конкуренция – или среди особей данной популяции за ресурсы, или среди их хищников, для которых ресурсы – особи жертвы…» Динамика численности Lucilia cuprina в опытах А.Никольсона Cтохастизм Andrewartha, Herbert George (Australia 1907-1992) L.C. Birch Основоположники стохастизма Andrewartha и Birch Численность природных популяций ограничена: 1) Нехваткой ресурсов (пищи, укрытий, мест для размножения и т.п.) 2) Недоступностью этих ресурсов (несоответствия способностям животных к расселению и поиску) 3) Ограниченностью времени, в течение которого r имеет положительное значение Из трёх указанных обстоятельств по мнению Андреварты и Бёрча: (1) - наименее важное; (3) - наиболее важное http://www.agric.nsw.gov.au/Hort/ascu/zeck/zeck115.htm#top Динамика численности Thrips imaginis за ряд лет Lg Y = -2.390 + 0.125x1 + 0.201x2 + 0.186x3 + 0.085x4 Где: Y – максимальная за год численность; а X1, X2, X3 и X4 – показатели состояния погоды за определенный период X1 – сумма эффективных температур с начала прорастания семян однолетников до 31 авг (конец зимы южн. полушария); X2 – суммарное количество осадков в сентябре-октябре (весна южн. полушария); X3 – средняя эффективная температура в сентябре-октябре; X4 – значение X3 в предыдущий год Модель объясняла 78% дисперсии максимальной достигнутой за год численности