種の生物的可能性は簡単に言うと何に依存しますか。昆虫の個体群動態と生物的可能性

家族と人間関係 16.07.2019

家族と人間関係

出生率と死亡率は、人口変動における最も重要な要因です。それらは種の生物学的可能性に直接関係しています。この現象は生態学者によって集中的に研究されています。種の生物学的潜在力とは何ですか? これは、1 人の個体が単位時間あたりに産むことができる子孫の最大数です。

種の生物学的可能性は何によって決まるのでしょうか?

多くの希少動物の個体数は厳格に管理されています。長い間生物学者や生態学者は、種の生物学的可能性が何に依存しているのか疑問に思いました。少し前に、科学者たちはこの疑問に対する答えを見つけることができました。

生物の可能性種は、個体の平均余命と、個体が生成状態に達する年齢によって異なります。この指標は、生物や種の異なるグループによって異なります。特定の年に生まれる子の数も変動しますが、人口にとってさらに重要なのは生存率であり、これは各年齢の死亡率に依存します。

寿命

生物の老化が死亡の主な原因である場合、この場合、個体数はわずかに減少します。幼い頃。そのような個体群の例としては、一年生植物の種や一部のマウスに似た齧歯動物が挙げられます。

で自然条件非常にまれなケース - 幼少期の死亡率が高く、生殖期間中は比較的安定しており、終わりに向かって死亡率が増加する種ライフサイクル.

最後に、3 番目のタイプは、ライフサイクル全体を通じて均一な死亡率を特徴とします。この場合、例えば植物では個体群内の競争関係が重要な役割を果たします。このタイプは、同年代のトウヒとマツ林の林分に典型的です。

ある集団から別の集団への移動

種の生命力は寿命以外に何に依存するのでしょうか? 出生率と死亡率の比率に加えて、人口規模も大きな影響力個人をある集団から別の集団に移動させる効果があります。植物では、他の生息地からの細菌（種子、胞子）が人口領域に侵入したときに、新しい個体の侵入が最も顕著になります。

地元の人口が十分に多い場合、競争により死亡するため、原則として状況は変わりません。他の場合には、彼らは人口のサイズを増やすことができます。動物の移動は、動物の数が増加するとき、または減少するときに発生し、いずれの場合も動物の数が変化します。移動は、多くの場合、若い動物の定住と関連しています。一般に、生物の移動は、集団間のつながりの数と方法を制御するメカニズムの 1 つです。

競争

移民を増やすことで人口を維持することは可能だ。出生率が高い場合、過剰な個人の移住を通じて平等が達成されます。また、個体群の規模が不安定になる場合もあります。その変動はランダムではありません。正常に近い一定の範囲内に変動を制御するメカニズムが多数あるからです。

これらのメカニズムのいくつかを見てみましょう。競争は、種の生物的可能性を決定するものです。この現象は動物だけでなく植物にもよく見られます。したがって、集団内競争は過剰な数の個体の死につながります。その結果、植物では自己間引きが起こります。苗が強く肥厚すると、生理的に弱い苗は枯れます。

樹木などの多年生植物では、このプロセスが何年も続きます。これは、松やオークの密集した人工植栽で観察できます。牧草地では、新芽の数と個体群の総質量が減少すると、妥協の状況がよく発生します。この場合、安定化は個体数によってではなく、生物量によって起こります。

数の維持または増加は、繁殖率（単位時間当たりに産まれる新生児、産卵数、種子または胞子の数）だけによって決まるわけではありません。同様に重要なのは、子孫を通じて成人人口を補充することです。高速採用率が低いと再生産しても数を大幅に増やすことはできません。

たとえば、魚は何千、何百万もの卵を産みますが、生き残って成体になるのはごくわずかな部分だけです。植物は膨大な量の種子を散布します。

逆に、再生産率が低い場合でも加入率が増加するため、個体群サイズが増加する可能性があります。これは人間にも当てはまります（出生率は低いですが、乳児死亡率は低いため、ほとんどすべての子供が成人まで生き残ります）。

個体数の増加につながるもう 1 つの重要な要因は、動物が移動して種子を新しい領域に分散させ、新しい生息地に適応してそこに定住する能力、保護されたメカニズムの存在、および有害な環境条件や病気に対する抵抗力です。

生物の可能性に寄与する一連の要因です

種の数が増える。

したがって、個体群の成長、衰退、存続は、生物の可能性と環境耐性の関係に依存します。

人口変動の原則:これは、生物の可能性と環境の抵抗力との間の不均衡の結果です。

このような平衡は動的です。継続的に

規制されているので、環境耐性要因が長期間変化しないことはほとんどありません。たとえば、ある年は干ばつにより人口が減少しましたが、翌年には大雨により人口が完全に回復しました。このような変動は無限に続きます。バランスは相対的な概念です。偏差の振幅は小さい場合もあれば、重大な場合もありますが、減少した人口が以前のサイズに回復できる限り、偏差は存在します。

自然システムの平衡は以下に依存します人口密度、つまり単位面積あたりの個体数。人口密度が増加すると、環境抵抗が増加するため、死亡率が増加し、人口増加が止まります。逆も同様で、人口密度が減少すると環境抵抗力が弱まり、以前の数に戻ります。

人間による自然への影響は、多くの場合、個体群の絶滅につながります。人口密度には依存しません。生態系破壊、汚染環境低い人口と低い人口の両方に同様に影響を与えます。高密度.

さらに、生物の可能性は次のものに依存します。致命的

番号人口。個体数（シカ、鳥、魚）のサイズが繁殖を保証するこの値を下回ると、生物の可能性はゼロになる傾向があり、絶滅は避けられません。

種の多くのメンバーが生きていても、家庭環境で生活している場合でも、生存が危うくなる可能性があります。互いに隔離されています（オウム）。

生態系のバランス。

ホメオスタシス- これは、生態系の移動と安定の平衡状態です (ホメオ - 同じ、スタシス - 状態)。

生態系のバランスが保たれているフィードバックを伴うプロセス。

最も単純な生態系、つまり 2 つの栄養段階からなるオオヤマネコノウサギを考えてみましょう。

ウサギの数が少ない場合、各ウサギは自分自身とその子ウサギのために十分な食べ物と快適な避難所を見つけることができます。それらの。環境耐性が低く、捕食者の存在にもかかわらずノウサギの数が増加します。ノウサギが豊富にいることにより、オオヤマネコは狩りをしたり、子ウサギに餌を与えたりすることが容易になります。その結果、捕食者の数も増加します。これは示しています正のフィードバック。しかし、野ウサギの数が増えると、食料と住居の量が減少し、捕食が増加します。耐環境性が高まります。その結果、ウサギの数が減少しています。捕食者にとって狩りはますます困難になり、食料が不足し、その数は減少します。これは示しています否定的なフィードバック、逸脱を補正し、生態系を元の状態に戻します。

州。

このような変動は、ある平均レベル付近で周期的に発生します。

番号

急変死亡時間

要因

特定の条件下では、フィードバックが中断される場合があります。たとえば、別の捕食者がウサギを狩り始めたり、ウサギの間で感染症が発生したりします。この場合、システムの不均衡が発生しますが、これは可逆的または不可逆的な場合があります。非生物的要因も干渉の役割を果たす可能性があります。干ばつは植物の生産性を低下させ、ノウサギの餌を制限し、捕食者に直ちに影響を与えます。

「ウサギとオオヤマネコ」システムに干渉が現れると、ノウサギとオオヤマネコの数が減ります。システム全体の安定性は損なわれませんが、栄養段階の量は変化します。同時に新しいレベル安定性はフィードバックメカニズムによって再び確保されます。

干渉の圧力が無制限ではないことは明らかです。ノウサギが大量死した場合、生態系は負のフィードバックによる偏差を補償できません。そうなるとこの制度はなくなるでしょう。

負のフィードバックメカニズムが、たとえ修正された形であってもシステムの安定性を維持できる領域は、と呼ばれます。恒常性プラトー.

生態系は複雑であればあるほど、時間的にも空間的にも安定します。どうやってより多くの種類生物と食べ物のつながり。

人間の生態系:

生産される食料の80％は5種類（小麦、米、トウモロコシ、大豆、サトウキビ）の消費に基づいています。

生態学的ニッチ。

生息地- これは生物が生息する場所です（森林、牧草地、沼地、別の生物の内部）。

生態学的ニッチ- 生態系内の生物の時空間的位置（どこで、いつ、何を餌にし、どこに巣を作るかなど）

一見すると、動物たちは食べ物と住む場所を求めて互いに競争しなければならないように思えます。ただし、これはめったに起こりません。それらは異なる生態学的ニッチを占めています。例: キツツキはスズメの粒を使って樹皮の下から幼虫を取り出します。そしてヒタキたちとコウモリユスリカを捕まえますが、異なる時間- 昼も夜も。キリンは木のてっぺんの葉を食べ、他の草食動物と競争しません。

各動物種には独自のニッチがあり、他の種との競争が最小限に抑えられます。したがって、バランスの取れた生態系では、通常、ある種の存在が他の種を脅かすことはありません。

さまざまなニッチへの適応は、制限因子の法則の作用と関連しています。動物は自分のニッチ以外の資源を利用しようとするとストレスに直面します。媒体の抵抗が増加します。言い換えれば、それ自体のニッチ分野では競争力は優れていますが、その分野の外では競争力が著しく弱まるか、

完全に消えます。

動物が特定のニッチに適応するには何百万年もかかり、それぞれの生態系で異なる方法で起こりました。他の生態系から導入された種は、まさにそのニッチをめぐる競争が成功した結果として、地元の種の絶滅を引き起こす可能性があります。

1. ムクドリの紹介北米ヨーロッパからの鳥は、縄張り意識を強く持つ行動のため、地元の「青い」鳥を追い出しました。

2. 野生化したロバが砂漠の生態系を汚染し、オオツノヒツジに取って代わられています。

4. 農家は、ナイル渓谷でこれまで発見されていなかった雑草と戦う方法を探しています。大きな葉と力強い根を持つ背の低い植物が、数年前からエジプトの耕作地を襲っている。地元の農学者は、これを非常に活動的な害虫と考えています。この植物はヨーロッパでは「カントリーホースラディッシュ」という名前で知られていることがわかりました。おそらく冶金工場を建設していたロシアの専門家によって持ち込まれたものと思われる。

生態学的ニッチの概念は植物にも当てはまります。動物と同じように、特定の条件下でのみ競争力が高まります。

例: プラタナスは川岸や氾濫原に沿って成長し、樫の木は斜面に成長します。スズカケノキは水浸しの土壌に適応しています。スズカケノキの種子は上向きに広がり、この種はオークの木がない場所でも生育できます。同様に、ドングリが氾濫原に入ると過剰な湿気で枯れてしまい、プラタナスと競争できなくなります。

人間の生態学的ニッチ - 空気、水、食物、気候条件、電磁波、紫外線、放射性放射線などのレベル。

環境関連の文献でよく使用される「自然平衡」という表現は、コミュニティ内の大多数の個体群に特徴的なバランス状態 (動的平衡) を意味します。この場合の平衡を静的な状態として理解するのは完全に間違いです。動物の数の変動の研究は生態学の最も重要な分野であり、遺伝学などの一見遠く離れた科学や活動の分野に影響を与えます。農業そして薬。

季節的および周期的（通常は数年間にわたる）個体数の変動は、観察された個体数の推移とさまざまな気候要因との相関関係を確立しようとする博物学者にとって長い間興味を持ってきました。実務的にはこの問題非常に重要: 予測はその決定に依存します大量生産害虫や伝染病の発生。メカニズムを研究する完全に独立した専門家自然選択、集団内の生物の新しい遺伝的変異体の分布の数学的記述に興味を持ち始めました。適切な計算を行うには、実際の人口密度とその変化の速さに関するデータが必要でした。新しい遺伝的変異が広がる速度は、一定期間内に集団サイズが増加しているか、減少しているか、または安定しているかによって明らかに異なります。遺伝学者は、集団内の遺伝子の分布が規則的な周期的変動によって特徴付けられることを発見しました。一般に、動物の数の動態を研究することは、さまざまな問題を解決するために非常に重要です。生物学的問題。植物個体群の動態は、おそらくその分布が比較的安定しているため、あまり研究されていません。

個体群動態を研究する場合、「生物潜在力」などの重要な概念が広く使用されています。特定の種の特性再生産率 (その値は、性比、雌あたりの子孫の数、および単位時間あたりの世代数によって影響されます)。多くの生物、特に最小の生物の潜在力は膨大であり、その個体数の増加を妨げるものが何もなければ、それらは急速に地球全体に生息するでしょう。既存の集団のサイズは、生物の可能性と環境抵抗力の比として表すことができます。特定の種の個体群の成長を阻害するすべての要因の合計。植物や動物の実際の個体群は時間の経過とともに多かれ少なかれ安定しているため、高い生物的可能性を持つ種に対する環境耐性は非常に強いはずです。

有利な条件下では、個体数は急激に増加し、人口爆発を引き起こす可能性があります。人口増加に寄与するすべての要因の合計は、生物潜在力と呼ばれます。彼は十分に背が高いので、さまざまな種類ただし、母集団がサイズ制限に達する確率は、自然条件低いので、これは制限要因によって反対されます。人口増加を制限する一連の要因は環境抵抗と呼ばれます。種の生命力と環境の抵抗力が平衡状態にあり、個体群サイズの一定性を維持する状態（図1）をホメオスタシスまたは動的平衡といいます。それが違反されると、集団サイズの変動、つまり集団サイズの変化が発生します。

個体数の維持または増加は、再生産率（単位時間当たりの新生児、産卵数、産生される種子または胞子の数）だけでなく、子孫を犠牲にして成体個体数を補充することにも依存します。再生産率が高くて採用率が低いと、その数を大幅に増やすことはできません。たとえば、魚は数千個または数百万個の卵を産みますが、生き残って成体に成長するのはごく一部だけです。植物は膨大な量の種子を散布します。

個体数の増加につながるもう 1 つの重要な要因は、動物の移動能力、種子が新しい領域に分散し、新しい生息地に適応して定着する能力、保護機構の存在、そして有害な環境条件や病気に対する抵抗力です。

生物の可能性 種の数の増加に寄与する一連の要因です。

数の増加

数の減少

中程度の抵抗:

– 栄養不足

– 水分不足

– 適切な生息地の欠如

- 不利気象条件

– 捕食者

– 病気

– 競合他社

生物の可能性:

– 出生率

– 定着する能力

– 新しい生息地を捕捉する能力

– 防御メカニズム

– 悪条件に耐える能力

図5。人口変動の要因

その結果、個体群の成長、衰退、存続は生物の潜在能力と環境耐性の関係に依存します（図5）。

人口変動の原理 : これは、生物の潜在能力と環境の抵抗力との間の不均衡の結果です。

このような平衡は動的です。継続的に規制されているため、環境耐性要因が長期間変化しないことはほとんどありません。たとえば、ある年は干ばつにより人口が減少しましたが、翌年には大雨により人口が完全に回復しました。このような変動は無限に続きます。バランスは相対的な概念です。偏差の振幅は小さい場合もあれば、重大な場合もありますが、減少した人口が以前のサイズに回復できる限り、偏差は存在します。

自然システムの平衡は以下に依存します 人口密度 、つまり単位面積あたりの個体数。人口密度が増加すると、環境抵抗が増加するため、死亡率が増加し、人口増加が止まります。そして逆に、人口密度が減少すると、環境抵抗力が弱まり、以前の数に戻ります。

人間による自然への影響は、多くの場合、個体群の絶滅につながります。人口密度には依存しません。生態系の破壊と環境汚染は、低密度と高密度の両方の人口に等しく影響を与えます。さらに、生物の可能性は臨界集団サイズに依存します。個体数（シカ、鳥、魚）のサイズが繁殖を保証するこの値を下回ると、生物の可能性はゼロになる傾向があり、絶滅は避けられません。

種の多くのメンバーが生きていても、家庭環境で生活している場合でも、生存が危うくなる可能性があります。互いに隔離されています（オウムなど）。

ホメオスタシス - これは、生態系の移動と安定の平衡状態です (ホメオ - 同じ、スタシス - 状態)。

生態系の平衡はフィードバックプロセスによって維持されます。

最も単純な生態系を考えてみましょう。2 つの栄養段階からなる、被食者（ノウサギ）の増加↔捕食者（オオヤマネコ）の増加です。ウサギの数が少ない場合、各ウサギは自分自身とその子ウサギのために十分な食べ物と快適な避難所を見つけることができます。それらの。環境耐性が低く、捕食者の存在にもかかわらずノウサギの数が増加します。ノウサギが豊富にいることにより、オオヤマネコは狩りをしたり、子ウサギに餌を与えたりすることが容易になります。その結果、捕食者の数も増加します。これは示しています 正のフィードバック 。しかし、野ウサギの数が増えると、食料と住居の量が減少し、捕食が増加します。耐環境性が高まります。その結果、ウサギの数が減少しています。捕食者にとって狩りはますます困難になり、食料が不足し、その数は減少します。これは示しています 否定的なフィードバック 、偏差を補正し、生態系を元の状態に戻します。

このような変動は、ある平均レベル付近で周期的に発生します。

「ウサギとオオヤマネコ」システムに干渉が現れると、ノウサギとオオヤマネコの数が減ります。システム全体の安定性は損なわれませんが、栄養段階の量は変化します。同時に、フィードバックメカニズムによって新たなレベルの安定性が再び提供されます。

負のフィードバックメカニズムが、たとえ修正された形であってもシステムの安定性を維持できる領域は、と呼ばれます。 恒常性プラトー (図6)。

プラスの関係の上限

恒常性プラトー

マイナス接続の下限値

図6 生態系のコミュニケーションメカニズム

生態系は複雑であればあるほど、時間的にも空間的にも安定します。より多くの種類の生物と食物とのつながりが存在します。

生態系のバランスとつながっている 生息地 – これは生物が生息する場所です（森林、牧草地、沼地、別の生物の内部）。

生態学的ニッチ – 生態系内の生物の時空間的位置（どこで、いつ、何を餌にし、どこに巣を作るかなど）。

一見すると、動物たちは食べ物と住む場所を求めて互いに競争しなければならないように思えます。ただし、これはめったに起こりません。それらは異なる生態学的ニッチを占めています。例: キツツキは樹皮の下から幼虫を抽出し、スズメは穀物を抽出します。ヒタキもコウモリもユスリカを捕まえますが、昼と夜という異なる時間に捕らえます。キリンは木のてっぺんの葉を食べ、他の草食動物と競争しません。

さまざまなニッチへの適応は行動と関連している 制限因子の法則 。動物はそのニッチ以外の資源を利用しようとするとストレスに直面します。媒体の抵抗が増加します。言い換えれば、それ自体のニッチ分野では競争力は強力ですが、その分野の外では競争力が大幅に弱まるか、完全に消滅します。

動物が特定のニッチに適応するには何百万年もかかり、それぞれの生態系で異なる方法で起こりました。他の生態系から導入された種は、まさにそのニッチをめぐる競争が成功した結果として、地元の種の絶滅を引き起こす可能性があります。この鮮明な例は、ヨーロッパから北米に持ち込まれたムクドリが、その攻撃的な縄張り行動により、地元の「青い」鳥に取って代わられたことです。あるいは、野生のロバが砂漠の生態系を汚染し、オオツノヒツジに取って代わられています。

別の最後の例: 農民たちは、ナイル渓谷でこれまで発見されていなかった雑草と戦う方法を探していました。大きな葉と力強い根を持つ背の低い植物が、数年前からエジプトの耕作地を襲っている。地元の農学者は、これを非常に活動的な害虫とみなしました。この植物はヨーロッパでは「カントリーホースラディッシュ」という名前で知られていることがわかりました。おそらく、かつて冶金工場を建設したロシアの専門家によって持ち込まれたものと考えられます。

生態学的ニッチの概念は植物にも当てはまります。動物と同じように、特定の条件下でのみ競争力が高まります。この例としては、川岸や氾濫原に沿って生えるプラタナスや、斜面に生える樫の木などが挙げられます。スズカケノキは水浸しの土壌に適応しています。スズカケノキの種子は上向きに広がり、この種はオークの木がない場所でも生育できます。同様に、ドングリが氾濫原に入ると過剰な湿気で枯れてしまい、プラタナスと競争できなくなります。

人間の生態学的ニッチ - 空気、水、食物の組成、気候条件、電磁波、紫外線、放射性放射線のレベルなど。

生態系の適応、変化、または消滅。 自然界では、あらゆる種の各世代が選択の対象となります。生存そして再生。生き残って繁殖した個体はその遺伝子を次世代に受け継ぎ、子孫を残さずに死亡した個体の遺伝子は遺伝子プールから排除されます。したがって、それぞれの種の遺伝子プールは自然選択の作用を受けます。したがって、生物のほぼすべての特性は生存と繁殖に役立ちます。

非生物的または生物的要因が変化すると、種は次の 3 つの経路のいずれかに直面します。

適応生物が特定の環境条件に適応するプロセスです。適応プロセス - 一部の個体が新しい条件で生存し、子孫を回復できるようにする遺伝子が遺伝子プールに存在する可能性があります。数世代後、自然選択の影響を受けて、新しい条件によく適応した個体群が発生します。

次のタイプの適応が存在します。

気候およびその他の非生物的要因への適応 （きれいな羊毛、鳥の南への移動、クマの冬眠、落ち葉、針葉樹の耐寒性）。

食物と水の入手への適応 （キリンは木の葉を食べるために長い首を持っており、クモは巣を張り、捕食者は速く走ります。長い根砂漠の植物）。

動物におけるパートナーの探索と誘引、および植物における受粉を確実にする適応 (明るい羽、鳴き声、匂い、明るい色花の中)。

動物の移動と植物の種子散布への適応 (鳥の飛行、馬の群れ、風によって運ばれる種子の翼、種子の棘)。

移住 – 人口の一部は、適切な条件を備えた新しい生息地を見つけて、そこに存在し続けることができます。

絶滅 – 不利な要因の影響から逃れて一対の個体も移動できず、それらの要因がすべての個体の安定の限界を超えた場合、個体群は消滅します（恐竜）。

これは、次のことを意味します異なる期間有史以来、地球にはさまざまな生き物が生息していました。生き残ることが保証されている種はありません。化石証拠は、種が出現し、拡散し、他の種を生み出し、そしてほとんどの場合絶滅することを示しています。

したがって、生活条件が変化すると、適応して変化する種もあれば、絶滅する種もいます。何が彼らの運命を決定するのでしょうか？

種の存続は、 遺伝的多様性 そして 外部条件の弱い変動 。遺伝子プールが非常に多様であれば、環境が大きく変化しても、一部の個体は生き残ることができます。逆に、遺伝子プールの多様性が低い場合は、個体がマイナスの影響に抵抗できる遺伝子がないため、環境のわずかな変化が種の絶滅につながる可能性があります。この点で、遺伝的基盤が狭い農業は最も無防備であることが判明した。

変化が微妙かつ/または段階的であれば、ほとんどの種は適応して生き残ることができます。そして、そのような壊滅的な変化（核戦争）により、単一の種が生き残れなくなる可能性もあります。

生存にも影響が出る 地理的分布 。通常、種が広く分布しているほど、その遺伝的多様性は高くなります。また、その逆も同様です。さらに、生息範囲が広範であるため、生息環境が乱れた地域から一部を除去または隔離することができ、たとえ他の場所から絶滅したとしても、その種はそこに残ります。

一部の個体が新しい条件下でも生き残った場合、個体数の回復とさらなる適応は、 再生速度 , 特性の変化は各世代の選択によってのみ発生するためです。たとえば、昆虫のつがいは数百の子供を生み出し、数週間でライフサイクルを経ます。したがって、昆虫の繁殖率は、年間 2 ～ 6 羽のヒナを食べる鳥よりも 1,000 倍高く、新しい条件に対する同レベルの適応は同じ倍の速さで発達します。他の野生種が殺虫剤によって死ぬのに、昆虫がすぐに適応して、殺虫剤に耐性を持つようになるのは不思議ではないでしょうか。

重要かつ ボディサイズ 。ハエはゴミ箱の中でも生息できますが、大型の動物は生き残るために広いスペースが必要です。

一般に、一方では遺伝的多様性が減少し、他方では加速する環境悪化は生物圏の持続可能性に寄与しません。したがって、今後 50 年で人類は選択を迫られることになります。持続可能な人間の生態系を構築するか、地球規模の大災害を目撃するかのどちらかです。

自制心を養うための質問

1. 種の数の増加に寄与する生物の可能性の要因を列挙します。

2. 「耐環境性」を決める主な要因は何ですか?

3. 生態系のバランスは何に依存しますか?

4. エコシステムにおける逆の正および負のフィードバックの発現の例を挙げてください。

5. 恒常性プラトーとは何ですか?

6. 生態学的ニッチ: 定義とそれを決定する要因。

7. 生物の適応にはどのような種類がありますか?

8. 生物の運命を決定する要因は何ですか?

理論的には、環境要因によって制限されなければ、どんな人口も無制限に数を増やすことができます。仮説的には、人口増加率はその種に固有の生物的潜在力のみに依存します。コンセプト 生物の可能性 1928 年に R. チャップマンによってエコロジーに導入されました。この指標は、単位時間あたり (たとえば、年あたり、またはライフサイクル全体にわたって) 1 つがい (または 1 個体) からの子孫の理論上の最大数を特徴付けます。

計算では、生物の可能性は係数で表されることがほとんどです。これは、初期の集団サイズが与えられた場合に、一定期間にわたる個体ごとの集団の最大成長可能性を意味します。

式 (5.1) は次のように書き換えることができます。

ある時点の人口規模はどこですか?

したがって、理論的には、いかなる要因にも制限されない環境における自然人口増加率は、指数関数的な法則によって特徴付けられます。

自然条件下では、人口増加の指数関数的法則が完全には実現されないことは明らかです。生物学的可能性は、集団の出生率と死亡率の差として定義されます。ここで、は出生数、は同じ期間における集団内の個人の死亡数です。一般的な変更点人口規模は、出生率、死亡率、競争、個体の導入と立ち退き（移住）という要因で構成されます。

生殖能力 –単位時間当たりの集団内に出現する新しい個体の数です。特定の数そのメンバー。絶対的な出生率と特定の出生率があります。

絶対的な豊饒単位時間当たりに集団内に出現する個体の総数を特徴付け、 比出生率– 一定期間にわたる個人ごとの数の平均変化。

死亡また、絶対的と特定的なものに分けられ、捕食者、病気、高齢などによる個体の死亡による人口減少率を特徴づけます。

移動のない閉鎖集団では、数の完全な変化は出生率と死亡率の比率によって決まります。出生率が死亡率より高い場合、比成長率はプラスとなり、死亡率が出生率より高い場合、比成長率はマイナスになります。この場合、個体群サイズは減少します。

出生率、死亡率、および人口動態は、人口の年齢構成に直接関係しています。年齢構造を記述するために、同じ年齢の生物からなる集団内で年齢グループが特定され、これらの各グループのサイズが推定されます。結果は通常、図の形式で表示されます。台形が下に広がったような図は、出生率が死亡率よりも高く、人口が増加していることを示しています。若い年齢層の個体数が高齢者層よりも少ない場合、その数は減少します。

決済個体群からの個体の立ち退き、または新参者による個体の補充で構成される自然現象は、種の最も重要な生物学的特性の 1 つである分散能力に基づく自然現象です。

特定の種の各個体群では、一部の個体が定期的にその個体群から離れ、近隣の個体群を補充したり、その種がまだ占有していない新しい領域に定住したりします。このプロセスは、しばしば人口分散と呼ばれます。定住は、新しいビオトープの占領、この種の一般的な範囲の拡大、そして生存競争におけるその種の成功につながります。

分散は集団間のコミュニケーション手段として機能します。人口密度が増加すると増加します。逆に、人口不況の時期には、人口への侵入者の流入が増加します。縄張り意識がよく表れている座りがちな動物では、個体数が少ない時期には新参者に対する攻撃的な行動が弱まり、侵入者が空き領域を占領する。

不適切な生息地を占める一部の個体群は、生殖によってその数を維持できないことが多く、主に移民によって保存されています。そのようなVAの集団は、ベクレミシェフは彼らを依存していると呼んだ。

人口規模の予測はかなり複雑な作業であり、多くの要素についての知識が必要です。人口の年齢構成、性構成、さまざまな年齢層の生殖能力、人口の生殖年齢、分散能力などを知らなければなりません。

これらの指標に基づいて構築された数学モデルは非常に複雑であり、さまざまな使用が必要です。数学的手法そしてコンピューター技術。

閉鎖系における死亡率が出生率より高い場合、数の減少も式 (5.4) によって記述されますが、負のになります。このプロセスは、数値の指数関数的減衰と呼ばれます。

限られた資源での人口動態のモデルは、1845 年にフランスの数学者フェルユルストによって提案されました。彼の名前を冠した方程式は、

バーフルスト方程式は、右辺に – という式が追加される点で指数関数的成長方程式とは異なります。この式では、動物が資源をめぐって競合する可能性がある動物との遭遇数が考慮されます。 2 人の個人に出会う確率は、人口のサイズ (より正確には密度) の 2 乗に比例します。

実際、多くの動物の個体数の増加は、まさに個体の遭遇頻度によって制限されます。

式 (5.5) は次のように書き換えることができます。

括弧内の表現は、人口増加の比速度を表します。ここでは、それは一定ではなく、人口サイズの増加とともに減少します。これは、数が増加するにつれてリソースをめぐる競争が激化していることを反映しています。

式 (5.5) の右側の括弧内の式を取り出してで表すと、次のようになります。

に比べて小さい場合、括弧内の式は 1 に近く、式 (5.7) は指数関数的増加の式 (5.4) になります。に近い場合、括弧内の式はゼロに近づきます。つまり、人口サイズの増加が止まります。ここから、このモデルではこれが環境の容量であることが明らかです。人口増加がマイナスになり、環境の能力と同じ値まで減少するとき。

方程式 (5.7) の解に対応する集団サイズ対時間のグラフは S 字型の曲線です。この曲線は次のように呼ばれます ロジスティック曲線、式 (5.7) に対応する数値の増加は次のようになります。 物流の成長.

ロジスティック曲線上には、人口増加の絶対率が最大となる点があります。それは次のことを示すことができます最高速度数値がに等しい場合、成長が達成されます。

しかし、物流の成長の法則はすべてのケースに当てはまるわけではありません。たとえば、数が少なすぎると、有性生殖を行う種が異なる性別の個体に遭遇する確率が低くなり、そのため生殖が完全に停止する可能性があります。