Статистические показатели популяции характеризуют состояние популяции на данный момент времени. К ним относятся численность, плотность и показатели половой, возрастной, генетической, пространственно-этологический структур.
Численность – общее количество особей на данной территории или в данном объеме. Она может изменяться во времени и зависит от соотношения интенсивности размножения (плодовитости) и смертности. Различают непериодические (редко наблюдаемые) и периодические (постоянные) колебания численности популяции. Изменение численности популяции во времени называют динамикой численности.
Плотность – среднее число особей или биомасса популяции, приходящаяся на единицу площади или для гидробионтов – на единицу объема. Её важно знать, так как роль любого вида в экосистеме в значительной мере зависит от плотности его популяций.
Половая структура (половой состав) – соотношение особей мужского и женского пола в популяции.
Теоретически соотношение полов должно быть одинаковым. Фактическое соотношение полов зависит от действия различных факторов среды, генетических и физиологических особенностей.
Различают первичное, вторичное и третичное соотношения.
Первичное – наблюдается при формировании половых клеток (гамет). Обычно оно равно 1:1 и обусловлено генетическим механизмом определения пола. Вторичное – наблюдается при рождении. Третичное – наблюдается у взрослых половозрелых особей.
Например, у человека во вторичном соотношении преобладают мальчики, в третичном – женщины. На 106 мальчиков рождается 100 девочек, к 16-18 годам, из-за повышенной мужской смертности, это соотношение выравнивается и к 50 годам составляет 85 мужчин на 100 женщин, а к 80 годам – 50 мужчин на 100 женщин.
В популяциях меченосцев соотношение полов зависит от рН среды. При рН=6,2 количество самцов в потомстве составляет 87-100%, а при рН=7,8 – от 0 до 15%.
У растений, в отличие от животных, половая дифференциация не имеет столь важного значения, так как, во-первых, у них велика значимость вегетативного размножения; во-вторых, для большинства видов свойственна либо двуполость (диморфизм) цветков, либо однодомность (полиморфизм).
Раздельнополые (двудомные) цветковые растения составляют не более 5% от общего числа современных видов (облепиха, тополь, бодяк полевой, щавель малый диморфизм).
Возрастная структура (возрастной состав) – соотношение в популяции особей разных возрастных групп. Определяется временем достижения половой зрелости, продолжительностью жизни, длительностью периода размножения, смертностью и др.
Возрастные состояния растений объединяют в 4 периода: покоя (семена), вегетативный (рост неплодоносящих растений), генеративный (плодоносящий) и сенильный (отмирающий).
Возрастная структура животных характеризуется количеством поколений – одно, два, или более. Или в зависимости от способности особей к размножению различают три группы: предрепродуктивную (особи не способны размножаться), репродуктивную (особи способны размножаться), пострепродуктивную (уже неспособны размножаться).
При благоприятных условиях в популяции присутствуют все возрастные группы, поддерживается более или менее стабильный возрастной состав. В быстрорастущих популяциях доминируют интенсивно размножающиеся молодые особи, а в сокращающихся – старые, уже не способные интенсивно размножаться. Такие популяции малопродуктивны, недостаточно устойчивы.
Анализ возрастной и половой структуры популяции позволяет прогнозировать ее численность на ряд ближайших поколений, этим пользуются для оценки возможности промысла рыбы, в лесном хозяйстве, в охотничьих хозяйствах и прочих других ситуациях.
Генетическая структура – соотношение в популяции различных генотипов и аллей. Совокупность генов всех особей популяции называют генофондом.
На популяции всегда действуют внешние и внутренние факторы, нарушающее генетическое равновесие. Длительное и направленное изменение генотипического состава популяции, ее генофонда называют элементарным эволюционным явлением. Без изменения генофонда популяции невозможен эволюционный процесс.
Факторы, изменяющие генетическую структуру популяции:
- мутации – источник возникновения новых аллей;
- неравная жизнеспособность особей (особи подвергаются действию отбора);
- неслучайное скрещивание (например, при самооплодотворении частота гетерозигот постоянно падает);
- дрейф генов – изменение частоты аллей случайные и независящие от действия отбора (например, вспышки заболеваний);
- миграции – отток имеющихся генов и (или) приток новых.
Пространствено-этологическая структура – характер распределения особей в пределах ареала. Она зависит от особенностей окружающей среды и этологии (особенностей поведения) вида.
Различают три основных типа распределения особей в пространстве: равномерное (регулярное), групповое (неравномерное, мозаичное), случайное (диффузное).
Равномерное - порождается стремлением особей к максимальной изоляции, характеризуется равным удалением каждой особи от всех соседних (распределение растений при гнездовом посеве, птиц в лесу, связанных с определенными размерами кормовых участков, хищников с территориальным инстинктом).
Групповое – проявляется в результате неоднородности среды (скопление животных в редко разбросанных убежищах, в редких порциях корма, например, жуков–навозников в лепешках навоза и т.п.), стремления особей сближаться с себе подобными для улучшения условий существования (объединения хищников для облегчения охоты) или вследствие вегетативного размножения от одной особи (многие травы).
Случайное – осуществляется при отсутствии взаимодействия между особями. В природе такое распределение встречается редко и наблюдается в тех случаях, когда среда очень однородна, а организмы не стремятся объединиться в группы.
Групповое распределение преобладает у всех представителей живой природы. Второе место принадлежит равномерному распределению. Нередко оно сочетается с групповым (гнездовые колонии чаек, олушей и других птиц на побережье моря: несмотря на высокую плотность заселения, гнезда удалены друг от друга на равное расстояние, но достаточное для защиты от нападения самки из соседнего гнезда).
Знание типа распределения организмов важно при оценке плотности популяции методом выборки.
По типу использования пространства все подвижные животные подразделяются на оседлых и кочевых.
Оседлый образ жизни имеет ряд биологических преимуществ, таких как: свободная ориентация на знакомой территории при поиске пищи или укрытия; возможность создать запасы пищи (белка, полевая мышь).
К недостаткам относятся: истощение пищевых ресурсов при высокой плотности популяции.
Кочевые животные совершают постоянные передвижения в пространстве (миграции), т.к. зависят от запаса корма на данной территории. Кочевой образ жизни характерен для стад и стай (стада слонов, зебр, антилоп, северных оленей, стаи птиц, многих рыб и т.п.)
Характерной особенностью популяций животных является система взаимоотношений между ее членами. В зависимости от образа жизни выделяют формы совместного существования: одиночный, семейный, колониями, стаями, стадами.
Одиночный образ жизни проявляется в том, что особи в популяциях независимы и обособлены друг от друга. Характерны на определенных стадиях развития. Полностью одиночного существования в природе нет, так как было бы невозможно размножение (ежи, щуки, соболь, горностай, божьи коровки).
Семейный – наблюдается в популяциях с усилением связей между родителями и потомством (львы, медведи, бобры и др.).
Колонии – групповые населения одного или нескольких видов, которые могут существовать длительное время (муравьи, пчелы, суслики, сурки) или создаваться на период размножения (птицы – гуси, гагары, чайки – птичьи базары). Общие функции колонии: защита от врагов (хищников), размножение, питание.
Стаи – временные объединения животных. Наиболее широко распространена стайность среди птиц и рыб (косяки), встречается у млекопитающих (у собачьих - волчьи стаи). Стаи могут быть с выраженной иерархией - волки, и с невыраженной – вороны, журавли. Стаи облегчают выполнение какой-либо функции жизни вида: добыча пищи, защита от врагов, миграции (волки, сельдь и др.).
Стадо – длительное или постоянное объединение животных одного вида, в котором выполняется все основные функции жизни: добывание корма, защита от врагов, миграции, размножение, воспитание молодняка и др. (олени, зебры и др.). Основу поведения в стадах составляет взаимоотношения доминирования. Характерно наличие временного или относительно постоянного лидера (вожака).