Оцінка чисельність, щільність, демографія популяції рослин та тварин.
Мета роботи: з’ясувати поняття чисельності, щільності, демографічної структури популяцій та методи їх дослідження побудувати демографічні таблиці і на конкретних прикладах рахувати численність, щільність, ріст популяцій певного виду і порівняти отримані дані.
Матеріали: статистичні дані, калькулятори (або комп'ютер), міліметровий папір.
Теоретичні відомості. Динаміка чисельності популяції характеризується комплексом ознак (народжуваністю, смертністю), швидкістю їх змін, які поєднані між собою складними взаємозв'язками:
І. Народжуваність (b). Виділяють:
а) максимальну — абсолютна, фізіологічна, теоретична, в ідеальних умовах при відсутності лімітуючих факторів;
б) екологічну — в реальних умовах;
с) питому b = (∆Nn/N∆t) 100%, ∆Nn де, — число особин, що народились за певний період часу ∆t; N — число особин в початковий момент відліку.
2. Смертність (d). Виділяють:
а) мінімальну — теоретична, в ідеальних умовах, без впливу лімітуючих факторів, спричинену старістю;
б) екологічну — в реальних умовах;
с) питома d = (∆Nn/N∆t) 100%
Рівновага між народжуваністю і смертністю (швидкість відновлення та виживання популяції) що характеризуються основним рівнянням динаміки чисельності популяції: г =b —d; це зумовлено потенційними можливостями популяції (репродуктивним пристосуванням — експоненційний ріст — г), що залежить від щільності популяції та розмноження; зовнішніми факторами, конкуренцією (логістичний ріст популяції k); статевою і віковою структурами популяції (демографічна структура популяції).
Для оцінки демографії популяцій будують демографічні таблиці, в які заносять показники, розраховані за відповідними формулами. Таблиця №1.
| Клас віку | Число особин в момент обліку | Питоме вижи-вання | Число особин, що загинули від х до х+1 | Питома смерт-ність | Число нащадків, народжених однією самкою | Питома народжуваність |
| x | nx | lx | dx | qx | mx | mxlx |
| 0 | 20 | 1 | 4 | 0.20 | 0 | 0 |
| 1 | 16 | 0.80 | 4 | 0.20 | 0 | 0 |
| 2 | 12 | 0.60 | 4 | 0.20 | 2 | 1.20 |
| 3 | 10 | 0.50 | 2 | 0.10 | 4 | 2.00 |
| ∑x | ∑ mxlx |
Всі організми умовно розподіляють на класи. Питоме виживання для х=0 становить 1 (l x = 1), псі наступні дані обраховують, виходячи з числа особин в момент обліку.
Наприклад: пх = 20 1Х = 1
п x = 16;l x1 =(16.1)/20 = 0,80; l x2 =12 ∙1/20= 0,60; l x3 = 10 ∙ 1/20 = 0,50
Аналогічно розраховують питому смертність: q x
Наприклад: n x = 20 l x = 1
d x = 4; q x = (4.1)/20 = 0,20; d x2 = 4 ∙1 /20 = 0.20; d x3= 2 ∙1 /20 = 0,10
Rо - чиста швидкість розмноження.
Rо = ∑ mх lx — (число нащадків на кожну самку - питома народжуваність) = 3,2 Щоб побудувати демографічні таблиці, потрібно знати:
- вік, коли вид вступає в генеративну фазу,
- плодючість жіночої статі,
- середній час генерації (Т), який відповідає середньому віку самки, що народжує дітей (сума добутків, що отримують в результаті множення відповідного віку на число нащадків, а потім суму ділять на питому народжуваність):
T = ∑x mх lx / ∑x mх lx
- швидкість росту популяції (λ) за одиницю часу λ = lnR0 / Т.
Правило стабільності статево-вікової структури (А.Лотка, 1925). Для стабілізації популяції має витримуватись певне співвідношення статевих і вікових груп:
- за щільністю (популяція повинна мати врівноважену щільність)
- за поведінкою
Хід роботи. На основі наведених даних (табл. 2-3) побудуйте демографічні таблиці і розрахуйте ріст популяції.
Таблиця №2.
Показники зміни популяції ялівцю
| № | Життєві фази | Вік | х | n x | l x | d x | q x | mх | mх lx |
| 1 | Сходи | 0 -5 5 7 | 23061 | - | |||||
| 3 | Віргінільні | 7-12 | 4617 | ||||||
| 4 | Генеративні 1 | 12 - 13 | 2612 | 2,14 | |||||
| 5 | Генеративні 2 | 13 - 20 | 692 | 10,754 | |||||
| 6 | Генеративні 3 | 20 - 50 | 391 | 14,84 | |||||
| 7 | Субсенільні | 50 - 85 | 64 | 3,44 | |||||
| 8 | Сенільні | 85 - 100 | 14 | _ | |||||
| ЕГПхІх |
Розрахуйте коефіцієнт репродукції (R0), середній час генерації (Т), швидкість росту (λ) та оцініть вікову структуру (С x).
С x = λ x l x / ∑ λ x l x
Популяції рачка в 1959 і 1960 р. характеризувалися такими показниками (табл.№3).
Таблиця №3.
Показники зміни популяції рачка 1959-1960 рр.
| № п/п 1959 | x | n x | lx | d x | q x | mх | mх lx | Х mх lx | λ | Сх |
| 1 | 0 | 1,0 | 0 | |||||||
| 2 | 1 | 0,0000620 | 460 | |||||||
| 3 | 2 | 0,0000340 | 870 | |||||||
| 4 | 3 | 0,0000200 | 11600 | |||||||
| 5 | 4 | 0.0000155 | 12700 | |||||||
| 6 | 5 | 0,0000110 | 12700 | |||||||
| 7 | 6 | 0,0000065 | 12700 | |||||||
| 8 | 7 | 0,0000020 | 12700 | |||||||
| 9 | 8 | 0,0000020 | 12700 | |||||||
| 10 | ∑ mх lx | ∑хmх lx | ||||||||
| № п/п 1960 | x | n x | lx | d x | q x | mх | mх lx | хmх lx | λ | Сх |
| 1. | 0 | 1,0 | 0 | |||||||
| 2. | 1 | 0,0000640 | 460 | |||||||
| 3. | 2 | 0,0000290 | 870 | |||||||
| 4. | 3 | 0,0000190 | 11600 | |||||||
| 5. | 4 | 0,0000090 | 12700 | |||||||
| 6. | 5 | 0,0000045 | 12700 | |||||||
| 7. | ∑ mх lx | ∑хmх lx |
Розрахуйте коефіцієнт репродукції (R0), середній час генерації (Т), швидкість росту (А) та оцініть вікову структуру (Сx). Порівняйте ці показники за два роки і зробіть висновки. (табл. № 4).
Таблиця № 4
Життя та дітонародження людей в країнах Південної Азії
| № п/п | x | lx | d x | q x | mх | mх lx | хmх lx | λ | С X |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | 0-1 | 0,42 | 0 | ||||||
| 2 | 1-5 | 0,74 | 0 | ||||||
| 3 | 6-10 | 0,78 | 0 | ||||||
| 4 | 11-15 | 0,86 | 0,42 | ||||||
| 5 | 16-20 | 0,90 | 2,10 | ||||||
| 6 | 21-25 | 0,92 | 2,84 | ||||||
| 7 | 26-30 | 0,93 | 1,73 |
| 8 | 31-35 | 0,95 | 0,34 | |||||||
| 9 | 36-40 | 0,95 | 0,24 | |||||||
| 10 | 41-45 | 0,84 | 0,18 | |||||||
| 11 | 46-50 | 0,74 | 0,02 | |||||||
| 12 | >51 | 0,52 | 0,01-0 |
| № п/п | x | nх | lx | d x | q x | mх | mх lx | хmх lx | λ | С x |
| 1 | 0 | 115 | 1.0 | 90 | 0.78 | 0 | ||||
| 2 | 1 | 25 | 0.217 | 6 | 0.24 | 3 | ||||
| 3 | 2 | 19 | 0.165 | 7 | 0.37 | 2 | ||||
| 4 | 3 | 12 | 0.104 | 10 | 0.83 | 3 | ||||
| 5 | 4 | 2 | 0.017 | 1 | 0.50 | 1 | ||||
| 6 | 5 | 1 | 0.009 | 1 | 1.0 | - | ||||
| 7 | 6 | 0 | 0 | - | - | - | ||||
| ∑ mх lx | ∑хmх lx |
Розрахуйте число нащадків на кожну самку (R0), середній час генерації (Т), швидкість росту (λ) та оцініть вікову структуру (С x).