Що таке популяційні хвилі? Чисельність і густота популяцій, які мешкають навіть у стабільних умовах, можуть періодично або неперіодично змінюватись під впливом різноманітних факторів. Коливання чисельності популяцій дістали назву популяційних хвиль, або хвиль життя (мал. 130). Це поняття ввів російський біолог С.С. Четвериков.

Популяційні хвилі можуть бути сезонними чи несезонними. Сезонні популяційні хвилі зумовлені особливостями життєвих циклів організмів або сезонними змінами кліматичних факторів. Наприклад, за умов чітко виражених сезонних змін довкілля, розмноження організмів, як правило, припадає на сприятливі періоди року, а в несприятливі, навпаки, спостерігають підвищену смертність, особливо видів із нетривалим терміном життя. Приміром, комахи розмножуються переважно наприкінці весни - влітку, а наприкінці осені та взимку значна частина особин їхніх популяцій гине.

Несезонні популяційні хвилі можуть бути спричинені зміною інтенсивності дії різних екологічних факторів (наприклад, спрямовані протягом тривалого історичного періоду зміни кліматичних факторів, інтенсивний вплив хижаків або паразитів, господарська діяльність людини).

Як регулюється чисельність популяцій? Ви знаєте, що чисельність популяції залежить від рівня народжуваності й смертності особин, які входять до її складу. Якщо інтенсивність народжуваності перевищуватиме смертність, то приріст популяції буде позитивним, якщо ж навпаки - негативним. Тривалий негативний приріст популяції з часом може спричинити її зникнення.

Рівень народжуваності та смертності особин популяції залежить від багатьох чинників, насамперед від ресурсів, потрібних для її нормального існування (наявність їжі, води, місць гніздування). За низької густоти популяції, коли є надлишкові ресурси, необхідні для її існування, народжуваність перевищуватиме смертність, а за надто високої - навпаки. Надмірне зростання густоти популяції спричинює виснаження ресурсів середовища існування і тому є негативним явищем. Зниження густоти популяції є сигналом для запровадження заходів щодо її охорони.

Теоретично для кожного комплексу умов середовища є певна оптимальна густота популяції того чи іншого виду, за якої народжуваність і смертність врівноважуватимуть одна одну. В цьому випадку не відбувається ні зростання, ні зменшення чисельності популяції. Такий врівноважений стан популяції відповідає поняттю ємності середовища існування - його здатність забезпечити нормальну життєдіяльність певній кількості особин популяції без помітних порушень у довкіллі. При цьому рівень споживання ресурсів має врівноважуватись їхнім відновленням. Як тільки густота популяції стає вищою чи нижчою певного рівня, в ній спрацьовують процеси саморегуляції, що приводять цей показник у відповідність до ємності середовища існування. Зміни чисельності популяції проявляються у вигляді популяційних хвиль.

Мал. 130. Багаторічні коливання чисельності популяцій:

1 - пінгвіна (особин колонії); 2 - синиці великої (пар на 10 га); 3 - соснового шовкопряда (зимуючих личинок на 100 м2)

Мал. 131. Багаторічні спряжені коливання чисельності популяцій рисі та зайця

Густота популяції залежить і від змін інтенсивності дії кліматичних факторів. Популяції рослин і тварин, що мають тривалий період розвитку, як правило, характеризуються відносно повільними темпами розмноження і порівняно слабкою чутливістю до змін кліматичних факторів. Зміни чисельності популяцій таких видів значно розтягнені в часі: періоди зростання чисельності та її зниження спостерігаються раз у декілька років. Так, дослідження змін чисельності популяцій рисі показали, що її максимум спостерігається приблизно раз на 10 років і пов’язаний зі зростанням чисельності популяцій зайця, який слугує рисі кормовою базою (мал. 131).

Натомість, організми з нетривалими періодами розвитку, як правило, здатні до інтенсивного розмноження. Тому вони чутливіші до змін умов довкілля і їхня чисельність може значно змінюватися за незначний проміжок часу.

На зміни чисельності популяцій впливають взаємозв’язки з популяціями інших видів. Так, чисельність популяцій паразитів залежить від чисельності популяцій їхніх хазяїв, популяцій хижаків - популяцій здобичі.

Густота популяцій тварин регулюється також їхньою територіальною поведінкою. Наприклад, у деяких ссавців (бурих ведмедів, тигрів, зубрів) окремі особини або родини займають певні ділянки, які вони мітять за допомогою пахучих речовин або подряпин на стовбурах дерев і охороняють від інших особин свого виду (мал. 132). Завдяки цьому густота популяції обмежується кількістю придатних для існування ділянок.

Регуляції чисельності популяцій тварин сприяють і фізіологічні процеси, зокрема стресова поведінка. Коли густота популяції перевищує певний рівень, в її особин спостерігають затримку росту й статевого дозрівання, підвищену агресивність, поїдання особин свого виду (канібалізм).