Страница 67 из 69
где:
N(-) — численность популяции, меньше оптимальной.
р — недостающее количество особей до оптимальной численности популяции.
В чём же причина таких реакций популяций при колебаниях численности? Выдвинем ряд предположений и проанализируем их. Рассмотрим соотношение:
m(t) / m(n)n → 1 (3)
где:
m(t) — растительная биомасса, воспроизводимая на территории обитания популяции в единицу времени.
m(n) — растительная биомасса, необходимая травоядному животному (кролику) для оптимального существования.
n — оптимальная плотность популяции, соответствующая экологическому равновесию.
При простом воспроизводстве, соотношение (3) равно единице. При расширенном воспроизводстве, соотношение (3) меньше единицы. Расширенное воспроизводство — когда часть образовавшейся в результате фотосинтеза растительной биомассы остаётся после поедания её травоядными животными. Соотношение (3) является балансным. Колебание плотности популяции можно записать в виде:
m(t) / N(+) m(n) < 1 < m(t) / N(-) m(n) (4)
Что же происходит в популяции, приводящее соотношение (4) к соотношениям (5) и (6):
m(t) / [N(+)— (β ± Δn)] m(n) → 1 (5)
m(t) / [N(-)— (p ± Δn)] m(n) → 1 (6)
Попытаемся дать логически обоснованное объяснение этого явления. Каждая особь излучает вокруг себя пси-поле. Обозначим излучаемое одной особью пси-поле — ω. Пси-поля, излучаемые особями популяции, взаимодействуют друг с другом и влияют на процессы, происходящие в организмах, создающих эти поля. Предположим, что существует оптимальная плотность совокупного пси-поля популяции, при которой существование особи оптимально.
W = ∫ ∫k(N;s)ωdsdN (7)
n s
где:
W — совокупное пси-поле популяции.
S — площадь ареала обитания популяции.
ω — пси-поле, излучаемое одной особью.
k(N, S) — коэффициент взаимного влияния пси-полей особей друг на друга внутри популяции.
Введём новый параметр:
Pw = [∫ ∫k(N;s)ωdsdN] / ∫ds = W/S (8)
n s s
где:
Pw — оптимальная плотность совокупного пси-поля на единицу поверхности при оптимальной численности популяции.
Аналогично выражению (4) мы можем получить соотношения:
[∫ ∫k(N;s)ωdsdN] / ∫ds < W/S (9)
N(-) s s[∫ ∫k(N;s)ωdsdN] / ∫ds > W/S
N(+) s s
Записав это соотношение несколько в другой форме, получим:
∫ ∫ k(N;s)ωdsdN < W
N(-) s∫ ∫ k(N;s)ωdsdN > W (9a)
N(+) s
Из выражения (9a) мы получаем два соотношения, определяющих тенденцию популяции к восстановлению экологического равновесия.
∫ ∫ k(N;s)ωdsdN → W
N(-) s∫ ∫ k(N;s)ωdsdN → W (10)
N(+) s
Из этих выражений мы можем получить параметр изменения плотности пси-поля при изменении численности популяции.
ΔW(+) = ∫ ∫ k(N;s)ωdsdN — ∫ ∫ k(N;s)ωdsdN (11)
N(+) s n sΔW(-) = ∫ ∫ k(N;s)ωdsdN — ∫ ∫ k(N;s)ωdsdN (12)
n s N(-) s
Анализируя эти соотношения, можно прийти только к следующему выводу:
1) Пси-поле (ω) одной особи действует отрицательно на состояние и функционирование организма другой особи.
2) Пси-поле каждой особи выполняет также и защитную функцию — оно блокирует и значительно уменьшает силу отрицательного влияния пси-полей других особей популяции на организм и его функции у каждой особи.
3) При балансе между численностью популяции и экологической системой в целом, защитная функция пси-поля каждой особи нейтрализует негативное влияние пси-полей остальных особей популяции.
4) При избыточной плотности совокупного пси-поля популяции (W), защитная функция пси-поля каждой особи нейтрализует только часть негативного влияния пси-полей остальных особей популяции. Не нейтрализованное влияние пси-полей остальных особей популяции угнетающе действует на функции организма каждой особи, что и приводит к снижению рождаемости, повышению смертности.
5) При недостаточной плотности совокупного пси-поля популяции (W), часть потенциала часть жизненной силы особи, которая тратилась на создание защитного пси-поля, используется организмом для обеспечения максимально эффективного режима функционирования организма, что приводит к повышению рождаемости и увеличению продолжительности жизни.
Таким образом, у каждого вида действует простой и надёжный механизм саморегулирования численности популяции, без которого экологическая система просто не смогла бы существовать.
Вывод формулы экологической системы
Рассмотрим, какие природные факторы влияют на формирование и сложность экологической системы. Растительные организмы, поглощая часть падающего солнечного света на площадь, на которой они произрастают, посредством фотосинтеза создают растительную биомассу. Причём, более совершенные растительные организмы в состоянии усвоить больше из падающего солнечного света, что приводит к синтезу большего количества растительной биомассы в единицу времени. Другими словами, разные типы растительных организмов имеют свой, присущий именно этому типу биологический КПД. Таким образом, количество растительной биомассы зависит от следующих параметров:
а) Плотности потоков солнечного света, падающего на единицу площади в единицу времени.
б) Биологического КПД растительных форм.
в) Количества растительных организмов каждого типа.
Переводя всё изложенное в математические знаки, получаем выражение:
s i j
∫ ∫ ∫ Wsχ(ij)n(ij)dsdidj = M(ij)p(t) (1)
o o o
Mijp(t) — количество растительной биомассы, синтезируемой в единицу времени всеми растительными организмами, растущими на единице поверхности.
Ws — плотность потока солнечного света, падающего на единицу площади поверхности планеты в единицу времени.
χ(ij) — биологический КПД, показывающий, какая часть Ws поглощается и преобразуется каждым растением (i) данного вида (j).
n(ij) — количество растительных организмов (i) данного вида (j), растущих на единице поверхности.
Причём:
0 < j ≤ nj0
0 < i ≤ n0i
где:
noi — оптимальная численность растений каждого вида (j) на единице поверхности, соответствующая экологическому равновесию.
njo — количество растительных видов, произрастающих на единице поверхности.
Часть растительной биомассы поглощают травоядные животные. Из этой части, после соответствующего расщепления и преобразования, синтезируется биомасса травоядных животных.
s a b
∫ ∫ ∫ M(ij)p(t) χab nab dsdadb = Mabp(t) (2)
ooo
где:
Mabp(t) — биомасса травоядных живых организмов синтезируется в единицу времени на единице поверхности.
χab — биологический КПД травоядных животных, показывающий, какая часть поглощённой растительной биомассы преобразуется в биомассу травоядного организма (a) каждого вида (b).
nab — количество травоядных животных (а) данного вида (b), живущих на единице поверхности.
Причём:
0 < а < nао
0 < b < nоb
где:
nао — оптимальная численность популяции травоядных животных каждого вида (b) на единице поверхности, соответствующая экологическому равновесию.
nоb — оптимальное количество видов травоядных животных на единице поверхности, соответствующее экологическому равновесию.