После того, как численность популяции превысит эту новую, более высокую емкость системы, смертность в популяции резко увеличивается и размеры популяции значительно сокращаются.
Некоторые виды каждые три-четыре года или каждые десять лет, или в иные постоянные временные интервалы резко увеличивают число особей, что затем сопровождается таким же резким падением численности популяции. Данные виды относятся к популяциям с циклическим ростом их численности (см. рис. 15). Фактор или группа факторов, влияющих на подобную динамику численности, пока еще недостаточно изучены.
5.3. Принцип стабильности экосистем
Все рассмотренные в предыдущем разделе закономерности ка-саются одной отдельно взятой популяции. В природных экосистемах популяции всех видов, населяющие данный биотоп, находятся в непрерывном взаимодействии между собой, образуя биотическое сообщество.
Когда экосистема включает небольшое число видов, пищевые связи в ней достаточно просты и очевидны: например, хищник - жертва, паразит - хозяин, фитофаг - растение и т.п. Для такого типа отно-шений в изменении численности взаимодействующих видов характерен сдвиг по фазе j (рис 16):

Однако в экосистеме каждый организм зависит одновременно от нескольких хищников, нескольких паразитов, которых всех вместе называют естественными врагами. Поэтому в естественных экосистемах речь идет о равновесии между организмами данного вида и егоестественными врагами. В единой пищевой сети равновесие значительно устойчивее и менее подвержено резким колебаниям, так как разные враги начинают снижать численность вида при разной плотности его популяции. Это значительно ослабляет изменение популяции жертвы (рис 17).

Динамическое равновесие популяций в экосистеме не возникает автоматически, а устанавливается на протяжении многих тысяч и даже миллионов лет. За это время виды адаптируются друг к другу и к среде своего обитания, так что естественные враги поэтому сами останутся без источника существования. Они лишь ограничивают рост популяции при повышении ее плотности. Аналогичным образом у видов есть определенная устойчивость к естественным паразитам и болезнетворным агентам, которые не приводят к полному вымиранию популяции, но также регулируют ее плотность.
Такое взаимоприспособление крайне важно для равновесия популяций, а следовательно, и экосистем в целом. Популяции, разви-вающиеся в изоляции друг от друга, как правило, не могут существо-вать в равновесии. Например, интродуцированный вид не всегда сталкивается с естественными врагами, в результате чего происходит популяционный взрыв его численности или, наоборот, он оказывается слишком \"эффективным\" естественным врагом, уничтожающим другие виды.
5.4. Реакция популяций на постепенное изменение условий окружающей среды
Итак, видовое разнообразие сообщества обеспечивает стабиль-ность экосистем. Равновесие экосистемы определяется равновесием составляющих ее популяций. Это динамическое равновесие складыва-ется в процессе длительного взаимодействия популяций и является результатом адаптации популяций друг к другу.
Рассмотрим, как реагирует та или иная популяция на изменение условий окружающей среды.
Существуют два принципиально разных типа изменений условий окружающей среды: медленное, постепенное, не приводящее к нарушению равновесия в экосистеме, и стрессовое, вызывающее нарушение равновесия вплоть до разрушения и уничтожения экосистемы.
Рассмотрим сначала реакцию популяций на изменения первого типа. Она может быть двоякой: либо происходит биологическая эволюция данного вида, либо из данного вида образуются два или более новых. В основе того и другого процессов эволюции и видообразованиялежит естественный отбор.
Естественный отбор и эволюция. Популяции многих видов приспосабливаются к изменению условий окружающей среды путем изменения своего генетического состава. У разных особей одного вида гены неидентичны. Эти генетические разнообразия помогают приспособиться и сохраниться многим видам.
Процесс, посредством которого определенные гены и комбинации генов в популяциях воспроизводятся чаще других, называется естественным отбором.. Чарльз Дарвин, впервые выдвинувший эту идею в 1858 году, определил естественный отбор как выживание наиболее приспособленных. Это означает, что выживают особи с наиболее приспособленными к существующим условиям окружаю-щей среды генетическими свойствами, в среднем дающие большее потомство в следующем поколении.
Виды, которые часто дают многочисленное мелкое потомство с короткой продолжительностью жизни, могут приспосо-биться к изменениям условий окружающей среды путем естественного отбора за очень короткий срок, как это делают сорные травы, насекомые, грызуны, бактерии.
Другие виды, такие, как слоны, тигры, акулы, человек, имеют длительный период воспроизводства и малочисленное потомство. У таких видов адаптация к изменениям окружающей среды занимает обычно тысячи и миллионы лет.
Окончательные изменения в генетической структуре попу-ляции, вызванные переменой условий окружающей среды и происшедшие в силу разной способности к размножению и естественного отбора, называются биологической эволюцией или просто эволюцией.Рассмотрим механизм эволюции.
До сих пор строгого, точного и однозначного ответа на вопрос: \"что такое жизнь?\" никто дать не может. Однако всякое живое вещество всегда и везде обладает по крайней мере тремя свойствами: 1) воспроизводимостью, то есть способностью порождать себе подобное; 2) наследственностью - способностью передавать родительские черты детям; 3) изменчивостью, то есть способностью к изменению - мутации.
Роль этих факторов в живой природе неоценима. Без воспроизведения жизнь перестала бы существовать. Без наследственности не было бы преемственности между поколениями и, значит, видовые особенности родителей не передавались бы детям. Наконец, без мутации не было бы изменчивости и развитие жизни не пошло бы дальше ее первоначальных форм.
Напомним кратко механизм образования мутаций, так как они лежат в основе более общего механизма эволюции живого вещества.
Ткани любого живого организма состоят из клеток. В ядре каждой клетки находятся нитевидные хромосомы, представляющие собой гигантские молекулы ДНК (их общая протяженность в организме человека достигает до 1011 км) в соединении с молекулами белков. Отдельные участки хромосомы, ответственные за те или иные наследственные изменения, называются генами. Различный порядок сле-дования генов в молекулах ДНК кодирует различные свойства будущего организма - его генотип. Генотип каждого индивидуума уникален, что и определяет его непо-хожесть на других (идентичный генотип в природе имеют только однояйцевые близнецы).
При делении клетки сначала делятся хромосомы: каждая из них удваивается и образует совершенно одинаковые хромосомы, которые тут же расходятся. После деления хромосом делится ядро, а затем остальное вещество клетки и обе половины оформляются в самостоятельные клетки. Из одной клетки возникают сначала 2 со-вершенно одинаковых, затем 4, 8, 16 и т.д.
Процесс удвоения хромосом чрезвычайно строг, это исключительно точный и безошибочный механизм: при зарождении организма из одной клетки развива-ются миллионы с совершенно одинаковыми наборами хромосом. Однако в мире нет ничего абсолютного, имеется предел точности и у такого процесса. Иногда в этом процессе что-то нарушается - происходит случайный сбой, \"опечатка\" при копировании хромосомы и наследственная информация, которую несет хромосома, случайно становится \"чуть-чуть\" иной. Процесс случайного изменения хромосомы получил название мутации.
Причины природной мутации могут быть самые разные: тепловые колебания молекул, радиация, температура, химические воздейст-вия и просто случайные помехи в процессе удвоения хромосом. Когда \"мутированная\" хромосома удваивается, она повторяет структуру, полученную в результате мутации. Следовательно, наследство мутированной хромосомы также мутировано. А далее действует принцип усиления. По мере развития организма происходят многократные де-ления клеток и в итоге генмутант оказывается продублированным примерно 1015 раз. Таким образом, в процессе становления живого организма случайные изменения генетической наследственной програм-мы оказываются многократно усиленными. Тем самым случайные из-менения на атомномолекулярном уровне переходят на макроуровень - фенотип. Фенотип - это совокупность внутренних и внешних признаков организма: анатомических, физиологических, психологических, поведенческих и т.п. На этом уровне вступает в действие механизм естественного отбора живых организмов.