Способность к самовоспроизведению — главное свойство жизни.
Даже самый медленно размножающийся вид способен в короткое время произвести столько особей, что для них не хватит места на земном шаре. Например, всего за пять поколений, т.е. за один-полтора летних месяцу, одна-единственная тля может оставить более 300 млн. потомков. Взрослая самка трески способна стать родоначальницей такого стада рыб, которое через 10 лет насчитывало бы 800 млн. особей с общей массой более 3 млн. т. Через 100 лет ее потомкам не хватило бы океана.
Если дать видам размножаться свободно, без ограничений, численность любого из них росла бы в геометрической прогрессии, и это несмотря на то, что одни производят за всю жизнь всего несколько яиц или детенышей, а другие - тысячи и даже миллионы зародышей, которые могут вырасти во взрослые организм.
Рост в геометрической прогрессии выражается на графике особой кривой. На рисунке 1 изображен рост численности инфузорий, размножающихся делением надвое. В каждом поколении из одной клетки возникает две. Кривая увеличения численности с каждым поколением становится все круче и вскоре резко уходит вверх. Чем больше потомков оставляют после себя представители разных видов, тем круче изначальный подъем подобной кривой.
Фактически во всех живых организмах заложена способность размножаться беспредельно.
Эта способность делает жизнь очень мощной силой на Земле. Огромная живая масса организмов поддерживает круговорот веществ на планете, создает горные породы, почвы, регулирует состав вод и атмосферы.
Однако постоянного и беспредельного роста численности отдельных видов в природе мы не наблюдаем.Ни один вид не в состоянии реализовать до конца ту безграничную способность к размножению, которой он обладает.
Главный ограничитель на пути к беспредельному размножению организмов нехватка ресурсов, самых необходимых:
для растений - минеральных солей, углекислого газа, воды, света; для животных пищи, воды;
для микроорганизмов - разнообразных потребляемых ими соединений. Запасы этих ресурсов не бесконечны, в разных частях планеты они имеют свои пределы, и этим сдерживается размножение видов.
Второй ограничитель влияние различных неблагоприятных условий, замедляющих рост и размножение организмов, даже если есть необходимые для этого ресурсы. Всем известно, например, что рост и вызревание растений сильно зависят от погоды, в частности от хода температур. Размножение многих водных обитателей тормозится низким содержанием кислорода в воде или присутствием в ней ряда растворенных веществ.
Наконец, в природе происходит также огромный отсев, гибель уже произведенных на свет зародышей или подрастающих молодых особей. Большинство из них не доживает до периода собственного размножения и гибнет от врагов, болезней, низких или высоких температур, отсутствия нищи или других-причин. Например, тысячи желудей, которые ежегодно производит один большой дуб, оказываются съеденными белками, кабанами, сойками, мышами, насекомыми, или поражаются плесневыми грибками и бактериями, пли гибнут на стадии проростков по разным причинам. В результате лишь из считанных желудей вырастают взрослые деревья.
Давно подмечена одна важная закономерность: высокой плодовитостью отличаются именно те виды, у которых очень велика гибель особей в природе. Таким образом, высокая плодовитость далеко не всегда приводит к высокой численности вида. Избыточное производство зародышей как бы покрывает неизбежный отсев в каждом поколения. У видов с хорошо развитой заботой о потомстве плодовитость невысока. В этих случаях небольшого числа яиц или детенышей достаточно, чтобы выжило следующее поколение. Например, некоторые птицы – орланы, горлицы, черные стрижи - откладывают всего по два яйца, выкармливая и оберегая птенцов до взрослого состояния.
Выживание, рост и размножение, численность организмов являются результатом их сложных взаимодействий со средой обитания. Эти взаимодействия и механизмы, благодаря которым организмы приспосабливаются к среде и осваивают ее, и являются предметом изучения науки экологии.
Известный русский ученый В, И. Вернадский, оценивая способность организмов к размножению, образно выразил ее как скорость растекания живой массы какого-либо вида вдоль экватора Земли. Потомство одной бактерии, но таким расчетам, захватит поверхность всей планеты всего за 1,47 суток, «растекаясь» со скоростью 33,1 м/сек. Для индийского слона эта скорость составила бы 0,09 см/сек. Чтобы создать общую массу, равную массе земной коры, бактериям при беспрепятственном размножении нужно 1,6 суток, зеленым водорослям - около 24,5 суток, а слонам - 1300 лет. Несмотря на различия, все эти сроки очень малы, но сравнению с историей нашей планеты - более 4,5 млрд. лет.
Среди рыб наибольшей плодовитостью отличаются те, икра которых плавает в толще воды и служит нищей многим водным обитателям. Самое большое число икринок выпускает в воду крупная тропическая лупа-рыба - до 300 млн. ежегодно. Мелкая каспийская килька производит до 60 тыс. икринок, осетр до 800 тыс., белуга до 7,7 млн. Средиземноморская акула-пилохвост откладывает всего два крупных яйца в твердых роговых капсулах и охраняет их.
Плодовитость дальневосточной горбуши - 1,5 тыс. икринок. Самка горбуши перед нерестом вырывает в галечном дне реки продолговатую яму, откладывает туда икру, которую самец поливает молоками, и засыпает сверху слоем песка и гальки. Образуется гнездо-бугор. По подсчетам, в одной из дальневосточных рек в гнезда горбуши попадает всего 58% икры, содержавшейся в самках, остальная сносится течением. До весны сохраняется всего 4% икринок, остальные гибнут из-за недостаточной аэрации, промерзания, инфекций и других причин. Мальки выносятся течением в море, но по пути служат пищей многим хищным рыбам. Устья реки достигает не более 1,8% от числа зародышей. Через несколько лет взрослая горбуша возвращается из моря в реку, где она родилась, и приступает к размножению, после которого погибает. В среднем до половозрелого состояния доживает примерно одна особь из 750 зародышей.