علم البيئة السكانية: التعريف والخصائص والنظرية والأمثلة

يدرس علماء البيئة كيفية تفاعل الكائنات الحية مع بيئاتها على الأرض. البيئة السكان هو مجال أكثر تخصصًا لدراسة كيف ولماذا يتغير سكان تلك الكائنات بمرور الوقت.

مع نمو عدد السكان في القرن الحادي والعشرين ، يمكن للمعلومات المستقاة من البيئة السكانية أن تساعد في التخطيط. يمكن أن يساعد أيضًا في الجهود المبذولة للحفاظ على الأنواع الأخرى.

في علم الأحياء السكانية، على المدى تعداد السكان يشير إلى مجموعة أعضاء من نوع يعيش في نفس المنطقة.

تعريف البيئة السكان هي دراسة كيفية تأثير العوامل المختلفة على النمو السكاني ، ومعدلات البقاء والتكاثر ، وخطر الانقراض.

يستخدم علماء البيئة مصطلحات مختلفة عند فهم ومناقشة مجموعات الكائنات الحية. السكان هو نوع واحد من الأنواع التي تعيش في موقع معين. حجم السكان يمثل العدد الإجمالي للأفراد في الموطن. الكثافة السكانية يشير إلى عدد الأفراد المقيمين في منطقة معينة.

حجم السكان يتم تمثيله بالحرف N ، وهو يساوي إجمالي عدد الأفراد في مجموعة سكانية. كلما زاد عدد السكان ، زاد تباينه العام وبالتالي قدرته على البقاء على المدى الطويل. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي زيادة حجم السكان إلى مشاكل أخرى ، مثل الإفراط في استخدام الموارد مما يؤدي إلى انهيار عدد السكان.

الكثافة السكانية يشير إلى عدد الأفراد في منطقة معينة. المنطقة منخفضة الكثافة ستنتشر فيها المزيد من الكائنات الحية. المناطق عالية الكثافة سيكون بها المزيد من الأفراد الذين يعيشون بالقرب من بعضهم البعض ، مما يؤدي إلى زيادة المنافسة على الموارد.

تشتت السكان: تنتج معلومات مفيدة حول كيفية تفاعل الأنواع مع بعضها البعض. يمكن للباحثين معرفة المزيد عن السكان من خلال دراسة طريقة توزيعهم أو تشتيتهم.

يصف توزيع السكان كيفية انتشار أفراد نوع ما ، سواء كانوا يعيشون على مقربة من بعضهم البعض أو بعيدون عن بعضهم البعض ، أو يتجمعون في مجموعات.

• تشتت موحد يشير إلى الكائنات الحية التي تعيش في منطقة معينة. ومن الأمثلة على ذلك طيور البطريق. تعيش طيور البطريق في مناطق ، وداخل تلك المناطق تتواجد الطيور بشكل موحد نسبيًا.
• تشتت عشوائي يشير إلى انتشار الأفراد مثل البذور المتناثرة بالرياح ، والتي تسقط بشكل عشوائي بعد السفر.
• التشتت العنقودي أو المتكتل يشير إلى قطرة مستقيمة من البذور على الأرض ، بدلاً من حملها ، أو إلى مجموعات من الحيوانات تعيش معًا ، مثل القطعان أو المدارس. تظهر مدارس الأسماك طريقة التشتت هذه.

طريقة كوادرات: من الناحية المثالية ، يمكن تحديد حجم السكان من خلال حساب كل فرد في الموطن. هذا غير عملي للغاية في كثير من الحالات ، إن لم يكن مستحيلًا ، لذلك يتعين على علماء البيئة في كثير من الأحيان استقراء مثل هذه المعلومات.

في حالة الكائنات الحية الصغيرة جدًا أو ذات الحركة البطيئة أو النباتات أو الكائنات الحية الأخرى غير المتنقلة ، يستخدم العلماء ما يسمى بـ رباعي (ليس "رباعي" ؛ لاحظ الهجاء). يستلزم التربيع تعليم المربعات ذات الحجم نفسه داخل الموطن. غالبًا ما يتم استخدام الخيوط والخشب. بعد ذلك ، يمكن للباحثين بسهولة عد الأفراد داخل المربع.

يمكن وضع المربعات المختلفة في مناطق مختلفة بحيث يحصل الباحثون على عينات عشوائية. ثم يتم استخدام البيانات التي تم جمعها من تعداد الأفراد في المربعات لاستقراء حجم السكان.

وضع علامة واستعادة: من الواضح أن المربع الرباعي لن يعمل مع الحيوانات التي تتحرك بشكل كبير. لذلك لتحديد الحجم السكاني للكائنات الأكثر حركة ، يستخدم العلماء طريقة تسمى وضع علامة واستعادة.

في هذا السيناريو ، يتم أسر الحيوانات الفردية ثم تمييزها بعلامة أو شريط أو طلاء أو شيء مشابه. يتم تحرير الحيوان مرة أخرى في بيئته. ثم في تاريخ لاحق ، يتم التقاط مجموعة أخرى من الحيوانات ، وقد تتضمن هذه المجموعة تلك التي تم تمييزها بالفعل ، بالإضافة إلى الحيوانات غير المميزة.

نتيجة التقاط كل من الحيوانات المميزة وغير المميزة تعطي الباحثين نسبة للاستخدام ، ومن ذلك ، يمكنهم حساب الحجم التقديري للسكان.

ومثال على هذه الطريقة هو ذلك الخاص بكوندور كاليفورنيا ، حيث تم أسر الأفراد ووسمهم لمتابعة حجم عشيرة هذه الأنواع المهددة بالانقراض. هذه الطريقة ليست مثالية بسبب عوامل مختلفة ، لذلك تشمل الأساليب الحديثة التتبع اللاسلكي للحيوانات.

توماس مالتوس، الذي نشر مقالًا يصف علاقة السكان بالموارد الطبيعية ، وشكل أول نظرية عن السكان علم البيئة. توسع تشارلز داروين في هذا الأمر بمفاهيمه "البقاء للأصلح".

اعتمدت علم البيئة في تاريخها على مفاهيم مجالات الدراسة الأخرى. عالم واحد ، ألفريد جيمس لوتكا، غير مسار العلم عندما جاء ببدايات علم البيئة السكانية. سعى لوتكا إلى تكوين مجال جديد من "البيولوجيا الفيزيائية" حيث قام بدمج نهج النظم لدراسة العلاقة بين الكائنات الحية وبيئتها.

لاحظ الإحصائي الحيوي ريموند بيرل عمل لوتكا وتعاون معه لمناقشة التفاعلات بين المفترس والفريسة.

فيتو فولتيرابدأ عالم الرياضيات الإيطالي في تحليل العلاقات بين المفترس والفريسة في عشرينيات القرن الماضي. هذا من شأنه أن يؤدي إلى ما يسمى معادلات لوتكا فولتيرا التي كانت بمثابة نقطة انطلاق لبيئة السكان الرياضية.

قال عالم الحشرات الأسترالي أ. قاد نيكولسون مجالات الدراسة المبكرة فيما يتعلق بعوامل الوفيات المعتمدة على الكثافة. H.G. Andrewartha و L. سيستمر بيرش في وصف كيفية تأثر السكان بالعوامل اللاأحيائية. لا يزال نهج أنظمة Lotka في علم البيئة يؤثر على المجال حتى يومنا هذا.

النمو السكاني يعكس التغيير في عدد الأفراد خلال فترة زمنية. يتأثر معدل النمو السكاني بمعدلات المواليد والوفيات ، والتي ترتبط بدورها بالموارد الموجودة في بيئتها أو بعوامل خارجية مثل المناخ والكوارث. انخفاض الموارد سيؤدي إلى انخفاض النمو السكاني. النمو اللوجستي يشير إلى النمو السكاني عندما تكون الموارد محدودة.

عندما يواجه حجم السكان موارد غير محدودة ، فإنه يميل إلى النمو بسرعة كبيرة. هذا يسمي النمو الأسي. البكتيريا ، على سبيل المثال ، ستنمو بشكل كبير عندما يُتاح لها الوصول إلى عناصر غذائية غير محدودة. ومع ذلك ، لا يمكن أن يستمر هذا النمو إلى أجل غير مسمى.

القدرة على التحمل: نظرًا لأن العالم الحقيقي لا يقدم موارد غير محدودة ، فإن عدد الأفراد في عدد متزايد من السكان سيصل في النهاية إلى نقطة تصبح فيها الموارد أكثر ندرة. ثم سيتباطأ معدل النمو ويستقر.

بمجرد أن يصل السكان إلى نقطة التسوية هذه ، فإنه يعتبر أكبر عدد من السكان يمكن أن تحافظ عليه البيئة. مصطلح هذه الظاهرة القدرة على التحمل. يمثل الحرف K القدرة الاستيعابية.

معدل النمو والولادة والوفيات: بالنسبة للنمو السكاني البشري ، استخدم الباحثون منذ فترة طويلة الديموغرافيا لدراسة التغيرات السكانية بمرور الوقت. هذه التغييرات ناتجة عن معدلات المواليد ومعدلات الوفيات.

عدد السكان الأكبر ، على سبيل المثال ، من شأنه أن يؤدي إلى معدلات مواليد أعلى لمجرد وجود عدد أكبر من الاصحاب المحتملين. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى ارتفاع معدلات الوفيات من المنافسة ومتغيرات أخرى مثل المرض.

يظل السكان مستقرين عندما تكون معدلات المواليد والوفيات متساوية. عندما تكون معدلات المواليد أكبر من معدلات الوفيات ، يزداد عدد السكان. عندما تفوق معدلات الوفيات معدلات المواليد ، ينخفض ​​عدد السكان. لكن هذا المثال لا يأخذ في الاعتبار الهجرة والنزوح.

متوسط ​​العمر المتوقع يلعب أيضًا دورًا في الديموغرافيا. عندما يعيش الأفراد لفترة أطول ، فإنهم يؤثرون أيضًا على الموارد والصحة وعوامل أخرى.

مصانع محدوده: يدرس علماء البيئة العوامل التي تحد من النمو السكاني. هذا يساعدهم على فهم التغييرات التي يمر بها السكان. كما أنه يساعدهم على التنبؤ بالمستقبل المحتمل للسكان.

الموارد في البيئة هي أمثلة على العوامل المحددة. على سبيل المثال ، تحتاج النباتات إلى كمية معينة من الماء والمواد المغذية وأشعة الشمس في منطقة ما. تتطلب الحيوانات الطعام والماء والمأوى والوصول إلى الأصدقاء ومناطق آمنة للتعشيش.

تنظيم السكان المعتمد على الكثافة: عندما يناقش علماء البيئة السكانية نمو السكان ، يكون ذلك من خلال عدسة العوامل التي تعتمد على الكثافة أو الكثافة المستقلة.

تنظيم السكان المعتمد على الكثافة يصف سيناريو تؤثر فيه كثافة السكان على معدل النمو والوفيات. يميل التنظيم المعتمد على الكثافة إلى أن يكون أكثر حيوية.

على سبيل المثال ، التنافس داخل الأنواع وفيما بينها على الموارد ، والأمراض ، الافتراس وتراكم النفايات كلها عوامل تعتمد على الكثافة. ستؤثر كثافة الفريسة المتاحة أيضًا على عدد الحيوانات المفترسة ، مما يتسبب في تحركها أو احتمال تجويعها.

تنظيم السكان المستقل عن الكثافة: في المقابل، تنظيم السكان المستقل عن الكثافة يشير إلى العوامل الطبيعية (الفيزيائية أو الكيميائية) التي تؤثر على معدلات الوفيات. بمعنى آخر ، يتأثر معدل الوفيات دون مراعاة الكثافة.

تميل هذه العوامل إلى أن تكون كارثية ، مثل الكوارث الطبيعية (مثل حرائق الغابات والزلازل). التلوث، ومع ذلك ، هو عامل مستقل عن الكثافة من صنع الإنسان ويؤثر على العديد من الأنواع. أزمة المناخ هي مثال آخر.

الدورات السكانية: يرتفع السكان وينخفضون بشكل دوري اعتمادًا على الموارد والمنافسة في البيئة. ومن الأمثلة على ذلك أختام المأوى ، التي تتأثر بالتلوث والصيد الجائر. يؤدي انخفاض الفريسة للأختام إلى زيادة موت الأختام. إذا زاد عدد المواليد ، فسيظل حجم السكان مستقرًا. ولكن إذا تجاوز عدد الوفيات عدد المواليد ، سينخفض ​​عدد السكان.

مثل تغير المناخ تستمر في التأثير على المجموعات الطبيعية ، يصبح استخدام نماذج البيولوجيا السكانية أكثر أهمية. تساعد الجوانب العديدة لبيئة السكان العلماء على فهم كيفية تفاعل الكائنات الحية بشكل أفضل ، وتساعد في استراتيجيات إدارة الأنواع والحفاظ عليها وحمايتها.