Ekologové studují, jak organismy interagují s jejich prostředím na Zemi. Populační ekologie je specializovanější studijní obor, jak a proč se populace těchto organismů v průběhu času mění.
Jak lidská populace roste v 21. století, informace získané z populační ekologie mohou pomoci při plánování. Může také pomoci s úsilím o zachování jiných druhů.
Definice ekologie populace
v populační biologie, termín populace Termín „skupina“ označuje skupinu členů druhu žijícího ve stejné oblasti.
Definice populační ekologie je studie o tom, jak různé faktory ovlivňují populační růst, míru přežití a reprodukce a riziko vyhynutí.
Charakteristika ekologie populace
Ekologové používají různé pojmy, když chápou a diskutují o populacích organismů. Populace je jeden druh druhu žijící na konkrétním místě. Velikost populace představuje celkový počet jedinců v prostředí. Hustota obyvatel odkazuje na to, kolik lidí žije v určité oblasti.
Velikost populace je reprezentováno písmenem N a rovná se celkovému počtu jedinců v populaci. Čím větší populace, tím větší je její generická variabilita, a tím i její potenciál pro dlouhodobé přežití. Zvýšená velikost populace však může vést k dalším problémům, jako je nadměrné využívání zdrojů vedoucí ke zhroucení populace.
Hustota obyvatel odkazuje na počet jednotlivců v konkrétní oblasti. V oblasti s nízkou hustotou by se rozšířilo více organismů. V oblastech s vysokou hustotou by více lidí žilo blíže k sobě, což by vedlo k větší konkurenci zdrojů.
Rozptyl populace: Poskytuje užitečné informace o vzájemném působení druhů. Vědci se mohou dozvědět více o populacích studiem jejich způsobu distribuce nebo rozptýlení.
Distribuce populace popisuje, jak jsou jednotlivci druhu rozloženi, ať už žijí v těsné vzájemné blízkosti nebo daleko od sebe, nebo jsou seskupeni do skupin.
- Rovnoměrný rozptyl označuje organismy, které žijí na konkrétním území. Jedním příkladem mohou být tučňáci. Tučňáci žijí na územích a na těchto územích se ptáci rozmisťují relativně jednotně.
- Náhodná disperze označuje šíření jedinců, jako jsou větrem rozptýlená semena, která náhodně padají po cestování.
- Shlukovaná nebo shlukovaná disperze odkazuje na přímou kapku semen na zem, spíše než na přenášení, nebo na skupiny zvířat žijících společně, jako jsou stáda nebo školy. Hejna ryb vykazují tento způsob rozptylu.
Jak se počítá velikost a hustota populace
Kvadratická metoda: V ideálním případě lze velikost populace určit spočítáním každého jednotlivce na stanovišti. To je v mnoha případech velmi nepraktické, ne-li nemožné, proto musí ekologové takové informace často extrapolovat.
V případě velmi malých organismů, pomalých pohybů, rostlin nebo jiných nepohyblivých organismů skenují vědci tzv. kvadrat (ne „kvadrant“; všimněte si pravopisu). Kvadrát znamená odznačení čtverců stejné velikosti uvnitř stanoviště. Často se používá provázek a dřevo. Poté mohou vědci snáze spočítat jednotlivce v kvadrátu.
Různé kvadraty lze umístit do různých oblastí, aby vědci získali náhodné vzorky. Data shromážděná z počítání jednotlivců v kvadrátech se poté použijí k extrapolaci velikosti populace.
Označte a znovu zachyťte: Je zřejmé, že kvadrát by nefungoval pro zvířata, která se hodně pohybují. Vědci tedy k určení velikosti populace mobilnějších organismů používají metodu zvanou označit a znovu zachytit.
V tomto scénáři jsou jednotlivá zvířata zajata a poté označena štítkem, páskou, barvou nebo něčím podobným. Zvíře je vypuštěno zpět do svého prostředí. Později je zajata další sada zvířat a tato sada může zahrnovat již označená i neoznačená zvířata.
Výsledek zachycení označených i neoznačených zvířat dává vědcům poměr k použití, a z toho mohou vypočítat odhadovanou velikost populace.
Příkladem této metody je kalifornský kondor, ve kterém byli jedinci zajati a označeni, aby sledovali velikost populace tohoto ohroženého druhu. Tato metoda není ideální kvůli různým faktorům, takže modernější metody zahrnují rádiové sledování zvířat.
Teorie populační ekologie
Thomas Malthus, který publikoval esej popisující vztah populace k přírodním zdrojům, vytvořil nejranější teorii populace ekologie. Charles Darwin to rozšířil svými koncepty „přežití nejschopnějších“.
Ve své historii se ekologie opírala o koncepty jiných studijních oborů. Jeden vědec, Alfred James Lotka, když změnil směr vědy, když přišel s počátky populační ekologie. Lotka hledal vytvoření nového oboru „fyzikální biologie“, do kterého začlenil systémový přístup ke studiu vztahu mezi organismy a jejich prostředím.
Biostatista Raymond Pearl vzal na vědomí práci Lotky a spolupracoval s ním na diskusích o interakcích predátorů a kořistí.
Vito Volterra, italský matematik, začal ve dvacátých letech analyzovat vztahy dravec-kořist. To by vedlo k tomu, čemu se říkalo Rovnice Lotka-Volterra který sloužil jako odrazový můstek pro matematickou populační ekologii.
Australský entomolog A.J. Nicholson vedl rané obory týkající se faktorů úmrtnosti závislých na hustotě. H.G. Andrewartha a L.C. Birch by dále popsal, jak jsou populace ovlivňovány abiotickými faktory. Systémový přístup Lotky k ekologii ovlivňuje pole dodnes.
Míra růstu populace a příklady
Populační růst odráží změnu v počtu jednotlivců za určité časové období. Míra populačního růstu je ovlivněna mírou porodnosti a úmrtnosti, která zase souvisí se zdroji v jejich prostředí nebo s vnějšími faktory, jako je klima a katastrofy. Snížené zdroje povedou ke snížení populačního růstu. Logistický růst odkazuje na populační růst, když jsou zdroje omezené.
Když velikost populace narazí na neomezené zdroje, má tendenci velmi rychle růst. Tomu se říká exponenciální růst. Například bakterie budou exponenciálně růst, když jim bude poskytnut přístup k neomezenému množství živin. Takový růst však nelze udržet donekonečna.
Nosnost: Protože skutečný svět nenabízí neomezené zdroje, počet jednotlivců v rostoucí populaci nakonec dosáhne bodu, kdy se zdroje stanou vzácnějšími. Pak se tempo růstu zpomalí a vyrovná.
Jakmile populace dosáhne tohoto bodu ustálení, je považována za největší populaci, kterou může životní prostředí udržet. Termín pro tento jev je nosnost. Písmeno K představuje nosnost.
Růst, narození a úmrtnost: Pro růst lidské populace vědci dlouho používali demografii ke studiu změn populace v průběhu času. Tyto změny jsou výsledkem porodnosti a úmrtnosti.
Například větší populace by vedla k vyšší porodnosti jen kvůli více potenciálním partnerům. To však může také vést k vyšší míře úmrtnosti na konkurenci a další proměnné, jako je nemoc.
Populace zůstávají stabilní, když je míra narození a úmrtí stejná. Když je míra porodnosti vyšší než míra úmrtnosti, populace se zvyšuje. Když míra úmrtnosti překoná porodnost, populace klesá. Tento příklad však nezohledňuje přistěhovalectví a emigraci.
Střední délka života hraje také roli v demografie. Když jednotlivci žijí déle, ovlivňují to také zdroje, zdraví a další faktory.
Omezující faktory: Ekologové studují faktory, které omezují růst populace. To jim pomáhá pochopit změny, kterými populace procházejí. Pomáhá jim také předvídat potenciální budoucnost pro populace.
Zdroje v životním prostředí jsou příklady omezujících faktorů. Například rostliny v určité oblasti potřebují určité množství vody, živin a slunečního světla. Zvířata potřebují jídlo, vodu, přístřeší, přístup k kamarádům a bezpečné oblasti pro hnízdění.
Regulace populace závislá na hustotě: Když populační ekologové diskutují o růstu populace, je to objektiv faktorů, které jsou závislé na hustotě nebo na hustotě nezávislé.
Regulace populace závislá na hustotě popisuje scénář, ve kterém hustota obyvatelstva ovlivňuje jeho růst a úmrtnost. Regulace závislá na hustotě má tendenci být biotičtější.
Například soutěž v rámci a mezi druhy o zdroje, nemoci, predace a hromadění odpadu představují faktory závislé na hustotě. Hustota dostupné kořisti by také ovlivnila populaci predátorů, což by způsobilo jejich pohyb nebo potenciální hladovění.
Regulace populace nezávislá na hustotě: V porovnání, regulace populace nezávislá na hustotě označuje přírodní (fyzikální nebo chemické) faktory, které ovlivňují úmrtnost. Jinými slovy, úmrtnost je ovlivněna bez zohlednění hustoty.
Tyto faktory bývají katastrofické, například přírodní katastrofy (např. Požáry a zemětřesení). Znečištěníje však člověkem vytvořený faktor nezávislý na hustotě, který ovlivňuje mnoho druhů. Dalším příkladem je klimatická krize.
Populační cykly: Populace cyklicky stoupají a klesají v závislosti na zdrojích a konkurenci v životním prostředí. Příkladem by mohla být tuleň obecná ovlivněná znečištěním a nadměrným rybolovem. Snížená kořist tuleňů vede ke zvýšené smrti tuleňů. Pokud by se počet porodů zvýšil, velikost populace by zůstala stabilní. Pokud by však jejich úmrtnost předstihla narození, populace by klesla.
Tak jako klimatická změna nadále ovlivňuje přirozené populace, využívání modelů populační biologie nabývá na důležitosti. Mnoho aspektů populační ekologie pomáhá vědcům lépe porozumět tomu, jak organismy interagují, a pomáhá při strategiích pro správu, ochranu a ochranu druhů.