Befolkningsøkologi: definition, karakteristika, teori og eksempler

Økologer studerer, hvordan organismer interagerer med deres miljøer på jorden. Befolkningsøkologi er et mere specialiseret felt af undersøgelse af, hvordan og hvorfor populationer af disse organismer ændrer sig over tid.

Da den menneskelige befolkning vokser i det 21. århundrede, kan de oplysninger, der hentes fra befolkningsøkologien, hjælpe med planlægningen. Det kan også hjælpe med bestræbelser på at bevare andre arter.

I befolkningsbiologi, begrebet befolkning henviser til en gruppe medlemmer af en art, der bor i samme område.

Definitionen af befolkningsøkologi er undersøgelsen af, hvordan forskellige faktorer påvirker befolkningsvækst, overlevelsesrate og reproduktion og risiko for udryddelse.

Økologer bruger forskellige udtryk, når de forstår og diskuterer populationer af organismer. En befolkning er alle af en slags art, der bor et bestemt sted. Befolkningsstørrelse repræsenterer det samlede antal individer i et habitat. Befolkningstæthed henviser til hvor mange individer der bor i et bestemt område.

Befolkningsstørrelse er repræsenteret med bogstavet N, og det svarer til det samlede antal individer i en befolkning. Jo større en befolkning er, jo større er dens generiske variation og derfor dens potentiale for langvarig overlevelse. Øget befolkningsstørrelse kan dog føre til andre problemer, såsom overforbrug af ressourcer, der fører til et befolkningsnedbrud.

Befolkningstæthed henviser til antallet af personer i et bestemt område. Et område med lav densitet ville have flere organismer spredt. Områder med høj tæthed ville have flere individer, der boede tættere på hinanden, hvilket ville føre til større ressourcekonkurrence.

Befolkningsdispersion: Udbyder nyttige oplysninger om, hvordan arter interagerer med hinanden. Forskere kan lære mere om populationer ved at undersøge, hvordan de fordeles eller spredes.

Befolkningsfordeling beskriver, hvordan individer af en art spredes, uanset om de bor tæt på hinanden eller langt fra hinanden eller grupperet i grupper.

• Ensartet spredning henviser til organismer, der lever i et specifikt område. Et eksempel ville være pingviner. Pingviner lever i territorier, og inden for disse territorier rummer fuglene sig relativt ensartet.
• Tilfældig spredning henviser til spredningen af ​​individer såsom vinddispergerede frø, der falder tilfældigt efter rejsen.
• Klynget eller klumpet spredning henviser til en lige dråbe frø til jorden, snarere end at blive båret, eller til grupper af dyr, der lever sammen, såsom flokke eller skoler. Fiskeskoler udviser denne måde at sprede sig på.

Quadrat-metode: Ideelt set kunne befolkningsstørrelsen bestemmes ved at tælle hvert individ i et habitat. Dette er meget upraktisk i mange tilfælde, hvis ikke umuligt, så økologer er ofte nødt til at ekstrapolere sådanne oplysninger.

I tilfælde af meget små organismer, langsomme bevægere, planter eller andre ikke-mobile organismer, scanner forskere brug af det, der kaldes en kvadrat (ikke "kvadrant"; bemærk stavningen). En kvadrat indebærer markering af firkanter i samme størrelse inde i et habitat. Ofte bruges snor og træ. Derefter kan forskere lettere tælle individerne i kvadraten.

Forskellige kvadrater kan placeres i forskellige områder, så forskere får tilfældige prøver. De data, der indsamles ved at tælle individerne i kvadraterne, bruges derefter til at ekstrapolere befolkningsstørrelsen.

Marker og genskab: Naturligvis fungerer en kvadrat ikke for dyr, der bevæger sig meget rundt. Så for at bestemme populationsstørrelsen på flere mobile organismer bruger forskere en metode kaldet markere og genfange.

I dette scenarie fanges individuelle dyr og markeres derefter med et mærke, bånd, maling eller lignende. Dyret frigives tilbage i sit miljø. Derefter fanges et andet sæt dyr på et senere tidspunkt, og det sæt kan omfatte dem, der allerede er markeret, såvel som umærkede dyr.

Resultatet af fangst af både markerede og umærkede dyr giver forskere et forhold at bruge, og ud fra det kan de beregne estimeret populationsstørrelse.

Et eksempel på denne metode er den i Californiens kondor, hvor individer blev fanget og mærket for at følge populationsstørrelsen af ​​denne truede art. Denne metode er ikke ideel på grund af forskellige faktorer, så mere moderne metoder inkluderer radiosporing af dyr.

Thomas Malthus, der udgav et essay, der beskrev befolkningens forhold til naturressourcer, dannede den tidligste befolkningsteori økologi. Charles Darwin udvidede dette med sin ”overlevelse af de stærkeste” koncepter.

I sin historie stod økologi på begreberne fra andre studieretninger. En videnskabsmand, Alfred James Lotka, ændrede videnskabens gang, da han kom op med begyndelsen på befolkningsøkologi. Lotka søgte dannelsen af ​​et nyt felt af "fysisk biologi", hvor han indarbejdede en systemtilgang til at studere forholdet mellem organismer og deres miljø.

Biostatistikeren Raymond Pearl noterede sig Lotkas arbejde og samarbejdede med ham for at diskutere interaktioner med rovdyr og bytte.

Vito Volterra, en italiensk matematiker, begyndte at analysere rovdyr-bytteforhold i 1920'erne. Dette ville føre til, hvad der blev kaldt Lotka-Volterra ligninger der fungerede som et springbræt for matematisk befolkningsøkologi.

Australsk entomolog A.J. Nicholson førte de tidlige studieretninger vedrørende tæthedsafhængige dødelighedsfaktorer. H.G. Andrewartha og L.C. Birch fortsatte med at beskrive, hvordan populationer påvirkes af abiotiske faktorer. Lotkas systemtilgang til økologi påvirker stadig marken den dag i dag.

Befolkningsvækst afspejler ændringen i antallet af individer over en periode. Befolkningsvækst er påvirket af fødsels- og dødsrater, som igen er relateret til ressourcer i deres miljø eller eksterne faktorer som klima og katastrofer. Faldte ressourcer vil føre til en nedsat befolkningstilvækst. Logistisk vækst henviser til befolkningsvækst, når ressourcerne er begrænsede.

Når en befolkningsstørrelse støder på ubegrænsede ressourcer, har den en tendens til at vokse meget hurtigt. Dette kaldes eksponentiel vækst. Bakterier vil for eksempel vokse eksponentielt, når de får adgang til ubegrænsede næringsstoffer. En sådan vækst kan imidlertid ikke opretholdes på ubestemt tid.

Bæreevne: Fordi den virkelige verden ikke tilbyder ubegrænsede ressourcer, vil antallet af individer i en voksende befolkning til sidst nå et punkt, hvor ressourcerne bliver mindre. Derefter vil vækstraten sænkes og udjævne sig.

Når en befolkning når dette udjævningspunkt, betragtes det som den største befolkning, miljøet kan opretholde. Udtrykket for dette fænomen er bæreevne. Bogstavet K repræsenterer bæreevne.

Vækst, fødsel og dødsrate: Til menneskelig befolkningsvækst har forskere længe brugt demografi til at undersøge befolkningsændringer over tid. Sådanne ændringer skyldes fødselsrater og dødsfald.

Større befolkninger vil for eksempel føre til højere fødselsrater bare på grund af flere potentielle ægtefæller. Dette kan dog også føre til højere dødsfald fra konkurrence og andre variabler såsom sygdom.

Befolkningen forbliver stabil, når antallet af fødsler og dødsfald er ens. Når fødselsraterne er større end dødsraten, stiger befolkningen. Når dødsfald overstiger fødselsraten, går befolkningen ned. Dette eksempel tager dog ikke hensyn til indvandring og udvandring.

Forventet levealder spiller også en rolle i demografi. Når enkeltpersoner lever længere, påvirker de også ressourcer, sundhed og andre faktorer.

Begrænsende faktorer: Økologer studerer faktorer, der begrænser befolkningstilvæksten. Dette hjælper dem med at forstå de ændringer, som befolkningerne gennemgår. Det hjælper dem også med at forudsige potentielle futures for befolkningerne.

Ressourcer i miljøet er eksempler på begrænsende faktorer. For eksempel har planter brug for en vis mængde vand, næringsstoffer og sollys i et område. Dyr kræver mad, vand, husly, adgang til hjælpere og sikre områder til redning.

Tæthedsafhængig befolkningsregulering: Når befolkningsøkologer diskuterer befolkningens vækst, er det gennem linsen af ​​faktorer, der er tæthedsafhængige eller tæthedsuafhængige.

Tæthedsafhængig befolkningsregulering beskriver et scenario, hvor en befolkningstæthed påvirker dens vækstrate og dødelighed. Densitetsafhængig regulering har tendens til at være mere biotisk.

F.eks. Konkurrence inden for og mellem arter om ressourcer, sygdomme, rovdyr og affaldsopbygning repræsenterer alle densitetsafhængige faktorer. Tætheden af ​​tilgængeligt bytte ville også påvirke rovdyrpopulationen og få dem til at bevæge sig eller potentielt sulte.

Tæthedsuafhængig befolkningsregulering: I modsætning, tæthedsuafhængig befolkningsregulering henviser til naturlige (fysiske eller kemiske) faktorer, der påvirker dødeligheden. Med andre ord påvirkes dødeligheden uden at der tages højde for densiteten.

Disse faktorer har tendens til at være katastrofale, såsom naturkatastrofer (f.eks. Brande og jordskælv). Forureninger imidlertid en menneskeskabt densitetsuafhængig faktor, der påvirker mange arter. Klimakrise er et andet eksempel.

Befolkningscyklusser: Befolkningen stiger og falder på en cyklisk måde afhængigt af ressourcerne og konkurrencen i miljøet. Et eksempel kan være havnsæler, der er ramt af forurening og overfiskeri. Nedsat bytte for sælerne fører til øget sældød. Hvis antallet af fødsler steg, ville befolkningsstørrelsen forblive stabil. Men hvis deres død oversteg fødslen, ville befolkningen falde.

Som klima forandring fortsætter med at påvirke naturlige populationer, bliver brugen af ​​populationsbiologiske modeller vigtigere. De mange facetter af befolkningsøkologi hjælper forskere bedre med at forstå, hvordan organismer interagerer, og hjælper med strategier til artsforvaltning, konservering og beskyttelse.