Populationsökologie: Definition, Eigenschaften, Theorie & Beispiele

Ökologen untersuchen, wie Organismen mit ihrer Umwelt auf der Erde interagieren. Populationsökologie ist ein spezialisierteres Forschungsgebiet, wie und warum sich die Populationen dieser Organismen im Laufe der Zeit ändern.

Da die menschliche Bevölkerung im 21. Jahrhundert wächst, können die aus der Bevölkerungsökologie gewonnenen Informationen bei der Planung hilfreich sein. Es kann auch bei Bemühungen helfen, andere Arten zu erhalten.

Im Populationsbiologie, der Begriff Population bezieht sich auf eine Gruppe von Mitgliedern einer Art, die im selben Gebiet leben.

Die Definition von Populationsökologie ist die Untersuchung, wie verschiedene Faktoren das Bevölkerungswachstum, die Überlebens- und Reproduktionsraten sowie das Aussterberisiko beeinflussen.

Ökologen verwenden verschiedene Begriffe, wenn sie Populationen von Organismen verstehen und diskutieren. Eine Population besteht aus einer Art von Spezies, die an einem bestimmten Ort lebt.

Einwohnerzahl wird durch den Buchstaben N dargestellt und entspricht der Gesamtzahl der Individuen in einer Population. Je größer eine Population ist, desto größer ist ihre generische Variation und damit ihr Potenzial für das langfristige Überleben. Eine erhöhte Bevölkerungsgröße kann jedoch zu anderen Problemen führen, wie beispielsweise einer Übernutzung von Ressourcen, die zu einem Bevölkerungszusammenbruch führt.

Bevölkerungsdichte bezieht sich auf die Anzahl der Personen in einem bestimmten Gebiet. In einem Gebiet mit geringer Dichte würden sich mehr Organismen ausbreiten. In Gebieten mit hoher Dichte würden mehr Individuen näher zusammenleben, was zu einem stärkeren Ressourcenwettbewerb führen würde.

Bevölkerungsverteilung: Liefert hilfreiche Informationen darüber, wie Arten miteinander interagieren. Forscher können mehr über Populationen erfahren, indem sie ihre Verteilung oder Verteilung untersuchen.

Die Populationsverteilung beschreibt, wie die Individuen einer Art verteilt sind, egal ob sie dicht beieinander oder weit voneinander entfernt leben oder sich zu Gruppen zusammenschließen.

• Gleichmäßige Verteilung bezieht sich auf Organismen, die in einem bestimmten Gebiet leben. Ein Beispiel wären Pinguine. Pinguine leben in Territorien, und innerhalb dieser Territorien verteilen sich die Vögel relativ gleichmäßig.
• Zufällige Streuung bezieht sich auf die Verbreitung von Individuen wie z.
• Geclusterte oder verklumpte Dispersion bezieht sich auf einen geraden Tropfen von Samen auf den Boden, anstatt getragen zu werden, oder auf Gruppen von Tieren, die zusammenleben, wie Herden oder Schulen. Fischschwärme weisen diese Art der Verbreitung auf.

Quadratische Methode: Idealerweise könnte die Populationsgröße bestimmt werden, indem jedes Individuum in einem Habitat gezählt wird. Dies ist in vielen Fällen höchst unpraktisch, wenn nicht sogar unmöglich, sodass Ökologen solche Informationen oft extrapolieren müssen.

Bei sehr kleinen Organismen, Slow Movern, Pflanzen oder anderen nicht beweglichen Organismen scannen die Wissenschaftler mit dem sogenannten a Quadrat (nicht "Quadrant"; beachte die Schreibweise). Ein Quadrat bedeutet, dass gleich große Quadrate innerhalb eines Habitats markiert werden. Oft werden Schnur und Holz verwendet. Dann können Forscher die Individuen innerhalb des Quadrats leichter zählen.

Verschiedene Quadrate können in verschiedenen Bereichen platziert werden, sodass die Forscher zufällige Stichproben erhalten. Die durch das Zählen der Individuen in den Quadraten gesammelten Daten werden dann verwendet, um die Populationsgröße zu extrapolieren.

Markieren und erneut einfangen: Offensichtlich würde ein Quadrat nicht für Tiere funktionieren, die sich viel bewegen. Um die Populationsgröße mobiler Organismen zu bestimmen, verwenden Wissenschaftler eine Methode namens markieren und wieder einfangen.

In diesem Szenario werden einzelne Tiere eingefangen und dann mit einem Tag, Band, Farbe oder ähnlichem markiert. Das Tier wird wieder in seine Umgebung entlassen. Dann wird zu einem späteren Zeitpunkt eine weitere Gruppe von Tieren gefangen, und diese Gruppe kann sowohl bereits markierte als auch nicht markierte Tiere umfassen.

Das Ergebnis des Fangs sowohl markierter als auch nicht markierter Tiere gibt den Forschern ein Verhältnis zur Verwendung, und daraus können sie die geschätzte Populationsgröße berechnen.

Ein Beispiel für diese Methode ist die des kalifornischen Kondors, bei der Individuen gefangen und markiert wurden, um die Populationsgröße dieser bedrohten Art zu verfolgen. Diese Methode ist aufgrund verschiedener Faktoren nicht ideal, so dass modernere Methoden die Radioverfolgung von Tieren umfassen.

Thomas Malthus, der einen Aufsatz veröffentlichte, der die Beziehung der Bevölkerung zu natürlichen Ressourcen beschrieb, bildete die früheste Theorie der Bevölkerung Ökologie. Charles Darwin hat dies mit seinen „Survival of the Fittest“-Konzepten erweitert.

In ihrer Geschichte stützte sich die Ökologie auf die Konzepte anderer Studienrichtungen. Ein Wissenschaftler, Alfred James Lotka, änderte den Lauf der Wissenschaft, als er die Anfänge der Populationsökologie erfand. Lotka strebte die Bildung eines neuen Feldes der „physikalischen Biologie“ an, in das er einen systemischen Ansatz zur Untersuchung der Beziehung zwischen Organismen und ihrer Umwelt einführte.

Der Biostatistiker Raymond Pearl nahm Lotkas Arbeit zur Kenntnis und arbeitete mit ihm zusammen, um die Interaktionen zwischen Räuber und Beute zu diskutieren.

Vito Volterra, ein italienischer Mathematiker, begann in den 1920er Jahren mit der Analyse von Räuber-Beute-Beziehungen. Dies würde zu dem führen, was genannt wurde Lotka-Volterra-Gleichungen die als Sprungbrett für die mathematische Populationsökologie diente.

Der australische Entomologe A.J. Nicholson leitete die frühen Studienfelder zu dichteabhängigen Mortalitätsfaktoren. H. G. Andrewartha und L. C. Birch würde weiter beschreiben, wie Populationen von abiotischen Faktoren beeinflusst werden. Lotkas systemischer Ansatz zur Ökologie beeinflusst das Feld bis heute.

Bevölkerungswachstum spiegelt die Veränderung der Personenzahl über einen bestimmten Zeitraum wider. Die Bevölkerungswachstumsrate wird durch Geburten- und Sterberaten beeinflusst, die wiederum mit Ressourcen in ihrer Umgebung oder äußeren Faktoren wie Klima und Katastrophen zusammenhängen. Verringerte Ressourcen führen zu einem geringeren Bevölkerungswachstum. Logistisches Wachstum bezieht sich auf das Bevölkerungswachstum bei begrenzten Ressourcen.

Wenn eine Bevölkerungsgröße auf unbegrenzte Ressourcen trifft, neigt sie dazu, sehr schnell zu wachsen. Das nennt man exponentielles Wachstum. Bakterien zum Beispiel werden exponentiell wachsen, wenn sie Zugang zu unbegrenzten Nährstoffen erhalten. Ein solches Wachstum kann jedoch nicht unbegrenzt aufrechterhalten werden.

Tragfähigkeit: Da die reale Welt keine unbegrenzten Ressourcen bietet, wird die Zahl der Individuen in einer wachsenden Bevölkerung irgendwann einen Punkt erreichen, an dem die Ressourcen knapper werden. Dann wird sich die Wachstumsrate verlangsamen und abflachen.

Sobald eine Population diesen Abflachungspunkt erreicht, gilt sie als die größte Population, die die Umwelt ertragen kann. Der Begriff für dieses Phänomen ist Tragfähigkeit. Der Buchstabe K steht für die Tragfähigkeit.

Wachstum, Geburten- und Sterberate: Für das Bevölkerungswachstum haben Forscher seit langem die Demografie verwendet, um die Bevölkerungsveränderungen im Laufe der Zeit zu untersuchen. Solche Veränderungen resultieren aus Geburten- und Sterberaten.

Größere Populationen würden beispielsweise nur wegen mehr potentieller Partner zu höheren Geburtenraten führen. Dies kann jedoch auch zu höheren Sterberaten durch Konkurrenz und andere Variablen wie Krankheiten führen.

Die Bevölkerung bleibt stabil, wenn die Geburten- und Sterberaten gleich sind. Wenn die Geburtenraten höher sind als die Sterberaten, nimmt die Bevölkerung zu. Wenn die Sterberaten die Geburtenraten übersteigen, geht die Bevölkerung zurück. Dieses Beispiel berücksichtigt jedoch nicht die Ein- und Auswanderung.

Auch die Lebenserwartung spielt eine Rolle Demographie. Wenn Individuen länger leben, wirken sie sich auch auf Ressourcen, Gesundheit und andere Faktoren aus.

Limitierende Faktoren: Ökologen untersuchen Faktoren, die das Bevölkerungswachstum begrenzen. Dies hilft ihnen, die Veränderungen der Bevölkerung zu verstehen. Es hilft ihnen auch, die potenzielle Zukunft der Bevölkerung vorherzusagen.

Ressourcen in der Umwelt sind Beispiele für limitierende Faktoren. Pflanzen benötigen beispielsweise eine bestimmte Menge an Wasser, Nährstoffen und Sonnenlicht in einem Bereich. Tiere benötigen Nahrung, Wasser, Unterschlupf, Zugang zu Partnern und sichere Nistplätze.

Dichteabhängige Populationsregulation: Wenn Populationsökologen das Wachstum einer Population diskutieren, geschieht dies durch die Linse von Faktoren, die dichteabhängig oder dichteunabhängig sind.

Dichteabhängige Populationsregulation beschreibt ein Szenario, in dem die Dichte einer Population ihre Wachstumsrate und Sterblichkeit beeinflusst. Die dichteabhängige Regulation ist eher biotisch.

Zum Beispiel Konkurrenz innerhalb und zwischen Arten um Ressourcen, Krankheiten, Raub und Abfallansammlung stellen alle dichteabhängige Faktoren dar. Die Dichte der verfügbaren Beute würde sich auch auf die Population der Raubtiere auswirken und dazu führen, dass sie sich bewegen oder möglicherweise verhungern.

Dichteunabhängige Populationsregulierung: Im Gegensatz, dichteunabhängige Bevölkerungsregulierung bezieht sich auf natürliche (physikalische oder chemische) Faktoren, die die Sterblichkeitsraten beeinflussen. Mit anderen Worten, die Sterblichkeit wird beeinflusst, ohne dass die Dichte berücksichtigt wird.

Diese Faktoren sind in der Regel katastrophal, wie beispielsweise Naturkatastrophen (z. B. Waldbrände und Erdbeben). Verschmutzungist jedoch ein von der Dichte unabhängiger Faktor, der viele Arten betrifft. Die Klimakrise ist ein weiteres Beispiel.

Bevölkerungszyklen: Die Bevölkerungen steigen und sinken zyklisch, abhängig von den Ressourcen und der Konkurrenz in der Umwelt. Ein Beispiel wären Seehunde, die von Umweltverschmutzung und Überfischung betroffen sind. Verminderte Beute für die Robben führt zu einem erhöhten Robbensterben. Wenn die Zahl der Geburten steigen würde, würde diese Bevölkerungsgröße stabil bleiben. Aber wenn ihr Tod die Geburten überstieg, würde die Bevölkerung zurückgehen.

Wie Klimawandel weiterhin Auswirkungen auf natürliche Populationen hat, wird der Einsatz von Populationsbiologiemodellen immer wichtiger. Die vielen Facetten der Populationsökologie helfen Wissenschaftlern, besser zu verstehen, wie Organismen interagieren, und helfen bei Strategien für Artenmanagement, Erhaltung und Schutz.