Rahvaarvu ökoloogia: määratlus, omadused, teooria ja näited

Ökoloogid uurivad, kuidas organismid suhtlevad oma maakeskkonnas. Rahvastikuökoloogia on spetsiifilisem uurimisvaldkond, kuidas ja miks nende organismide populatsioonid aja jooksul muutuvad.

Kuna inimpopulatsioon 21. sajandil kasvab, võib populatsiooniökoloogiast saadud teave planeerimisel abiks olla. See võib aidata ka teiste liikide säilitamisel.

Sisse populatsiooni bioloogia, termin elanikkonnast viitab samas piirkonnas elavate liikide rühmale.

Mõiste rahvastiku ökoloogia on uuring selle kohta, kuidas erinevad tegurid mõjutavad rahvastiku kasvu, ellujäämise ja paljunemise määra ning väljasuremisohtu.

Ökoloogid kasutavad organismide populatsioonide mõistmisel ja arutamisel erinevaid termineid. Populatsioon on kõik ühte liiki liigid, kes elavad kindlas asukohas. Rahvaarv tähistab elupaikade isendite koguarvu. Rahvastiku tihedus viitab sellele, kui palju inimesi elab teatud piirkonnas.

Rahvaarv on täht N ja see võrdub populatsiooni isendite koguarvuga. Mida suurem on populatsioon, seda suurem on selle üldine varieeruvus ja seega ka pikaajalise ellujäämise potentsiaal. Rahvaarvu suurenemine võib aga kaasa tuua muid probleeme, näiteks ressursside ületarbimine, mis viib rahvastiku krahhini.

Rahvastiku tihedus viitab konkreetses piirkonnas olevate isikute arvule. Madala tihedusega piirkonnas leviks rohkem organisme. Suure tihedusega piirkondades elaks rohkem inimesi lähemal, mis suurendaks ressursside konkurentsi.

Rahvastiku hajumine: Saab kasulikku teavet selle kohta, kuidas liigid omavahel suhtlevad. Teadlased saavad populatsioonide kohta rohkem teada saada, uurides nende jaotumist või hajutamist.

Populatsioonijaotus kirjeldab, kuidas liigi isendid on levinud, kas nad elavad üksteise lähedal või üksteisest kaugel või gruppidesse koondatuna.

• Ühtlane hajumine viitab organismidele, kes elavad kindlal territooriumil. Üks näide oleks pingviinid. Pingviinid elavad territooriumidel ja nende territooriumil asuvad linnud suhteliselt ühtlaselt.
• Juhuslik hajumine viitab selliste isikute levikule nagu tuule hajutatud seemned, mis langevad pärast reisimist juhuslikult.
• Klasterdatud või tükeldatud dispersioon viitab seemnete sirgjoonelisele langemisele maapinnale, mitte vedamisele, või koos elavatele loomarühmadele, nagu karjad või koolid. Kalakoolides on selline hajutatus.

Kvadrati meetod: Ideaalis võiks populatsiooni suuruse määrata, loendades iga elupaiga isendi. See on paljudel juhtudel äärmiselt ebapraktiline, kui mitte võimatu, seetõttu peavad ökoloogid sellist teavet sageli ekstrapoleerima.

Väga väikeste organismide, aeglaselt liikuvate, taimede või muude liikumatute organismide puhul kasutavad teadlased skaneeringut nn kvadraat (mitte "kvadrand"; märkige kirjapilt). Kvadrati puhul märgitakse elupaiga sees sama suur ruut. Sageli kasutatakse nööri ja puitu. Seejärel saavad teadlased kvadrati isendeid kergemini üles lugeda.

Erinevaid kvadraate saab paigutada erinevatesse piirkondadesse, nii et teadlased saaksid juhuslikke proove. Kvadrates olevate isendite loendamisel kogutud andmeid kasutatakse seejärel populatsiooni suuruse ekstrapoleerimiseks.

Märgi ja jäädvusta: Loomulikult ei sobiks kvadrati loomade jaoks, kes liiguvad palju ringi. Nii et liikuvamate organismide populatsiooni suuruse määramiseks kasutavad teadlased meetodit, mida nimetatakse märk ja uuesti kinni.

Selle stsenaariumi korral püütakse üksikud loomad kinni ja märgistatakse seejärel sildi, riba, värvi või muu sarnasega. Loom lastakse tagasi oma keskkonda. Seejärel võetakse hiljem kinni veel üks loomade komplekt ja see komplekt võib hõlmata nii juba märgistatud loomi kui ka märgistamata loomi.

Nii märgistatud kui ka märgistamata loomade püüdmise tulemus annab teadlastele kasutussuhte ja selle põhjal saavad nad arvutada populatsiooni hinnangulise suuruse.

Selle meetodi näiteks on California kondori meetod, kus isikud tabati ja märgistati, et jälgida selle ohustatud liigi populatsiooni suurust. See meetod ei ole erinevate tegurite tõttu ideaalne, seetõttu hõlmavad kaasaegsemad meetodid loomade jälgimist raadio teel.

Thomas Malthus, kes avaldas essee, mis kirjeldas elanikkonna suhet loodusvaradega, moodustas varaseima rahvastiku teooria ökoloogia. Charles Darwin laiendas seda oma "kõige paremate ellujäämise" kontseptsioonidega.

Oma ajaloos tugines ökoloogia teiste uurimisvaldkondade mõistetele. Üks teadlane, Alfred James Lotka, muutis teaduse kulgu, kui ta mõtles välja populatsiooniökoloogia alguse. Lotka taotles uue füüsikalise bioloogia valdkonna moodustamist, milles ta integreeris süsteemse lähenemisviisi organismide ja nende keskkonna vahelise suhte uurimiseks.

Biostatistik Raymond Pearl võttis Lotka töö teadmiseks ja tegi temaga koostööd, et arutada kiskja ja saagi vastastikust mõju.

Vito VolterraItaalia matemaatik hakkas 1920. aastatel analüüsima kiskja-saaklooma suhteid. See viiks nn Lotka-Volterra võrrandid mis toimis matemaatilise populatsiooniökoloogia hüppelauana.

Austraalia entomoloog A.J. Nicholson juhtis varajasi uurimisvaldkondi tihedusest sõltuvate suremustegurite osas. H.G. Andrewartha ja L.C. Kask kirjeldab edasi, kuidas abiootilised tegurid mõjutavad populatsioone. Lotka süsteemne lähenemine ökoloogiale mõjutab seda valdkonda tänapäevani.

Rahvaarvu kasv peegeldab isikute arvu muutust teatud aja jooksul. Rahvaarvu kasvu mõjutab sündimus ja suremus, mis on omakorda seotud nende keskkonnas leiduvate ressurssidega või väliste teguritega, nagu kliima ja katastroofid. Ressursside vähenemine viib rahvastiku kasvu vähenemiseni. Logistiline kasv viitab rahvaarvu kasvule, kui ressursid on piiratud.

Kui populatsiooni suurus kohtub piiramatute ressurssidega, kipub see väga kiiresti kasvama. Seda nimetatakse eksponentsiaalne kasv. Näiteks bakterid kasvavad eksponentsiaalselt, kui neile antakse juurdepääs piiramatutele toitainetele. Sellist kasvu ei saa aga lõpmatuseni jätkata.

Kandevõime: Kuna tegelik maailm ei paku piiramatuid ressursse, jõuab kasvavas rahvastikus olevate inimeste arv lõpuks ressursside nappuseni. Siis kasvutempo aeglustub ja ühtlustub.

Kui elanikkond jõuab sellesse tasanduspunkti, peetakse seda suurimaks elanikkonnaks, mida keskkond suudab säilitada. Selle nähtuse mõiste on kandevõime. K-täht tähistab kandevõimet.

Kasv, sünd ja suremus: Inimeste populatsiooni kasvu jaoks on teadlased juba ammu kasutanud demograafiat, et uurida rahvastiku muutusi ajas. Sellised muutused tulenevad sündimusest ja suremusest.

Suurem populatsioon tooks näiteks suurema potentsiaalse kaaslase tõttu suurema sündimuse. See võib aga põhjustada ka kõrgemat suremust konkurentsi ja muude muutujate, näiteks haiguste tõttu.

Elanikkond jääb stabiilseks, kui sündimus ja suremus on võrdsed. Kui sündimus on suurem kui suremus, suureneb rahvastik. Kui suremus ületab sündimust, väheneb elanikkond. Selles näites ei võeta aga arvesse sisserännet ja väljarännet.

Oma rolli mängib ka eluiga demograafia. Kui inimesed elavad kauem, mõjutavad nad ka ressursse, tervist ja muid tegureid.

Piiravad tegurid: Ökoloogid uurivad rahvastiku kasvu piiravaid tegureid. See aitab neil mõista elanikkonna muutusi. See aitab neil ennustada ka populatsioonide potentsiaalset tulevikku.

Keskkonna ressursid on näited piiravatest teguritest. Näiteks vajavad taimed piirkonnas teatud kogust vett, toitaineid ja päikesevalgust. Loomad vajavad pesitsemiseks toitu, vett, peavarju, ligipääsu kaaslastele ja ohutuid alasid.

Tihedusest sõltuv rahvastiku regulatsioon: Kui populatsiooniökoloogid arutavad populatsiooni kasvu üle, toimub see tihedusest või tihedusest sõltumatute tegurite kaudu.

Tihedusest sõltuv rahvastiku reguleerimine kirjeldab stsenaariumi, kus populatsiooni tihedus mõjutab selle kasvukiirust ja suremust. Tihedusest sõltuv regulatsioon kipub olema biootilisem.

Näiteks konkurents liikide sees ja nende vahel ressursside, haiguste, kisklus ja jäätmete kogumine esindavad kõik tihedusest sõltuvaid tegureid. Saadaval saakloomade tihedus mõjutaks ka kiskjate populatsiooni, põhjustades nende liikumist või potentsiaalset nälga.

Tihedusest sõltumatu rahvastiku reguleerimine: Seevastu tihedusest sõltumatu rahvastiku reguleerimine viitab looduslikele (füüsikalistele või keemilistele) teguritele, mis mõjutavad suremust. Teisisõnu, suremust mõjutatakse ilma tihedust arvesse võtmata.

Need tegurid kipuvad olema katastroofilised, näiteks loodusõnnetused (nt kulutulekahjud ja maavärinad). Reostuson aga inimese loodud tihedusest sõltumatu tegur, mis mõjutab paljusid liike. Kliimakriis on veel üks näide.

Rahvastikutsüklid: Rahvastik tõuseb ja langeb tsükliliselt, sõltuvalt ressurssidest ja konkurentsist keskkonnas. Näitena võib tuua reostusest ja ülepüügist mõjutatud merihülged. Hüljeste saagikuse vähenemine toob kaasa hüljeste suurema surma. Kui sündide arv peaks suurenema, jääks see populatsiooni suurus stabiilseks. Kuid kui nende surm ületaks sündide arvu, väheneks elanikkond.

As kliimamuutus mõjutab jätkuvalt looduslikke populatsioone, muutub populatsioonibioloogia mudelite kasutamine olulisemaks. Populatsiooniökoloogia paljud tahud aitavad teadlastel paremini mõista, kuidas organismid suhtlevad, ning aitavad kaasa liikide majandamise, kaitse ja kaitse strateegiates.