Ekologit tutkivat, kuinka organismit ovat vuorovaikutuksessa ympäristöönsä maan päällä. Väestöekologia on erikoistuneempi tutkimusalue, kuinka ja miksi näiden organismien populaatiot muuttuvat ajan myötä.
Ihmisväestön kasvaessa 2000-luvulla väestöekologiasta saatu tieto voi auttaa suunnittelussa. Se voi myös auttaa pyrkimyksissä säilyttää muita lajeja.
Väestön ekologian määritelmä
Sisään väestöbiologia, termi väestö viittaa ryhmään saman alueen eläviä lajien jäseniä.
Määritelmä väestön ekologia on tutkimus siitä, kuinka erilaiset tekijät vaikuttavat väestön kasvuun, eloonjäämiseen ja lisääntymiseen sekä sukupuuttoon.
Väestöekologian ominaisuudet
Ekologit käyttävät erilaisia termejä ymmärtäessään ja keskustellessaan organismipopulaatioista. Populaatio on kaikki tietyntyyppisiä lajeja, jotka asuvat tietyssä paikassa. Populaation koko edustaa elinympäristön yksilöiden kokonaismäärää. Väestötiheys viittaa siihen, kuinka monta henkilöä asuu tietyllä alueella.
Populaation koko on merkitty kirjaimella N, ja se on sama kuin populaation yksilöiden kokonaismäärä. Mitä suurempi populaatio on, sitä suurempi on sen yleinen vaihtelu ja siten potentiaali pitkäaikaiseen eloonjäämiseen. Väestön koon kasvu voi kuitenkin johtaa muihin ongelmiin, kuten resurssien liikakäyttöön, joka johtaa väestön kaatumiseen.
Väestötiheys viittaa yksilöiden määrään tietyllä alueella. Pienitiheyksisellä alueella olisi enemmän organismeja. Tiheästi asutuilla alueilla useammat ihmiset asuisivat lähempänä toisiaan, mikä johtaisi voimakkaampaan luonnonvarojen kilpailuun.
Väestön hajonta: Antaa hyödyllistä tietoa lajien vuorovaikutuksesta. Tutkijat voivat oppia lisää populaatioista tutkimalla heidän jakautumistapaansa.
Väestöjakauma kuvaa, kuinka lajin yksilöt ovat levinneet, elävätkö he lähellä toisiaan tai kaukana toisistaan vai ryhmittyvätkö ryhmiin.
- Tasainen dispersio viittaa organismeihin, jotka elävät tietyllä alueella. Yksi esimerkki olisi pingviinit. Pingviinit elävät alueilla, ja näillä alueilla linnut sijoittuvat suhteellisen tasaisesti.
- Satunnainen hajonta viittaa yksilöiden, kuten tuulen leviämien siementen, leviämiseen, jotka putoavat satunnaisesti matkan jälkeen.
- Klusteroitu tai kasaantunut dispersio viittaa suoraan siemenpisaraan maahan sen sijaan, että sitä kuljetettaisiin, tai yhdessä eläviin eläinryhmiin, kuten laumoihin tai kouluihin. Kalakouluilla on tällaista leviämistä.
Kuinka väestön koko ja tiheys lasketaan
Quadrat-menetelmä: Ihannetapauksessa populaation koko voitaisiin määrittää laskemalla kaikki elinympäristössä olevat yksilöt. Tämä on erittäin epäkäytännöllistä monissa tapauksissa, ellei mahdotonta, joten ekologien on usein ekstrapoloitava tällaista tietoa.
Hyvin pienten organismien, hitaasti liikkuvien, kasvien tai muiden ei-liikkuvien organismien tapauksessa tutkijat skannaavat ns kvadraatti (ei "kvadrantti"; kirjoita kirjoitusasu). Kvadraatti merkitsee saman kokoisten neliöiden merkitsemisen elinympäristön sisällä. Usein käytetään narua ja puuta. Sitten tutkijat voivat helpommin laskea kvadratin yksilöt.
Eri kvadratiot voidaan sijoittaa eri alueille, jotta tutkijat saisivat satunnaisia näytteitä. Sitten kerättyjä tietoja laskettaessa yksilöitä kvadrateissa käytetään populaation koon ekstrapoloimiseen.
Merkitse ja talteen: Nelikulmainen ei tietenkään toimisi eläimille, jotka liikkuvat paljon ympäri. Joten selvittääkseen liikkuvien organismien populaatiokoon tutkijat käyttävät kutsuttua menetelmää merkitse ja kaapata uudelleen.
Tässä tilanteessa yksittäiset eläimet siepataan ja merkitään sitten tunnisteella, nauhalla, maalilla tai muulla vastaavalla. Eläin päästetään takaisin ympäristöönsä. Sitten myöhemmin pidätetään toinen joukko eläimiä, ja se voi sisältää jo merkityt eläimet sekä merkitsemättömät eläimet.
Sekä merkittyjen että merkitsemättömien eläinten sieppauksen tulos antaa tutkijoille suhde käyttöön, ja siitä he voivat laskea arvioidun populaatiokoon.
Esimerkki tästä menetelmästä on Kalifornian kondori, jossa yksilöt vangittiin ja merkittiin tämän uhanalaisen lajin populaatiokoon seuraamiseksi. Tämä menetelmä ei ole ihanteellinen useiden tekijöiden vuoksi, joten nykyaikaisempiin menetelmiin kuuluu eläinten radioseuranta.
Väestöekologian teoria
Thomas Malthus, joka julkaisi esseen, joka kuvasi väestön suhdetta luonnonvaroihin, muodosti varhaisimman väestöteorian ekologia. Charles Darwin laajensi tätä "parhaimpien selviytymiskykyjen" käsitteillä.
Historiallisesti ekologia nojautui muiden tutkimusalojen käsitteisiin. Yksi tiedemies, Alfred James Lotka, muutti tieteen kurssia, kun hän keksi väestöekologian alun. Lotka pyrki muodostamaan uuden "fyysisen biologian" kentän, johon hän sisällytti järjestelmällisen lähestymistavan organismien ja niiden ympäristön välisen suhteen tutkimiseen.
Biostatistiikka Raymond Pearl pani merkille Lotkan työn ja teki hänen kanssaan keskustelua saalistaja-saalis-vuorovaikutuksesta.
Vito VolterraItalialainen matemaatikko alkoi analysoida saalistajan ja saaliin suhdetta 1920-luvulla. Tämä johtaisi siihen, mitä kutsuttiin Lotka-Volterra-yhtälöt joka toimi ponnahduslautana matemaattiselle populaatioekologialle.
Australian entomologi A.J. Nicholson johti varhaisia tutkimusalueita tiheydestä riippuvaisista kuolleisuustekijöistä. HG Andrewartha ja L.C. Koivu kuvailee edelleen, miten abioottiset tekijät vaikuttavat populaatioihin. Lotkan ekologinen lähestymistapa ekologiaan vaikuttaa edelleen kenttään tähän päivään saakka.
Väestönkasvu ja esimerkkejä
Väestönkasvu heijastaa yksilöiden määrän muutosta tietyn ajanjakson aikana. Väestön kasvuun vaikuttavat syntymä- ja kuolleisuusluvut, jotka puolestaan liittyvät ympäristönsä resursseihin tai ulkoisiin tekijöihin, kuten ilmastoon ja katastrofeihin. Resurssien väheneminen johtaa väestön kasvun hidastumiseen. Logistinen kasvu viittaa väestön kasvuun, kun resurssit ovat rajalliset.
Kun väestökoko kohtaa rajattomat resurssit, sillä on taipumus kasvaa hyvin nopeasti. Tätä kutsutaan eksponentiaalinen kasvu. Esimerkiksi bakteerit kasvavat räjähdysmäisesti, kun niille annetaan pääsy rajoittamattomiin ravintoaineisiin. Tällaista kasvua ei kuitenkaan voida ylläpitää loputtomiin.
Kantokyky: Koska todellinen maailma ei tarjoa rajoittamattomia resursseja, kasvavan väestön yksilöiden määrä saavuttaa lopulta pisteen, kun resurssit ovat vähentyneet. Sitten kasvuvauhti hidastuu ja tasaantuu.
Kun väestö saavuttaa tämän tasaantumispisteen, sitä pidetään suurimpana väestönä, jota ympäristö voi ylläpitää. Tämän ilmiön termi on kantokyky. Kirjain K edustaa kantokykyä.
Kasvu, syntyvyys ja kuolleisuus: Ihmisväestön kasvua varten tutkijat ovat jo pitkään käyttäneet demografiaa tutkiakseen väestömuutoksia ajan myötä. Tällaiset muutokset johtuvat syntyvyydestä ja kuolleisuudesta.
Esimerkiksi suurempi väestö johtaisi korkeampaan syntyvyyteen pelkästään potentiaalisten kavereiden vuoksi. Tämä voi kuitenkin johtaa myös kilpailun ja muiden muuttujien, kuten tautien, kuolleisuuden lisääntymiseen.
Väestö pysyy vakaana, kun syntymä- ja kuolleisuusasteet ovat samat. Kun syntyvyys on suurempi kuin kuolleisuus, väestö kasvaa. Kun kuolleisuus ylittää syntyvyyden, väestö laskee. Tässä esimerkissä ei kuitenkaan oteta huomioon maahanmuuttoa.
Elinajanodotteella on myös merkitystä väestötiede. Kun ihmiset elävät pidempään, ne vaikuttavat myös resursseihin, terveyteen ja muihin tekijöihin.
Rajoittavat tekijät: Ekologit tutkivat väestönkasvua rajoittavia tekijöitä. Tämä auttaa heitä ymmärtämään populaatioiden muutokset. Se auttaa heitä myös ennustamaan potentiaalisen tulevaisuuden tuleville väestöryhmille.
Ympäristön resurssit ovat esimerkkejä rajoittavista tekijöistä. Esimerkiksi kasvit tarvitsevat tietyn määrän vettä, ravinteita ja auringonvaloa alueella. Eläimet tarvitsevat ruokaa, vettä, suojaa, pääsyn kavereille ja turvallisia alueita pesimään.
Tiheydestä riippuva väestösääntely: Kun populaatioekologit keskustelevat populaation kasvusta, se tapahtuu tiheydestä riippuvien tai tiheydestä riippumattomien tekijöiden kautta.
Tiheydestä riippuva väestösääntely kuvaa skenaariota, jossa väestön tiheys vaikuttaa sen kasvunopeuteen ja kuolleisuuteen. Tiheydestä riippuvainen säätely on yleensä bioottisempaa.
Esimerkiksi kilpailu lajien sisällä ja välillä luonnonvarojen, sairauksien, saalistaminen ja jätteen kertyminen edustavat kaikki tiheydestä riippuvia tekijöitä. Käytettävissä olevan saaliin tiheys vaikuttaisi myös saalistajien populaatioon, mikä saisi heidät liikkumaan tai mahdollisesti nälkään.
Tiheydestä riippumaton väestösääntely: Verrattuna, tiheydestä riippumaton väestösääntely viittaa luonnollisiin (fysikaalisiin tai kemiallisiin) tekijöihin, jotka vaikuttavat kuolleisuuteen. Toisin sanoen kuolleisuuteen vaikutetaan tiheyttä huomioimatta.
Nämä tekijät ovat yleensä katastrofaalisia, kuten luonnonkatastrofit (esim. Metsäpalot ja maanjäristykset). Saastuminenon kuitenkin ihmisen tekemä tiheydestä riippumaton tekijä, joka vaikuttaa moniin lajeihin. Ilmastokriisi on toinen esimerkki.
Väestöjaksot: Väestöt kasvavat ja laskevat syklisesti riippuen luonnonvaroista ja kilpailusta ympäristössä. Esimerkkinä voidaan mainita kirjohylkeet, joihin pilaantuminen ja liikakalastus vaikuttavat. Hylkeiden saaliiden väheneminen johtaa hylkeiden kuolemaan. Jos syntymien määrä kasvaisi, väestömäärä pysyisi vakaana. Mutta jos heidän kuolemansa ylittäisivät syntymät, väestö vähenisi.
Kuten ilmastonmuutos vaikuttaa edelleen luonnollisiin populaatioihin, populaatiobiologiamallien käytöstä tulee entistä tärkeämpää. Populaatioekologian monet puolet auttavat tutkijoita ymmärtämään paremmin organismien vuorovaikutusta ja auttavat lajien hallintaa, suojelua ja suojelua koskevissa strategioissa.