Ekologija stanovništva: definicija, karakteristike, teorija i primjeri

Ekolozi proučavaju kako organizmi komuniciraju sa svojim okolišem na zemlji. Ekologija stanovništva je specijaliziranije područje proučavanja kako i zašto se populacije tih organizama mijenjaju tijekom vremena.

Kako ljudska populacija raste u 21. stoljeću, podaci prikupljeni iz ekologije stanovništva mogu pomoći u planiranju. Također može pomoći u naporima za očuvanje drugih vrsta.

U populacijska biologija, uvjet populacija odnosi se na skupinu pripadnika vrste koja živi na istom području.

Definicija ekologija stanovništva je proučavanje kako različiti čimbenici utječu na rast stanovništva, stope preživljavanja i razmnožavanja i rizik od izumiranja.

Ekolozi koriste različite izraze kada razumiju i raspravljaju o populacijama organizama. Populacija je sve vrste koje žive na određenom mjestu. Veličina stanovništva predstavlja ukupan broj jedinki u staništu. Gustoća naseljenosti odnosi se na to koliko pojedinaca boravi u određenom području.

Veličina stanovništva predstavljeno je slovom N i jednako je ukupnom broju jedinki u populaciji. Što je veća populacija, to su veće njene generičke varijacije, a time i potencijal za dugoročno preživljavanje. Povećana veličina stanovništva može dovesti do drugih problema, kao što je prekomjerno trošenje resursa što dovodi do pada stanovništva.

Gustoća naseljenosti odnosi se na broj pojedinaca na određenom području. Područje male gustoće imalo bi više organizama raširenih. Područja visoke gustoće imala bi više pojedinaca koji žive bliže zajedno, što bi dovelo do veće konkurencije resursa.

Disperzija stanovništva: Daje korisne informacije o tome kako vrste međusobno komuniciraju. Istraživači mogu naučiti više o populacijama proučavajući njihov način raspodjele ili raspršivanja.

Raspodjela populacije opisuje kako su jedinke vrste raširene, žive li u neposrednoj blizini ili su međusobno udaljene ili grupirane u skupine.

• Ujednačena disperzija odnosi se na organizme koji žive na određenom teritoriju. Jedan od primjera bili bi pingvini. Pingvini žive na teritorijima, a unutar tih teritorija ptice se relativno ravnomjerno raspoređuju.
• Slučajna disperzija odnosi se na širenje jedinki poput sjemena raspršenog vjetrom, koje slučajno padaju nakon putovanja.
• Skupljena ili skupljena disperzija odnosi se na ravnu kap sjemena na zemlju, umjesto da se nosi, ili na skupine životinja koje žive zajedno, poput stada ili škola. Jata riba pokazuju takav način raspršivanja.

Kvadratna metoda: U idealnom slučaju, veličina populacije mogla bi se odrediti brojanjem svakog pojedinca u staništu. To je u mnogim slučajevima vrlo nepraktično, ako ne i nemoguće, pa ekolozi često moraju ekstrapolirati takve informacije.

U slučaju vrlo malih organizama, usporenih pokreta, biljaka ili drugih pokretnih organizama, znanstvenici skeniraju upotrebu onoga što se naziva kvadrata (nije "kvadrant"; zabilježite pravopis). Kvadrat podrazumijeva označavanje kvadrata iste veličine unutar staništa. Često se koriste žica i drvo. Tada istraživači mogu lakše prebrojati pojedince unutar kvadrata.

Različiti kvadrati mogu se smjestiti u različita područja tako da istraživači dobivaju slučajne uzorke. Podaci prikupljeni brojanjem jedinki u kvadratima zatim se koriste za ekstrapolaciju veličine populacije.

Označavanje i ponovno snimanje: Očito kvadrat ne bi radio za životinje koje se puno kreću. Dakle, kako bi utvrdili veličinu populacije pokretnijih organizama, znanstvenici koriste metodu tzv obilježiti i ponovno zarobiti.

U ovom se scenariju pojedinačne životinje hvataju i zatim označavaju oznakom, trakom, bojom ili nečim sličnim. Životinja se pušta natrag u svoju okolinu. Zatim se kasnije uhvati još jedan skup životinja, a taj skup može obuhvaćati one već označene, kao i neoznačene životinje.

Rezultat hvatanja i označenih i neobilježenih životinja daje istraživačima omjer korištenja i na osnovu toga mogu izračunati procijenjenu veličinu populacije.

Primjer ove metode je onaj kalifornijskog kondora u kojem su jedinke zarobljene i označene kako bi pratili veličinu populacije ove ugrožene vrste. Ova metoda nije idealna zbog različitih čimbenika, pa modernije metode uključuju radio praćenje životinja.

Thomas Malthus, koji je objavio esej koji opisuje odnos stanovništva prema prirodnim resursima, formirao je najraniju teoriju stanovništva ekologija. Charles Darwin proširio je to svojim konceptima "preživljavanja najsposobnijih".

Ekologija se u svojoj povijesti oslanjala na koncepte drugih područja proučavanja. Jedan znanstvenik, Alfred James Lotka, promijenio je tok znanosti kad je osmislio početke populacijske ekologije. Lotka je tražio formiranje novog polja "fizičke biologije" u koje je uključio sistemski pristup proučavanju odnosa između organizama i njihove okoline.

Biostatist Raymond Pearl primio je na znanje Lotkin rad i surađivao s njim kako bi razgovarali o interakcijama grabežljivca i plijena.

Vito Volterra, talijanski matematičar, počeo je analizirati odnose grabežljivca i plijena 1920-ih. To bi dovelo do onoga što se zvalo Jednadžbe Lotka-Volterra koja je poslužila kao odskočna daska za matematičku ekologiju stanovništva.

Australski entomolog A.J. Nicholson je vodio rana područja proučavanja čimbenika smrtnosti ovisnih o gustoći. H.G. Andrewartha i L.C. Birch bi dalje opisao kako na populaciju utječu abiotski faktori. Lotkin sistemski pristup ekologiji još uvijek utječe na polje do danas.

Rast populacije odražava promjenu broja jedinki tijekom određenog vremenskog razdoblja. Na stopu rasta stanovništva utječu stope nataliteta i smrtnosti, koje su pak povezane s resursima u njihovom okruženju ili vanjskim čimbenicima kao što su klima i katastrofe. Smanjeni resursi dovest će do smanjenog rasta stanovništva. Logistički rast odnosi se na rast stanovništva kada su resursi ograničeni.

Kada se veličina populacije susretne s neograničenim resursima, ona vrlo brzo raste. Ovo se zove eksponencijalni rast. Na primjer, bakterije će eksponencijalno rasti kad im se omogući neograničen pristup hranjivim tvarima. Međutim, takav se rast ne može održavati u nedogled.

Prijenosni kapacitet: Budući da stvarni svijet ne nudi neograničene resurse, broj pojedinaca u rastućoj populaciji na kraju će doseći točku kada resursi postanu sve rjeđi. Tada će se stopa rasta usporiti i izravnati.

Jednom kada populacija dosegne ovu točku izravnavanja, smatra se najvećom populacijom koju okoliš može održati. Pojam za ovaj fenomen je prijenosni kapacitet. Slovo K predstavlja nosivost.

Stopa rasta, nataliteta i smrtnosti: Za rast ljudske populacije, istraživači već dugo koriste demografiju za proučavanje promjena stanovništva tijekom vremena. Takve promjene rezultat su stope nataliteta i stope smrtnosti.

Na primjer, veće populacije dovele bi do većeg nataliteta samo zbog više potencijalnih partnera. Međutim, to također može dovesti do veće stope smrtnosti od konkurencije i drugih varijabli poput bolesti.

Stanovništvo ostaje stabilno kada su stope nataliteta i smrtnosti jednake. Kada je natalitet veći od stope smrtnosti, populacija se povećava. Kada stopa smrtnosti nadmaši natalitet, stanovništvo opada. Međutim, ovaj primjer ne uzima u obzir imigraciju i emigraciju.

Očekivano trajanje života također igra ulogu u demografija. Kad pojedinci žive duže, oni također utječu na resurse, zdravlje i druge čimbenike.

Ograničavajući čimbenici: Ekolozi proučavaju čimbenike koji ograničavaju rast stanovništva. To im pomaže da shvate promjene kroz koje populacija prolazi. Također im pomaže u predviđanju potencijalne budućnosti stanovništva.

Resursi u okolišu primjeri su ograničavajućih čimbenika. Na primjer, biljke trebaju određenu količinu vode, hranjivih sastojaka i sunčeve svjetlosti na nekom području. Životinjama je za gniježđenje potrebna hrana, voda, sklonište, pristup supružnicima i sigurna područja.

Regulacija stanovništva ovisna o gustoći: Kad populacijski ekolozi raspravljaju o rastu populacije, to je kroz leću čimbenika koji ovise o gustoći ili ne ovise o gustoći.

Regulacija stanovništva o gustoći opisuje scenarij u kojem gustoća populacije utječe na njezinu stopu rasta i smrtnost. Regulacija o gustoći obično je više biotična.

Na primjer, natjecanje unutar i između vrsta za resurse, bolesti, grabežljivost i nakupljanje otpada svi predstavljaju čimbenike koji ovise o gustoći. Gustoća dostupnog plijena također bi utjecala na populaciju grabežljivaca, zbog čega bi se kretali ili potencijalno gladovali.

Regulacija stanovništva neovisna o gustoći: U kontrastu, regulacija stanovništva neovisna o gustoći odnosi se na prirodne (fizikalne ili kemijske) čimbenike koji utječu na stope smrtnosti. Drugim riječima, na smrtnost se utječe bez uzimanja u obzir gustoće.

Ti su čimbenici obično katastrofalni, poput prirodnih katastrofa (npr. Šumski požari i potresi). Onečišćenjemeđutim, čimbenik je neovisan o gustoći koji utječe na mnoge vrste. Klimatska kriza je još jedan primjer.

Populacijski ciklusi: Populacije se ciklično povećavaju i smanjuju, ovisno o resursima i konkurenciji u okolišu. Primjer bi bili lučki tuljani, pogođeni onečišćenjem i prekomjernim ribolovom. Smanjen plijen tuljana dovodi do povećane smrti tuljana. Ako bi se broj rođenih povećao, ta bi populacija ostala stabilna. Ali ako bi njihova smrt nadmašila broj rođenih, populacija bi se smanjila.

Kao klimatske promjene nastavlja utjecati na prirodne populacije, upotreba populacijskih bioloških modela postaje sve važnija. Mnogobrojni aspekti ekologije stanovništva pomažu znanstvenicima da bolje razumiju kako organizmi djeluju i pomažu u strategijama za upravljanje vrstama, njihovo očuvanje i zaštitu.