Ahli ekologi mempelajari bagaimana organisme berinteraksi dengan lingkungan mereka di bumi. Ekologi populasi adalah bidang studi yang lebih khusus tentang bagaimana dan mengapa populasi organisme tersebut berubah dari waktu ke waktu.
Seiring pertumbuhan populasi manusia di abad ke-21, informasi yang diperoleh dari ekologi populasi dapat membantu perencanaan. Ini juga dapat membantu upaya melestarikan spesies lain.
Definisi Ekologi Populasi
Di biologi populasi, syarat populasi mengacu pada sekelompok anggota spesies yang hidup di daerah yang sama.
Definisi dari ekologi populasi adalah studi tentang bagaimana berbagai faktor mempengaruhi pertumbuhan populasi, tingkat kelangsungan hidup dan reproduksi, dan risiko kepunahan.
Karakteristik Ekologi Populasi
Ahli ekologi menggunakan berbagai istilah ketika memahami dan mendiskusikan populasi organisme. Populasi adalah semua jenis spesies yang tinggal di lokasi tertentu. Ukuran populasi menunjukkan jumlah total individu dalam suatu habitat. Kepadatan penduduk mengacu pada berapa banyak individu yang tinggal di daerah tertentu.
Ukuran populasi diwakili oleh huruf N, dan itu sama dengan jumlah total individu dalam suatu populasi. Semakin besar suatu populasi, semakin besar variasi generiknya dan oleh karena itu potensinya untuk kelangsungan hidup jangka panjang. Namun, peningkatan ukuran populasi dapat menyebabkan masalah lain, seperti penggunaan sumber daya yang berlebihan yang menyebabkan kehancuran populasi.
Kepadatan penduduk mengacu pada jumlah individu di area tertentu. Daerah dengan kepadatan rendah akan memiliki lebih banyak organisme yang menyebar. Daerah dengan kepadatan tinggi akan memiliki lebih banyak individu yang tinggal lebih dekat bersama, yang mengarah pada persaingan sumber daya yang lebih besar.
Dispersi Populasi: Menghasilkan informasi yang berguna tentang bagaimana spesies berinteraksi satu sama lain. Peneliti dapat mempelajari lebih lanjut tentang populasi dengan mempelajari cara mereka didistribusikan atau tersebar.
Distribusi populasi menggambarkan bagaimana individu dari suatu spesies tersebar, apakah mereka hidup berdekatan satu sama lain atau berjauhan, atau mengelompok ke dalam kelompok.
- Dispersi seragam mengacu pada organisme yang hidup di wilayah tertentu. Salah satu contohnya adalah penguin. Penguin hidup di wilayah, dan di dalam wilayah itu burung-burung mengatur ruang mereka secara relatif seragam.
- Dispersi acak mengacu pada penyebaran individu seperti biji yang tersebar angin, yang jatuh secara acak setelah bepergian.
- Dispersi berkerumun atau mengelompok mengacu pada setetes benih langsung ke tanah, bukan dibawa, atau kelompok hewan yang hidup bersama, seperti kawanan atau sekolah. Kumpulan ikan menunjukkan cara penyebaran ini.
Bagaimana Ukuran dan Kepadatan Populasi Dihitung
Metode kuadrat: Idealnya, ukuran populasi dapat ditentukan dengan menghitung setiap individu dalam suatu habitat. Ini sangat tidak praktis dalam banyak kasus, jika bukan tidak mungkin, sehingga ahli ekologi sering kali harus memperkirakan informasi tersebut.
Dalam kasus organisme yang sangat kecil, gerak lambat, tumbuhan atau organisme non-mobil lainnya, para ilmuwan memindai menggunakan apa yang disebut a kuadrat (bukan "kuadran"; perhatikan ejaannya). Kuadrat memerlukan penandaan kotak berukuran sama di dalam habitat. Seringkali tali dan kayu digunakan. Kemudian, peneliti dapat lebih mudah menghitung individu dalam kuadrat.
Kuadrat yang berbeda dapat ditempatkan pada area yang berbeda sehingga peneliti mendapatkan sampel yang acak. Data yang dikumpulkan dari penghitungan individu dalam kuadrat kemudian digunakan untuk mengekstrapolasi ukuran populasi.
Tandai dan tangkap kembali: Jelas kuadrat tidak akan bekerja untuk hewan yang banyak bergerak. Jadi untuk menentukan ukuran populasi organisme yang lebih mobile, para ilmuwan menggunakan metode yang disebut tandai dan tangkap kembali.
Dalam skenario ini, masing-masing hewan ditangkap dan kemudian ditandai dengan label, pita, cat, atau yang serupa. Hewan dilepaskan kembali ke lingkungannya. Kemudian di kemudian hari, satu set hewan ditangkap, dan set itu mungkin termasuk yang sudah ditandai, serta hewan yang tidak bertanda.
Hasil penangkapan hewan bertanda dan tidak bertanda memberi peneliti rasio untuk digunakan, dan dari situ, mereka dapat menghitung perkiraan ukuran populasi.
Contoh metode ini adalah condor California, di mana individu ditangkap dan ditandai untuk mengikuti ukuran populasi spesies yang terancam ini. Metode ini tidak ideal karena berbagai faktor, sehingga metode yang lebih modern mencakup pelacakan radio hewan.
Teori Ekologi Populasi
Thomas Malthus, yang menerbitkan esai yang menggambarkan hubungan populasi dengan sumber daya alam, membentuk teori populasi paling awal ekologi. Charles Darwin memperluas ini dengan konsep "survival of the fittest" -nya.
Dalam sejarahnya, ekologi mengandalkan konsep bidang studi lain. Seorang ilmuwan, Alfred James Lotka, mengubah arah ilmu pengetahuan ketika ia datang dengan awal ekologi populasi. Lotka mencari pembentukan bidang baru "biologi fisik" di mana ia memasukkan pendekatan sistem untuk mempelajari hubungan antara organisme dan lingkungannya.
Ahli biostatistik Raymond Pearl mencatat pekerjaan Lotka dan berkolaborasi dengannya untuk membahas interaksi pemangsa-mangsa.
Vito Volterra, seorang matematikawan Italia, mulai menganalisis hubungan predator-mangsa pada 1920-an. Ini akan mengarah pada apa yang disebut Persamaan Lotka-Volterra yang berfungsi sebagai batu loncatan untuk ekologi populasi matematika.
Ahli entomologi Australia A.J. Nicholson memimpin bidang studi awal mengenai faktor kematian yang bergantung pada kepadatan. H.G. Andrewartha dan L.C. Birch akan menjelaskan bagaimana populasi dipengaruhi oleh faktor abiotik. Pendekatan sistem Lotka terhadap ekologi masih mempengaruhi lapangan hingga hari ini.
Laju Pertumbuhan Penduduk dan Contohnya
Pertumbuhan populasi mencerminkan perubahan jumlah individu selama periode waktu tertentu. Laju pertumbuhan penduduk dipengaruhi oleh tingkat kelahiran dan kematian, yang pada gilirannya terkait dengan sumber daya di lingkungan mereka atau faktor luar seperti iklim dan bencana. Berkurangnya sumber daya akan menyebabkan penurunan pertumbuhan penduduk. Pertumbuhan logistik mengacu pada pertumbuhan penduduk ketika sumber daya terbatas.
Ketika ukuran populasi bertemu dengan sumber daya yang tidak terbatas, ia cenderung tumbuh sangat cepat. Ini disebut pertumbuhan eksponensial. Bakteri, misalnya, akan tumbuh secara eksponensial ketika diberi akses nutrisi tak terbatas. Namun, pertumbuhan tersebut tidak dapat dipertahankan tanpa batas.
Kapasitas muatan: Karena dunia nyata tidak menawarkan sumber daya yang tidak terbatas, jumlah individu dalam populasi yang terus bertambah pada akhirnya akan mencapai titik ketika sumber daya menjadi semakin langka. Kemudian tingkat pertumbuhan akan melambat dan mendatar.
Setelah populasi mencapai titik leveling-off ini, itu dianggap sebagai populasi terbesar yang dapat dipertahankan oleh lingkungan. Istilah untuk fenomena ini adalah kapasitas muatan. Huruf K mewakili daya dukung.
Tingkat pertumbuhan, kelahiran dan kematian: Untuk pertumbuhan populasi manusia, para peneliti telah lama menggunakan demografi untuk mempelajari perubahan populasi dari waktu ke waktu. Perubahan tersebut dihasilkan dari tingkat kelahiran dan tingkat kematian.
Populasi yang lebih besar, misalnya, akan menyebabkan tingkat kelahiran yang lebih tinggi hanya karena lebih banyak calon pasangan. Namun, ini juga dapat menyebabkan tingkat kematian yang lebih tinggi dari persaingan dan variabel lain seperti penyakit.
Populasi tetap stabil ketika tingkat kelahiran dan kematian sama. Bila angka kelahiran lebih besar dari angka kematian, maka jumlah penduduk meningkat. Ketika tingkat kematian melebihi tingkat kelahiran, populasi turun. Namun, contoh ini tidak memperhitungkan imigrasi dan emigrasi.
Harapan hidup juga berperan dalam demografi. Ketika individu hidup lebih lama, mereka juga mempengaruhi sumber daya, kesehatan, dan faktor lainnya.
Faktor pembatas: Ahli ekologi mempelajari faktor-faktor yang membatasi pertumbuhan populasi. Ini membantu mereka memahami perubahan yang dialami populasi. Ini juga membantu mereka memprediksi masa depan potensial bagi populasi.
Sumber daya di lingkungan adalah contoh faktor pembatas. Misalnya, tanaman membutuhkan sejumlah air, nutrisi, dan sinar matahari di suatu daerah. Hewan membutuhkan makanan, air, tempat berlindung, akses ke pasangan dan area aman untuk bersarang.
Regulasi populasi yang bergantung pada kepadatan: Ketika ahli ekologi populasi membahas pertumbuhan populasi, itu melalui lensa faktor-faktor yang bergantung pada kepadatan atau tidak bergantung pada kepadatan.
Regulasi populasi yang bergantung pada kepadatan menggambarkan skenario di mana kepadatan populasi mempengaruhi tingkat pertumbuhan dan kematiannya. Regulasi yang bergantung pada kepadatan cenderung lebih bersifat biotik.
Misalnya, persaingan di dalam dan di antara spesies untuk sumber daya, penyakit, predasi dan penumpukan limbah semuanya mewakili faktor yang bergantung pada kepadatan. Kepadatan mangsa yang tersedia juga akan mempengaruhi populasi pemangsa, menyebabkan mereka bergerak atau berpotensi kelaparan.
Regulasi populasi yang tidak bergantung pada kepadatan: Sebaliknya, regulasi populasi kepadatan-independen mengacu pada faktor alam (fisik atau kimia) yang mempengaruhi tingkat kematian. Dengan kata lain, mortalitas dipengaruhi tanpa memperhitungkan kepadatan.
Faktor-faktor ini cenderung menjadi bencana, seperti bencana alam (misalnya, kebakaran hutan dan gempa bumi). Polusi, bagaimanapun, adalah faktor kepadatan-independen buatan manusia yang mempengaruhi banyak spesies. Krisis iklim adalah contoh lain.
Siklus populasi: Populasi naik dan turun secara siklus tergantung pada sumber daya dan persaingan di lingkungan. Contohnya adalah anjing laut pelabuhan, yang terpengaruh oleh polusi dan penangkapan ikan yang berlebihan. Berkurangnya mangsa untuk anjing laut menyebabkan meningkatnya kematian anjing laut. Jika jumlah kelahiran meningkat, ukuran populasi itu akan tetap stabil. Tetapi jika kematian mereka melebihi kelahiran, populasi akan berkurang.
Sebagai perubahan iklim terus berdampak pada populasi alami, penggunaan model biologi populasi menjadi lebih penting. Banyak aspek ekologi populasi membantu para ilmuwan lebih memahami bagaimana organisme berinteraksi, dan membantu dalam strategi untuk pengelolaan spesies, konservasi dan perlindungan.