אקולוגיית אוכלוסייה: הגדרה, מאפיינים, תיאוריה ודוגמאות

אקולוגים חוקרים כיצד אורגניזמים מתקשרים עם סביבתם על פני כדור הארץ. אקולוגיית אוכלוסייה הוא תחום מחקר מיוחד יותר של איך ומדוע אוכלוסיות האורגניזמים האלה משתנות לאורך זמן.

ככל שאוכלוסיית האדם גדלה במאה ה -21, המידע שנלקח מאקולוגיית האוכלוסייה יכול לסייע בתכנון. זה יכול לעזור גם במאמצים לשמר מינים אחרים.

ב ביולוגיה של אוכלוסייה, התנאי אוּכְלוֹסִיָה מתייחס לקבוצת חברים ממין שחי באותו אזור.

ההגדרה של אקולוגיה אוכלוסית הוא המחקר כיצד גורמים שונים משפיעים על גידול האוכלוסייה, על שיעורי ההישרדות והריבוי ועל הסיכון להכחדה.

אקולוגים משתמשים במונחים שונים בעת הבנה ודיון באוכלוסיות של אורגניזמים. אוכלוסייה היא כולה סוג אחד של מינים השוכנים במיקום מסוים. גודל אוכלוסייה מייצג את המספר הכולל של אנשים בבית גידול. צפיפות אוכלוסין מתייחס לכמה אנשים מתגוררים באזור מסוים.

גודל אוכלוסייה מיוצג על ידי האות N, והיא שווה למספר היחידים הכולל באוכלוסייה. ככל שאוכלוסייה גדולה יותר, כך השונות הגנרית שלה גדולה יותר ולכן פוטנציאל ההישרדות שלה לטווח ארוך. גודל האוכלוסייה מוגדל יכול, עם זאת, להוביל לנושאים אחרים, כגון שימוש יתר במשאבים המוביל להתרסקות אוכלוסייה.

צפיפות אוכלוסין מתייחס למספר האנשים באזור מסוים. באזור בצפיפות נמוכה יתפשטו יותר אורגניזמים. באזורים בצפיפות גבוהה יהיו יותר אנשים החיים קרוב יותר זה לזה, מה שיוביל לתחרות גדולה יותר במשאבים.

פיזור אוכלוסין: מניב מידע מועיל על האופן שבו מינים מתקשרים זה עם זה. חוקרים יכולים ללמוד עוד על אוכלוסיות על ידי לימוד באופן הפצתם או פיזורם.

התפלגות אוכלוסייה מתארת ​​כיצד אנשים ממין פרושים, בין אם הם חיים בסמיכות זה לזה או רחוקים זה מזה, או מקובצים לקבוצות.

• פיזור אחיד מתייחס לאורגניזמים החיים בטריטוריה ספציפית. דוגמה אחת תהיה פינגווינים. פינגווינים חיים בשטחים, ובתוך אותם שטחים הציפורים מרחיבות את עצמן באופן אחיד יחסית.
• פיזור אקראי מתייחס להתפשטות של אנשים כגון זרעים המפוזרים ברוח, הנופלים באופן אקראי לאחר נסיעה.
• פיזור מקובץ או מקובץ מתייחס לטיפת זרעים ישרה לאדמה, ולא לנשיאה, או לקבוצות של בעלי חיים החיים יחד, כגון עדרי עפר או בתי ספר. בתי ספר לדגים מציגים אופן פיזור זה.

שיטת Quadrat: באופן אידיאלי, ניתן לקבוע את גודל האוכלוסייה על ידי ספירת כל אדם בבית גידול. זה מאוד לא מעשי במקרים רבים, אם לא בלתי אפשרי, ולכן אקולוגים נאלצים לעתים קרובות להפיק מידע כזה.

במקרה של אורגניזמים קטנים מאוד, מובילים איטיים, צמחים או אורגניזמים אחרים שאינם ניידים, מדענים סורקים להשתמש במה שמכונה רביעייה (לא "רבע"; שימו לב לאיות). רביעי כרוך בסימון ריבועים בגודל זהה בתוך בית גידול. לעתים קרובות משתמשים בחוטים ובעץ. לאחר מכן, חוקרים יכולים לספור ביתר קלות את האנשים הנמצאים ברביע.

ניתן להציב רביעיות שונות באזורים שונים כך שהחוקרים יקבלו דגימות אקראיות. הנתונים שנאספו מספירת הפרטים ברביעיות משמשים אז להפקת גודל האוכלוסייה.

סמן וכבש מחדש: ברור שרביעית לא תפעל עבור בעלי חיים שעוברים סיבוב הרבה מאוד. אז כדי לקבוע את גודל האוכלוסייה של אורגניזמים ניידים יותר, מדענים משתמשים בשיטה שנקראת לסמן ולכבוש מחדש.

בתרחיש זה, חיות בודדות נלכדות ואז מסומנות בתג, רצועה, צבע או משהו דומה. החיה משוחררת חזרה לסביבתה. ואז במועד מאוחר יותר נלכדת קבוצה אחרת של בעלי חיים, ואותה קבוצה עשויה לכלול את אלה שכבר סומנו, כמו גם בעלי חיים שלא מסומנים.

התוצאה של לכידת בעלי חיים מסומנים ולא מסומנים נותנת לחוקרים יחס לשימוש, ומכאן הם יכולים לחשב את גודל האוכלוסייה המשוער.

דוגמה לשיטה זו היא זו של הקונדור בקליפורניה, שבו אנשים נלכדו ותויגו בעקבות גודל האוכלוסייה של מין מאוים זה. שיטה זו אינה אידיאלית בשל גורמים שונים, ולכן שיטות מודרניות יותר כוללות מעקב רדיו אחר בעלי חיים.

תומאס מלתוס, שפרסם חיבור שתיאר את יחס האוכלוסייה למשאבי הטבע, היווה את תיאוריית האוכלוסייה המוקדמת ביותר אֵקוֹלוֹגִיָה. צ'ארלס דרווין הרחיב על כך עם המושגים "הישרדות החזקים ביותר".

בתולדותיה הסתמכה האקולוגיה על מושגים של תחומי מחקר אחרים. מדען אחד, אלפרד ג'יימס לוטקה, שינה את מסלול המדע כשהוא התחיל את תחילת האקולוגיה של האוכלוסייה. לוטקה חיפש את היווצרותו של תחום חדש של "ביולוגיה פיזיקלית" ובו שילב גישה מערכתית לחקר הקשר בין אורגניזמים וסביבתם.

הביוסטטיסטיקן ריימונד פרל שם לב לעבודה של לוטקה ושיתף איתו פעולה כדי לדון באינטראקציות טורף-טרף.

ויטו וולטרה, מתמטיקאי איטלקי, החל לנתח יחסי טורף-טרף בשנות העשרים. זה יוביל למה שנקרא משוואות לוטקה וולטרה ששימש קרש קפיצה לאקולוגיית אוכלוסייה מתמטית.

אנטומולוג אוסטרלי A.J. ניקולסון הוביל את תחומי המחקר המוקדמים בנוגע לגורמי תמותה תלויי צפיפות. H. H. Andrewartha ו- L.C. ליבנה המשיך ותיאר כיצד אוכלוסיות מושפעות מגורמים אביוטיים. גישת המערכות של לוטקה לאקולוגיה עדיין משפיעה על התחום עד היום.

צמיחת אוכלוסין משקף את השינוי במספר הפרטים לאורך תקופה מסוימת. קצב גידול האוכלוסייה מושפע משיעורי הילודה והפטירה, שקשורים בתורם למשאבים בסביבתם או לגורמים חיצוניים כמו אקלים ואסונות. ירידה במשאבים תוביל לירידה בצמיחת האוכלוסייה. צמיחה לוגיסטית מתייחס לגידול האוכלוסייה כאשר המשאבים מוגבלים.

כאשר גודל אוכלוסייה נתקל במשאבים בלתי מוגבלים, הוא נוטה לגדול במהירות רבה. זה נקרא צמיחה אקספוננציאלית. חיידקים, למשל, יצמחו באופן אקספוננציאלי כאשר יקבלו גישה לחומרים מזינים בלתי מוגבלים. עם זאת, לא ניתן לקיים צמיחה כזו ללא הגבלת זמן.

כושר נשיאה: מכיוון שהעולם האמיתי אינו מציע משאבים בלתי מוגבלים, מספר האנשים באוכלוסייה הולכת וגדלה בסופו של דבר יגיע לנקודה בה המשאבים יהיו נדירים יותר. ואז קצב הצמיחה יאט ויתייצב.

ברגע שאוכלוסייה מגיעה לנקודת פילוס זו, היא נחשבת לאוכלוסייה הגדולה ביותר שהסביבה יכולה לקיים. המונח לתופעה זו הוא כושר נשיאה. האות K מייצגת יכולת נשיאה.

אחוזי צמיחה, לידה ומוות: לצורך גידול האוכלוסייה האנושית, החוקרים השתמשו זמן רב בדמוגרפיה כדי לחקור שינויים באוכלוסייה לאורך זמן. שינויים כאלה נובעים משיעורי הילודה ושיעורי התמותה.

אוכלוסיות גדולות יותר, למשל, יובילו לשיעורי ילודה גבוהים יותר רק בגלל יותר בני זוג פוטנציאליים. עם זאת, זה יכול להוביל גם לשיעורי תמותה גבוהים יותר מתחרות ומשתנים אחרים כגון מחלה.

האוכלוסיות נשארות יציבות כאשר שיעורי הילודה והפטירה שווים. כאשר שיעורי הילודה גדולים משיעורי התמותה, האוכלוסייה גדלה. כאשר שיעורי התמותה עולים על שיעורי הילודה, האוכלוסייה יורדת. אולם דוגמה זו אינה מתחשבת בהגירה ובהגירה.

תוחלת החיים ממלאת תפקיד גם ב דֶמוֹגרָפִיָה. כאשר אנשים חיים זמן רב יותר, הם משפיעים גם על משאבים, בריאות וגורמים אחרים.

גורמים מגבילים: אקולוגים חוקרים גורמים המגבילים את גידול האוכלוסייה. זה עוזר להם להבין את השינויים שאוכלוסיות עוברות. זה גם עוזר להם לחזות עתידיים פוטנציאליים עבור האוכלוסיות.

משאבים בסביבה הם דוגמאות לגורמים מגבילים. לדוגמא, צמחים זקוקים לכמות מסוימת של מים, חומרים מזינים ואור שמש באזור. בעלי חיים דורשים מזון, מים, מחסה, גישה לבני זוג ואזורים בטוחים לקינון.

ויסות אוכלוסייה תלוי צפיפות: כאשר אקולוגים של אוכלוסיות דנים בגידול האוכלוסייה, זה דרך עדשת הגורמים שהם תלויים בצפיפות או בלתי תלויים בצפיפות.

ויסות אוכלוסייה תלוי צפיפות מתאר תרחיש שבו צפיפות האוכלוסייה משפיעה על קצב הגידול ותמותה. ויסות תלוי צפיפות נוטה להיות ביוטי יותר.

לדוגמא, תחרות בין ובין מינים על משאבים, מחלות, טורף הצטברות פסולת מייצגת כולם גורמים תלויי צפיפות. צפיפות הטרף הזמין תשפיע גם על אוכלוסיית הטורפים, ותגרום להם לזוז או להרעיב.

ויסות אוכלוסייה שאינו תלוי בצפיפות: בניגוד, ויסות אוכלוסייה שאינו תלוי בצפיפות מתייחס לגורמים טבעיים (פיזיקליים או כימיים) המשפיעים על שיעורי התמותה. במילים אחרות, התמותה מושפעת מבלי לקחת בחשבון צפיפות.

גורמים אלה נוטים להיות קטסטרופאליים, כמו אסונות טבע (למשל, שריפות ורעידות אדמה). זיהוםעם זאת, הוא גורם בלתי תלוי בצפיפות מעשה ידי אדם המשפיע על מינים רבים. משבר אקלים הוא דוגמה נוספת.

מחזורי אוכלוסייה: אוכלוסיות עולות ויורדות בצורה מחזורית בהתאם למשאבים ולתחרות בסביבה. דוגמה לכך תהיה כלבי ים מנמל, המושפעים מזיהום ומדיג יתר. ירידה בטרף החותמות מובילה למוות מוגבר של כלבי ים. אם מספר הלידות היה עולה, גודל האוכלוסייה יישאר יציב. אך אם מותם היה עולה על הלידות, האוכלוסייה תפחת.

כפי ש שינוי אקלים ממשיך להשפיע על אוכלוסיות טבעיות, השימוש במודלים של ביולוגיה של אוכלוסייה הופך להיות חשוב יותר. ההיבטים הרבים של אקולוגיית האוכלוסייה מסייעים למדענים להבין טוב יותר כיצד אורגניזמים מתקשרים, ומסייעים באסטרטגיות לניהול מינים, שימור והגנה.